青海湖硅藻组合及其季节变化——来自沉积物捕获器的初步研究

通过对青海湖捕获器中2010年7月至2011年10月份沉积物样品与青海湖湖岸7个地点表层样品的分析,获得青海湖现代硅藻组合及季节变化特征。捕获器沉积物样品中共鉴定出硅藻2纲32属56种,主要为咸水种与微咸水种。其中,优势种为Berkeleya rutilans、Cocconeis placentula var. euglypta、Cyclotella choctawhatcheeana和Nitzschia inconspicua,此四种占总数的82%以上。硅藻组合变化具显著的季节性差异,冬季主要以浮游种Cyclotella choctawhatcheeana占优势;非冰封期则以附生种Berkeleya rutilans、Nitzschia inconspicua与Cocconeis placentula var. euglypta占优势。青海湖湖水具有高碱度,硅藻的保存率不高,其保存率具有夏季高、冬季低的季节性变化,但这不是造成硅藻组合显著季节性变化的主要原因,其季节性变化主要取决于水生植物的生长与湖区冰情。     

淀山湖百年营养演化历史及营养物基准的建立

富营养湖泊生态系统的修复必须建立在历史营养演化过程、营养本底状况认识的基础之上.对上海市郊淀山湖不同湖区的4个沉积钻孔进行了210Pb/137Cs放射性年代、含水量、烧失量、沉积物总磷、总氮、总有机碳、沉积硅藻等古湖沼学分析,各指标均具有较好的一致性,反映了淀山湖相对稳定的沉积环境.过去百年来沉积硅藻群落发生了显著的变化,随着人类干扰的加强,硅藻由贫营养的属种如Cyclotella bodanica、C.ocelata、附生种Achnanthes minutissima、Cocconeis placentula varlineate、Cymbella sp.及底栖种Fragilaria piata、F.brevistrata、F.construens var venter等占优的组合过渡到近年来的以富营养的浮游类型属种Cyclotella meneghinena、Aulacoseria alpigena、C.atomus、Stephanodiscus hantzschi、Thalassiosira visurgis等为主的组合,揭示出明显的富营养化过程.利用区域硅藻-总磷转换函数结果,重建了淀山湖过去近100年来的湖水总磷变化的历史.已有的监测数据与硅藻重建的总磷值对比结果表明硅藻-总磷转换函数能较准确地描述水体总磷浓度的变化趋势,是一种有效的水体总磷重建手段.根据淀山湖多个沉积柱对比研究及重建的硅藻-水体总磷浓度结果,提出淀山湖治理的营养物基准水体总磷值为50～60μg.L-1,而沉积物中N、P浓度的基准值为500 mg.kg-1和550 mg.kg-1.     

溶洞硅藻群落特征及其与水质相关性分析

溶洞地下水水质和硅藻分布有较密切关系并有季节变化特征,研究溶洞硅藻种类组成对发展硅藻生物多样性和溶洞水质变化有一定价值。于2013年9月-2014年12月对毕节市七星关区层台镇玉龙村一溶洞地下水实地测定和采集样品,分析了硅藻的种类组成、个体密度、优势种及群落结构的季节变化特征。经鉴定共发现硅藻18属174种,主要的优势属有曲壳藻属(Achnanthes)、桥弯藻属(Cymbella)、脆杆藻属(Fragilaria)、舟形藻属(Navicula)等。并讨论了硅藻与水温、硝氮、电导率等理化因子之间的关系。相关性分析表明,硅藻与水温及水体中二氧化硅、总氮、氨氮、电导率有显著相关性。     

