氣候變暖對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)水平湖泊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)動(dòng)態(tài)遷移的影響

【摘要】：近一世紀(jì)以來,地球氣候發(fā)生了一系列以變暖為主要特點(diǎn)的顯著變化,全球地表溫度升高大約0.74℃,并且在未來的100年升溫幅度將達(dá)到3-5℃。已有研究表明,氣候變暖對(duì)淡水生態(tài)系統(tǒng)具有多方面的影響,包括：水體的物理化學(xué)特性、沉積物各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的化學(xué)循環(huán)過程以及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物的種群密度與種類組成的改變等。目前,我國(guó)對(duì)氣候變化的研究主要集中在古氣候演化以及氣候變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面,而關(guān)于氣候變暖對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)影響的研究略顯欠缺。長(zhǎng)江中下游地區(qū)是我國(guó)淺水湖泊比較集中的地區(qū),且該地區(qū)亦是我國(guó)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊分布的主要地區(qū),同時(shí),有研究表明,在只考慮溫室氣體增加的條件下,未來整個(gè)長(zhǎng)江中下游地區(qū)變暖的幅度會(huì)高于全球平均水平。武漢市位于長(zhǎng)江中游江漢平原東部,市域范圍內(nèi)水體豐富,為研究湖泊生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變暖的響應(yīng)機(jī)制提供了良好的地理?xiàng)l件和基礎(chǔ)。本研究首先分析武漢市近62年氣溫、降雨、風(fēng)速及日照時(shí)數(shù)的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù),證明武漢市區(qū)域氣候變暖的存在性,探究全球氣候變暖背景下武漢市受到的影響程度。其次,選取超富營(yíng)養(yǎng)型淺水湖泊—武漢南湖表層沉積物和表層水為研究對(duì)象,利用室內(nèi)光照培養(yǎng)箱設(shè)置18℃和22.5℃兩個(gè)溫度處理組,模擬武漢地區(qū)預(yù)測(cè)的本世紀(jì)末春季變暖的情景,研究升溫對(duì)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的影響。最后,選取不同營(yíng)養(yǎng)水平湖泊(高度富營(yíng)養(yǎng)化的南湖與中度營(yíng)養(yǎng)水平的梁子湖沉積物)為研究對(duì)象,利用野外原位溫控圍隔模擬長(zhǎng)江中下游流域百年后氣候變暖情景,設(shè)置兩個(gè)溫度梯度(自然水溫,自然水溫+4.5℃),總計(jì)4個(gè)處理。逐月觀測(cè)不同處理組沉積物系統(tǒng)功能變量(如沉積物-水界面溶解氧、堿度、無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽通量以及沉積物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量等)的變化特征,探討氣候變暖和不同營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)湖泊沉積物系統(tǒng)的影響。取得的主要研究結(jié)果如下： (1)武漢市1951-2012年間的降水量無顯著趨勢(shì),年降水量較為穩(wěn)定,但最大日降水量波動(dòng)較大并可能存在一定的周期性特征；武漢市1951-2012年間風(fēng)速與日照時(shí)數(shù)均有顯著的下降趨勢(shì),風(fēng)速的減小與該地區(qū)氣溫的升高與城市化進(jìn)程加快有關(guān),而日照時(shí)數(shù)的下降主要是受到了空氣中人為排放的氣溶膠濃度增加的影響：此外,武漢市1951-2012年間的氣溫要素中,除極端最高氣溫外,其他氣溫要素如：年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫、年極端最高氣溫以及年平均氣溫距平均表現(xiàn)出極顯著的上升趨勢(shì),同時(shí)發(fā)現(xiàn)1993年以前,年平均氣溫的變化較平穩(wěn),但之后氣溫逐漸升高并且其波動(dòng)性也在增大,氣溫上升原因主要是全球氣候變暖與城市熱島效應(yīng)的共同作用的結(jié)果。