石岩水库叶绿素a时空分布及其影响因子分析

2013年4月至2014年6月对典型调水供水型水库石岩水库蓝藻、绿藻和硅藻叶绿素a浓度[ρ(Chla)]及相环境因子进行监测,分析了ρ(Chla)时空分布特征,探讨了藻类与环境因子的相关关系.结果表明石岩水库ρ(TChla)为9.59~123.29μg·L~(-1),平均52.03μg·L~(-1),其中蓝藻ρ(Chla)为4.54~76.30μg·L~(-1),平均为28.39μg·L~(-1);硅藻ρ(Chla)为3.16~46.09μg·L~(-1),平均为15.02μg·L~(-1);绿藻ρ(Chla)为0.77~26.21μg·L~(-1),平均为8.62μg·L~(-1).2013年4~12月上旬以及2014年5~6月优势藻为蓝藻,其他时期硅藻占优势,绿藻全年处于较低水平.石岩水库ρ(Chla)空间异质性低,整体呈现由南向北逐渐降低的空间分布特征,汛期整个库区和高温无雨期南半库区存在蓝藻水华风险.径流污染是石岩水库藻类叶绿素a空间异质性的主要原因.相关分析和CCA分析显示:水温是3种藻类的首要影响因子,汛期径流量与蓝藻相关性极大.氮磷比与3种藻类负相关,磷是石岩水库藻类生长的限制性因子.蓝藻主要相关因子还包括TOC、TN、pH、透明度和硝酸盐氮,硅藻主要相关因子还包括硅酸盐、TOC、硝酸盐氮和COD,绿藻主要相关因子还包括TOC、COD、pH、透明度和硝酸盐氮.     

西丽水库叶绿素a时空分布特征及其影响因素

以典型亚热带供水型水库--西丽水库为研究对象,对其2013年4月-2014年6月藻类ρ（Chla）及其相关环境因子进行监测,分析了藻类ρ（Chla）时空演变规律及其与环境因子的关系.结果显示:西丽水库ρ（TChla）（TChla为总叶绿素a）为2.65~60.35μg/L,其中蓝藻ρ（Chla）为0.77~30.58μg/L,硅藻ρ（Chla）为0.77~31.62μg/L,绿藻ρ（Chla）为0.77~12.71μg/L.汛期（6-9月）优势藻为蓝藻,其他时期硅藻占优势,绿藻全年处于较低水平.藻类分布具有明显的空间异质性,ρ（Chla）整体呈西北库区高东南库区低的特点,汛期白芒河入库区域ρ（Chla）偏高,存在一定的藻华风险.汛期盛行西南风,平均风速为2.7 m/s,有利于藻类自高浓度的西部库区向东迁移,一定程度上降低了藻华风险.水库流场空间差异较大,水体流速为0.005~0.025 m/s,水库主导流向为东北-西南,对西北库区的高浓度藻类起到稀释作用.Pearson相关分析和典范对应分析（CCA）显示,温度、有机物以及径流量是影响藻类生长和分布的前三位因子,磷是藻类生长的限制性营养盐.      

环境因子对香溪河春季藻类生长影响的模拟实验

2010年3~5月间,分3批次采集了香溪河水样,以水体营养盐浓度、水温、光强和流速为环境因子,以Chla比增长率为评价指标,在室内进行L9(34)的正交藻类培养实验,研究了环境因子对春季优势硅藻生长的影响.结果表明,在实验所设定的水平范围内,水体营养盐浓度总氮(TN)为3.5mg/L、总磷(TP)为0.3mg/L,水温20℃,光强为4700lx以及流速为0.1m/s时,最适宜藻类生长.4因子对藻类生长影响大小依次为光强、流速、水温、营养盐浓度.流速在0.05m/s和0.1m/s的情况下,藻类生长率明显高于静水.当TN<1.5mg/L,TP<0.1mg/L时,增加TN、TP浓度可显著促进藻类生长;当TN、TP浓度分别达到3.5mg/L、0.3mg/L时, N、P浓度的增加对藻类生长影响甚微.     

水温对浮游植物群落结构的影响实验研究

2012冬季,在香溪河中游建立水上水温实验系统,设置5个水温梯度(10、18、25、30、40℃),研究不同水温梯度下浮游植物群落结构变化。结果表明:浮游植物在设置水温梯度范围内均能大量增殖,但种类有所不同。10~30℃硅藻均有出现,绿藻在18~30℃下均能生长良好,蓝藻能在40℃的高水温下生长。25℃水体中藻类比增长率(μ)最大,为2.80。光照强度与叶绿素a浓度(Chl.a)响应关系较好。据此可知,水温影响浮游植物生长速率,且是导致香溪河库湾浮游植物群落演替的主要影响因素。光照是藻类生长和水华暴发的主导性因子。香溪河库湾冬季仍有暴发水华的可能,不能忽视冬季香溪河水体的观测。     