抚仙湖硅藻群落的时空变化特征及其与水环境的关系

抚仙湖是我国重要的深水型淡水湖泊且水体水质总体处于I类水平,近年来在流域开发、全球变暖等影响下其生态环境功能呈现退化的趋势,需要对湖泊生物的群落组成、分布模式及其驱动因子进行系统评价.本研究于2015年选取抚仙湖的南、中、北湖区共3个采样点开展了表层水体硅藻群落和水环境特征的逐月分析.样品中共发现硅藻31个属、166个种且以浮游类型为主,其中云南特有硅藻种Cyclotella rhomboideo-elliptica基本消失.硅藻群落结构的逐月变化在3个采样点中均呈现明显的季节演替特征,其中1、2月优势种主要为Fragilaria crotonensis,3月优势种为Aulacoseira granulata,4月C.ocellata与F.crotonensis同为优势种,而在其余月硅藻群落结构较为单一且优势物种皆为C.ocellata(相对丰度占~80%).而空间尺度上,硅藻优势属种分布和群落结构具有较高的一致性.主成分分析显示,不同湖区的硅藻群落结构组成和水体环境在时间尺度上存在较大差异,而在空间尺度上差异较小;冗余分析和变差分解等分析结果进一步表明,影响群落结构时空变化的主要驱动因子是气象与物理因子(包括水温、风速和透明度),共解释了硅藻群落变率的27.6%,表明了该深水湖泊水体热力分层的厚度与持续时间是影响硅藻群落构建的重要过程.同时,湖泊营养水平与水体离子浓度也对硅藻群落结构产生了明显影响,分别解释了硅藻群落变率的21.2%和9.4%.因此,持续的区域变暖和流域开发明显影响了抚仙湖的生物群落构建与生态系统健康,对抚仙湖的生态保护不仅需要控制营养盐等流域污染物的输入,同时应该积极应对气候变化的长期影响.     

综合硅藻指数的建立及其在淡水生态评价中的应用

硅藻在水生态系统中具有重要作用,具有分布广泛、繁殖周期短、对环境变化反应敏感等特点,被广泛用于水体质量监测. 为建立适用于我国水体生态评价的硅藻指数,2017年8月—2018年8月调查了长江下游主要湖泊和青弋江水系的着生硅藻群落结构及环境特征,使用Speraman相关分析研究硅藻指数与环境因子的关系,使用箱形图分析硅藻指数的适用性. 结果表明:①通过研究长江下游主要湖泊和青弋江水系硅藻与环境因子的关系,确定了114种硅藻对水体TP、TN和COD_Mn浓度变化的最优值和耐受值及环境指示,建立了一个适用于青弋江和长江下游湖泊水体环境评价的综合硅藻指数(comprehensive diatom index, CDI). ②Spearman相关分析结果显示,无论在河流水体还是在湖泊水体中,CDI与TP、COD_Mn、TSP和TN的浓度均呈显著相关. ③箱形图结果显示,CDI在河流和湖泊中均呈现随水质梯度增加而变大的趋势,说明CDI可以很好地反映水体的环境质量. 研究显示,使用CDI评价长江下游湖泊及青弋江水系水体质量,得到较好的结果,是一种评价水体质量较好的生物评价方法.      

乌梁素海冰封期浮游藻类分布特征研究及水质评价

为了揭示乌梁素海冰封期的浮游藻类分布特征及其与营养物质的关系以及水质状况,文章分析了浮游藻类群落结构以及与营养物质之间的关系,并且揭示营养物质在冰-水介质的分布规律,进而对冰封期水质进行了评价。结果表明冰封期水体浮游藻类群落组成表现为绿藻-硅藻型,藻类数量的分布特征表现为:湖区中部>湖区进水口>湖区出水口。相关性分析显示总磷是影响冰封期乌梁素海浮游藻类的生长限制因子。营养物质总氮的垂向分布规律为:水体>冰体,冰-水界面冰>表层冰,总磷和总有机碳呈现不同规律;通过水质理化指标和藻类多样性指数综合评价得出结冰期湖泊处于中富营养状态。     

渤海浮游植物群落结构的季节变化及其环境影响因子研究

浮游植物在海洋生态系统中发挥着重要作用,浮游植物群落变化可以反映海洋环境的变化。渤海海域受人类活动影响剧烈,水体富营养化及赤潮问题日趋严重。本研究以渤海中部（37°70′-39°70′N,119°00′-121°51′E）为研究海域,于2016年12月和2017年2月、5月、9月采集浮游植物样品,对浮游植物物种组成、丰度、优势种及群落多样性等进行了研究。此次调查共确定浮游植物3门68属131种,具体为硅藻46属90种,甲藻19属37种,金藻3属4种。该海区的浮游植物群落结构和优势物种显示了一定的季节演替特征,冬季、春季和夏季硅藻占优,秋季硅藻和甲藻联合占优。与历史同期资料对比发现,具槽帕拉藻（Paralia sulcata）和圆筛藻属（Coscinodiscus）仍为该海域主要优势种,但某些硅藻类群如细线条月形藻（Amphora lineolata）、新月柱鞘藻（Cylindrotheca closterium）和圆海链藻（Thalassiosira rotula）优势度有所提高。营养盐的浓度和结构是渤海浮游植物群落结构差异的重要影响因子。本研究有助于了解渤海的生物多样性,可为渤海海域...     

