程海湖夏冬季浮游植物群落结构与富营养化状况研究

为了解程海湖浮游植物群落特征及其富营养化现状,对程海湖的水体理化指标和浮游植物群落结构进行了系统调查,分析了夏、冬季节程海湖水质状况、浮游植物群落结构特征及其与环境因子之间的关系,并运用综合营养状态指数法和藻类生物学法评价了程海湖的营养状态.结果表明,调研期间程海湖氮、磷浓度较高,水体中总磷(TP)浓度为0.03～0.19 mg·L~(-1),总氮(TN)为0.38～3.08 mg·L~(-1),综合营养状态指数(TLI)在49.3～54.4之间波动,已经达到轻度富营养水平;藻密度变化范围为1.54×10~6～1.65×10~7个·L~(-1),已超过常规湖泊的水华暴发阈值范围;浮游植物以蓝藻、绿藻为主,Shannon-Wiener多样性指数大多数为1～3,Pielou均匀度指数为0.18～0.72,部分时间段藻类多样性偏低,呈现出典型的蓝藻门为优势的富营养化状态,亟需对其进行生态保护与管理.     

基于宏条形码技术的白洋淀水华藻类识别及其驱动因子分析

浮游藻类是引起水华暴发的主要原因.为筛选潜在水华藻类,评估白洋淀水华风险区域,于2020年8月对白洋淀373点位展开浮游藻类调查.利用宏条形码技术分析,解析水华藻类群落组成,同时采用显微镜计数法统计藻密度.根据总藻密度对白洋淀不同区域的水华程度进行评估,同时进一步针对水华藻类群落,耦合淀区水质条件,探究白洋淀不同区域水华藻类群落空间差异驱动因子,以甄别影响水华藻类群落结构关键环境因子.结果表明,95%以上采样区域无水华风险(藻类密度<2×10⁶个·L^-1),仅5个样点存在轻微水华风险.但水华藻类群落分析共检测到了90种水华藻类,其中优势水华藻种有20种,隶属于以绿藻门、蓝藻门和裸藻门为主.水华藻类群落结构在不同区域上具有显著空间异质性(P<0.05).关键驱动因子解析结果表明,总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)是造成水华藻类群落结构差异的关键因子.其中,门水平上,蓝藻门水华藻类与以上关键因子显著正相关;种水平上,硅藻门和绿藻门水华藻类与关键因子响应更显著.因此,水华藻类群落...     

红色赤潮藻主导的混合赤潮对浮游生物群落结构的影响——以浙江南部沿海为例

根据2016年6月中旬浙江南部沿海一次红色赤潮藻主导的混合赤潮的调查数据,分析了赤潮海域和非赤潮海域浮游生物的种类及丰度、优势种、多样性指数差异以及其与水环境因子的相关性。结果表明,该海域共鉴定出浮游植物22种,浮游动物20种,赤潮区浮游植物平均丰度显著高于非赤潮区,赤潮区与非赤潮区浮游动物平均丰度和生物量差异不显著。赤潮区浮游植物均匀度指数显著低于非赤潮区,而赤潮区和非赤潮区浮游动物各指数均差异不显著。赤潮发生对桡足类影响较大,其在赤潮区的种类和丰度均显著少于非赤潮区。主成分分析结果表明非赤潮区最主要优势种红色赤潮藻与氮磷浓度呈正相关,赤潮区则相反。浮游动物总丰度在非赤潮区及赤潮区均与叉状角藻丰度呈正相关,与有毒赤潮生物具刺膝沟藻丰度呈负相关。以上结果表明红色赤潮藻为主的混合赤潮爆发能够显著改变赤潮发生海域浮游生物的群落结构。     

