近60年滇池水生态系统演替及驱动因子_蒋尖尖.pdf

近 60 年滇池水生态系统演替及驱动因子蒋尖尖1,2，胡文1*，叶春3*，宋迪1，王志芸1，李春华3，李杰1，唐诚11.云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室,云南省生态环境科学研究院2.香港都会大学科技学院3.湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室,中国环境科学研究院摘要滇池流域作为长江上游和我国西南地区生态安全屏障的重要组成部分，对保障区域乃至全国生态安全具有重要作用。采用文献调研、分类梳理等方法，并结合 19502020 年滇池水质变化和富营养化演化过程，系统分析了近 60 年滇池水生态系统中浮游植物、浮游动物、水生植物、底栖动物、鱼类等重要组成部分的演替过程及驱动因子。结果表明：1960s 以前，滇池水体清澈见底，水生生物丰富，处于草型阶段；1970s1990s，随着滇池富营养化程度加剧，水体理化性质的改变以及水生生物耐营养物种的数量增加，湖泊生态系统由草型阶段向草藻混合型阶段转变；20002015 年，滇池水质进一步恶化，处于 GB 38382002地表水环境质量标准类劣类，水生生物从多优势种向单优势种、清水种向耐污种转变，处于藻型阶段；2016 年之后，滇池水质虽逐步改善，但仍面临着严重的富营养化问题。滇池水生态系统演替的驱动因子主要是自然因素、流域污染物排放超出滇池环境容量及生态系统生境片段化。关键词滇池；水生态系统；演替；水生生物；驱动因子中图分类号：X524 文章编号：1674-991X（2023）02-0541-11doi：10.12153/j.issn.1674-991X.20220121Succession and driving factors of Lake Dianchi aquaticecosystem in the past 60 yearsJIANG Jianjian1,2,HU Wen1*,YE Chun3*,SONG Di1,WANG Zhiyun1,LI Chunhua3,LI Jie1,TANG Cheng11.Yunnan Key Laboratory of Pollution Process and Management of Plateau Lake-Watershed,Yunnan ResearchAcademy of Eco-environmental Sciences2.School of Science and Technology,Hong Kong Metropolitan University3.National Engineering Laboratory for Lake Pollution Control and Ecological Restoration,Chinese ResearchAcademy of Environmental SciencesAbstractAs an essential part of the ecological security barrier in the upper reaches of the Yangtze River andsouthwest China,Lake Dianchi plays a critical role in safeguarding national and regional environmental security.The succession process and driving factors of phytoplankton,zooplankton,macrophytes,zoobenthos,fish and otheressential compositions in Lake Dianchi aquatic ecosystem were systematically analyzed using literature research andclassification,combined with the water quality change and eutrophication evolution process of Lake Dianchi in1950-2020.The results showed that before the 1960s,Lake Dianchi maintained its natural form and belonged to thestage of the macrophyte type lake.Between the 1970s and 1990s,the situation of eutrophication,the physical andchemical properties of the water changed rapidly,and nutrient-tolerant species increased.It indicated that the lakeregime shifted from a macrophyte type lake to a macrophyte-algal type lake.From 2000 to 2015,the waterenvironment of Lake Dianchi seriously deteriorated.The water quality was between“Inferior”and“Class V”ofEnvironmental Quality Standards for Surface Water(GB 3838-2002),and the water use function was basically lost,indicating that it belonged to the stage of an algal lake.Since 2016,although the water quality of Lake Dianchi had 收稿日期：2022-02-09基金项目：云南省重大科技专项（202102AE090030-003）作者简介：蒋尖尖（1993），女，硕士研究生，主要从事湖泊水生态研究，*通信作者：1.