冰封状态下达里湖冰-水中浮游细菌群落结构差异

细菌是湖泊生态环境、物质能量循环的关键参与者.为了解寒旱区湖泊冰封状态下上部水体中浮游细菌群落结构变化特征,于2019年1月中旬,在内蒙古达里湖进行了15个取样点处的湖冰底层、冰下表层水等样品（"底冰"和"表水"）的采集与分析.结果表明,在门类水平上,达里湖底冰中浮游细菌群落多样性比表水中略低,且优势浮游细菌门类的相对含量出现明显冰-水差异.虽然底冰和表水中优势浮游细菌门类均由Proteobacteria、Actinobacteria、Cyanobacteria、Bacteroidetes、Verrucomicrobia、Planctomycetes、Tenericutes及Gemmatimonadetes等组成,但Proteobacteria的相对含量在底冰中平均达到63.64%,而表水中的平均相对含量下降到26.75%,明显小于Actinobacteri的平均相对含量（39.10%）.再者,由于冰封过程中"冷冻浓缩"作用导致氮（N）、磷（P）等元素迁移幅度不同,促使底冰和表水中Proteobacteria和Actinobacteria等优势细菌门类相对含量存在明显的差异响应,导致主要浮游细菌属种的相对含量出现冰-水明显不同.整体上,总磷（TP）和溶解性总磷（DTP）等变化成为影响底冰中优势细菌门类结构变化的环境因子,而溶解态无机磷（DIP）和氨氮（NH₄⁺-N）等变化成为影响表水中优势细菌门类结构变化的环境因子.显然,不同形态N、P元素的迁移幅度等成为影响冰封状态下湖泊表层水体中浮游细菌结构差异的主要影响因素,这也将为进一步分析寒旱区湖泊水生态环境提供基础数据.     

长江中下游地区湖泊富营养化的硅藻指示性属种

在对长江中下游地区45个湖泊表层沉积硅藻属种分布及多次季节性水样调查的基础上,研究了57个常见硅藻属种对总磷指标的生态学特征.利用加权平均回归方法,计算出常见属种对总磷指标响应的生态最佳值及忍耐幅度.根据生态学理论得出,属种Cyclotellameneghiniana、C.atomus、Stephanodiscusparvus、S.minutulus、Naviculasubminiscula是长江中下游湖泊富营养化发生的很好的指示性属种;而Aulacoseiraalpigea、Cyclostephanosdubius、C.tholiformis、C.invisitatus、Stephanodiscushantzschii、Naviculacirtrus、Nitzschiaagnita、N.subacicularis等则是潜在的湖泊富营养化的指示性属种.     

基于PCA-APCS-MLR模型的乌梁素海表层沉积物重金属时空分布及来源解析

为深度认识寒区湖泊表层沉积物重金属冰封与非冰封期时空分布差异特征、准确评估潜在生态风险程度和解析污染源,以寒区乌梁素海为研究对象,于2020~2021年对布设的20个采样点进行为期1a的样品采集工作,按照冰封和非冰封期收集120个表层沉积物样品.测定了As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg共8种重金属含量.采用相关性分析法、主成分分析法和绝对因子得分-多元线性回归（APCS-MLR）受体模型进行重金属污染溯源.结果表明：①表层沉积物重金属含量冰封与非冰封期分布规律具有差异性,冰封期重金属分布均呈现出中北部较高,南部较低的特点;非冰封期Cd和Hg主要分布于湖区中部和南部.②湖泊表层沉积物重金属Hg为偏重度污染,Cd和As为偏中度污染水平,Ni为轻度污染.整体表现为高风险水平,非冰封期污染水平高于冰封期,主要环境风险因子分别为Hg和Cd,分别表现为极高风险和中等风险.③湖泊表层沉积物重金属来源主要为采矿和交通的综合工业源、农业源和自然源,工业源对As、Ni、Pb和Hg的贡献率分别为62.67%、75.31%、77.47%和80.11%,Cu和Zn主要来源为自然源,Cd受农业源影响较大,贡献率为81.57%,Cr的来源主要除受自然因素的影响外,人类活动和未知来源的影响也不可忽视.     

