长江中下游湖泊富营养化过程的湖泊沉积记录

生态环境 2005, 14(4): 526-529 Ecology and Environment E-mail: editor@基金项目：中国科学院创新项目（KZCX2-302）；聊城大学科研基金项目（X031020）作者简介：陈诗越（1969－），男，副教授，博士，主要从事湖泊沉积与环境演化研究。

E-mail: sychen@ 收稿日期：2005-01-31长江中下游湖泊富营养化过程的湖泊沉积记录陈诗越1, 2，于兴修1，吴爱琴21. 中国科学院南京地理与湖泊研究所，江苏 南京210008；2. 聊城大学环境与规划学院，山东 聊城 252059摘要：长江中下游湖群区，历来是人类最活跃的场所，但由于近年来社会经济的迅速发展，湖泊富营养化问题日趋严重，对湖泊湿地变化与湖泊营养盐状况关系的分析是制定湖泊环境整治和生态修复的重要科学依据。

长江中游湖泊——龙感湖的湖中心钻孔沉积物中硅藻组合和总磷变化记录了近百年来龙感湖富营养化过程。

沉积物中湿地花粉与入湖营养盐关系以及磁化率的分析表明，流域内人类活动对湖周滩地的改造，破坏了湿地植被，助长了入湖物质的增加，湖泊营养相对富集，而流域农业化肥的使用导致了水质的进一步恶化。

关键词：长江中下游；龙感湖；湿地；富营养化；湖泊沉积中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2005）04-0526-04长江中下游地区是我国淡水湖泊最集中的地区。

由于近几十年来经济的快速发展，湖泊湿地被大规模垦殖以及水利工程的建设，使湖泊湿地生态环境功能遭受不同程度的破坏，湖泊水环境急剧恶化，不少湖泊富营养化形势严峻，水质化缺水在很多地区已经严重制约了地方经济的可持续发展[1, 2]。

但对于富营养化发生过程与机制研究目前还远远落后于生产实际的需要[3]。

湖泊沉积物中含有丰富的生物和理化方面的信息，可以用来重建湖泊及其流域湿地过去变化的历史。

本文拟通过对龙感湖中心钻孔沉积物的研究，探讨近百年来龙感湖地区湖泊富营养化过程及其原因，以期为湖泊水质净化、维护湖泊生态平衡等提供科学依据。

龙感湖（29°52′~30°5′ N ，115°55′~116°17′ E ）位于安徽和湖北两省交界的宿松和黄梅境内（图1），系古长江变迁与跨长江两岸古彭蠡泽解体后的残迹湖。

该湖为过水性湖泊，现湖面高程12.1 m ，最大水深5.3 m ，平均水深3.78 m ，长29.5 km ，最大宽21.1 km ，平均宽10.72 km 。

湖水依赖地表径流和湖面降水补给。

湖区属于北亚热带季风气候区，自然植被类型为常绿阔叶和落叶阔叶混交林。

20世纪50年代前原有湖泊面积578.95 km 2，此后由于大量围垦，湖泊面积不断缩小到现有的316.2 km 2，湖周湿地自然植被也遭受巨大破坏[4]。

1 近百年来龙感湖营养化过程记录1.1 沉积硅藻组合记录硅藻作为指示过去湖泊酸度、盐度和营养变化最有价值的生物指标之一，在湖泊研究中已被广泛应用[5]。

在长期受人为干扰的湖泊中，湖泊营养态的转变会引起硅藻组合的变化[6, 7]。

国外研究表明，在北美工业革命时期，湖泊富营养化普遍发生，贫营养硅藻属种逐渐被耐营养属种所取代[8]。

我国东部地区浅水湖泊，历史时期人类活动就相当频繁，而近百年以来湖泊的富营养问题日趋严重。

在研究湖泊富营养化的发生时间、发展过程和趋势方面，硅藻的生存演化研究可以提供重要的科学参考。

龙感湖中心钻孔主要硅藻属种鉴定表明[9]，剖面沉积物中硅藻共27属近100个种。

主要底栖种类以小型Fragilaria 属如：F . construensv.venter ，F . construens v. binodis ，F . pinnata 和一些Pinularia ，Navicula 种类，Anomoeoneis costata 等比较常见；浮游种以Aulacoseira granulata 最丰富，极少出现Cyclotella 类型如C. distinguenda ，C. stelligera 等；附生和底栖附生种类以Achenanthes minutissima ， Cocconeis placentula ，Epithemiazebra ，Gamphora libyca 等为主，Eunotia 种类在整个剖面均很丰富。

钻孔沉积中常见的Cocconeis placentula,陈诗越等：长江中下游湖泊富营养化过程的湖泊沉积记录527Gomphonema parvulum, Cymbella laevis等主要生长在营养程度较高的水体中[10]。

根据对龙感湖附近数个湖泊的表层沉积物硅藻分析结果，Aulancoseira grannulata在一些中营养湖泊中占绝对优势，而在富营养至重富营养湖泊中，其含量减少。