長(zhǎng)期的氣溫的變化證實(shí)了在氣候變化的背景下,武漢地區(qū)氣溫同樣受到全球變暖的影響。 (2)室內(nèi)控制實(shí)驗(yàn)中,以超富營(yíng)養(yǎng)型淺水湖泊—武漢南湖表層沉積物和表層水為研究對(duì)象,設(shè)置18℃和22.5℃兩個(gè)溫度處理組,研究升溫對(duì)沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽釋放的影響。結(jié)果表明,在超富營(yíng)養(yǎng)型淺水湖泊中,溫度的升高能夠顯著促進(jìn)湖泊沉積物中磷元素的釋放,使水體當(dāng)中的磷濃度顯著增加,從而加劇水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)；好氧環(huán)境下,溫度的升高對(duì)水體中的氨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化起到了一定的促進(jìn)作用,但室內(nèi)模擬系統(tǒng)未觀察到升溫對(duì)沉積物中氮的動(dòng)態(tài)遷移產(chǎn)生顯著影響,推測(cè)是由于沉積物反硝化作用與底棲生物利用兩個(gè)原因,但溫度的升高對(duì)于超富營(yíng)養(yǎng)型淺水湖泊沉積物中氮元素營(yíng)養(yǎng)鹽動(dòng)態(tài)遷移的影響依然有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)論證。 (3)通過室外原位溫控圍隔模擬系統(tǒng)探究了不同營(yíng)養(yǎng)水平湖泊沉積物-水界面物質(zhì)遷移對(duì)變暖的響應(yīng)特征。結(jié)果表明：升溫可以顯著促進(jìn)湖泊生態(tài)系統(tǒng)沉積物-水界面離子的電離程度,使界面水體的pH值顯著降低,電導(dǎo)率顯著升高,同時(shí),升溫對(duì)界面的總氮釋放通量產(chǎn)生了一定的促進(jìn)作用,但未達(dá)到顯著水平,其主要原因是升溫增強(qiáng)了系統(tǒng)中微生物活性,加快了有機(jī)氮的分解以及有機(jī)質(zhì)的礦化速率；高營(yíng)養(yǎng)水平的淺水湖泊沉積物-水界面的無機(jī)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽離子濃度相對(duì)較高,因此電導(dǎo)率較高,同時(shí),較高的營(yíng)養(yǎng)水平以及沉積物-水界面強(qiáng)烈的厭氧環(huán)境加速了氨氮與磷從沉積物向上覆水中的釋放,進(jìn)而影響到氮、磷元素的界面交換通量；而低營(yíng)養(yǎng)水平的淺水湖泊由于水草繁茂,腐爛的植物碎屑沉降到湖泊沉積物表面使沉積物的有機(jī)碳、氮均比高營(yíng)養(yǎng)水平的沉積物系統(tǒng)顯著升高。 【關(guān)鍵詞】：氣候變暖 富營(yíng)養(yǎng)化 沉積物-水界面 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 交換通量
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X524;X16
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 國(guó)內(nèi)外有關(guān)氣候變化的研究進(jìn)展12-15
• 1.1.1 全球地表溫度的變化13-14
• 1.1.2 全球海平面高度的變化14
• 1.1.3 北半球積雪面積的變化14-15
• 1.1.4 國(guó)內(nèi)有關(guān)氣候變化的研究進(jìn)展15
• 1.2 氣候變暖對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)影響的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 氣候變暖對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)物理特性的影響15-17
• 1.2.2 氣候變暖對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)特性的影響17-18
• 1.2.3 氣候變暖對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)生物的影響18-19
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)有關(guān)氣候變暖對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的影響研究19
• 1.3 沉積物在湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的作用19-23
