于桥水库藻类群落演替过程及影响因素

解析湖库藻类群落演替过程及影响因素对于湖库富营养化控制具有重要作用,而当前我国大部分湖库缺乏历史藻类群落监测数据.为研究典型水库藻类群落演替过程及主要驱动因素,在于桥水库采集沉积物柱芯,采用137Cs定年和藻类色素反演的方法,重建了于桥水库藻类群落近80年历史演替过程,揭示了气候变化和人类活动对藻类群落演替的影响规律.结果表明:①于桥水库历史主要藻类为绿藻、蓝藻、隐藻、甲藻、硅藻和裸藻,藻类群落演替经历了3个阶段,第Ⅰ阶段为1938—1958年,藻类生物量较低;第Ⅱ阶段为1958—1983年,藻类生物量逐渐升高;第Ⅲ阶段为1983—2019年,藻类生物量显著增长,主要以蓝藻和绿藻为优势种.②1959年建库后水动力条件改变导致藻类群落显著变化,藻类生物量和多样性增加;20世纪80年代开始流域营养物负荷提高导致藻类生物量显著升高.③1951年以来气象资料时段的相关分析显示,TP含量、气温与藻类色素含量具有显著相关性（P < 0.05）,表明TP负荷增加和气候变暖对藻类群落演替和生物量增加起到显著促进作用.      

营养盐添加对水华蓝藻——卵孢金孢藻生长和竞争影响的原位实验

为探究在水体营养盐浓度持续增加的条件下,卵孢金孢藻(Chrysosporum ovalisporum)的生长趋势和其它藻类的生长响应,在上海滴水湖畔采用39个大桶(100 L)进行不同浓度N、P添加的原位中型模拟实验.结果表明,高浓度营养盐添加可促进卵孢金孢藻和绿藻生物量的增加,加P组二者生物量的增加趋势高于加N组,但差异并不显著(P0.05),加NP组二者生物量的增加趋势显著高于加N组和加P组(P0.001).在加N组和加NP组,卵孢金孢藻相对丰度随营养盐添加量的增加呈显著的下降趋势(P0.05),而在加P组其相对丰度随着P浓度的增加略有上升,但不显著(P0.05).实验结束时,所有处理组中卵孢金孢藻的生物量不占优势,而小粒径藻类[色球藻属(Chroococcus spp.)、空星藻属(Coelastrum spp.)、小球藻属(Chlorella spp.)、四角藻属(Tetraedron spp.)、栅藻属(Scenedesmus spp.)]的生物量随营养盐浓度升高的增加趋势显著高于卵孢金孢藻(P0.05),小型绿藻占据绝对优势,表明在高温和相对静止的条件下,随着水体中营养盐浓度的持续增加,小粒径藻类易替代卵孢金孢藻而占据竞争优势;这与小粒径藻类在高营养条件下代谢速率较高有关,也与绿藻喜静止、高光强的生物学特性有关.小型绿藻占据优势可能成为小型超富营养水体中浮游植物群落在高温季节的演替方向之一.     

鄱阳湖浮游植物时空变化特征及影响因素分析

在5月、9月、11月对鄱阳湖浮游植物开展野外调查,分析鄱阳湖浮游植物的时空分布特征及原因.结果表明:在群落结构上,鄱阳湖浮游植物样品中共发现8门107属,其中绿藻门54属,占浮游植物总数的50%.3次调查平均生物量最高的为硅藻门(蓝藻门藻细胞密度最高),生物量为0.29 mg·L-1,占浮游植物总生物量的28%,是鄱阳湖的优势藻门;其次分别为隐藻门、甲藻门和绿藻门,分别占26%、21%和17%.空间分布上,南部湖区浮游植物生物量最高,中部区次之,北部湖口水道区最低;时间分布上,5月份浮游植物生物量最高,11月份最低.温度、悬浮物和透明度是影响藻类时空分布的主要影响因素.鄱阳湖总体水动力较好,水华暴发总体风险小,但中部和南部水动力弱的湖区,藻量高,仍有水华风险.     