Bennion [11]认为Aulancoseira种类在高的总磷浓度的水体中有较低的竞争力，小型底栖Fragilaria属种主要适应于光照充足、透明度较大的水体。

但在调查的湖泊中，由于缺乏贫营养水体，小型Fragilaria属种极少出现。

剖面中这些Fragilaria属种变化的规律性显示出它们对环境具有明显的指示意义。

因此硅藻组合研究表明，约1928年前，龙感湖相对贫营养，底栖硅藻较发育，Aulancoseira grannulata相对较多；1928年后，湖泊营养程度提高，浮游种Aulancoseira grannulata种类取代底栖Fragilaria种类，湖泊维持在一个相对稳定的中营养状态；1973年后，附生属种Cocconeis placentula，Gomphonema parvulum等出现并大量增多，湖泊营养呈现增高趋势[9]。

1.2 湖泊营养盐变化记录湖泊营养盐（主要是N和P）升高是湖泊富营养化的直接标志。

由于磷（P）是影响藻类生长的主要限制因子，因此P的增加是导致湖泊发生富营养化的最主要原因[12]。

图2显示了龙感湖中心钻孔沉积物中总磷（TP）随时间的变化，可以看出，近百年来龙感湖中的总磷含量有明显增加的趋势，反映湖泊逐步富营养化的过程。

2 龙感湖营养化过程探析由于龙感湖流域人类活动非常活跃，因此人类活动对流域环境生态的改造和破坏是湖泊富营养化发生的主要原因。

2.1 湿地植被与入湖营养盐关系湖滨湿地是湖泊环境的屏障，河流携带的物质进入湿地后，由于水动力的突然减弱，加之茂密的挺水、飘浮和沉水植物的拦截与吸收作用，重金属、污染物、营养盐和泥沙等先在此汇聚，对湖泊起到明显的缓冲作用[13]。

通过对龙感湖湿地和湖泊沉积中元素的分布特点研究表明[14]，湿地对入湖元素确有拦截和缓冲作用。

本文作者对龙感湖湿地花粉与TP的关系研究揭示龙感湖湿地花粉浓度与入湖营养盐（TP）有比较明显的负相关关系（图3，相关系数R2=0.7947），表明湿生植被在缓冲和拦截入湖营养盐方面也起着十分重要的作用。

据龙感湖农场志（1988）记载，从20世纪（尤其1950年代）以来，龙感湖流域人口大量迁入，湖区遭强烈围垦，滩地芦苇等湿生植被被大量砍伐和焚烧，造成湿地剧减和湿地植被的破坏，使得湿地的拦截和净化功能丧失，使湖水营养盐大量积蓄，导致湖泊营养结构的变化和硅藻种群的演替。

2.2 流域土壤侵蚀速率变化对入湖营养盐影响沉积物磁性参数是流域土壤侵蚀强度的指标[15]。

磁化率（Xlf）变化表明（图4），约从1920年代以来龙感湖中心沉积物磁化率值呈增长趋势（图4），反映流域土壤侵蚀强度增大，相应地导致入湖营养盐增多。

约从1970年代末期开始，土壤侵蚀速率有所减弱，这与阔叶树花粉含量增多所反映的生态Fig. 3 A negative relation between wetland pollen content and TP concentration of Longgan Lake sediments528 生态环境第14卷第4期（2005年7月）环境得到一定改善是一致的[9]。

另外当地有关部门从20世纪80年代以来加强了湖区堤坝建设[9]，一定程度上控制了水土流失，也使得入湖营养盐含量有所减弱，但土壤流失并没有得到很大改观。

2.3 流域化肥的使用导致水质进一步恶化单从气候上来看，最近东部平原地区降水量是增加的[16]，然而沉积物指标所反映的龙感湖水质并没有出现好转，尤其从20世纪70年代初以来湖泊营养盐呈现逐步加重趋势。

这一方面与湖泊湿地植被的毁坏有关；另一方面与当地记载的同时期（主要1974年以来）流域大范围化学肥料的使用有关。

由于化肥的使用，无疑增加了入湖可溶性营养盐的排放量，从而导致水质的进一步恶化。

3 结语龙感湖钻孔沉积物硅藻和营养盐含量变化反映了近百年来龙感湖湖泊营养明显增高的趋势。

湿地花粉含量与营养盐（TP）关系分析表明，湿生植被对缓冲和拦截入湖营养盐方面起着十分重要的作用。

近百年来龙感湖湖泊营养级的增加与湿生植被的破坏有很大关系。

二十世纪早期的湖泊富营养化响应于流域土壤侵蚀速率的增加，而二十世纪七十年代以来湖泊营养程度的加重则与龙感湖流域农业化肥的使用和湿地植被的破坏导致的湿地功能减弱有关。

流域人类对湖周滩地的改造，破坏了湿地植被，助长了入湖物质的增加，湖泊营养相对富集，最终导致水体富营养化发生。

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