三峡水库开县消落区水域冬季蓄水期间藻类群落结构与水质评价

2008年12月三峡水库第一次试验性蓄水至172.8 m后,开县老县城区域被淹没呈水库特征,对蓄水后开县消落区水域水生生物生态及水体营养状态的研究目前还鲜见报道.为了解172.8 m水位后开县消落区水域水环境的现状及藻类群落结构的变化,于2009年1月和2009年12月冬季蓄水期间2次对包括汉丰湖在内的开县消落区水域4个样点藻类组成、数量和生物量的分布及变化情况进行了跟踪观测,初步分析了浮游植物种群结构的变化趋势,并从生物角度评估了水域的水质营养状况.结果表明,2次采样共鉴定出浮游植物6门37属69种(含变种),优势种群均为甲藻和隐藻,2009年12月藻类细胞密度和生物量低于2009年1月.藻类种群结构和污染指示种评价结果显示,冬季蓄水期间开县消落区各采样断面的营养水平属于中-富营养类型.多样性分析的结果表明开县消落区水域冬季蓄水期间处于中污染状态.     

白荡湖流域水文连通对浮游生物群落结构的影响

2020年11月(枯水期)及2021年3月(平水期)和6月(丰水期)开展了白荡湖流域水文、水质、浮游动植物现场调查,评价了水文连通性,揭示了其浮游生物群落结构的关键影响因子。结果表明：白荡湖流域水文连通受到不同水文期的直接影响,表现为丰水期优于平水期和枯水期;浮游植物和浮游动物群落优势种、丰度及生物量均呈季节性差异,优势种均为丰水期最多,枯水期最少,浮游植物优势门类为绿藻-硅藻-蓝藻类型,浮游动物优势种为轮虫类和枝角类,而生物量和物种丰度均呈丰水期>平水期>枯水期的趋势。从空间分布特征上,浮游植物Shannon-Wiener指数和Margalef指数均为湖区最低,杨市河上游最高;而Pielou指数则在罗昌河入湖口最高;浮游动物Shannon-Wiener指数和Margalef指数最低值和最高值均在罗昌河中上游;Pielou指数在杨市河入湖口最低,罗昌河上游最高。RDA显示,影响浮游植物群落结构的关键影响因子为T、DO和TN,而浮游动物则为TP和HCI。研究明确了白荡湖流域浮游生物群落结构特征,揭示了水文连通对浮游生物群落结构的影响,为深入研究该水系生态健康和保护修复提供科学...     

水华生消过程对巢湖沉积物微生物群落结构的影响

水华对湖泊水体和沉积物理化和生物学性质的影响已进行了较多研究,但鲜见水华生消过程对湖泊沉积物微生物群落结构的影响.本研究以巢湖为对象,通过PCR-DGGE方法分析了水华形成、持续和消亡阶段对沉积物微生物群落结构的影响.结果表明,巢湖水华形成期为5月15日~6月20日,持续期为6月20日~9月5日,之后进入水华消亡期.PCR-DGGE分析表明,非水华区沉积物微生物的种类、Shannon-Wiener指数、Simpson指数随时间变化较小,微生物相似度较高,温度可能是影响非水华区微生物群落结构波动的主要因子;在水华区,沉积物微生物的种类、Shannon-Wiener指数在水华形成期和消亡期较低,在水华持续期较高,而Simpson指数则呈相反趋势,微生物相似度相对较低,表明水华形成、持续和消亡过程对微生物群落结构、优势种有不同影响,温度和水华导致的水体性质变化可能是沉积物微生物变化的主要因子.本研究表明,水华生消过程对湖泊沉积物微生物有不同的影响,这对深入评价水华对湖泊水生生态系统的影响和利用微生物防治湖泊水华有重要意义.     

Biogeographic distribution patterns of algal community in different urban lakes in China: Insights into the dynamics and co-existence

Urban lake ecosystems are significant for social development, but currently we know little about the geographical distribution of algal community in urban lakes at a large-scale. In this study, we investigated the algal community structure in different areas of urban lakes in China and evaluated the influence of water quality parameters and geographical location on the algal community. The results showed that obvious differences in water quality and algal communities were observed among urban lakes in different geographical areas. Chlorophyta was the dominant phylum, followed by cyanobacteria in all areas. The network analysis indicated that algal community composition in urban lakes of the western and southern area showed more variations than the eastern and northern areas, respectively. Redundancy analysis and structural equation model revealed that nutrients and pH were dominant environmental factors that affected the algal community, and they showed higher influence than that of iron, manganese and COD _Mn concentration. Importantly, algal community and density exhibited longitude and latitude relationship. In general, these results provided an ecological insight into large-scale geographical distributions of algal community in urban lakes, thereby having potential applications for management of the lakes.     

