太湖湖泊生态系统研究站,简称“太湖站”,于1988年获中国科学院批准建立,隶属于中国南京地理与湖泊研究所。现为中国生态系统研究网络(CERN)野外站,国家重点野外科学观测试验站。太湖站的发展得到了中国科学院、国家科技部、江苏省政府、中国科学院南京地理与湖泊研究所及无锡市等各级政府和相关部门的大力支持。
太湖站是个国家公益性研究平台。现有占地面积4.5hm2。拥有4000m2的实验室、生活和会议用房。建有标准气象观测场,生态围栏试验区,湖泊物理实验室,环境化学实验室,环境生物实验室和分子生态学实验室。配备有水上快速艇以及野外科学考察车。完善的湖泊生态环境研究设备与生活条件,为来自国内外的研究人员提供便利的研究条件。
太湖站自1991年开始,对太湖进行水文、气象、生物、水化学、底质等生态和环境要素的长期监测和调查,逐步成为太湖生态环境研究的资料数据中心。通过长期监测和试验研究,首次阐明了大型浅水湖泊光传输特征及其对初级生产力的影响;通过对太湖底泥分布、悬浮和释放过程的研究,提出了大型浅水湖泊内源释放模式,为太湖生态疏浚提供了决策依据;基于原位定点观察,提出了蓝藻水华形成的“四阶段理论假设”;在揭示浅水湖泊水动力对湖泊生态环境影响原理的基础上,发展以水动力为核心的太湖生态-环境模拟模型,并在引江济太的效益评估中发挥作用。通过富营养化导致湖泊生态系统退化机制的研究,提出了湖泊生态恢复的战略路线,并在太湖等湖泊治理中得到应用。上述成果在国内外产生了巨大的影响,使得太湖站逐步成为我国湖泊生态环境的科学研究中心和技术示范基地。
瞄准浅水湖泊生态环境研究国际一流野外站的建站目标,太湖站将努力为国家、地方的科技需求提供一流的科研成果,为来自世界各地的科学家提供一流的科研服务。
太湖站功能定位
浅水湖泊环境与生态演化的资料积累基地
湖泊科学的理论研究野外试验基地
湖泊资源优化利用和生态系统修复示范基地
湖泊科学研究的人才培养基地
国际浅水湖泊科学交流基地
太湖站发展目标
通过对太湖长期观测,积累太湖及其流域的资源、环境和生态资料,了解太湖生态与环境演变的过程和规律;通过原位观察、室内实验、数值模拟等手段和方法,研究湖泊水一土、水一气、水一生物之间发生的能量流动和物质循环过程和机理,揭示大型浅水湖泊生态系统结构和功能演化与环境演变的关系及驱动机制,探索人类活动对湖泊生态环境的影响方式和途径;为湖泊生态环境的调控与整治、生态恢复的技术和工程实施提供理论依据,为湖泊资源的开发和可持续利用服务。
太湖站研究队伍
太湖站现有固定人员44人,其中研究员12名,副高职称13人、博士生导师10人、国家杰出青年基金获得者1人、“百人计划”1人、享受政府特殊津贴者3人、江苏省青年科技标兵1人、江苏省”333”工程人才培养对象2人。另外,太湖站目前有博士后、博士生、硕士生等流动人员30多人。学科涵盖了湖泊水文、气象、水动力、环境地球化学、生物化学、水生生物学和生态学、渔业养殖等。近年来,在人才培养和队伍建设方面取得了长足的进步,基本形成了知识、年龄结构不断优化、学科布局合理、富有朝气的人才队伍。
研究方向
物理湖泊学:主要开展太湖的湖流、波浪、沉积物悬浮等水动力过程和要素的观察和数值模拟,以及水动力对浅水湖泊的水下光场影响研究;研究风浪、湖流通过沉积物悬浮、水土界面氧化还原环境改变等要素和过程,及进一步影响内源释放、微生物种群变化及有机物降解、矿化过程与最终产物的影响。
