全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 1 期摇 摇 2012 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
局域种群的 Allee效应和集合种群的同步性 刘志广,赵摇 雪,张丰盘,等 ( 1 )………………………………
叶片毛尖对齿肋赤藓结皮凝结水形成及蒸发的影响 陶摇 冶,张元明 ( 7 )……………………………………
长江口锋面附近咸淡水混合对浮游植物生长影响的现场培养 王摇 奎,陈建芳,李宏亮,等 ( 17 )……………
河流流量对流域下垫面特性的响应 田摇 迪,李叙勇,Donald E. Weller ( 27 )…………………………………
中国中东部平原亚热带湿润区湖泊营养物生态分区 柯新利, 刘摇 曼, 邓祥征 ( 38 )…………………………
基于氮磷比解析太湖苕溪水体营养现状及应对策略 聂泽宇,梁新强,邢摇 波,等 ( 48 )………………………
滇池外海蓝藻水华爆发反演及规律探讨 盛摇 虎,郭怀成,刘摇 慧,等 ( 56 )……………………………………
采伐干扰对华北落叶松细根生物量空间异质性的影响 杨秀云,韩有志,张芸香,等 ( 64 )……………………
松嫩草原榆树疏林对不同干扰的响应 刘摇 利,王摇 赫,林长存,等 ( 74 )………………………………………
天山北坡不同海拔梯度山地草原生态系统地上净初级生产力对气候变化及放牧的响应
周德成,罗格平,韩其飞,等 ( 81 )
………………………
………………………………………………………………………………
草原化荒漠草本植物对人工施加磷素的响应 苏洁琼,李新荣,冯摇 丽,等 ( 93 )………………………………
自然和人工管理驱动下盐城海滨湿地景观格局演变特征与空间差异 张华兵,刘红玉,郝敬锋,等 (101)……
晋、陕、宁、蒙柠条锦鸡儿群落物种多样性对放牧干扰和气象因子的响应
周摇 伶,上官铁梁,郭东罡,等 (111)
………………………………………
……………………………………………………………………………
华南地区 6 种阔叶幼苗叶片形态特征的季节变化 薛摇 立,张摇 柔,奚如春,等 (123)…………………………
河西走廊不同红砂天然群体种子活性相关性 苏世平,李摇 毅,种培芳 (135)……………………………………
江西中南部红壤丘陵区主要造林树种碳固定估算 吴摇 丹,邵全琴,李摇 佳,等 (142)…………………………
酸雨和采食模拟胁迫下克隆整合对空心莲子草生长的影响 郭摇 伟,李钧敏,胡正华 (151)……………………
棉铃虫在 4 个辣椒品种上的寄主适合度 贾月丽,程晓东,蔡永萍,等 (159)……………………………………
烟草叶面积指数的高光谱估算模型 张正杨,马新明,贾方方,等 (168)…………………………………………
不同作物田烟粉虱发生的时空动态 崔洪莹,戈摇 峰 (176)………………………………………………………
长期施肥对稻田土壤固碳功能菌群落结构和数量的影响 袁红朝,秦红灵,刘守龙,等 (183)…………………
新银合欢篱对紫色土坡地土壤有机碳固持的作用 郭摇 甜,何丙辉,蒋先军,等 (190)…………………………
一株产漆酶土壤真菌 F鄄5 的分离及土壤修复潜力 茆摇 婷,潘摇 澄,徐婷婷,等 (198)…………………………
木论喀斯特自然保护区土壤微生物生物量的空间格局 刘摇 璐,宋同清,彭晚霞,等 (207)……………………
岷江干旱河谷 25 种植物一年生植株根系功能性状及相互关系 徐摇 琨,李芳兰,苟水燕,等 (215)……………
黄土高原草地植被碳密度的空间分布特征 程积民,程摇 杰,杨晓梅,等 (226)…………………………………
棉铃发育期棉花源库活性对棉铃对位叶氮浓度的响应 高相彬,王友华,陈兵林,等 (238)……………………
耕作方式对紫色水稻土有机碳和微生物生物量碳的影响 李摇 辉,张军科,江长胜,等 (247)…………………
外源钙对黑藻抗镉胁迫能力的影响 闵海丽,蔡三娟,徐勤松,等 (256)…………………………………………
强筋与弱筋小麦籽粒蛋白质组分与加工品质对灌浆期弱光的响应 李文阳,闫素辉,王振林 (265)……………
专论与综述
蛋白质组学研究揭示的植物根盐胁迫响应机制 赵摇 琪,戴绍军 (274)…………………………………………
流域生态风险评价研究进展 许摇 妍,高俊峰,赵家虎,等 (284)…………………………………………………
土壤和沉积物中黑碳的环境行为及效应研究进展 汪摇 青 (293)…………………………………………………
研究简报
青藏高原紫穗槐主要形态特征变异分析 梁坤伦,姜文清,周志宇,等 (311)……………………………………
菊属与蒿属植物苗期抗蚜虫性鉴定 孙摇 娅,管志勇,陈素梅,等 (319)…………………………………………
滨海泥质盐碱地衬膜造林技术 景摇 峰,朱金兆,张学培,等 (326)………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*332*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄01
封面图说: 白鹭展翅为梳妆,玉树临风巧打扮———这是大白鹭繁殖期时的美丽体态。 大白鹭体羽全白,身长 94—104cm,寿命
20 多年。 是白鹭中体型最大的。 繁殖期的大白鹭常常在湿地附近的大树上筑巢,翩翩飞舞吸引异性,其繁殖期背部
披有蓑羽,脸颊皮肤从黄色变成兰绿色、嘴由黄色变成绿黑色。 大白鹭是一个全世界都有它踪迹的广布种,一般单