汉丰湖夏季浮游植物群落与环境因子的典范对应分析

2013年6~8月对三峡库区汉丰湖的浮游植物群落进行了调查,共检出浮游植物7门72种,优势种为针杆藻、舟形藻、直链藻、卵形藻、栅藻、伪鱼腥藻、平裂藻.浮游植物在东河入口以硅藻为主,南河入口以蓝、绿藻居多.运用典范对应分析对浮游植物与环境因子关系进行研究.结果表明,东河入口物种受水体理化性质影响大,南河入口物种受营养盐含量影响大,影响浮游植物群落结构的主要因子为温度、溶解氧(DO)、p H、总氮(TN)、总磷(TP)、可溶性氮(DN)与可溶性磷(DP).     

Effect of nutrient level on phytoplankton community structure in different water bodies

Increasing levels of pollution within water bodies can cause eutrophication and an associated rapid growth in and reproduction of phytoplankton. Although most frequently occurring in bodies of water such as lakes and dams, in recent years an increasing number of river systems in China have suffered serious algal blooms. The community structure of phytoplankton may differ, however, dependent on the hydrodynamic conditions and nutrient levels within the water body. The field investigation results obtained from a stagnant river in Suzhou City and Taihu Lake, China, showed that in water with higher concentrations of nitrogen and phosphorus, Chlorophyta became the predominant species and in water with lower concentrations of nitrogen and phosphorus, Cyanobacteria became the predominant species. Growth experiments with competitive species, Microcystis aeruginosa Kütz and Scenedesmus quadricauda (Turp.), were conducted at three different nutrient levels. The biomass of algae in pure and mixed cultures was measured under conditions of different N/P ratios at oligotrophic, eutrophic and hypertrophic nutrient levels. The results indicated that the most suitable state for the growth and reproduction of M. aeruginosa and S. quadricauda were eutrophic conditions in both pure and mixed cultures. Under competition, however, the lower medium nutrient levels favoured M. aeruginosa, while the higher medium nutrient levels better suited S. quadricauda. Under similar hydrodynamic conditions, the community structure of phytoplankton in the water body was determined by the dominant species in competition for nutrients.     

调水对巢湖浮游植物群落演替模式的影响

建立了巢湖生态动力学模型CAEDYM,并利用2010年的实测出入湖流量、水质、水文、气象等数据对模型进行了参数验证,确定了适用于巢湖水环境特征的生态动力学模型参数.利用模型中的磷循环原理模拟了巢湖水体中磷的生态动力学循环过程和浮游植物群落的季节性演替模式,并模拟了调水对浮游植物群落演替模式的影响.模拟结果表明,巢湖浮游植物优势种的演替模式为:春季绿藻占优势,夏季和秋季蓝藻占优势,冬季硅藻占优势.通过夏季的短期调水可使巢湖各点最终的TN、TP分别平均下降了约18.9%,25.2%.从Chl a的计算结果可知,调水的实施对巢湖西半湖和中部湖区Chl a的改善效果比较明显,可使Chl a的峰值从69μg/L下降到57μg/L,对巢湖的蓝藻有较好的改善效果,且对浮游植物群落的季节性演替影响不大.     

