基于沉积物中生态信息的湖泊生态需水阈值研究

湖泊生态需水的保障是维系湖泊生态系统健康的驱动性因子，也是调控和恢复湖泊生态系统的控制性因素。但是由于历史时期湖泊系列生物数据的缺乏，限制了具有生态学依据的湖泊生态需水研究。本研究拟开发沉积物硅藻和孢粉自动识别系统，通过沉积物中硅藻和孢粉分别指示浮游植物和大型水生植物的变化，基于二者所反演的历史时期湖泊生态信息，重构历史时期湖泊生态系统浮游和大型水生植物群落，为湖泊生态需水计算提供系列历史生物数据；根据水位、气温等关键环境因子与硅藻、孢粉所反演的浮游和大型水生植物群落的相互关系，结合水文模型反演历史时期湖泊水位变化过程；开发湖泊水位与浮游和大型水生植物群落的响应关系模型，模拟湖泊水位变化对湖泊生态系统的影响，依据生态系统关键因子计算湖泊生态水位阈值。本研究将弥补湖泊生态需水研究中系列历史生态信息缺乏的问题，建立具有生态学依据的湖泊生态需水计算方法，为湖泊生态系统保护和修复提供科学依据。

国内外在湖泊生态需水方面已有大量研究，但是大多数研究都是缺乏生态学依据的水文学方法，或者基于现状生态调查的生态功能法或者生境模拟法，缺乏系列生物数据的支持，使其难以满足生态系统整体过程需求，从而限制其实际应用价值。利用沉积物中硅藻和孢粉反演生态信息的优势，国内外已经开展了大量关于湖泊历史时期水文状况，以及硅藻和孢粉与环境因子的关系研究，从而为基于沉积物生态信息的湖泊生态需水研究提供坚实理论基础。. 本项目开发了沉积物中硅藻和孢粉人机结合自动识别方法，分析沉积物中硅藻和孢粉组成，结合已有水文、气象和生态资料，重构历史时期湖泊生态系统，为湖泊生态需水计算提供系列生态资料。根据关键环境因子与硅藻、孢粉的响应关系，反演历史时期湖泊水位，根据浮游植物和大型水生植物群落的生长状况变化，以及生态系统的关键因子，计算生态水位阈值，开发具有充分生态学依据的湖泊生态需水计算方法。. 相关成果发表于Plos One, Journal of Environmental Informatics 等杂志，主要参与人员获教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）一等奖。相关成果已经应用于白洋淀生态需水管理。