独或成小群,在湿地觅食,以小鱼、虾、软体动物、甲壳动物、水生昆虫为主,也食蛙、蝌蚪等。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 1 期
2012 年 1 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 1
Jan. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07102鄄001)
收稿日期:2010鄄11鄄26; 摇 摇 修订日期:2011鄄06鄄27
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: hcguo@ pku. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201011261680
盛虎,郭怀成,刘慧,杨永辉.滇池外海蓝藻水华爆发反演及规律探讨.生态学报,2012,32(1):0056鄄0063.
Sheng H, Guo H C, Liu H, Yang Y H. Reversion and analysis on cyanobacteria bloom in Waihai of Lake Dianchi. Acta Ecologica Sinica,2012,32(1):
0056鄄0063.
滇池外海蓝藻水华爆发反演及规律探讨
盛摇 虎,郭怀成*,刘摇 慧,杨永辉
(北京大学环境科学与工程学院, 北京摇 100871)
摘要:气象条件和营养盐浓度一直被认为是导致蓝藻水华爆发的两个重要因素。 通过滇池外海 Chla 浓度时空分异性分析,得
出晖湾中测点最易爆发蓝藻水华且爆发时间集中在每年 6—9 月。 同时,采用基于缺失数据多重插补的 EMB 算法将气象条件
和蓝藻水华爆发的不完全数据集进行反演,建立了滇池外海 2004—2008 年 4—10 月完整的气象、营养盐及蓝藻爆发的基础数
据集,解决了表观蓝藻水华爆发研究中观测数据缺失的问题。 据此,探讨了滇池外海晖湾中测点 Chla、TN 和 TP 与蓝藻水华爆
发关系,进而提出了控制滇池外海蓝藻水华的一种新思路。
关键词:滇池外海;蓝藻水华;多重插补
Reversion and analysis on cyanobacteria bloom in Waihai of Lake Dianchi
SHENG Hu, GUO Huaicheng*, LIU Hui, YANG Yonghui
College of Environmental Sciences and Engineering, Peking University, Beijing 100871, China
Abstract: Eutrophication in lakes or reservoirs can lead to blue鄄green algae (BGA) bloom that is detrimental to the aquatic
ecosystems and often pose a potentially serious health threat to people having access to the impaired waters. Since 1990s,
Lake Dianchi has been experiencing BGA bloom almost on an annual basis, raising ever increasing levels of concerns from
the public and governments. To control the eutrophication and reduce the outbreak frequency of BGA bloom in Lake
Dianchi, it is necessary to identify the responsive relationship between the BGA bloom and the influencing factors including
nutrient loadings, weather conditions, among others. However, to fulfill this task is very difficult in practice since there
exist no, and it is impossible to obtain, a complete dataset that simultaneously covers the occurrence of BGA bloom and the
influencing factors due to the transient and heterogeneous nature of the Lake Dianchi system. Even though the remote
sensing technology offers a cost鄄effective way to acquire data about the occurrence of BGA bloom, it still far from sufficient
to provide a complete dataset due to the data gap from lack of observations or interruption by clouds.