升温过程对藻类复苏和群落演替的影响

采用模拟升温方法培养太湖的冬季底泥,培养温度从5.5~30℃设计为8个水平,在各温度水平显微观察藻类群落组成,计算比生长速率,同时采用荧光法分析光合色素的浓度变化.结果表明,绿藻和硅藻在9℃时开始复苏,蓝藻在12.5℃开始复苏.虽然蓝藻复苏较晚,但是蓝藻复苏后的比生长速率高于绿藻和硅藻.12.5℃以后,藻类群落主要由蓝藻、绿藻、硅藻组成.在12.5℃和16℃时绿藻占优势;蓝藻在19.5℃以后占优势.叶绿素a浓度在9℃和16℃均明显升高,而藻蓝素浓度仅在16℃时明显升高.光合色素浓度的升高与绿藻和硅藻的复苏同步进行,但滞后于蓝藻的复苏.     

低通时序滤波轨线法在太湖营养过程识别中的应用

环境背景条件变化会导致湖泊ρ（Chla）与环境因子响应关系发生变化.采用低通时序滤波轨线方法可以方便地识别ρ（Chla）与环境因子响应关系的时间转折点,将长时间序列数据进行分段,从而建立分段回归函数,为研究环境因子与湖泊ρ（Chla）的因果关系提供了一种新的思路.以太湖为研究对象,采用低通时序滤波轨线方法,评估了2001—2018年太湖的ρ（Chla）与营养盐〔ρ（TN）、ρ（TP）〕以及氮磷比〔ρ（TN）/ρ（TP）〕的变化过程,研究了年均气温、滞留时间对产藻效率〔ρ（Chla）/ρ（TP）〕的影响过程.结果表明:①2006年、2011年为太湖营养过程轨线的两个时间转折点,将太湖的营养过程轨线分为3段.第1段为污染阶段（2001—2006年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步升高,于2006年达到第一个峰值;第2段为修复阶段（2006—2011年）,太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步降低,于2011年达到谷值;第3段为富营养化加剧阶段（2011—2018年）,太湖的ρ（TN）呈下降趋势,ρ（TP）与ρ（Chla）同步升高,至今未出现转折点.②太湖藻类生长的限值因子为ρ（TP）,2011年之后氮磷比进入浮游藻类适宜生长区,为蓝藻暴发提供了条件.③2011—2018年产藻效率增长了51%,且目前仍在升高未出现转折点,气温升高可能是主要原因.④依据2011—2018年的滤波值建立ρ（Chla）-ρ（TP）的函数预测,为控制蓝藻暴发〔ρ（Chla） < 10 mg/m3〕,太湖的ρ（TP）需要控制在52 μg/L以下.⑤2006年后,太湖的滞留时间呈现缩短趋势,对藻类的繁殖形成抑制,但滞留时间不是影响产藻效率的关键因子.研究显示:自2006年太湖流域实施一系列生态修复工程后,湖泊氮浓度明显降低,但由于流域氮磷排放量较大而且湖体沉积物中累积磷含量较高,致使水体营养盐水平仍未降到能显著抑制蓝藻生长的水平;目前气温升高趋势仍在持续,太湖的控藻形势严峻,为摆脱气候变暖对蓝藻水华趋势的决定作用,应当在控氮基础上加大控磷的力度,同时更多考虑水文调节、生物修复、加强打捞等措施.      

湖泊水质模型SALMO在太湖梅梁湾的应用

改进了湖泊水质模型SALMO,针对太湖梅梁湾,利用2005年实测数据进行模型参数率定,并模拟了2006年水质.结果发现,绿藻、蓝藻、硅藻3种藻类的模拟结果与藻类的实测年变化格局一致,反应了3种藻类的季节性演替,其中,硅藻、绿藻在冬末春初占优势,蓝藻在夏秋季占优势;溶解氧模拟结果与实测数据非常一致,年平均相对误差为14.3%;NO-3-N和PO3-4-P的变化趋势与实测结果基本一致.研究结果表明,SALMO能很好地模拟藻类和营养盐的浓度动态,并在一定程度上揭示水华机制.     

