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湖泊古生态研究的主要目的是重建湖泊及其流域过去生态环境的变化过程,揭示其演化的规律和原因。而古生态的研究离不开对现代生态学知识的掌握和了解。论文围绕长江中下游湖泊硅藻在古生态解释、营养要素定量重建、草型湖泊生态演化重建中遇到的关键技术和科学问题,重点开展了硅藻-总磷的转换函数、附生硅藻与水生植被关系等研究,并将这些研究应用到草型湖泊龙感湖的古生态解释中。
通过对长江中下游硅藻-水质数据库的扩大,利用新增29个湖泊的水质数据对原43个湖泊硅藻-总磷转换函数的推导能力进行了独立检验。进一步验证了转换函数的推导能力(R2=0.77,RMSEP=0.14)。在此基础上新建了72个湖泊的硅藻-总磷转换函数(R2Jack=0.78,RMSEPjack=0.13)。利用太湖长期水质监测记录,与太湖钻孔沉积硅藻重建的湖水总磷浓度进行了对比。重建结果表明新建的定量模型推导的总磷浓度值更接近太湖实际监测值。
草型湖泊硅藻记录可以恢复过去水生植被的变化历史。通过对长江中下游湖泊水生植物与其附生硅藻的关系分析研究,发现不同的附生硅藻对水生植物有明显的选择性。由此进一步探讨了附生硅藻种类指示不同水生植物类型(高植冠沉水植物、低植冠沉水植物、浮叶植物、漂浮植物和挺水+沿岸湿生植物)的可行性。
附生硅藻除受水生植物的影响外,与水体环境也有着密切的关系。通过CCA分析表明,附生硅藻的分布具有季节性,影响硅藻组合季节变化的主要环境因子是水温和电导率,而营养并不是影响附生硅藻组合的显著因子。
龙感湖是典型的草型湖泊,水生植被发育较好,是研究草型湖泊生态系统演化的理想场所。对龙感湖西部湖区LS孔的沉积硅藻分析表明,硅藻组合经历了由Aulancoseira granulate-Epithemia adnata组合(约1900-1958AD)向Cocconeisplacentula—Fragilaria capucina—Aulancoseira granulata-Epithemia adnata组合(约1958-1975AD)、再向Cocconeis placentula—Fragilaria capucina组合(1975AD-至今)的变化过程。利用长江中下游硅藻-总磷转换函数对水体总磷浓度变化进行了估算。总体上,龙感湖过去100年来的水质尚好,总磷浓度变化不大,在52-60.2μg/L之间波动。二十世纪60年代之前,湖水总磷浓度偏高；最近50年来,推导的总磷浓度略有下降。
根据水生植物与附生硅藻的关系研究结果以及龙感湖表层沉积硅藻分析,恢复了龙感湖过去100年来的水生植被变化历史。推测1958AD之前,龙感湖LS孔点附近水生植被发育较少,主要以浮叶植物和挺水植物类型为主,包含少量漂浮植物类型,沉水植物发育较少。1958AD后,龙感湖水生植被开始发育,挺水植物和浮叶植物依然存在,高植冠和低植冠的沉水植物类型也开始发育。二十世纪70年代中期开始至今,钻孔点附近水域发育以低植冠的沉水植物和高植冠的沉水植物类型为主的植被,挺水植物类型依旧存在,漂浮植物也开始出现,而此时浮叶植被减少或消失。龙感湖水生植被的演替反映了人与自然作用下水生生态系统的变化。二十世纪50年代末之前,龙感湖水生植被发育较差与江湖连通有关；50年代末以来水生植被开始发育与人类兴建水库、闸坝造成的江湖阻隔有关。70年代中期以来水生植被进一步发育,重建的多样性水生植被群落与80年代末和90年代初期的调查结果比较一致。
利用浮游硅藻与附生硅藻的比值重建了100年来龙感湖流域的洪水记录。恢复的1900-1958 AD间的洪水记录与历史记录的洪水事件在年代上大多可以对比。但1958 AD后,浮游硅藻/附生硅藻比值的峰值偏小,多数洪水事件在地层硅藻记录中没有反映出来,推测二十世纪50年代末以来龙感湖水量的人为调控削弱了长江洪水对龙感湖生态系统的影响。