To overcome the data limitation in deriving reliable relationship between BGA blooms and the main influencing factors,
this study applied a robust EMB algorithm to reconstruct a complete dataset from the available dataset with missing data,
hence forming a basis for quantitatively relating the BGA bloom to its contributing factors. The analysis starts with
discovering the general trend of BGA bloom in Lake Dianch through using boxplots of chlorophyll鄄a data in the lake, which
shows that the area represented by monitoring station Huiwanzhong appears to be the most likely place for BGA bloom. As
for temporal trend, it was found that the chlorophyll鄄a concentration doesn忆t have as much variability inter鄄annually as intra鄄
annually. In general, chlorophyll鄄a concentrations increase from February to August, and then decrease thereafter until the
next February. Subsequently, a multiple imputation based EMB algorithm was employed to re鄄construct the entire basic
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datasets from month April to October from 2004 through 2008 for the Waihai of Lake Dianchi based on the available
incomplete datasets of weather condition and BGA bloom. With the complete datasets, the relationship between chlorophyll鄄
a and outbreak probability of BGA bloom was established using conditional probability curves for two time ranges, i. e. ,
from April to October and June to September, respectively. The analysis suggests that there is a threshold concentration of
chlorophyll鄄a determining whether a BGA bloom would occur. However, the same method was found to be invalid for
analyzing the relationship between outbreak frequency and nutrient concentrations. The scatter plots of TN vs. TP along with
labels of BGA bloom occurrence indicate that 1) there might not be a threshold exists for TN or TP to control BGA; 2) it
seems more efficient to reduce concentration of TN than TP; 3) it is necessary to control concentration of TN and TP at a
reasonable and realistic range, while pursuing a higher water quality standard in short term might not be necessary.
The results of this study suggest that it is critical to reduce TN and TP under water quality standard level V by all
means, while at the same time, supplemental measures such as water volume control, water quality and hydrodynamic
condition adjustment and aquatic ecosystem restoration should be taken to direct the lake ecological system to evolve from
the phytoplankton dominant regime to the macrophyte dominant regime.
Key Words: Waihai of Lake Dianchi; blue鄄green algae bloom; multiple imputation
图 1摇 滇池监测点位分布图
Fig. 1摇 Distribution of monitoring sites in Lake Dianchi
自 20 世纪 90 年代滇池爆发周年性蓝藻水华以来,滇池的富营养化问题越来越受到广泛的关注,如何控
制滇池蓝藻水华的周年性爆发成为摆在专家学者面前的一道难题。 相关文献一致认为,滇池蓝藻水华的爆发