太子河流域硅藻群落与驱动因子的定量关系

定量研究水生生物对水环境参数的适宜值是评估栖息地质量和维持生物完整性的主要途径. 以辽宁省太子河流域为研究范例,选择Y(优势度指数)大于0.000 1的硅藻为研究对象,结合水环境参数,采用CCA(典范对应分析)、CART(分类回归树)和WA(加权平均回归分析)等方法,分析硅藻与水环境因子的关系,并计算硅藻对驱动因子的最适值. CCA结果表明,IOS(底质指数)、ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)和ρ(COD_Mn)是硅藻群落的驱动因子;CART预测结果表明,IOS高的水环境硅藻密度高于IOS低的水环境,ρ(TDS)和ρ(COD_Mn)低的水环境硅藻密度高于ρ(TDS)和ρ(COD_Mn)高的水环境;WA结果显示,96种硅藻对IOS、ρ(TDS)和ρ(COD_Mn)的最适值范围分别为1.00~6.44、60.29~820.30 mg/L和0.46~2.89 mg/L. 钝端菱形藻解剖刀变种和尖端菱形藻适宜栖息于IOS较低而ρ(COD_Mn)较高的水环境, Gomphonema trancatum和肿大桥弯藻则适宜栖息于IOS较高的水环境;缠结异极藻二叉变种和尖细异极藻适宜栖息于ρ(TDS)较高的水环境,弧形峨眉藻和克洛钝脆杆藻则适宜栖息于ρ(TDS)较低的水环境;弧形峨眉藻和隐头舟形藻威蓝变种适宜栖息于ρ(COD_Mn)较低的水环境. 针杆藻和桥弯藻对IOS的最适值高于舟形藻和菱形藻以及其他藻种,96种硅藻对ρ(TDS)和ρ(COD_Mn)的最适值均表现为菱形藻和异极藻较高、针杆藻和桥弯藻较低.      

硅藻群落指示的近50年来大理西湖湖泊生态系统演变规律

近年来,增强的人类活动使得云南部分湖泊生态系统发生退化,由草型清水态向藻型浊水态转变.全球变化背景下,了解湖泊生态系统演变规律是进行有效管理的前提,具有重要的科学意义.本研究以云南大理州小型浅水湖泊西湖为例,通过对沉积物硅藻群落和理化指标的分析,探讨了20世纪60年代中期以来大理西湖环境演变历程.结果表明,大理西湖生态系统在近50年发生了明显的稳态转换,以2000年为节点,硅藻群落从2000年前偏好贫营养环境的底栖附生种Cocconeis placentula、Staurosira construens、Gomphonema angustum和Achnanthidium minutissimum为优势种的状态,逐渐演替为偏好中营养环境的底栖附生硅藻Encyonopsis microcephala和Navicula cryptocephala及偏好富营养环境的浮游硅藻Cyclotella atomus、Cyclotella meneghiniana、Stephanodiscus hantzschii和Aulacoseira granulata为主导的状态.时间序列的主成分分析表明,硅藻群...     