我国东部浅水湖泊水生态效应特征

为探究我国东部浅水湖泊生态系统的时空异质性及其演替的响应指标,基于东部浅水湖泊长时间序列（1986-2014年）的监测数据,分析了不同湖泊类型的水质和浮游植物群落分布特征,并综合运用稳态转换理论和典范对应分析方法（CCA）,研究了富营养化湖泊浮游植物群落的演替特征以及响应因子.结果表明:①从水系上看,太湖水系湖泊的水质最差,ρ（TP）、ρ（TN）和ρ（Chla）最高,分别为（0.276±0.606）（3.563±1.430）mg/L和（14.801±10.117）μg/L,SD（透明度）为（0.486±0.272）m;从水文连通性上看,湖泊的水质为通江湖泊>非通江湖泊>阻隔湖泊.②空间分布上,湖口以下干流浮游植物密度最高,为2.674×107 L-1.蓝藻门为东部浅水湖泊的优势种群,密度最高达1.897×107 L-1,绿藻门和硅藻门次之,黄藻门最少,仅为3.951×103 L-1.③东部浅水湖泊生态系统演替发生在ρ（Chla）为5.21~10.57 μg/L阈值范围内.④以东部典型湖泊-太湖为例,浮游植物群落分别在1997-1998年和2000-2001年两个时间梯度达到最大值.EC（电导率）和ρ（TN）是影响太湖浮游植物群落分布的显著因子.研究显示,随着东部浅水湖泊水质恶化,浮游植物群落结构特征发生突变,导致其生态系统发生演替,预防东部浅水湖泊生态系统演变应严控EC和ρ（TN）.      

东南沿海河流-水库系统藻类生长营养盐限制季节变动

选取厦漳泉三地市饮用水源地九龙江20条支流以及4个水库开展2013~2014年为期一年的逐月水质与生态调查与监测,并借助GIS、统计分析方法,识别了氮磷营养盐和浮游植物藻类丰度和群落的时空变异性,河流与水库氮磷营养盐限制的差异性以及其控制性的季节性变化特征.结果表明,九龙江支流和水库的营养盐、藻类丰度和群落都分别展示出明显的时空变异性.支流和水库均呈现营养盐氮素浓度冬春季节较高,夏秋季节较低;营养盐磷素浓度大体与之相反.水库藻类丰度于夏季最高,而支流藻类丰度呈现冬春季节较高,夏秋季节较低的趋势.其中,汀溪水库于秋冬春季节和夏季呈现硅藻,绿藻演替;江东库区于冬春,夏秋季节呈现绿藻-隐藻、绿藻-蓝藻演替;石兜-坂头水库以及支流均未出现季节演替现象,优势藻分别为蓝藻、绿藻.RDA排序图较好地显示了浮游植物藻类与环境因子之间的关系.水库叶绿素a与氮磷营养盐之间呈现显著相关性,相关关系较强,并且其相关关系在冬春季节呈现营养盐磷的限制性,夏秋季节呈现营养盐氮的限制性.相比于水库,支流叶绿素a与营养盐之间只有夏秋季节呈现显著相关性,且相关关系较弱.     

洱海水体氮磷时空分布及其对ρ(Chla)的影响

为探讨影响洱海藻类生长的主要水质因子,对洱海近20年的水质变化及2009—2010年水质和ρ(Chla)时空变化进行了研究. 结果表明,1992年以来上覆水中ρ(TN)、ρ(TP)和ρ(Chla)总体呈上升趋势,近年来有所下降,ρ(Chla)与ρ(TN)和m(N)/m(P)呈显著正相关. 2009年5月—2010年12月上覆水中ρ(TN)为0.20～0.96mg/L,ρ(TP)为0.018～0.042mg/L,ρ(Chla)为6.02～22.48μg/L;年内ρ(TN)和ρ(TP)最高值均出现在7—8月,m(N)/m(P)和ρ(Chla)最高值出现在8—9月,ρ(Chla)与m(N)/m(P)呈极显著正相关.随水深增加,ρ(TN)和ρ(TP)呈上升趋势,ρ(Chla)呈下降趋势;1d内ρ(TN)最高值出现在17:30前后,ρ(TP)和ρ(Chla)最高值出现在14:30前后,ρ(Chla)与ρ(TP)呈显著正相关;年内7—8月水质最差. 洱海水体ρ(Chla)年际变化主要受ρ(TN)和m(N)/m(P)影响,年内变化主要受m(N)/m(P)影响,而日变化则主要受ρ(TP)影响.      

Seasonal dependency of controlling factors on the phytoplankton production in Taihu Lake, China

In this study, 44 profiles of gross primary productivity(GPP) and sunlight, along with water temperature, Chlorophyll-a(Chla) and nutrients, were observed in Meiliang Bay of Taihu Lake, China, in the spring, summer, and fall seasons. Effects of water temperature, light,and nutrient concentration were examined in relation to the GPP-unit-Chla(GPP of algae per Chla). The results showed that the optimum temperature for the GPP of phytoplankton was 27.9°C, the optimal PNA-unit-Chla(photon number absorbed by phytoplankton per Chla) was 0.25(mol), and the HSCN-unit-Chla and HSCP-unit-Chla(half-saturation constants of nitrogen and phosphorus of algae per Chla) were 0.005(mg/L) and 0.0004(mg/L), respectively. The seasonal dependency of the effect of different factors on the GPP was analyzed. Compared with temperature and nutrients, light was found to be the most important factor affecting the GPP during the three seasons. The effect of temperature and nutrients on the GPP of phytoplankton has obvious seasonal change. In spring, temperature was the secondary factor affecting the GPP of phytoplankton, and the effect of nutrients may be negligible in the eutrophic lake on account of temperature limit, which showed that the GPP of algae was only affected by the physical process. In summer and fall, temperature didn't affect the GPP of algae, and the presence of nutrients was the secondary factor affecting the GPP of phytoplankton. From summer to fall, effect of phosphorus was weakened and effect of nitrogen was enhanced.     