主要有两个方面的影响因素[1鄄2]:营养盐浓度和气象条件,并且通常认为滇池的营养盐浓度已经超过蓝藻水
华爆发的阈值,只要气象条件适宜即可爆发蓝藻水
华[2]。 本文试图针对滇池外海蓝藻水华爆发气象及水
质数据,采用统计学的方法寻找蓝藻水华爆发与 Chla、
TN和 TP的相应关系,揭示滇池外海蓝藻水华的爆发规
律,从而提出控制滇池外海蓝藻水华爆发的思路。 由于
蓝藻水华爆发的数据采用遥感解译数据,其存在大量的
缺失,这给直接的分析带来了极大的不便,因而在分析
蓝藻水华爆发规律前,本文也尝试依据气象条件与蓝藻
水华爆发间的相互关系对蓝藻水华的爆发数据进行
反演。
1摇 滇池外海 Chla时空分异特征分析
1. 1摇 滇池外海 Chla空间分异
针对滇池外海 8 个常规监测点位 1999—2009 年 12
个月份的 Chla的监测数据(监测点位如图 1 所示),将
各个监测点的 Chla 的数据进行比较分析,作出滇池外
海 Chla的空间分异箱线图(图 2)。
图 2 中箱线图的含义为:箱子中间的黑线为样本的
中位数,其左边部分为 25%的分位数(下四分位数),右
边部分为 75%的分位数(上四分位数)。 由虚线引出的
短线段为箱线图末端,表征上下四分位数分别加减内四
分位距的倍数(一般情况取 1. 5 倍),超过这个范围的
数据点被视作离群点,直接用散点表示出来。 箱子中的
凹槽表征中位数 95%的置信区间,若两组数据的凹槽
75摇 1 期 摇 摇 摇 盛虎摇 等:滇池外海蓝藻水华爆发反演及规律探讨 摇
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互不交叠,那么说明这两组数据的中位数存在显著差异(P值小于 0. 05)。
图 2 在一定程度上表达了滇池蓝藻水华爆发的空间分布特征。 根据图 2 可以发现:在滇池外海,Chla 在
空间上的分异并不十分明显,但有两个点位的值存在显著的差异,其中晖湾中这点的 Chla 的中位数显著高于
其他各点(图中浅色箱线图),而滇池南则显著低于其他各点(图中深色箱线图)。 事实上,滇池蓝藻水华爆发
多集中在晖湾中这个监测点附近,一方面是由于该点的 N、P 营养物浓度比较高,有利于藻类的生长和增殖;
另一方面是由于气象因素的作用,如滇池流域常年盛行西南风,从而导致了蓝藻水华在滇池北岸晖湾中测点
附近聚集。
图 2摇 滇池外海 Chla空间分异箱线图
摇 Fig. 2摇 Boxplot of spatial differences on chlorophyll鄄a in Waihai
of Lake Dianchi
1. 2摇 滇池外海 Chla时间分异
基于前述分析结论,再针对晖湾中测点的 Chla 常
年监测数据,分别以年和月为时间尺度,作出 Chla 时间
分异箱线图,并分析其差异性(图 3)。
从图 3 中可以看出:淤以年为时间尺度时,晖湾中
测点的 Chla的中位数呈现一定的下降趋势,但这种趋
势并不十分显著,仅仅表现在 2005 年相对于 2001、
2003、2004 这 3a 的显著差异上(图中灰色区域内的箱
线图为本文研究的相关年份 2004—2008);于以月为时
间尺度时,Chla的中位数从 2 月份开始逐月上升,到 8
月份达到最高,然后又逐月降低,直到翌年的 2 月份;从
箱线图的凹槽交叠情况亦可看出,这种趋势仍较显著。
图中灰色区域内的箱线图为本研究的相关月份(4—10
月),其中深灰色的箱线图(6—9 月)中位数非常接近,
表明其差异极不显著,据此可以认为,在这 4 个月间,各
种因素(特别是气象因素)对蓝藻水华爆发的影响不
敏感。
图 3摇 滇池外海晖湾中测点的 Chla时间分异箱线图
Fig. 3摇 Boxplot of temporal differences on chlorophyll鄄a in Huiwanzhong, Waihai of Lake Dianchi
2摇 滇池外海蓝藻水华爆发反演
目前,对蓝藻水华爆发的判定主要是通过水体中的藻类生物量、Chla 或者遥感影像[3]的解译来实现的。
85 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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从某种程度上说,Chla和遥感影像的解译都是利用水体的光学性质来表征的,两者具有一定意义上的对应
性。 而通过遥感影像判断蓝藻水华爆发与否,更多的表现在对表层蓝藻水华(即可以用肉眼观看到)的识别
上。 本研究是基于滇池外海遥感影像解译的蓝藻水华爆发数据(2004—2008 年 4—10 月份)完成的。
在对蓝藻水华的遥感影像解译数据进行分析时,存在的最大困难在于数据的缺失。 出现这种状况的主要
原因有两个:淤缺乏观测;于天气条件(如多云)造成蓝藻水华是否爆发无法辨识。 以往对蓝藻水华爆发的遥
感解译数据的分析,或者只考虑对已有数据中能够辨识爆发的数据进行趋势分析,或者只考虑无云条件下的
蓝藻水华爆发的频率分析[4]。 该分析方法在判定蓝藻水华爆发趋势上是十分便利的,然而对于如何建立蓝
藻水华爆发与 Chla及 TN、TP的关系上则显得尤为不便。 这种状况在对滇池外海蓝藻水华爆发的分析上表
现得极为突出,由于可供分析的水质数据(Chla、TN、TP)样本量不多,而与之对应的蓝藻水华爆发数据则更
少,因而难以支撑一般性的分析。 为了解决此难题,本文采用基于多重插补的 EMB算法来对蓝藻水华数据进
行反演。
通常对于缺失数据的处理方法主要有[5]:淤剔除法:包括个案剔除法和成对剔除法;于填补法:包括均值
填补法、最佳估计值填补法、回归填补法;盂多重插补法:包括 IP 算法、EM 算法、EMs 算法、EMis 算法和 EMB
算法。 据文献报道,多重插补的稳健性和无偏性要明显高于其他算法,而多重插补算法中的 EMB算法则表现
出更高的计算效率和更好的稳健性,也更接近于完全样本的分布[6]。
EMB算法的初衷是在对含有缺失样本的数据表填补时不人为的引入新的信息,为此,EMB算法主要基于
两点假设:淤数据集要服从多元正态分布,即 D—Nk(滋,移) ,其中数据集 D={Dobs,Dmis},Dobs为观测数据集,
Dmis为缺失数据集;于缺失数据机制为随机缺失(MAR,missing at random),即缺失数据模式 M 仅仅取决于观
测数据 Dobs,而与缺失数据 Dmis本身无关,则 p(M |D)= p(M |Dobs)。
EMB算法的步骤为:优 采用 Bootstrap重采样的方法对含有缺失数据的样本集进行抽样,形成 m 个新的