基于MODIS数据的洞庭湖水体和水华时空变化研究

为明确洞庭湖水华发生规律、水体面积的变化规律及其影响因子,利用MODIS传感器提供的MOD02HKM数据,采用多波段水体指数（MBWI）模型、浮游藻类指数（FAI）方法识别、提取洞庭湖水体、水华范围,并对2001~2015年洞庭湖水体、水华时空分布数据进行分析.结果表明：洞庭湖的水面范围在年内呈现明显的季节变化,在年际成缩减趋势.水域面积由大到小依次是夏季、秋季、春季、冬季,且2001~2015年丰水期水体的平均面积是枯水期的2.2倍;2001~2015年洞庭湖水域面积萎缩速率为-14.574km²/a,其中夏季的萎缩速率最大,达到-38.678km²/a;2001~2015年期间,洞庭湖区域均发生水华,水华主要集中发生在东洞庭湖的西部湖湾区,西洞庭湖和南洞庭湖的水华则沿河岸零星分布;洞庭湖水华存在明显的季节变化和年季变化.每年水华面积基本呈现正态分布,最小值出现在冬季,最大值出现在夏季和秋季,其值达到681.43km²;2001~2015年水华爆发面积最高占全湖面积的18.2%,水华面积年平均变化率为-8.657km²/a,水华爆发面积呈现缩小的趋势.     

三峡水库支流大宁河冬、春季水华调查研究

以三峡水库主要支流--大宁河冬、春季2次不同类型水华的调查数据为依据,分析并比较了不同水华期间水质的变化、营养盐的构成及水华的特征.结果表明,大宁河冬季水华以唐家湾为中心,叶绿素a(Chl-a)含量较高[(Chl-a)_(max)/(Chl-a)_(min)=260];随着藻类的生长总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数出现富集而含量升高,溶解氧(DO)和pH却出现低值;水华高峰期水体藻类较少,共发现2门4种,水华优势种为铜绿微囊藻和水华微囊藻,藻密度高达3.15×10~7个/L,相关加权综合营养状态指数为80,属于重度富营养化水体.而春季水华属于自回水段以下整体性暴发,Chl-a含量也较高[(Chl-a)_(max)/(Chl-a)_(min)=140];TN、TP和高锰酸盐指数均是随着水华的发生逐渐升高;水华高峰期藻类种群丰富,共发现5门44种,各断面水华优势种和藻密度均不同,相关加权综合营养状态指数显示东坪坝和白水河为轻度富营养化水体.相关性分析表明,冬季水华期间Chl-a与TN、TP、高锰酸盐指数、水温呈显著正相关,与DO、透明度(SD)呈显著负相关;春季水华Chl-a与TP、高锰酸盐指数、DO、pH呈显著正相关,与SD呈显著负相关.冬季水华pH与SD呈显著正相关,与TN、TP、高锰酸盐指数呈显著负相关;而春季水华pH与Chl-a、TP、高锰酸盐指数、DO、气温呈显著正相关,与SD呈显著负相关.     

香溪河库湾水质特征与非回水区水华响应关系

为探究香溪河在受倒灌影响较弱的河段水华暴发征兆及机理,于水华高发期5~8月对香溪河进行监测,分析电导率、水温、叶绿素a（Chl-a）以及流速.结果表明,在6~8月,香溪河倒灌现象于XX05点（峡口镇）处基本结束,XX06~XX09受倒灌来水影响较弱;香溪河于7月暴发水华,各个监测点位上Chl-a含量均值达到100μg/L以上,XX05~XX06与XX07-XX09点位上暴发不同种水华;在水华暴发前后,水体温度无显著变化,且并无明显分层现象,说明水温分层是水华暴发的主要原因这一理论并不能很好的适用于非回水区;通过对电导率数值的研究发现,数值在垂向上出现显著拐点,而拐点出现在临界层与光补偿层之间,同时与叶绿素a含量分布呈现显著负相关性.香溪河总氮（TN）、总磷（TP）平均值为1.849mg/L和0.157mg/L,均超过富营养化的阈值,水体氮磷含量与Chl-a浓度无显著相关性,水体中除N、P营养盐外的其它离子对香溪河水华的暴发起着重要作用.在水华消退后,电导率数值又逐渐恢复表层高底层低的垂向线性分布特性,与水华的暴发、消退有着明显的响应.     