矿化度对淡水浮游植物生长及群落结构的影响

以博斯腾湖原水为培养液,通过添加SO₄2-和Cl-调节培养液的矿化度分别为0.5、1.5、3.5、10.0g/L,考察不同矿化度对浮游植物生长及群落结构的影响. 结果表明:在对数生长期内,浮游植物生物量、比增长率及ρ(Chla)均随矿化度的增加而升高;生长后期高矿化度(10.0g/L)对浮游植物有抑制作用. 在各矿化度下的浮游植物优势门类均为硅藻门,其生物量占藻类总生物量的95%以上. 随着矿化度升高,蓝藻门有较好的适应性,能够生长,但绿藻门受到明显抑制. 试验显示,优势属为脆杆藻(Fragilaria)、针杆藻(Synedra)、舟形藻(Navicula)和羽纹藻(Pinnularia). 矿化度为0.5g/L时很少出现舟形藻,但随着矿化度的升高,舟形藻逐渐成为优势种,其生物量占18.51%~26.18%;羽纹藻生物量在矿化度为0.5和1.5g/L时所占比例分别达3.40%和4.94%,在高矿化度(3.5~10.0g/L)下则极少出现,不再具有优势. 研究表明,舟形藻和羽纹藻可作为博斯腾湖咸化过程的参考藻种.      

苏南水库硅藻群落结构特征及其控制因素

为了解我国东南湿润区丘陵山地型水库硅藻的群落结构特征和控制因素,于2015年6月硅藻水华敏感期对苏南地区18座水库的浮游植物群落结构和水质进行调查,分析了营养盐、水深、库容等因素与硅藻及其它浮游生物的关系.结果表明,硅藻达到轻度水华水平(硅藻细胞含量介于100~1 000万cells·L~(-1))的水库有10座,对供水和景观功能产生明显影响;苏南地区水库普遍处于中营养和富营养水平,总氮浓度普遍偏高,磷及营养状态指数与硅藻生物量的关系密切;苏南地区水库中的浮游植物在数量上以蓝藻门中的席藻为主,在生物量上则以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主,其中硅藻门浮游植物平均占总浮游植物生物量的46.8%,是浮游植物异常增殖的主要门类;硅藻门中,主要是针杆藻、小环藻、曲壳藻和直链藻这4个种属占优,特别是针杆藻和小环藻,平均占硅藻总生物量的51.6%和21.4%;较深的水体,利于硅藻成为主要优势藻门;较大的水库流域库容比和较高总磷水平会导致水库营养水平和叶绿素浓度增加,促进浮游植物从硅藻门向绿藻门、蓝藻门演替,增加藻类危害的风险.因此,对于该地区水库,需要加强流域管理,并且针对水库自身的特点,包括水深、流域库容比等,确定其特定的富营养化控制策略,从而减少硅藻等藻类水华发生的风险,提升水源地水质安全保障能力.     

武汉东湖底栖藻类对磷的滞留作用

测定了底栖藻类在武汉东湖沿岸带人工基质上建群时的生物量和藻垫中不同组分的磷含量,结果显示,建群期间底栖藻类的生物量(叶绿素a和无灰干质)与总磷(total phosphorus,TP)含量显著相关.建群早期藻垫中总磷的含量随底栖藻类生物量的缓慢增加而增加,随着以绿藻占优势的底栖藻类群落的发展,生物量呈指数级增加,藻垫的总磷含量也快速增加,两者同时在第28d达到最高峰值(Chl a=54.51μg·cm-2;TP=96.7μg·cm-2).单位生物量的藻垫对磷的滞留作用(TP/Chl a)随着底栖藻类生物量的积累而增强(最高达2.43 μg·μg-1).藻垫中钙磷、铁磷的百分含量相对较高,两者之和接近总磷的80%.除藻类细胞和藻垫中的其它生物含磷外,藻垫负荷的磷还可能来自底栖藻类光合作用所导致的金属磷的沉积、藻垫对水体中颗粒态磷的过滤和对底泥中释放磷的截留.     

空难对湿地浮游植物的影响

浮游植物已经广泛应用于环境影响评价.包头"11·21"空难对南海子浮游植物的种类、种群结构、优势种(属)、细胞密度、种类数和细胞密度的空间分布产生了重要影响.调查表明:南海子浮游植物有5门27属,其中蓝藻门有5个属,隐藻门有2个属,硅藻门有5个属,裸藻门有2个属,绿藻门有13个属;蓝藻门和绿藻门为南海子的优势门类,其中微囊藻、平裂藻和栅藻为优势属;南海子浮游植物的Margelef种类丰度指数为0.9646,Shannon-Wiener多样性指数为0.7647,空难后南海子水体污染严重;浮游植物(特别是富营养化指示藻类)的种类数和细胞密度的高值区主要出现在污染水域.南海子水质的浮游植物生物学评价结果表明,空难事故后南海子水体已属于严重富营养化水平.      