Bootstrap样本集。 悠 针对每个 Bootstrap样本集采用 EM算法进行缺失值的插补,具体来说可以分为 2 步:淤
求条件期望值,给定参数 兹 = (滋,移) 的先验分布,根据軒Dmis—p(Dmis | Dobs,軌滋,～移) ,得到缺失值 Dmis的期望值
填入原始数据表中;于求似然函数的最大值,根据插补后完全数据求出参数 兹 的最大似然估计 兹 = (滋,
移)—p(滋,移 | Dobs,Dmis) ,作为下一步迭代的参数先验分布,直到满足收敛条件为止。
通过 EMB算法最终可以得到 m个插补完全的数据样本,通过这 m 个样本,可以求出所关心的统计量的
估计值和方差,分别为:
軃q = 1m移
m
j = 1
q j (1)
SE(q) 2 = 1m移
m
j = 1
SE(q j) 2 + S2q(1 + 1 / m) (2)
针对滇池外海 2004—2008 年 4—10 月份遥感影像解译数据以及 2004—2008 年所有的气象数据(21 个变
量,其中有少量数据也存在缺失),采用 EMB 算法进行多重插补,并对插补后的数据集和取均值后的数据集
分别计算出 2004—2008 年逐月的爆发频率,得到 2004—2008 年逐月蓝藻水华爆发频率变化图(图 4)。 这里
需要说明的是:淤选择气象条件进行反演是因其与蓝藻水华爆发具有一定关系,且其逐日数据比较完整;于滇
池外海蓝藻水华爆发与水质存在着直接的关系,而在反演过程中却未涉及,但这并不影响反演的准确性,因为
反演的依据是数据服从多元正态分布的假设,而当整个数据集服从多元正态分布时其部分变量对应的数据集
也服从多元正态分布,因此,在插补时不必考虑所有的因素(变量),然而尽可能多的将相关因素考虑进去能
更加准确的反映完整样本的信息;盂滇池蓝藻水华爆发与否的数据为 0—1 变量,不服从多元正态分布,但通
过变换后仍然能用 EMB算法进行插补,并且有文献报道[7]对于非正态变量的 EMB插补的效率和准确度也很
高;榆另据文献报道[5],在数据缺失量不大的条件下,多重插补法进行 5 次或 10 次插补的效率,同进行无穷次
95摇 1 期 摇 摇 摇 盛虎摇 等:滇池外海蓝藻水华爆发反演及规律探讨 摇
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插补的估计值的相对效率十分接近,故本次插补仅选用了 5 重插补。
由图 4 不难得出以下几点认识:淤对蓝藻水华爆发数据的插补结果的稳健性较好,所插补的 5a 月数据变
化趋势和绝对数值的波动性均相对较小(图 4a—e);于蓝藻水华爆发频率在 5a 间变化亦较小,尤以 4—10 月
份的表现最为突出,这一点从平均化后的爆发频率变化图(f)即可看出;盂从各年逐月变化趋势上看,蓝藻水
华爆发频率总体上呈现出 2 至 8 月逐月上升,9 月至翌年 1 月逐月下降的特征。 这种特点与文献报道的趋势
是一致的[8鄄9],并且与图 3 中晖湾中 12 个月份 Chla的变化趋势是一致的(Chla的数据并没有在反演的过程中
使用),特别是 6—9 月份蓝藻水华爆发频率几乎保持不变这点。 由此可以推测,通过 EMB算法反演的数据是
比较符合实际情况的。 由于样本数据的时间范围是 4—10 月,而反演的数据是 1—12 月,所以对 1—3 月和
11—12 月数据的稳定性和可信度还有待探讨。 鉴于此,下面在分析蓝藻水华爆发与 Chla 和 TN、TP 的关系
时,仅选取了 2004—2008 年 4—10 月份的反演数据。
图 4摇 基于 EMB算法的蓝藻水华爆发数据反演
Fig. 4摇 Reversion of the data about outbreak of BGA bloom by EMB algorithm
3摇 滇池外海蓝藻水华爆发规律
3. 1摇 Chla与蓝藻水华爆发的关系
前文已叙及,Chla与蓝藻水华爆发数据之间存在一定的对应关系。 这种关系可能表现在当 Chla 浓度超
过一个阈值后,即可在遥感影像上显示出爆发了蓝藻水华。 Chla 利用晖湾中 2004—2008 年 4—10 月份 Chla
浓度数据与对应的反演蓝藻水华爆发数据,采用条件密度的估计方法试图建立两者的关系(图 5)。 在进行条
06 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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图 5摇 蓝藻水华爆发与 Chla的指示关系
摇 Fig. 5 摇 The relationship between outbreak of BGA bloom and
chlorophyll鄄a
件密度函数估计时,由于受到气象条件和样本量对估值
结果的影响,故将数据样本分为 4—10 月份和 6—9 月
份两组。 前者样本量大但易受到气象条件的影响,后者
样本量较小但可部分地排除气象因素的影响。 因此,可
以结合二者的优势进行综合分析,则图 5 中实线可能具
有较高的准确度,虚线可能反映二者真正的关系。
从图 5 可以看出,两组 Chla 条件概率曲线均反映
了蓝藻水华爆发均存在一个阈值,当 Chla 超过该值后
即表现为蓝藻水华的爆发。 从图中两组曲线可以判断
爆发蓝藻水华的 Chla浓度阈值区间大概为 Chla 0. 15—
0. 20 mg / L。 当然,由于不是真实样本得出的这个结论,
所以这个区间的准确性还有待深入探讨,但阈值性的特
点还比较明显。
3. 2摇 TN、TP与蓝藻水华爆发的关系
按照 Chla与蓝藻水华爆发的分析方法,本文试图
寻找 TN、TP与蓝藻水华爆发的阈值关系,但这种尝试
的结果却并不理想。 究其原因,可能是由于 Chla 是一
种指示性指标,与其他条件(如气象条件和水质、水动
力等)的相关性比较差,而 TN、TP是滇池蓝藻水华爆发的一个因素,因而其与蓝藻水华爆发的关系是十分复
杂的。 为此,这里采用与 4. 1 同样的数据集通过直观的作图来分析 TN和 TP与蓝藻水华爆发的关系(图 6)。
图 6摇 TN和 TP与蓝藻水华爆发的关系
Fig. 6摇 The relationship between outbreak of BGA bloom and TN / TP
图 6 也是将数据集分成了 4—10 月和 6—9 月两个类别(分别对应图 6(a)和图 6(b)),当然图 6 能排除
气象条件的影响因而更能反映实际的关系,但是样本量太少不足以支撑分析,所以以下的分析过程仍以图 6
