三峡库区蓄水期和非蓄水期附石藻类群落变化及其影响因子分析

以三峡库区重庆段奉节地区草堂河、梅溪河和大溪河三条支流为研究区域,对蓄水期和非蓄水期库区支流的非回水区和回水区(常年回水区和变动回水区)附石藻类组成及其相关环境因素进行分析.结果表明,3条支流共发现附石藻类103种,隶属4门45属,非回水区67种,隶属3门34属,回水区82种(常年回水区64种,变动回水区41种),隶属4门34属.蓄水期,非回水区优势种为变异直链藻、扁圆卵形藻、普通等片藻、锉刀布纹藻和巨颤藻,回水区优势种为变异直链藻、近缘桥弯藻、普通等片藻、高山立方藻和颗粒直链藻;非蓄水期,非回水区优势种为变异直链藻、近缘桥弯藻和扁圆卵形藻,回水区优势种为巨颤藻、岩栖颤藻、美丽颤藻、尖针杆藻、丝藻、优美平裂藻和小颤藻,表明非蓄水期不同河段优势藻种差异显著,而蓄水期不同河段优势藻种差异较小;非回水区不同时期优势藻种无明显差异,在非蓄水期常年回水区和变动回水区优势种属差异相对较小,而蓄水期差异较大.冗余(RDA)分析表明,附石藻类组成变化是温度、电导率(SPC)、p H、总氮(TN)和总磷浓度(TP)等环境因子共同作用的结果,各样点优势藻种细胞密度变化主要受氮、磷元素浓度变化的影响.这些结果表明库区不同水文情势不仅影响支流水体环境,而且对底栖藻类组成变化起着重要的作用.     

三峡库区支流梅溪河附石藻类群落变化及其与环境因子的关系

为了解不同水文期三峡库区支流附石藻类与环境因子的关系,分别于丰水期（2016年8月）、枯水期（2016年11月）及平水期（2017年3月）这3个时期,对三峡库区支流梅溪河非回水区和回水区的26个采样点附石藻类进行采样并对其相关环境因子进行分析.结果表明,3个水情期,共鉴定出附石藻类5门47属106种（含变种）.其中,丰水期采集到73种,隶属5门38属,枯水期67种,隶属4门36属,平水期63种,隶属4门33属.丰水期、枯水期和平水期优势种分别为19种、17种和18种,丰水期的主要优势种属为曲壳藻属、束丝藻属和席藻属,枯水期为异极藻属、曲壳藻属和舟形藻属,而平水期为异极藻属、曲壳藻属和色球藻属.3个时期共有的优势种为扁圆卵形藻（Cocconeis placentula）、曲壳藻（Achnanthes sp.）、近棒形异极藻（Gomphonema subclavatum）、小型异极藻（G.parvulum）、小型舟形藻（Navicula parva）和缢缩异极藻（G.constrictum）.冗余（RDA）分析表明,回水区的附石藻类优势种相对丰度与电导率（Spc）、溶氧（DO）、pH、总磷（TP）和总氮（TN）的变化相关,而在非回水区,附石藻类优势种相对丰度主要与电导率（Spc）、pH、总磷（TP）、水温（WT）和流速（v）的变化有关.3个时期,影响附石藻类环境因子具有差异,然而,3个时期小型异极藻、缢缩异极藻和曲壳藻等优势种的相对丰度均与总磷呈负相关,与pH呈正相关.这些结果表明三峡库区不同水文期及水环境变化对附石藻类群落组成具有重要影响,导致群落结构发生变化.     

汝溪河浮游硅藻功能群特征及其与环境因子相关性分析

基于不同水文期特点,分别在平水期(2014年4月)、丰水期(2014年7月)、枯水期(2014年12月)对三峡库区支流汝溪河的浮游硅藻及理化参数进行采样监测,应用功能群分类和数理统计分析等手段,探讨汝溪河不同水文期浮游硅藻功能群特征及其与环境因子间的相互关系.结果表明:3个水文期,汝溪河共发现浮游硅藻功能群10个,分别为A、B、C、D、L_o、MP、P、T_B、X3、S1类群,其中种类最多的功能群是MP类群,数量最多的是D类群.多元逐步回归分析发现,影响平水期功能类群密度最重要的环境因子为总氮(TN);与丰水期功能群密度显著相关的环境因子为透明度(SD);浊度(Tur)、碱度和pH以及电导率则是影响枯水期功能群密度的主要环境因子.RDA分析结果显示,影响汝溪河浮游硅藻功能群多样性的主要环境因子含水温(WT)、电导率(Spc)、氧化还原电位(ORP)、溶解氧(DO)、硝态氮(NO_3~--N)等.因此,功能群能较好反映汝溪河的生境特点,而氮营养元素对汝溪河浮游植物功能群变化及水质的影响应引起关注.     