贵州百花湖水库浮游植物群落结构与季节变化

为揭示水库浮游植物群落结构对放养鲢、鳙鱼控藻的响应特征,分四季对百花湖的水质及浮游植物进行了调查和分析。浮游植物种类较多,共检出浮游植物147种,绿藻在种类组成上占绝对优势,共计76种,其次为硅藻31种、蓝藻27种、隐藻、甲藻和裸藻各4种,金藻仅1种。浮游植物丰度在9.69×106～150.89×106 cells/L之间,生物量在3.57～16.80mg/L之间;蓝藻在丰度上占优势,其主要物种类群是假鱼腥藻属;硅藻则在生物量上占优势。浮游植物组成随季节变化而不同,冬季以蓝藻、硅藻和绿藻为优势类群;春季硅藻和绿藻减少而蓝藻增加;夏季以蓝藻、硅藻和隐藻为优势类群;秋季以蓝藻、硅藻、隐藻和绿藻为混合优势类群。百花湖浮游植物形成以假鱼腥藻占绝对优势的群落结构可能与放养鲢、鳙鱼有关。     

水体氮磷浓度对两种沉水植物上附着藻类的影响

为了了解富营养化进程中湖泊水体氮、磷浓度升高对不同沉水植物上附着藻类的影响,通过室内模拟实验,设置3组不同氮磷浓度,研究了常见的沉水植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)和狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)上附着藻类生物量及其种群组成.结果表明,附着藻类生物量随水体氮、磷浓度的升高呈显著增加的趋势;狐尾藻上附着藻类生物量均高于苦草,且随富营养化水体氮、磷浓度升高差距越来越大.不同沉水植物上藻类群落组成均以硅藻门、蓝藻门及绿藻门占优势,但优势藻组成和优势藻数量存在差异.研究结果不仅丰富了淡水水体附着藻类生态学的理论知识,也可为富营养化湖泊生态修复过程中沉水植物群落的构建提供一定的理论依据.     

EDTA和铁对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长和竞争的影响

铁限制不但会影响浮游植物的种群密度,而且会影响浮游植物的群落结构.为了探讨有机配体和铁的作用对湖泊中浮游植物的种群竞争,采用批量培养的方法,研究了不同EDTA及Fe浓度下,太湖蓝藻铜绿微囊藻和绿藻四尾栅藻的生长和竞争.结果表明,较高浓度的EDTA（≥13 .5 μmol/L）可以抑制铜绿微囊藻的生长,但不抑制四尾栅藻,因而有利于四尾栅藻占据优势;铁的浓度由3 μmol/L增大至18 μmol/L时,可缓解较高浓度EDTA（13 .5～27 μmol/L）对铜绿微囊藻的抑制作用,而增大其它微量元素浓度（B、Mn、Zn、Cu、Mo等）则无此作用;说明高浓度EDTA与铁的螯合作用能抑制铜绿微囊藻而不抑制四尾栅藻.高浓度EDTA对2种藻具有不同影响的原因可能是2种藻对铁的吸收机制不同.     

三峡库区水华优势藻类生长动力学的普适性研究

从蓝绿藻中选取绿藻门的普通小球藻(Chlorella vulgaris,CV藻)为研究对象,应用Monod方程考察氮、磷营养盐对CV藻生长的影响,分别计算出CV藻对TP、TN的半饱和常数KSP和KSN结果表明KSN>>KSP,说明TP对CV藻生长的影响明显大于TN.CV藻生长速率对磷质量浓度反应很灵敏:与空白值相比,在0.002 mg·L-1的低浓度下u就有提高,而浓度到0.2 mg.L-1时,u明显增大;但在0.000-0.050 mg·L-1氮浓度范围内u几乎没有变化.通过系统比较CV藻与优势蓝绿藻,甚至海水藻的生长动力学特征,探讨了CV藻与其它蓝绿藻的动力学普适性和共同性,证实这些藻类都具有非常类似的生长动力学和生态学特征.因此,推测CV藻生长动力学模型可以从整体上反映和代表库区优势蓝绿藻的生长行为.同时分析和归纳了蓝绿藻生长模型的相似性和规律性,得出三峡库区优势藻类生长行为存在普遍一致性的初步结论.     