为主。 从图 6 中可以发现以下特点:淤在 TN 浓度为 2 mg / L、TP 浓度为 0. 2 mg / L(TN、TP 的吁类水水质标
准)附近,存在一个小的区间是不爆发蓝藻水华的区域(图中灰色方框,简称为“窗口冶),在这个区域内较高的
TP浓度并不影响蓝藻水华的爆发,可见,在滇池外海 TN 对于蓝藻水华的爆发作用更直接、更敏感;于在“窗
16摇 1 期 摇 摇 摇 盛虎摇 等:滇池外海蓝藻水华爆发反演及规律探讨 摇
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口冶的右上部分,爆发蓝藻水华的样本很多,这说明在滇池外海控制 TN、TP在一定的范围内是很有必要的,要
想显著控制蓝藻水华,至少应该将 TN控制在吁类水水质标准附近;盂在“窗口冶的左下部分,仍然存在一些爆
发蓝藻水华的样本,这说明在滇池外海即使是更低的 TN 和 TP 的浓度,也可能爆发蓝藻水华(限于低于吁类
水水质标准的样本很少,从图 6 中难以得出定论,但“爆发冶与“不爆发冶交替出现的趋势还是比较明显),由此
可以推测对于 TN、TP 而言,在一定范围内可能并不存在一个引起蓝藻水华爆发的阈值,却有可能在不同的
TN和 TP浓度上存在一个个“窗口冶,这种“窗口冶会随着水质变好而逐渐扩大;榆由于样本量的限制,直接从
图 6(b)中很难得到图 6(a)中的这些规律,而由图 6(a)得出的规律却完全适用于图 6(b),并且这种规律性表
现得比图 6(a)更强,这说明以上分析得出的各种规律很有可能是真实存在的。
4摇 结论与展望
本文通过对滇池外海蓝藻水华爆发反演及规律的分析,可以得到如下结论:
(1) 滇池外海晖湾中这个测点的 Chla浓度显著高于其他点位,且在该点处 Chla 浓度在年的尺度上分异
性不显著,而在月的尺度上分异性显著。
(2) 基于 EMB算法的滇池外海蓝藻水华爆发数据反演能够比较有效和稳健的插补出缺失数据,得到的
爆发频率的趋势与 Chla的变化趋势相一致。
(3) 在滇池外海,Chla对于表观上的蓝藻水华爆发存在一定的阈值性,而 TN和 TP则在高于吁类水水质
标准浓度值附近的区域时表现出一定的阈值性,低于这个区域的一定范围内则可能不存在阈值性,在这个区
域内控制 TN比控制 TP更为有效。
根据以上结论,本文提出一种观点:对滇池这种富营养化水体而言,一味地追求将外海 TN、TP 浓度控制
在更高的水质标准(芋类),其并不一定能有效地控制蓝藻水华的爆发。 首先,控制滇池外海 TN和 TP在吁类
水水质标准以内是必要的,这样能显著地控制蓝藻水华爆发的频率;其次,进一步控制 TN 和 TP 在吁类水水
质标准之上并不一定能确保降蓝藻水华爆发频率的降低,因为在这个范围内可能并不存在蓝藻水华爆发的
TN、TP阈值;再者,如果滇池外海存在一个个不爆发蓝藻水华的“窗口冶,那么只需要通过控制一定的条件(比
如水质、水量和水动力条件),使其在这个“窗口冶范围内,就可能有效地控制蓝藻水华的爆发。 因此,对滇池
外海蓝藻水华爆发的控制,并非一定要将 TN和 TP控制到一个较高的标准上(这在短期内从经济上是难以实
现的),相反即使 TN和 TP在吁类水质标准附近,通过控制一定的条件,恢复滇池水生态系统,改善水体透明
度,促进滇池外海从目前的“浊水藻型冶向“清水草型冶的方向演替,即可有效地控制蓝藻水华的爆发。 这也许
是控制滇池外海蓝藻水华爆发的一种行之有效的思路和途径。
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36摇 1 期 摇 摇 摇 盛虎摇 等:滇池外海蓝藻水华爆发反演及规律探讨 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 1 January,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Allee effects of local populations and the synchrony of metapopulation LIU Zhiguang, ZHAO Xue, ZHANG Fengpan, et al ( 1 )…
Effects of leaf hair points on dew deposition and rainfall evaporation rates in moss crusts dominated by Syntrichia caninervis,
Gurbantunggut Desert, northwestern China TAO Ye, ZHANG Yuanming ( 7 )…………………………………………………
The influence of freshwater鄄saline water mixing on phytoplankton growth in Changjiang Estuary
WANG Kui, CHEN Jianfang, LI Hongliang, et al ( 17 )
………………………………………
…………………………………………………………………………
The responses of hydrological indicators to watershed characteristics TIAN Di,LI Xuyong,Donald E. Weller ( 27 )…………………
Lake nutrient ecosystems in the east鄄central moist subtropical plain of China KE Xinli, LIU Man, DENG Xiangzheng ( 38 )………
The current water trophic status in Tiaoxi River of Taihu Lake watershed and corresponding coping strategy based on N / P ratio
analysis NIE Zeyu,LIANG Xinqiang,XING Bo,et al ( 48 )………………………………………………………………………
Reversion and analysis on cyanobacteria bloom in Waihai of Lake Dianchi SHENG Hu, GUO Huaicheng, LIU Hui, et al ( 56 )……
