基于GAM的渤海中部水体叶绿素a环境因子影响分析

通过遥感获得渤海中部2003~2009年叶绿素a的浓度数据以及温度、光照和风速的月平均数据,采用GAM(Generalized additive models,广义加性模型)模型分析了环境因子对叶绿素a的影响。研究结果表明,渤海中部叶绿素a呈现季节性的波动,叶绿素a浓度范围在(0.21~11.54)mg/m3。夏季(6月~8月)叶绿素a整体较高。春季和秋季叶绿素a的浓度波动较大,整体偏低。GAM模型的环境因子影响分析表明,光照对渤海中部叶绿素a具有显著的非线性影响(p0.001),5、6月份渤海中部光照强度的升高(大于250 W/m2)可能是引起同期叶绿素a浓度升高的主要原因,而其它环境因子(温度和风速)的影响则不明显。     

崇明北湖叶绿素a浓度与环境因子的GAM回归分析

以崇明北湖为例,采用广义加性模型(GAM)对该湖的叶绿素a浓度与相关环境因子进行分析.结果表明,叶绿素a浓度与总氮、总磷和水温之间存在较好的非线性关系(P<0.05),叶绿素a浓度与总磷之间的关系先为单调递增,当总磷浓度达到0.12mg/L时,变为单调递减;不同总氮浓度区间上,总氮对叶绿素a浓度的影响不同,氮浓度为0.6~1.8mg/L时,对叶绿素a浓度的影响不大;水温在24~26℃时,叶绿素a浓度最高.叶绿素a浓度与氮磷比之间也存在较好的非线性关系(P<0.1),氮限制时,叶绿素浓度与氮磷比呈反比;磷限制时,叶绿素a浓度随着氮磷比单调递减.     

基于GAM模型的太湖叶绿素a与营养盐相关性研究

通过分析2013年1月—2015年7月的太湖水体叶绿素a(Chl-a)以及其他指标数据,发现太湖水质存在区域性差异,据此将太湖分为梅梁湾、贡湖湾、竺山湾和主湖区四大区域,引入广义加性模型(GAM模型)对营养盐、环境因子与Chl-a的关系进行分析。结果表明:梅梁湾只有TP与Chl-a浓度的相关性较强,且呈显著的非线性相关;贡湖湾TP浓度对Chl-a浓度的影响是线性的,TN浓度为非线性的,且TN浓度的影响可能更大;竺山湾COD_Mn和TP与Chl-a浓度均呈显著非线性相关,其中以COD_Mn的影响更为显著,可能原因是竺山湾历年来一直是有机污染排放重灾区;主湖区TN和TP对Chl-a浓度的影响均较大,呈显著非线性相关。太湖各区域富营养化爆发的条件不一致,不同的环境因素导致富营养化的条件也不相同。     

基于GAM模型的太湖叶绿素a含量与环境因子相关性分析

随着富营养化程度的加剧,太湖近30年来水华频发.为了探讨太湖西部沿岸水华暴发与环境因子的关系,于2017年4月1-18日（当地历年蓝藻暴发早期）在太湖西部沿岸进行了密集原位调查.共采集样品72个,测定了水温、溶解氧、各形态氮、磷营养盐浓度以及风速等环境指标,并利用GAM（广义相加模型）定量分析了叶绿素a含量与各环境因子间的关系.结果表明:①叶绿素a含量波动幅度较大（17.10~795.89 mg/m3）,太湖西部沿岸带有明显的蓝藻水华暴发现象.②水温、风速以及硝态氮浓度与叶绿素a含量的变化显著相关（P<0.05）,各环境因子按其对叶绿素a含量变化的解释率排序为水温>风速>硝态氮浓度.其中水温是影响叶绿素a含量最为重要的环境因子,叶绿素a含量随着水温的升高呈现明显上升趋势.风速也是影响叶绿素a含量的关键因子之一,较低的风速（<3 m/s）有利于蓝藻的漂移集聚从而形成水华,引起叶绿素a含量的升高.研究显示,GAM模型较好地解释了叶绿素a的含量变化,模型总体解释度达到70.6%,可为太湖西部沿岸蓝藻水华早期的预测预警提供一定的基础支撑.      