滇池浮游植物群落特征及与环境因子的典范对应分析

2013年3、5、7和11月对滇池浮游植物群落进行监测,共检出浮游植物6门31属,主要由绿藻门、蓝藻门、硅藻门组成.浮游植物平均丰度值7482×10⁴ cells/L,3月绿藻门占优势,优势种为栅藻;5、7、11月均以蓝藻门占优势,优势种均为微囊藻.对31属浮游植物与10个环境因子的关系进行典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA),结果表明:电导率、DO、TN、TP、COD_Mn是影响滇池浮游植物分布的主要环境因子.蓝藻能适应较高氮磷营养盐,还受到电导率、COD_Mn、DO、pH值影响;绿藻能适应高的水温、pH值和COD_Mn,同时受到氮磷营养盐、DO、电导率的影响;硅藻能适应高的pH值、COD_Mn,还受到氮磷营养盐、水温、DO、电导率的影响.     

小溪港浮游植物群落特征及水质评价

2012—2013年于春、夏、秋、冬四季对小溪港进行4次水环境质量调查,利用种类组成、种群数量、优势种、Shannon-Weiner多样性指数和SI(污生指数)等指标分析小溪港浮游植物群落特征,并对小溪港水环境质量状况进行评价. 结果表明:小溪港浮游植物共8门51种,其中绿藻门的种类数最多,共26种,占总种数的50.98%;其次为硅藻门,共9种,占17.65%;蓝藻门5种,占9.80%. 浮游植物数量年均值为184.16×104 L-1,主要为蓝藻门、绿藻门和硅藻门;峰值出现在夏季,为292.43×104 L-1,之后为春、秋和冬季. 小溪港的优势种共4门7种,分别为蓝藻门的微囊藻(Microcystis spp.),绿藻门的星芒衣藻(Chlamydomonas stellata)、丝藻(Planctonema sp.)、小球藻(Chlorella vulgaris),硅藻门的小环藻(Cyclotella spp.),隐藻门的啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta). Shannon-Weiner多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均显示出明显的季节变化规律,其年均值分别为1.81、1.55、0.51;SI年均值为2.44. 总体上,小溪港水质污染状况为中污染.      

广东南水水库富营养化与浮游植物群落动态

南水水库是广东省第三大水库,属饮用水源一级保护区。于2011年1~12月对该水库的水文、水质和浮游植物进行了每月一次、为期一年的调查,采用营养状态指数(TSI)进行了水质综合评价,分析了浮游植物群落的动态变化规律,选择冗余分析(RDA)研究了影响浮游植物群落结构的环境因素。结果表明:南水水库现为贫营养型,全年浮游植物的种类变化不大,共鉴定出浮游植物6门50属(种),优势种以适应贫营养的种类为主,且浮游植物的丰度、生物量及叶绿素a浓度都较低,其均值分别为8.72×104～2.51×105cells/L、0.031～0.423 mg/L和0.83～2.80 mg/L。浮游植物群落主要以硅藻、甲藻和绿藻种群为主,硅藻种群全年占优势,甲藻和绿藻在不同季节优势度有变化,体现出从硅藻型到硅藻-甲藻型,到硅藻-绿藻型,再到硅藻-甲藻型的变化过程。温度、氮磷比和水体稳定性的季节变化是影响上述浮游植物群落动态的主要因子。     

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).     

太湖典型湖区中胶体有机碳浓度的时空变化

利用切向流超滤技术研究了太湖梅梁湾与贡湖湾2个不同生态类型的典型湖区在不同季节胶体有机碳(COC)的浓度变化,并同步观测了浮游植物、叶绿素(Chla)、悬浮物(SS)等背景指标.结果表明,作为藻型湖区的梅梁湾,其COC浓度夏季最高,秋季最低;作为草型湖区的贡湖湾.其COC浓度在秋季最高,冬季最低;太湖梅梁湾和贡湖湾COC浓度的差异和季节变化有关,夏季梅梁湾COC浓度高于贡湖湾,差异为一年中最大;太湖水体COC浓度和Chla浓度显著正相关(r=0.81,P=0.015),表明浮游植物的生命活动址太湖水体COC的一个重要来源.