云南45个湖泊硅藻—总磷转换函数及其定量重建评价

摘要：

20世纪中期以来随着流域开发的增强,营养物质的流域输出与水体富集导致云南湖泊出现了持续的富营养化过程,对高原湖泊的生物群落构建和生态系统健康产生了重要影响.区域尺度上云南湖泊的现代监测时间较短(如＜20年),无法为湖泊生态恢复提供可靠的营养水平背景值.因此,应用古湖沼学方法建立硅藻群落与营养水平指标的定量模型可为污染湖泊的富营养化历史重建与修复目标建立提供重要的定量分析手段.本文选取云南地区45个湖泊开展了表层沉积物硅藻群落的空间分布特征分析,结合湖泊水体的环境变量数据开展了影响硅藻群落构建的环境梯度识别,识别出水体总磷(TP)是驱动硅藻群落空间变化的关键环境因子(独立解释方差为4.54％,P＜0.001).进一步应用多元统计分析,建立了 45个湖泊的表层沉积物硅藻与水体TP的转换函数.采用偏最小二乘加权平均回归(WA-PLS)方法建立的转换函数模型中,组分2的预测能力最强(R2_jack=0.465,RMSEP=0.396).进一步结合星云湖沉积物硅藻群落的演替序列,定量重建了近百年来水体TP值的变化历史.重建结果与多年监测数据具有显著的一致性(P＜0.001,R2=0.79,n=13),零模型检验进一步表明了水体TP浓度是驱动硅藻长期演替的显著因子.历史重建结果显示,在星云湖富营养化前的历史时期(约1950年前)水体TP的背景浓度约为12.8～29.3 μg/L,可作为该污染湖泊开展环境修复的营养水平修复目标.研究表明,基于生物群落结构的湖泊营养水平定量重建方法可为建立云南污染湖泊的环境修复目标提供重要的分析手段.

关键词：表层沉积物、硅藻、转换函数、营养水平、定量重建、星云湖

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分类号：S565.1;X53;S828

资助基金：国家自然科学基金;云南省科技计划项目;云南省院士工作站项目;国家重点研发计划;异龙湖高原浅水湖泊云南省野外科学观测研究站项目

在线出版日期：2023-01-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：88-102