• 1.3.1 沉積物對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)物理特性的作用20-21
• 1.3.2 沉積物對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)特性的作用21
• 1.3.3 沉積物對(duì)湖泊生態(tài)系統(tǒng)生物的作用21-23
• 1.4 我國(guó)湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀23-24
• 1.5 研究目的與意義24-25
• 第二章 武漢市近62年主要?dú)庀笥^測(cè)數(shù)據(jù)淺析25-36
• 2.1 前言25
• 2.2 研究區(qū)域概況25-26
• 2.3 數(shù)據(jù)收集與分析方法26-27
• 2.3.1 數(shù)據(jù)收集26
• 2.3.2 分析方法26-27
• 2.4 分析結(jié)果27-31
• 2.4.1 氣溫因子的變化趨勢(shì)27-29
• 2.4.2 降水、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)29-31
• 2.5 討論31-34
• 2.5.1 武漢氣溫要素的變化趨勢(shì)31-33
• 2.5.2 武漢降水、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)氣候要素的變化趨勢(shì)33-34
• 2.6 結(jié)論34-36
• 第三章 升溫對(duì)超富營(yíng)養(yǎng)型淺水湖泊沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽動(dòng)態(tài)遷移影響的初步研究36-47
• 3.1 前言36-37
• 3.2 研究區(qū)域概況37-38
• 3.3 材料與方法38-39
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)材料38
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)溫度的確定38-39
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果39-43
• 3.4.1 水體NO_3~--N、NH_4~+-N和TN的變化39-40
• 3.4.2 水體o-P和TP的變化40-41
• 3.4.3 TNS和TPS的變化41-42
• 3.4.4 沉積物Chl a的變化42-43
• 3.4.5 沉積物L(fēng)OI的變化43
• 3.5 討論43-46
• 3.5.1 升溫對(duì)系統(tǒng)沉積物磷動(dòng)態(tài)遷移的影響43-44
• 3.5.2 升溫對(duì)系統(tǒng)沉積物氮?jiǎng)討B(tài)遷移的影響44-46
• 3.6 結(jié)論46-47
• 第四章 不同營(yíng)養(yǎng)水平湖泊沉積物-水界面物質(zhì)動(dòng)態(tài)遷移對(duì)氣候變暖的響應(yīng)特征—室外原位圍隔模擬實(shí)驗(yàn)47-74
• 4.1 前言47-48
• 4.2 研究區(qū)域概況48
• 4.3 材料與方法48-51
• 4.3.1 室外控溫圍隔模擬系統(tǒng)的建立48-49
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)方法49-50
• 4.3.3 數(shù)據(jù)處理50-51
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-69
• 4.4.1 系統(tǒng)水溫變化51-52
• 4.4.2 以時(shí)間為協(xié)變量的雙因素方差分析52-54
• 4.4.3 pH、EC的變化及單因素方差分析54-55
• 4.4.4 沉積物Chl a的變化及單因素方差分析55-56
• 4.4.5 沉積物L(fēng)OI的變化及單因素方差分析56-57
• 4.4.6 沉積物碳氮含量的變化及單因素方差分析57-59
• 4.4.7 TPs與APA的變化及單因素方差分析59-61
• 4.4.8 DO通量的變化及單因素方差分析61-62
• 4.4.9 TA通量的變化及單因素方差分析62-64
• 4.4.10 氮營(yíng)養(yǎng)鹽通量的變化及單因素方差分析64-66
• 4.4.11 磷營(yíng)養(yǎng)鹽通量的變化及單因素方差分析66-68
• 4.4.12 SiO_3~(2-)通量的變化及單因素方差分析68-69
• 4.5 討論69-74
• 4.5.1 升溫對(duì)沉積物-水界面物質(zhì)交換的影響69-71
• 4.5.2 不同營(yíng)養(yǎng)水平沉積物-水界面物質(zhì)交換的比較71-74
• 參考文獻(xiàn)74-90
• 致謝90-91
• 碩士期間發(fā)表的文章及專利91