胡文（1993），男，工程师，主要从事湖泊水生态研究，2.叶春（1970），男，研究员，主要从事湖泊富营养化治理和生态恢复理论与技术研究， Vol.13，No.2环境工程技术学报第 13 卷，第 2 期Mar.，2023Journal of Environmental Engineering Technology2023 年 3 月蒋尖尖，胡文，叶春，等.近 60 年滇池水生态系统演替及驱动因子 J.环境工程技术学报，2023，13（2）：541-551.JIANG J J,HU W,YE C,et al.Succession and driving factors of Lake Dianchi aquatic ecosystem in the past 60 yearsJ.Journal of EnvironmentalEngineering Technology，2023，13（2）：541-551.gradually improved,the eutrophication had remained at a high level.The driving factors of the aquatic ecosystemsuccession of Lake Dianchi were natural factors,pollutant discharge exceeding Lake Dianchis environmentalcapacity,and ecosystem habitat fragmentation.The results could provide important reference values and theoreticalsupport for decision-makers and stakeholders in managing similar shallow lake-water ecosystems.Key wordsLake Dianchi;aquatic ecosystem;succession;aquatic organism;driving factors 滇池是云南省九大高原湖泊中水面面积最大的淡水湖泊，湖体北部的海埂将湖体分为草海（面积为10.8 km2）和外海（面积为 298.2 km2）。滇池多年平均库容为 15.6 亿 m3，多年平均入湖径流量为 9.7 亿m3，多年平均湖面蒸发量达 4.4 亿 m3，湖泊补给系数（9.6）远小于太湖（15.8）和巢湖（12），换水周期（981.3d）却远高于太湖（310.5 d）和巢湖（210.4 d）1。滇池是昆明城市备用饮用水源地，具备防洪、调蓄、灌溉、景观、生态和气候调节等多种功能2-3。自1970s 以来，滇池水生态环境受诸多因素影响，水质从 1950s1960s 的类下降至 19892015 年的类劣类，水生态系统从草型生态系统退化为藻型生态系统。水污染防治行动计划实施以来，云南九湖中 GB 38382002地表水环境质量标准劣类水体从 2015 年的 4 个减少到 2020 年的 1 个，治理成效显著。其中，滇池水质得到改善，尤其是滇池草海水质连续 2 年稳定在类，达到近 30 年来最优水平4。虽然滇池目前已消除了劣类水质，但对于这样一个库容不大、入湖径流量较小的高原湖泊而言，其水生态系统的严重退化成为制约云南省生态文明建设重大战略的主要瓶颈，影响湖泊水生态系统功能和流域内生产生活用水安全，并制约昆明市的可持续发展5。笔者采用文献调研、分类梳理方法，在回溯滇池水生态系统历史演替的基础上，分析了滇池水生态系统退化原因，以期为未来滇池水生态系统综合管理体系构建提供支撑。1滇池水生态系统演替分析 1.1浮游植物群落演替近 60 年来滇池浮游植物群落演替及群落结构组成变化分别见表 1、图 1。1950s1960s，滇池水体存在一些对水质要求高的浮游植物种类，如轮藻、锥囊藻、基枝藻、刚毛藻等，优势种以单角盘星藻、粗壮双菱藻、鼓藻目等为主。其中，19561963 年滇池绿藻门种类数占比最大（53.40%），硅藻门次之（19.35%），蓝藻门排第三（13.98%），除隐藻门未见报道外，其余门类占比均在 7%以下。1970s1990s，滇池浮游植物群落结构组成发生显著变化，整体呈现出从多优势种到单优势种、从无毒种向有毒种的变化6；优势类群也从硅藻类群演替成蓝藻-绿藻类群，微囊藻成为极为突出的单优势属6；浮游植物丰度呈现上升趋势，由 1950s 的 0.6491048.413104个/L 明显增长到 1990s的 1.977.45108个/L，总体上升了 4 个数量级。同时，以球囊藻、飞燕角甲藻、二角盘星藻等为代表的寡污水性指示种数量占比明显下降，由 48%降至 28%，而以水华束丝藻、有尾扁裸藻、盘星藻等为代表的-中污水性和以两栖菱形藻、盘藻、小球藻等为代表的-中污水性的指示种数量占比总体呈上升趋势，分别由 36%上升至 44%和 16%上升至 26%6。此外，相较 19561963 年，19821983 年滇池浮游植物种类数占比发生较大变化，绿藻门、裸藻门、黄藻门、金藻门种类数占比均呈下降趋势；蓝藻门、硅藻门、甲藻门、隐藻门则呈显著增长趋势。2000s 初期，滇池浮游植物种类数占比再次发生突变，此时黄藻门和金藻门占比已为0%，优势类群发展成以蓝藻占绝对优势的蓝藻-绿藻类群，盘星藻属基本退出优势地位，被束丝藻属、微囊藻属、栅藻属及卵囊藻属等取代7。蓝藻门中，微囊藻属依然是极为突出的单优势属8，且种类丰富，而束丝藻属优势已不太明显；绿藻门中，栅藻仍保持很高的优势；硅藻门中，直链藻属和小环藻属的优势地位保持不变6；隐藻门则普遍