四环素对微囊藻生长及光合作用的毒性效应机制

光合作用是蓝藻生长繁殖的生理基础,研究四环素胁迫下蓝藻的生长和光合作用的变化和响应,有助于揭示其作用机制。为探究四环素对微囊藻的毒性效应,对培养在0、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0和5.0 mg·L~(-1)共7个浓度下的微囊藻的细胞数、叶绿素a含量、微囊藻光合系统Ⅱ(PSⅡ)快速光响应曲线(RLCs)及快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)进行了测定。结果表明,四环素处理7 d后,微囊藻的半致死浓度(LC_(50))为(0.571±0.036) mg·L~(-1)。随着四环素浓度的增加,微囊藻生长受到抑制,叶绿素含量减少,PSⅡ中单位反应中心失活。当四环素浓度高于0.5 mg·L~(-1)时,微囊藻Q_A~-到Q_B的电子传递被抑制,造成Q_A~-大量积累,影响PSⅡ的电子受体侧。然而,在低浓度四环素处理中,以吸收光能为基础的性能指数(PI_(ABS))、用于电子传递的量子产额(φ_(Eo))和最大光化学效率(φ_(Po))显著升高,用于热耗散的量子比率(φ_(Do))显著降低。这些结果表明,低浓度四环素处理时,微囊藻能通过自身调节改变PSⅡ中能量配置,改变电子传递速率,提高光合效率,从而应对低浓度四环素胁迫,而当四环素浓度较高时,微囊藻的光合作用显著降低,生长受到抑制。     

三峡水库干流底栖硅藻群落组成及其与环境因子的关系

为了解三峡水库长江干流不同水文期底栖硅藻群落变化及其与环境因子的关系,分别于非蓄水期(2015年7～9月)和蓄水期(2015年12月～2016年3月)对干流32个样点进行底栖硅藻采集和分析.结果表明,蓄水期与非蓄水期在水温(WT)、水下光强(PAR)、p H、电导率(Spc)、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、浊度(Tur)、透明度(SD)、流速(v)和高锰酸盐指数具有显著性差异. 2个水情期共鉴定出底栖硅藻96种,隶属28属,非蓄水期鉴定出13种优势种,蓄水期鉴定出3种,且2个时期优势种在组成和分布上存在一定的差异,但α-中污染性、富营养化的种类变异直链藻(Melosira varians)为两个时期的绝对优势种.通过冗余分析(RDA)发现,非蓄水期显著影响长江干流底栖硅藻群落组成的环境因子是pH、流速和正磷酸盐,且上、下游样点存在明显分区;而蓄水期影响底栖硅藻群落的主要环境因子是水温、浊度、高锰酸盐指数和溶解氧,上、下游样点分区不明显.这些结果表明三峡库区蓄水对底栖硅藻群落组成具有重要影响,导致群落结构发生变化.     

三峡库区支流浮游植物群落稳定性及其驱动因子分析

浮游植物群落稳定性变化不仅带来一系列水体生态环境变化,而且也影响了水体生态系统的服务功能.为了揭示库区水体浮游植物群落稳定性变化,分别于春季、夏季、秋季和冬季对三峡库区支流花溪河的11个样点进行浮游植物采集,并对资源利用效率（RUE_PP）、物种丰富度（S）、物种均匀度（J）和群落更替值（BC）进行研究.结果表明,花溪河全年共检测出藻类8门103属380种,春季、夏季、秋季和冬季分别采集到264、181、197和183种,绿藻种类最多,其次是硅藻、裸藻和蓝藻;S0样点物种数量和细胞密度最小,S2样点物种数量和细胞密度最大;夏季RUE_PP最大,秋季RUE_PP最小;BC与RUE_PP、物种均匀度、总磷（TP）、正磷酸盐（PO₄^3--P）、总氮（TN）、硝氮（NO₃^--N）、高锰酸盐指数和电导率（Spc）呈显著负相关,而与物种丰富度和溶氧（DO）呈显著正相关系,表明蓄水对花溪河浮游植物群落结构具有显著的影响,导致浮游植物群落不稳定,易发生更替,其更替程度受生物因子和非生物因子共同作用.     

环境异质性对三峡库区支流香溪河附石硅藻群落的影响及驱动作用

环境异质性在一定程度上不仅可以增加物种多样性,而且影响了陆生生物群落的稳定性.然而,环境异质性如何影响水生态系统附石硅藻群落的物种多样性却较少报道.因此,以三峡库区支流香溪河的附石硅藻为研究对象,通过量化和比较香溪河在时间尺度上的环境异质性,探究其在驱动物种多样性变化的作用.结果表明,环境异质性、分类β-多样性和功能β-多样性均表现为非蓄水期显著高于蓄水期,且周转组分均对不同水文期β-多样性贡献较大,而分类α-多样性则是蓄水期显著高于非蓄水期.此外,功能α-多样性中除功能丰富度非蓄水期显著高于蓄水期外,功能均匀度和功能分散度均无显著差异.基于相似或相异度矩阵的多元回归(MRM)分析表明,NH⁺₄-N和SiO^2-₃-Si是影响非蓄水期香溪河附石硅藻群落的关键环境异质因子,而影响蓄水期香溪河附石硅藻群落的关键环境异质因子为NH⁺₄-N、 SiO^2-₃-Si和TP.这表明三峡库区不同水文期的环境异质性显著影响附石硅藻的...     