基于硅藻完整性指数的辽河上游水质生物学评价

年9月对辽河上游12个采样点的着生硅藻进行了生物调查,同时测定了ρ(DO)、pH、ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)、ρ(COD_Cr)和ρ(BOD₅)等水质参数. 共检测到硅藻16属,以针杆藻属(Synedrasp.)、舟形藻属(Naviculasp.)、异极藻属(Gomphonema sp.)、桥弯藻属(Cymbella sp.)为优势种. 根据硅藻香农多样性指数确定了5个相对清洁采样点和7个受污染采样点,对10个硅藻生物指数进行了辨别力分析和Pearson相关分析. 结果表明,硅藻香农多样性指数、敏感性硅藻百分比和IDP硅藻指数最适合辽河上游的水质生物学评价. 采用5、3、1生物指数记分法统一量纲后,获得变化范围在3～15的D-IBI(硅藻完整性指数). 利用四分法划分辽河流域水质级别的标准,13～15为较好,10～12为一般,7～9为较差,3～6为差,并对12个采样点进行了重新评价,评价结果与水质参数的评价结果一致. 总体看来,该D-IBI基本适宜于评价辽河上游的水质状况. 收稿日期:┣┣(中)收稿日期┫┫2011-12-08修订日期:2012-03-08┣┣(中)修回日期┫┫基金项目:┣┣(中)基金项目┫┫国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07528-002)作者简介:┣┣(中)作者简介┫┫李国忱(1985-),男,辽宁阜新人,liguochen1001@126.com.*责任作者,┣┣(中)通信作者┫┫ 刘录三(1975-),男,山东莒县人,副研究员,博士,主要从事水生生物多样性、生态系统健康评价方面研究,liuls@craes.org.cn      

硅藻指数在嫩江支流甘河的适用性评估

为了筛选出适用于甘河水生态评价的硅藻指数,合理评价甘河水生态健康状况,2018年8月在嫩江支流甘河调查了19个点位的着生硅藻群落结构和水环境特征.应用21种硅藻指数对甘河水生态健康状况进行评价,采用箱体图法分析了所选硅藻指数的适用性,使用Spearman相关分析研究了硅藻指数与环境因子的相关性,最后应用多元线性回归方法分析了不同因素对硅藻指数在甘河评价正确率的影响.结果表明:①所选硅藻指数中,IBD（biological diatom index,硅藻生物指数）、EPI-D（diatom eutrophication pollution index,富营养污染硅藻指数）和IPS（specific pollution sensitivity index,特定污染敏感指数）的评价结果区分度最好,最适用于甘河水生态健康状况评价.②甘河丰水期水生态健康状况总体较好,约70%的点位水生态健康状况为健康、较好和一般,约30%的点位水生态健康状况为较差和极差,极差的点位全部位于甘河下游区域.③硅藻指数与COD_Cr的相关性对硅藻指数评价正确率有显著影响（P < 0.01）,硅藻指数与COD_Cr相关性越强,评价的正确率越高;物种覆盖度对硅藻指数评价的正确率也有影响,但不显著,各点位最小物种覆盖度高于65%时,物种覆盖度对藻指数评价的正确率影响较为明显.研究表明,硅藻指数可以有效地评价水生态健康状况,但硅藻指数与环境因子之间的相关性等因素会影响评价的正确率,因此选择合适的硅藻指数进行研究区域的水生态健康状况评价尤为重要.      

白鱼泡湿地春季硅藻植物初报

对2014年春季白鱼泡湿地内的硅藻植物群落组成进行初步研究,共发现硅藻门植物69个分类单位,分别隶属于2纲6目10科24个属,初步分析了白鱼泡湿地春季硅藻植物群落的组成,大部分硅藻为普生种类,同时出现了一些嗜碱种类,如:Navicula radiosa(Kützing)、Rhopalodia gibba(Müll)等,还有一些嗜酸和寡盐的种类出现。     

海洋底栖硅藻胞外多聚物化学成分的定量研究

海洋底栖硅藻通过分泌胞外多聚物（Extracellular polymeric substance,EPS）实现滑行运动和附着。为探查不同生长期硅藻EPS的变化,以及同一生长期不同硅藻EPS的异同,本文以单个细胞分泌的EPS为考量依据,进行了定量分析。采用热溶剂浸提法对海洋底栖硅藻EPS的水溶性和水不溶性组分进行提取;利用苯酚-硫酸法定量提取液中的多糖,利用考马斯亮蓝G-250法定量蛋白质。结果表明,不同生长期的羽状舟形藻（Navicula pinna）,随着细胞密度增大,EPS中多糖和蛋白质的分泌量减少,且多糖和蛋白质含量存在差异,表明EPS分泌行为因硅藻生长期不同而发生变化;同为生长指数期,三种海洋底栖硅藻:平滑舟形藻（Navicula leavissima）、小形舟形藻（Navicula parva）、羽状舟形藻（Navicula pinna）的EPS分泌量不同,但EPS中的多糖和蛋白质百分含量无明显差别。     