磁湖叶绿素a时空分布特征及环境因子影响分析

2013年分四季监测了磁湖10个位点的水质状况,分析了磁湖叶绿素a的时空分布特点及其与环境因子之间的关系。结果表明,磁湖叶绿素a平均值为14.86μg/L,已处于富营养化状态。不同季节的叶绿素a浓度无显著性差异(P0.05);叶绿素a浓度呈现空间差异性,南磁湖的水体叶绿素a浓度较高。磁湖水体叶绿素a浓度与TN显著性正相关(P0.05),与其他环境因子无显著相关性,水体叶绿素a浓度的变化受多种环境因子综合影响。对磁湖与其他富营养化水体的叶绿素a及氮、磷浓度对比,结果表明在富营养水体中氮磷比是影响叶绿素a的重要因子。磁湖水体中Cd、Ni、Fe含量较高,且多种重金属的联合效应抑制了藻类的光合作用,致使水体中叶绿素a含量较低。     

苏州河叶绿素a动态特征及其与环境因子的关联分析

通过对苏州河叶绿素a的时空动态特征及叶绿素a含量与理化及生物因子的关联分折，探讨了苏州河水体叶绿素a的动态规律与各因子的相关性。研究表明，该水域叶绿素a含量不仅表现出明显的季节变异，而且呈现了年际变化的趋向，同时也具有空间上的差异。叶绿素a含量与水温呈密切正相关；浮游植物对溶解氧的影响是非常小的，溶解氧含量主要是受水温控制，两者呈负相关关系；氮和磷不是该水体浮游植物生长的限制因子，氨氮的相对含量与叶绿素a呈明显负相关关系，而亚璃酸盐、璃酸盐氮含量与叶绿素a呈明显正相关关系；浮游植物的兴衰除受硫酸盐含量的限制外，与高等水生植物的消长也存在着一定的关联性。     

基于高光谱数据的百花湖叶绿素a浓度估算

为估算百花湖叶绿素a浓度,文章根据实测高光谱和水样分析,分别建立比值模型、荧光峰位置、一阶微分、反射峰面积(NPA)、峰谷距离、基线荧光峰高度(FLH)和三波段模型。同时,基于不同营养状态湖泊的水质数据,建立了适用于不同营养状态水体的叶绿素a估算模型。结果表明:基线荧光峰位置模型的估算效果最好,决定系数R2为0.93,F检验值为201;对比分析4种营养状态下几种估算模型效果得出,中营养化和轻度富营养化水体中,荧光峰位置模型和基线荧光峰高度模型的算法优于其它算法;中度富营养化和重度富营养化水体中,比值模型和三波段模型的估算效果较为理想。该研究结果可为百花湖水环境的监测提供一定的理论依据和技术参考。     

罗非鱼池塘环境因子对叶绿素a影响的通径分析

叶绿素a(Chl.a)是各类水体浮游植物生长状况的表征,其含量体现出水体生态系统的初级生产能力和水质环境状况。Chl.a含量的高低与诸多环境因子的变化密切相关,以通径分析的方法来研究水体环境因子变化对Chl.a的影响,能够剖分Chl.a受各环境因子的影响为直接和间接作用,解析出各因子对浮游植物生长效应的决定比例,使复杂的水体环境因子关系明了清晰化。该实验主要研究罗非鱼(Oreochromis niloticus)养殖池塘水体营养因子TN、TP、NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N及pH变化对Chl.a的影响,通过相关性分析和多元回归分析剔除了对Chl.a影响不大的TN和NO_2~--N,并在此基础上根据偏回归系数建立罗非鱼养殖池塘Chl.a与环境因子的多元回归方程。重点进行了通径分析,计算得出pH、TP、NH_4~+-N和NO_3--N变化对叶绿素a影响的直接通径系数分别为0.416、0.325、0.404和-0.223,间接通径系数总和分别为-0.276、0.198、0.072和-0.163。分析表明,环境因子的变化其自身可以以直接敏感的方式较大比例地影响浮游植物的生长和繁殖,而通过作用其他因子间接对浮游植物的生长和繁殖产生影响的路径也十分重要,前后两者的绝对作用值和的比例分别约为65.9%和34.1%。决定系数显示TP和NH_4~+-N是对Chl.a影响最大的因子,其决定值分别达到了0.235和0.221。研究表明,通径分析能够更科学地为了解罗非鱼等养殖池塘水体系统的营养结构、更合理地为水体环境的控制和改善及健康养殖模式的寻求提供科学依据。     