蓝藻水华过程中优势种群演替模式、效应及驱动因子分析

不同蓝藻种类形成水华的条件不尽相同,因此,蓝藻水华过程中常出现不同优势种群的演替,增加了蓝藻水华生态效应的不确定性和复杂性.然而,关于蓝藻水华过程中优势种群内部的演替模式、生态效应及其驱动因素,尚未受到足够关注.因此,于2018年4月至9月对重庆市内饮用水源地南彭水库进行浮游植物群落动态和水环境监测分析.结果表明：①南彭水库共检出浮游植物8门59属108种,其中优势种4门13种,以拉氏拟柱孢藻（Cylindrospermopsis raciborskii）优势度最高,其次为假鱼腥藻（Pseudoanabaena sp.）;② 5月和7月分别出现蓝藻密度峰值,此时水华优势类群分别以假鱼腥藻和拟柱孢藻为主,且Shannon-Weiner多样性指数和Pielou均匀度指数均显著低于其它月份;③ NMDS结果显示拟柱孢藻和假鱼腥藻与周边浮游植物群落关联程度分别为0.58和0.48,而VPA结果显示群落变化可由环境因子解释47.51%,拟柱孢藻和假鱼腥藻仅分别能解释其中的12.04%和12.74%;④拟柱孢藻丰度受到WT、pH和RUE_N的显著正影响,受到SD和RUE_P的显著负影响;假鱼腥藻丰度受到高锰酸盐指数的显著正影响,受到EC和DO的显著负影响.以上结果说明两种蓝藻在大量生长繁殖时均对周边浮游植物群落产生了显著的影响,而与假鱼腥藻相比,拟柱孢藻对水生态系统影响更加明显;氮限制和温度升高的共同作用能促使拟柱孢藻取代假鱼腥藻,形成优势种群.     

三峡水库蓄水对支流浮游植物功能群的影响及与资源利用效率的关系

为探究三峡库区腹地重要支流浮游植物功能群组成与资源利用效率的关系,于2020年8月和11月对香溪河、大宁河、梅溪河、彭溪河和黄金河这5条支流进行浮游植物采集,夏季共计检出浮游植物119种,隶属7门62属,冬季共检出浮游植物118种,隶属7门58属.依照Padisak理论,将所有浮游植物划分为25个功能群,冬季和夏季均出现6种重要功能群,其中夏季以L0、 H1、 D、 Y、 MP和P为主,而冬季则主要以L0、 H1、 A、 M、 MP和Y为主.根据浮游植物功能群多样性分析结果可知,冬季α多样性低于夏季,且下游河段浮游植物功能群多样性更高,群落结构更复杂.浮游植物功能群及其驱动因子RDA分析表明,ν、 pH、高锰酸盐指数、 WT和RUE_TN是显著影响浮游植物功能群的环境因子(P<0.05).VPA结果显示,夏季环境变量对功能群组成变化的解释度较高(45.23%),而冬季则相反,资源利用效率具有更高的解释度(42.33%).进一步对重要功能群与资源利用效率进行线性拟合发现,夏季功能群L0、 H1、 D和Y与RUE_TN和RUE_TP     

4-壬基酚对拟柱胞藻生长、抗氧化酶和光合作用的影响及机理

为探究4-壬基酚对入侵水华蓝藻拟柱胞藻的影响,对不同浓度(0.00、0.05、0.10、0.50、1.00、2.00 mg·L~(-1)) 4-壬基酚处理96 h后的拟柱胞藻叶绿素a、抗氧化酶和光合作用进行测定。结果表明,4-壬基酚对拟柱胞藻96 h半数效应浓度(96 h-EC_(50))为0.457 mg·L~(-1)。高浓度处理(0.50 mg·L~(-1))时,拟柱胞藻叶绿素a含量、最大光合效率(F_v/F_m)、光合效率(α)、最大相对电子传递速率(rE TRmax)、半饱和光强(Ik)、RC/Cs0、ET0/RC、ΦP0、ΦE0、ψ0和Sm/t(F_m)均显著下降被显著抑制,而光合系统Ⅱ中ABS/RC、DI0/RC和TR0/RC均显著增加,同时超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的活性随着浓度增加明显上升。而低浓度处理下(0.10 mg·L~(-1)),拟柱胞藻的叶绿素a含量、光合效率、最大相对电子传递速率和半饱和光强增加。这些结果表明高浓度4-壬基酚处理下,拟柱胞藻的叶绿素合成受阻,光合色素减少,光合反应中心结构受损,Q-A大量累积,光合效率下降,抑制藻细胞的光合作用,导致了拟柱胞藻生长受到阻碍,而低浓度壬基酚处理下,则可能表现出低剂量毒物兴奋效应。