Responses of alkaline phosphatase activity to wind-driven waves in a large, shallow lake: Implications for phosphorus availability and algal blooms

Phosphorus is a vital nutrient for algal growth, thus, a better understanding of phosphorus availability is essential to mitigate harmful algal blooms in lakes. Wind waves are a ubiquitous characteristic of lake ecosystems. However, its effects on the cycling of organic phosphorus and its usage by phytoplankton remain poorly elucidated in shallow eutrophic lakes. A mesocosm experiment was carried out to investigate the responses of alkaline phosphatase activity fractions to wind waves in large, shallow, eutrophic Lake Taihu. Results showed that wind-driven waves induced the release of alkaline phosphatase and phosphorus from the sediment, and dramatically enhanced phytoplanktonic alkaline phosphatase activity. However, compared to the calm conditions, bacterial and dissolved alkaline phosphatase activity decreased in wind-wave conditions. Consistently, the gene copies of Microcystis phoX increased but bacterial phoX decreased under wind-wave conditions. The ecological effects of these waves on phosphorus and phytoplankton likely accelerated the biogeochemical cycling of phosphorus and promoted phytoplankton production in Lake Taihu. This study provides an improved current understanding of phosphorus availability and the phosphorus strategies of plankton in shallow, eutrophic lakes.     

南水北调中线工程调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律识别

随着我国南水北调中线工程（简称“中线工程”）于2014年底正式通水运行,科学识别调水前后汉江下游水生态环境特征与响应规律,是国家重大水利工程优化调度的迫切管理需求.基于系统收集的2010—2017年汉江下游水文、气象、水质及水生态数据匹配资料,利用多种数据模型方法识别了中线工程调水前后汉江下游主要环境要素特征和响应规律,探索了导致河流生态退化的关键驱动因子及其贡献.结果表明:①中线工程开通后,受丹江口水库下泄流量减少的影响,汉江下游多年平均流量下降了11.5%,流量年内分配趋于不均匀,流量变幅增大,人类活动对汉江下游径流过程的影响更为显著.②调水后汉江下游ρ（TP）、ρ（TN）减小,武汉段ρ（Chla）和藻密度显著上升,汉江下游水华的发生对水文过程改变更加敏感.③基于GAM模型（广义相加模型）的相关分析,调水前后影响汉江下游藻密度变化的关键因子是流量和ρ（TP）,调水前贡献率分别为27.7%和20.5%,调水后贡献率分别为65.4%和20.5%,调水后汉江下游流量对藻密度变化的贡献率显著升高,说明上游调水引起的汉江下游流量减小对水华暴发的影响十分明显,而TP等营养盐的影响相对减弱.      

包头南海湖浮游植物优势种生态位及种间联结性季节分析

为了解寒旱区浮游植物群落年内结构变化和演替规律及其优势种的联结性,于2017年12月~2018年11月对包头市南海湖的浮游植物群落进行了调查分析.共鉴定出浮游植物7门66属151种,其中浮游植物优势种有4门15属15种,其种类和丰度随季节而变化.运用改进的Levins公式和Petraitis指数测定浮游植物优势种的生态位量度,发现不同季节各优势种的生态位宽度和生态位重叠不尽相同,各优势种对环境因子的适应能力也存在较大差异,在年内各种生境条件下,微小平裂藻生态位变化幅度最显著,依此认为微小平裂藻可作为南海湖水体污染状态指示种,且有可靠的生态学依据.生态位重叠值中ΔSO_ij值表示物种发展趋势,可第一时间反映南海湖水质是否受到外来因素干扰.群落物种相关性、种间联结性检验结果显示,南海湖浮游植物种间联结性总体上呈正关联关系,128对优势种对中仅有10对显现显著联结性,可见南海湖群落种间联结不紧密,群落结构不稳定,处于演替的初、中期阶段.     