氨氮浓度对苦草上附植藻类定植的影响

为了认识水体富营养化过程中附植藻类群落定植演替规律,利用显微计数法,通过室内静态模拟实验,研究了水体中不同氨氮浓度对太湖常见沉水植物苦草上附植藻类的影响。结果表明:采集的样品在以硅藻门中脆杆藻属、直链藻属、桥弯藻属、舟行藻属以及蓝藻门的色球藻属为优势种的样品在放置到不同浓度氨氮的实验组后,最后群落演变成为在低浓度氨氮营养盐下以舟行藻和脆杆藻为优势属,中高浓度的氨氮营养盐下以绿藻门的毛枝藻和硅藻门的小环藻和舟行藻为优势属的附植藻类群落结构;生物量在低浓度范围内与氨氮营养盐呈正相关。表明氨氮营养盐对附植藻类群落结构影响非常明显。     

太子河河岸带土地利用类型与硅藻群落结构的关系

为了评价河岸带土地利用对河流硅藻群落的影响,于2012年5月对太子河河岸带4种主要土地利用类型(森林用地、森林耕作用地、耕地、城镇建设用地)下38个采样点的硅藻群落和水环境特征进行采样分析. 结果表明:森林用地的指示种为膨大桥弯藻(Cymbella turgida)、优美桥弯藻(C. delicatula)、弧形峨眉藻(Ceratoneis arcus)、Gomphonema trancatum等寡污指示种;耕地的指示种为颗粒直链藻(M. granulate)、库津小环藻(Cyclotella kuetzingiana)、线形菱形藻(N. linearis)、尖布纹藻(Gyrosigma acuminatum)等污染指示种. 聚类分析结果显示,相同土地利用类型区域内,硅藻群落结构特征较为相似. 典范对应分析显示,ρ(COD_Mn)、ρ(SS)(SS为悬浮物)和ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)是影响硅藻群落结构特征的主要水环境因子. 不同土地利用类型区域内硅藻群落结构特征差异显著,其中,森林用地内硅藻生物指数(17.98)和硅藻属数量(17.33个)最高,Shannon-Wiener多样性指数(2.22)和Pielou均匀度指数(0.54)最低;耕地内Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数平均值最高,分别为3.37和0.82;城镇建设用地内物种丰富度(11.00)、硅藻生物指数(9.20)和硅藻平均密度(0.71×104 L-1)最低. 研究显示,不同土地利用类型通过对水环境因子的影响进而影响硅藻群落的变化,其中城镇建设用地面积所占比例较高的河流水环境质量和硅藻群落状况最差;太子河河岸带土地利用类型对河流硅藻群落结构影响显著,并表现出明显的空间异质性.      

太湖浮游硅藻时空演化与环境因子的关系

利用1992年至2002年每月1次的监测资料,系统分析了太湖北部3个区域(河口、梅梁湾、湖心)浮游硅藻(Planktonic diatoms)生物量周年变化和空间分布情况.同时,水中磷酸盐(PO43--P)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)和硅酸盐(SiO23--Si)含量等相关资料也被用于解释太湖浮游硅藻时空分布的原因.结果显示,直链硅藻(Aulacoseira sp.)是太湖浮游硅藻的优势种,其它常见种有小环藻(Cyclotella sp.)、针杆藻(Synedrasp.)等.硅藻总生物量占浮游藻类生物量百分比平均值约为20%.太湖浮游硅藻生物量在河口最大,梅梁湾其次,湖心最小,究其原因可能与河口的特殊生态环境(水流速度)有关,另外,河口丰富的营养盐,特别是磷酸盐和氨氮也是一个重要因素.温度可能是影响太湖浮游硅藻生物量季节变化的关键因素.Pearson相关分析证实,磷酸盐、氨氮和温度均与硅藻生物量显著相关(p<0.01),且蓝藻生物量百分比与硅藻生物量百分比呈显著负相关.研究结果说明,太湖浮游硅藻的生长分布受多种环境因子(磷酸盐、氨氮、温度)的影响限制,太湖浮游硅藻与蓝藻可能存在着竞争演替的趋势.