Effects of cutting disturbance on spatial heterogeneity of fine root biomass of Larix principis鄄rupprechtii
YANG Xiuyun,HAN Youzhi,ZHANG Yunxiang,et al ( 64 )
………………………………
………………………………………………………………………
Responses of elm (Ulmus pumila) woodland to different disturbances in northeastern China
LIU Li,WANG He,LIN Changcun,et al ( 74 )
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
Impacts of grazing and climate change on the aboveground net primary productivity of mountainous grassland ecosystems along
altitudinal gradients over the Northern Tianshan Mountains, China ZHOU Decheng, LUO Geping, HAN Qifei, et al ( 81 )……
Response of herbaceous vegetation to phosphorus fertilizer in steppe desert SU Jieqiong, LI Xinrong, FENG Li, et al ( 93 )………
Spatiotemporal characteristics of landscape change in the coastal wetlands of Yancheng caused by natural processes and human
activities ZHANG Huabing, LIU Hongyu,HAO Jingfeng, et al (101)……………………………………………………………
Response of species diversity in Caragana Korshinskii communities to climate factors and grazing disturbance in Shanxi, Shaanxi,
Ningxia and Inner Mongolia ZHOU Ling, SHANGGUAN Tieliang, GUO Donggang, et al (111)…………………………………
Seasonal change of leaf morphological traits of six broadleaf seedlings in South China
XUE Li,ZHANG Rou,XI Ruchun,GUO Shuhong,et al (123)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Correlation analysis on Reaumuria soongorica seed traits of different natural populations in Gansu Corridor
SU Shiping, LI Yi, CHONG Peifang (135)
……………………………
…………………………………………………………………………………………
Carbon fixation estimation for the main plantation forest species in the red soil hilly region of southern鄄central Jiangxi Province,
China WU Dan, SHAO Quanqin, LI Jia, et al (142)……………………………………………………………………………
Effects of clonal integration on growth of Alternanthera philoxeroides under simulated acid rain and herbivory
GUO Wei, LI Junmin, HU Zhenghua (151)
…………………………
…………………………………………………………………………………………
Difference of the fitness of Helicoverpa armigera (H俟bner) fed with different pepper varieties
JIA Yueli, CHENG Xiaodong, CAI Yongping, et al (159)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
Hyperspectral estimating models of tobacco leaf area index ZHANG Zhengyang, MA Xinming, JIA Fangfang, et al (168)…………
Temporal and spatial distribution of Bemisia tabaci on different host plants CUI Hongying, GE Feng (176)…………………………
Abundance and composition of CO2 fixating bacteria in relation to long鄄term fertilization of paddy soils
YUAN Hongzhao, QIN Hongling, LIU Shoulong, et al (183)
………………………………
………………………………………………………………………
Effect of Leucaena leucocephala on soil organic carbon conservation on slope in the purple soil area
GUO Tian,HE Binghui,JIANG Xianjun,et al (190)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