高原深水湖泊程海中氮元素时空分布特征

采用GPS定位,在程海设置了3个断面9个采样站14个采样点,对氮元素及其赋存形态进行了为期1年的动态研究。结果表明:总氮(TN)浓度范围0.490~2.827 mg/L之间,平均0.773 mg/L,赋存形态及其组成为:溶解态总氮(DTN)占TN含量的64.3%;颗粒态总氮(PTN)占TN的35.7%;溶解态有机氮(DON)占TN的53.3%;溶解态无机氮(DIN)占TN的11.0%;氨态氮(NH3-N)占TN的6.9%;硝态氮(NO3--N)占TN的3.4%;亚硝态氮(NO2--N)占TN的0.8%,使湖泊具备富营养化易发条件。氮素形态转化及其年内时间分布特征与浮游植物生长、衰老、死亡、分解等生命活动的周期变化密切相关。空间分布格局受浮游生物活动、湖流风动、湖水补给和水化学特征等综合影响。文章为认识高原深水湖泊水中氮赋存形态、时空分布及其动态变化提供资料,为揭示氮素生物地球化学循环过程和蓝藻水华爆发的内在联系提供参考。     

北海湖微生物群落结构随季节变化特征

分别于夏季、秋季、冬季和春季采集北海湖水样,进行水质和微生物群落结构分析.水质分析表明,夏季和秋季的水质较冬季和春季差,其中TN和TP是影响水质的最重要因素.通过Mi Seq高通量测序分析微生物群落结构表明:蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是湖水中的优势门,但在不同季节的分布不同.夏季和秋季微生物的多样性高,蓝细菌门(Cyanobacteria)是第一优势菌门(32.7%~43.2%),其中聚球藻属(Synechococcus)是优势蓝细菌.冬季变形菌门(Proteobacteria)的含量相对丰富,占细菌群落的34.8%~40.4%.而春季,放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的含量增加,两者之和占细菌群落的51.5%~64.3%.RDA(redundancy analysis)分析表明,水温是影响北海湖微生物群落结构的最主要环境因子.总体而言,北海湖水质符合景观水的标准,但夏季聚球藻属(Synechococcus)的大量繁殖使北海湖发生水华的风险增加,因此要加强对北海湖水质检测和管理.     

洞庭湖水环境演变特征及关键影响因素识别

为了更有效地保护洞庭湖水环境,本研究基于1991—2015年流域社会经济发展、水文情势变化与湖泊水环境监测数据,从水质和藻类水华两方面探讨了洞庭湖水环境演变特征,采用主成分分析法筛选确定了主要驱动因素,并通过多元回归分析识别了不同阶段洞庭湖水环境演变的关键影响因素.结果表明:1991—2015年,洞庭湖水环境质量总体呈下降趋势;其中,1991—2002年洞庭湖水质下降较为缓慢,藻类水华程度总体稳定,影响水环境演变的关键影响因素为流域污染负荷输入,其中农业面源贡献相对较大;2003—2015年洞庭湖水质呈加速下降趋势,藻类水华程度也明显加重,局部水域已出现明显藻类水华现象,该阶段水环境演变主要受流域污染负荷输入和水文情势变化共同影响.因此,今后洞庭湖水环境保护不仅要继续加强流域污染控制,有效削减入湖污染负荷,也要密切关注水文情势变化对洞庭湖水环境的不利影响,采取针对性的措施,科学恢复或调整江湖关系,把不利影响降到最低.     

着生藻类群落在黄浦江水质监测中的应用

在分析黄浦江不同断面水质理化指标的基础上，从着生藻类群落中的优势种、两类多样性指数等参数的变动状况，分析不同断面的水质对参照点着生藻类群落的影响。生物多样性指数、硅藻指数与水质级别关系分析表明，除部分次数的实验相关性不好外，基本能反映水质相对级别的差异，且季节性数值差异较小。研究指出：在了解参照点水质的情况下，可以通过对参照点藻类群落的室内测试来定性或者定量监测同一河流水质生态环境的综合状况，较之野外生态调查，可以节省大量的工作量。