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植物組合及水體營(yíng)養(yǎng)梯度對(duì)三種功能性植物生物量累積與分配的影響    孫利芳;孫一香;周長(zhǎng)芳;安樹青;

新疆醫(yī)學(xué)院142名大學(xué)生11月份維生素C營(yíng)養(yǎng)水平調(diào)查    付德潤(rùn);米徐;

性別和營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)福建河田雞肌肉風(fēng)味前體物質(zhì)含量的影響    楊燁;馮玉蘭;李忠榮;

不同營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)草原紅牛及其肉用群體肉用性能的影響    李旭;胡成華;吳健;劉基偉;張鵬舉;丁曉偉;張國(guó)梁;趙玉民;

營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)熱應(yīng)激PIC商品豬生產(chǎn)性能及生理生化指標(biāo)的影響    宋代軍;溫昊;

建立健全相關(guān)法規(guī) 改善國(guó)民營(yíng)養(yǎng)水平    陳輝;

理想膳食模式(DDP)評(píng)價(jià)病人膳食營(yíng)養(yǎng)水平的研究    薛長(zhǎng)勇;李守濂;張效良;王偉琴;

不同營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)山葵(Wasabi japonica Matsum)幼苗生長(zhǎng)和光合特性的影響    吳震;王廣東;莊飛云;李式軍;

太原市0—8歲健康兒童發(fā)鈣營(yíng)養(yǎng)水平分析    徐衛(wèi)紅;莊辛;王三桃;鄧俊萍;

甘肅省婦幼人群維生素E營(yíng)養(yǎng)水平的研究    馮新昌;

淮北市居民硒營(yíng)養(yǎng)水平調(diào)查與評(píng)價(jià)    何家紅;張錚;營(yíng)文娟;

著力提高城鄉(xiāng)居民的營(yíng)養(yǎng)水平    劉德寶

如何提高果樹冬貯營(yíng)養(yǎng)水平    王忠民

提高果樹貯存營(yíng)養(yǎng)水平的措施    王忠民

落葉多的柑桔宜重施肥    黃家南

帝斯曼在華第三家飼料預(yù)混料廠開業(yè)    施麗娜

幼年狐的飼養(yǎng)管理事項(xiàng)    

孵化期胚胎死亡原因    

蘋果樹營(yíng)養(yǎng)狀況冬診法    葛世康

枇杷采果后做到三“及時(shí)”    黃家南

肉豬的生長(zhǎng)規(guī)律    老貴

不同營(yíng)養(yǎng)水平湖泊浮游生物和底棲動(dòng)物群落多樣性的研究    熊金林

噬藻體PP種群動(dòng)力學(xué)和淡水浮游病毒生態(tài)學(xué)研究    程凱

營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)馬鈴薯塊莖發(fā)育生理特性影響的研究    鄭順林

河口潮灘濕地有機(jī)質(zhì)來源、組成與食物鏈傳遞研究    余婕

不同氮素營(yíng)養(yǎng)水平下春玉米碳氮代謝機(jī)理的研究    趙宏偉

營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)妊娠和非妊娠母豬生產(chǎn)成績(jī)及蛋白質(zhì)代謝的影響    吳德

甜瓜穴盤苗成苗生理基礎(chǔ)及其相關(guān)技術(shù)參數(shù)確定    潘靜嫻

草原紅牛及其改良群體遺傳與營(yíng)養(yǎng)互作研究    趙玉民

不同湖泊沉積物營(yíng)養(yǎng)特征與沉水植物菹草生長(zhǎng)的應(yīng)答關(guān)系研究    米瑋潔

營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)后備母豬卵巢microRNA-378表達(dá)影響及microRNA-378作用機(jī)制研究    徐盛玉

營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)育肥牛氮磷排泄及生產(chǎn)性能的影響研究    官繼承

氣候變暖對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)水平湖泊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)動(dòng)態(tài)遷移的影響    李庚辰

營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)不同品種鵝生長(zhǎng)發(fā)育及MyoG、Foxo1基因表達(dá)的影響    宋佳巍

妊娠期營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)初產(chǎn)母豬繁殖性能、營(yíng)養(yǎng)代謝和乳成分的影響    楊鹛

妊娠期營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)初產(chǎn)母豬繁殖性能影響的研究    任花池

營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)肉牛生產(chǎn)性能及牛肉品質(zhì)的影響    閆祥林

不同光照節(jié)律和營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)黃羽肉雞生長(zhǎng)性能、性征發(fā)育和福利的影響    唐詩(shī)

不同營(yíng)養(yǎng)水平下哺乳期羔羊補(bǔ)飼效果研究    王琦

李不同品種坐果率與花器構(gòu)造、營(yíng)養(yǎng)水平間關(guān)系的研究    申玉龍

不同光照制度和營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)肉仔雞生產(chǎn)性能、肉品質(zhì)及免疫功能的影響    李文斌