Isolation and the remediation potential of a Laccase鄄producing Soil Fungus F鄄5
MAO Ting, PAN Cheng, XU Tingting, et al (198)
………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Spatial heterogeneity of soil microbial biomass in Mulun National Nature Reserve in Karst area
LIU Lu, SONG Tongqing, PENG Wanxia, et al (207)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Root functional traits and trade鄄offs in one鄄year鄄old plants of 25 species from the arid valley of Minjiang River
XU Kun, LI Fanglan, GOU Shuiyan, et al (215)
………………………
…………………………………………………………………………………
Spatial distribution of carbon density in grassland vegetation of the Loess Plateau of China
CHENG Jimin, CHENG Jie,YANG Xiaomei, et al (226)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
Effect of nitrogen concentration in the subtending leaves of cotton bolls on the strength of source and sink during boll development
GAO Xiangbin, WANG Youhua, CHEN Binglin, et al (238)
…
………………………………………………………………………
Long鄄term tillage effects on soil organic carbon and microbial biomass carbon in a purple paddy soil
LI Hui, ZHANG Junke, JIANG Changsheng,et al (247)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of exogenous calcium on resistance of Hydrilla verticillata (L. f. ) Royle to cadmium stress
MIN Haili, CAI Sanjuan, XU Qinsong, et al (256)
…………………………………
………………………………………………………………………………
Comparison of grain protein components and processing quality in responses to dim light during grain filling between strong and weak
gluten wheat cultivars LI Wenyang, YAN Suhui, WANG Zhenlin (265)…………………………………………………………
Review and Monograph
Salt鄄responsive mechanisms in the plant root revealed by proteomic analyses ZHAO Qi, DAI Shaojun (274)…………………………
The research progress and prospect of watershed ecological risk assessment XU Yan, GAO Junfeng, ZHAO Jiahu, et al (284)……
A review of the environmental behavior and effects of black carbon in soils and sediments WANG Qing (293)………………………
Scientific Note
Variation in main morphological characteristics of Amorpha fruticosa plants in the Qinghai鄄Tibet Plateau
LIANG Kunlun, JIANG Wenqing, ZHOU Zhiyu, et al (311)
………………………………
………………………………………………………………………
Identification of aphid resistance in eleven species from Dendranthema and Artemisia at seedling stage
SUN Ya, GUAN Zhiyong, CHEN Sumei, et al (319)
………………………………
………………………………………………………………………………
Research of padded film for afforestation in coastal argillaceous saline鄄alkali land
JING Feng, ZHU Jinzhao, ZHANG Xuepei, et al (326)
………………………………………………
………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
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第 32 卷摇 第 1 期摇 (2012 年 1 月)
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Vol郾 32摇 No郾 1摇 2012
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