界面环境化学:主要开展湖泊沉积的环境记录、水土界面的物质交换,沉积物内源污染机制,内源污染控制与生态疏浚等工作,有机物在水-沉积物系统中的降解、矿化和循环过程及生态环境效应;水气界面方面主要进行大气污染对湖泊环境的影响,浅水湖泊碳排放及其对全球碳循环的贡献,风浪等动力扰动对水体的复氧及其对生态系统的影响等研究。
生物生态学:主要从事大型浅水湖泊的生态系统结构和功能,生态系统演替的驱动机制研究,生态系统对于环境变化的响应,蓝藻水华暴发机制研究,生态渔业研究和湖泊健康生态系统的评估与保护,湖泊生态系统修复的方法与技术等。
太湖站主要研究成果
①湖泊物理过程及其环境效应
通过对太湖风浪、湖流与悬浮物、透明度的连续观察,建立了水动力强度与悬浮物、透明度的定量关系。通过室内水槽实验,结合野外风浪过程观察,确定了太湖沉积物悬浮的主要动力来自波浪而非湖流,以及沉积物发生悬浮的临界剪切力大小。为大型浅水湖泊内源污染释放机制研究和太湖物理-生态模型的建立奠定了基础。深化了水动力过程对太湖水下光场、初级生产力、生态系统结构和功能影响的认识。丰富了国际湖沼学中大型浅水湖泊物理过程及其生态环境效应研究。
②太湖内源释放规律及生态疏浚技术
首次调查揭示太湖沉积物中污染物性营养盐的蓄积量及其分布。通过风浪导致底泥悬浮与营养盐释放过程的实验室试验和野外原位观察,首次提出了大型浅水湖泊内源释放的概念性模式,明确了湖泊内源污染治理的判定方法。提出了沉积物生态疏浚原理。部分成果被确定为制定太湖生态清淤规划的科学依据,对其它浅水湖泊内源污染控制具有重要的指导意义。
③太湖生态系统结构与功能及其对富营养化的响应
通过对太湖生态系统结构演变的近50年监测资料的综合集成、分析,发现太湖水体的富营养化导致浮游植物群落结构发生变化,蓝藻作为优势种逐步得到确立。微生物种群随着富营养化而出现生物量增加的趋势,营养盐循环速率加快,从而加湖泊的重富营养化。提出了蓝藻水华成因的“四阶段理论假设”,为太湖藻类水华的生物操纵控制及水华预警与预报奠定了理论基础。
④大型浅水湖泊水动力-富营养化生态模型
该模型集成多年来太湖水动力、悬浮物和光照、浮游植物演化等研究成果,成功地运用于太湖水质演变、营养盐及藻类迁移和扩散、太湖底泥释放等问题的模拟和管理中。在太湖蓝藻水华爆发预测和预警中发挥了重要作用。除此之外,模型还成功地用于引江济太改善太湖水环境效果评估中,获得较好的社会经济与环境效益。
⑤浅水富营养化湖泊的生态修复技术
研究揭示了富营养化导致附着生物增加并最终导致水生植物消亡,而逐步为蓝藻水华所取代,创造性地提出了富营养化湖泊治理必须先控源截污,其次才能实施生态恢复,通过改善基础环境,引导生态系统向良性生态系统转化的湖泊生态修复思路。并自主开发导流和挡藻的围隔、湖泊消浪、提高透明度及水生高等植物的种植等多种技术。这一成果已经被广泛地应用于十一·五太湖及其他富营养化湖泊的治理中,产生了巨大的影响。
太湖站自建站以来,共发表论文500多篇,其中SCI论文150多篇,出版专著5部,专辑3部,包括《Hydrobiologia》、《Ecological Engineering》及《中国科学》等,递交中央及省部级政府咨询报告4份,收到各级政府的高度重视。
太湖站国际交流与合作
建站以来,平均每年有30-40人次的外国专家访问太湖站,400多位分别来自美国、加拿大、日本、英国、澳大利亚和荷兰等国学者访问过太湖站。同美国、日本、丹麦、澳大利亚、奥地利、中国香港等都有过正式的合作项目。先后成功地主办或协办四次国际会议,在国际杂志上出版会议论文专辑,受到国际湖沼界的瞩目。