藻类的光谱吸收特征及其混合藻吸收系数的分离

利用定量滤膜技术测定了实验室培养的聚球藻(Synechococcus 7942)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、斜生栅藻(Scenedesmusobliquus)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、直链硅藻的吸收光谱(Melosira granulate Var.angustissima),通过其标准化吸收谱,分析了同种藻不同生长时期的吸收谱特征,并比较分析了不同藻类的标准化吸收谱.结果表明,同一藻的标准化吸收光谱在不同生长时期基本恒定不变.色素组成及其比例的不同是引起藻类间吸收光谱变化的主要原因,同时也是大型浅水湖泊中浮游植物种群演替的原因之一.蓝藻光谱主要存在620nm左右的吸收峰,使得其在水体中较易获取生长所需的光能.直链硅藻在短波范围内稍强的吸收能力被非藻类颗粒物、黄质所弱化,而其在630nm的吸收峰较低,因而难以成为浅水湖泊中的优势种;绿藻在655nm处的吸收肩峰有利于其光能竞争.通过纯种藻的标准化吸收谱,较为成功地对混合藻的吸收谱进行了分离.     

大宁河2010年春季水华浮游植物群落结构分析

2010年3月对大宁河发生水华现象的水质及其浮游植物进行调查监测研究,应用多样性指数、物种丰富度指数及均匀性指数对藻类多样性进行评价,研究了藻类的优势种、细胞密度及藻类的空间分布。结果表明,其水质属于中富营养型,浮游植物主要为甲藻门的拟多甲藻,绿藻门的小球藻,共鉴定出7个门31个属。在水平方向,S8点的藻密度最大;在垂直方向,各种浮游植物藻类细胞密度出现明显的分层变化,不同深度的优势种也有一定的差异;在水华期间,表层藻细胞密度最高,随着深度的增加,藻类细胞密度逐渐减小。     

长江口及邻近海域浮游植物色素分布与群落结构特征

根据2009年5月、11月和2010年6月对长江口及邻近海域调查结果,利用反相高效液相色谱技术(RP-HPLC)对该海域浮游植物特征色素组成和分布进行了研究,并应用CHEMTAX软件研究了浮游藻类群落组成.结果表明,在长江口及邻近海域分离鉴定了21种浮游植物色素,主要的色素种类为叶绿素a、多甲藻黄素、岩藻黄素、19’-丁酰基氧化岩藻黄素、19’-已酰基氧化岩藻黄素、叶绿素b、硅甲藻黄素、别黄素和玉米黄素,以叶绿素a的含量最高,其次是岩藻黄素,其他色素对总色素含量贡献较低.2009年5月和2010年6月航次期间通过对色素的分析检测到甲藻和硅藻藻华.主要特征色素的含量及分布特征与盐度、营养盐等环境因子关系密切.特征色素组成和分布特征表明,研究海域浮游植物种类主要存在硅藻、甲藻、隐藻、绿藻、蓝藻、定鞭藻、金藻和青绿藻等8个类群.CHEMTAX分析结果表明,2009年5月硅藻、甲藻和绿藻是最主要的类群;2009年11月硅藻在群落结构中处于绝对优势;2010年6月,硅藻、甲藻和隐藻贡献了62.5%的叶绿素a生物量,蓝藻所占的比重明显有所上升.浮游植物群落结构在空间分布上有着明显差异,呈现区域性特征,硅藻、绿藻和隐藻在近岸海域所占比重较高,而定鞭藻、金藻和蓝藻在外海区域的站位对生物量的贡献明显上升.     

红枫湖秋季浮游植物群落与环境因子关系研究

于2008年9~11月,对贵州红枫湖进行了每周一次采样监测,选取浮游植物及总磷、总氮、氨氮、pH值、水温、溶解氧、化学耗氧量、透明度等环境因子进行同步调查和研究,利用多样性指数法分析了浮游植物的多样性,采用多元线性回归和典范对应分析(CCA)方法对浮游植物和环境因子之间的关系进行探讨;运用绿藻指数和藻类综合指数水库的富营养化现状进行评价。结果显示:研究期内共鉴定出浮游植物82种,隶属于5门23科40属,浮游植物丰度在3.828×106~210.2375×106cell/L之间,生物量在1.310~26.965mg/L之间,其中蓝藻占总浮游植物丰度的95%,占总生物量的56.7%,以微囊藻属(Microcystis Kutz)为绝对优势属。Ⅰ~Ⅲ库区藻类Marglef多样性指数分别为4.459、3.681和3.954,相关性分析结果表明藻类种类数、细胞密度对数与水体pH之间呈显著的负相关关系;多样性指数d与pH值、水温、溶解氧、透明度呈显著的正或负相关关系;浮游植物种类与环境因子相关系数在轴1上达到0.967,隐藻主要受水温、总磷的影响;硅藻对环境具有较强的适应性,能适应较高的pH值和较低的水温;蓝藻、绿藻与氮磷营养盐、pH值表现出明显正负相关性。绿藻指数和藻类综合指数评价水体为富富营养至重富营养型。     

不同水力剪切效应下四尾栅藻的种群动态增长模型

为了改进现有反映单种群增长的Logistic（逻辑斯特）模型,使其能更好地对水动力影响下藻类的种群动态关系进行表征,进而验证水力剪切作用引起的营养盐混合和均化作用对藻类生长的影响,采用恒温（25℃）和恒定光照（4 000 lx,光暗比12 h:12 h）的培养试验,对水华中常见四尾栅藻（Scenedesmus quadricanda）在水力剪切条件下的种群动态增长进行了研究.结果表明:①相对于静止条件,不同的水力剪切（100、200、300和400 r/min）作用均促进了四尾栅藻的增长,并且均存在最大Chla浓度.②结合藻类种群动态增长的Logistic模型和传质理论,构建了水力剪切效应下单藻种的种群动态增长模型（R2＞0.95）.模型结果显示,水力剪切作用是藻类最大生物量的控制因素.在空间有限的富营养条件下,Chla浓度在体积平均流速为0.101 m/s（200 r/min）条件下的最大生物量为15 328.2 μg/L,是静止条件的1.75倍,大于其他水力剪切条件,与试验结果吻合,传质系数（k_c）对四尾栅藻最大生物量的促进系数（k_M）为945.1.③水力剪切主要通过改变藻细胞层流边界层以外环境的营养物质浓度分布,从而对藻类的种群规模产生影响.④水力剪切效应存在边际效应递减的现象,随着剪切强度的增加,在不产生藻类的机械损伤的范围内,藻类种群会达到一个稳定期.研究显示,理论上解释了水力剪切效应对四尾栅藻动态增长的影响机制,实现了水力剪切作用和营养盐通量共同影响四尾栅藻种群增长关系的统一.      

硫酸盐对淡水浮游藻类群落结构的影响研究

为了解硫酸盐含量增加对富营养化淡水水体藻类生长及群落演替的影响,对天津市某景观水体藻类进行了室内模拟试验研究.按硫酸盐投加方式分设对照组(G0)、逐步投加组(G1)和一次性投加组(G2).结果表明,向水中投加一定浓度硫酸盐可以抑制原有蓝藻和硅藻生长,而绿藻种类和生物量增加.G0和G1组的种类数和生物量相近但是大于G2组.G0、G1和G2组的平均总生物量分别为98.46、96.09和81.19 mg.L-1.对照组几乎始终是皮状席藻(P.corium)和两栖颤藻(O.amphibia)等蓝藻为第一优势种,而投加硫酸盐的G1和G2组优势种从皮状席藻和小颤藻(O.tenuis)等蓝藻向四尾栅藻(S.quadricauda)、放射多芒藻(G.radiate)和斜生栅藻(S.obliqus)等绿藻演替.群落平均多样性指数与对照组G0(1.49±0.32)相比,投加硫酸盐的G1(1.70±0.18)与G2组(1.68±0.40)均有提高.     

洱海浮游植物种群结构特征及其历史变化规律

洱海浮游植物优势种为蓝藻门的挪式微囊藻,次优势种为绿藻门的游丝藻和蓝藻门的惠氏微囊藻。洱海浮游植物年均生物量为3426万cell/L。全湖水体中的浮游植物分布中,北部湖域略高于南部,全湖呈均匀分布态势。洱海浮游植物历史变化表明,浮游植物种属由代表营养程度较低的单角盘星藻、小环藻、飞燕角甲藻等,转变为代表富营养程度的挪式微囊藻、游丝藻和惠氏微囊藻,生物量也由从20世纪50年代的6.49万cell/L激增至2014年的3426万cell/L。近60年,洱海水体营养程度由中营养状况转变为当前的初级富营养状态,富营养化进程相对较快。     

太湖微囊藻毒素年变化及其与浮游生物的关系

应用酶联免疫吸附法,对太湖 6 个样点进行了为期 1 年的微囊藻毒素(MC)的监测,探讨了微囊藻毒素随时间变化的趋势及其与浮游生物的关系.结果表明,微囊藻毒素在湖体中的全年变化趋势和藻类生长繁殖的全年变化趋势有共同之处,均表现为夏、秋季高.但微囊藻毒素含量的峰值比藻类生物量的峰值略有滞后,并且在夏、秋季藻毒素含量总体水平较高的时期内,有明显的起伏;微囊藻毒素含量与蓝藻生物量呈高度相关,如果该样点藻类优势种为蓝藻,则微囊藻毒素含量与藻类总生物量亦相关;和浮游植物存在捕食关系的浮游动物(轮虫和原生动物)与藻毒素含量也存在相关性.     

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.