湛江湾叶绿素a粒径结构及其与环境因子的关系

于2010年4月至2010年10月3个航次调查了湛江湾叶绿素a粒径结构的时空分布,并分析了浮游植物粒径与环境因子之间的关系。春季总叶绿素a变化范围为1.75~4.73 mg/m3,平均值为3.05 mg/m3;微微型浮游植物是叶绿素a的主要贡献者,贡献率为62.9%。夏季总叶绿素a变化范围为8.99~37.98 mg/m3,平均值为21.37 mg/m3;小型浮游植物是叶绿素a的主要贡献者,贡献率为78.8%。秋季总叶绿素a变化范围为2.92~27.85 mg/m3,平均值为6.49 mg/m3,小型浮游植物是叶绿素a的主要贡献者,贡献率为55.7%。平面分布,微微型浮游植物叶绿素a浓度呈湾外到湾内递增的趋势;微型浮游植物叶绿素a浓度核心区域最高,口门区域、中部区域和北部区域无显著性差异;小型浮游植物叶绿素a浓度口门区和中部区域比较高,核心区和北部区域比较低。对湛江湾主要环境因子的典范对应分析(CCA)显示,硝酸盐氮和硅酸盐对小型浮游植物叶绿素a贡献较大,氨氮对微微型浮游植物叶绿素a贡献大,而磷酸盐和水温对微型浮游植物叶绿素a贡献较大,而悬浮物和盐度对3个粒径浮游植物叶绿素a的贡献较小。     

大宁河水华期间叶绿素a变化及环境因子相关分析

以大宁河2011年5月水华敏感期的调查数据为基础,运用数理统计分析方法,分析叶绿素a浓度的变化,以及与TP、PH、DO、SD等环境因子的相互关系。结果表明大宁河水华期间叶绿素a存在明显的时间变化,与TP的变化趋势存在明显的一致性。叶绿素a的对数与总磷的对数呈显著正相关,与透明度的对数呈显著负相关,叶绿素a与PH、DO呈显著正相关。     

洞庭湖典型断面底栖动物组成及其与环境因子的相关分析

2010年1、5、9月对洞庭湖6个典型断面进行了底栖动物调查,共鉴定出3门40属(种),底栖动物的密度范围在16~320 ind/m2;各典型断面间底栖动物组成以软体动物占优势,底栖动物群落结构存在着明显差异.底栖动物Shannon-Wienner指数及Margalef指数范围分别为0.95~2.22和0.75~1.99.对获得的底栖动物数据和环境因子数据进行典范相关分析(CCA).结果显示,典型断面底栖动物群落分布受水环境因子影响较为明显,整体上,pH值和DO是影响洞庭湖典型断面底栖动物种类分布格局的主要因素.     

洞庭湖浮游藻类功能群的组成特征及其影响因素研究

2013年3月、6月、9月及12月采集了洞庭湖11个断面的浮游藻类,并对所采集的藻类进行了功能群划分,结果显示,洞庭湖的浮游藻类可以分为24个功能群：A、B、C、D、E、F、G、H1、J、L_O、L_M、M、MP、N、P、S1、S_N、T、W1、W2、X1、X2、X3、Y,所反映的生境特征主要表现为对分层敏感、频繁扰动且混合程度较高的浑浊型中-富营养型水体.不同时期调查的藻类优势功能群存在明显差异,其中,B（中营养水体、对分层敏感）、D（较浑浊的浅水水体）、J（混合型高富营养浅水水体）、MP（扰动频繁的浑浊型浅水水体）、P（混合程度较高中富营养浅水水体）、Y（广适性）在四次调查中的优势度均>0.02,成为洞庭湖的绝对优势功能群,洞庭湖藻类优势功能群不同时期的演替规律为：3月MP+P+D+B经6月MP+J+P+D+B与9月MP+J+P+D+B+L_O+Y转变成12月MP+J+D+Y.CCA分析结果显示,洞庭湖藻类功能群分布受水环境因子影响较为明显.整体上,T、pH值、DO、COD_Cr、NH₃-N及TP是影响洞庭湖藻类功能群分布格局的主要因素.     

长江三口-西洞庭湖环境因子对浮游植物群落组成的影响

为了解长江三口及西洞庭湖浮游植物群落结构特征及主要环境影响因子，于2016年11月、2017年3月及8月对长江三口及西洞庭湖18个断面进行了浮游植物的调查，共检出6门72种，群落结构分析结果表明：浮游植物密度方面，在11月份最低，8月份最高，变化范围为1.32~275×10⁴cells/L，平均密度为32.75×10⁴cells/L，其中，长江三口平均密度为35.39×10⁴cells/L，西洞庭湖为25.88×10⁴cells/L；优势类群方面，长江三口以硅藻门的尖针杆藻（Synedra acus）、瞳孔舟形藻（Navicula pupula）、双头辐节藻（Stauroneis smithii Grun）为主，西洞庭湖则以蓝藻门的小席藻（Phormidium tenue），绿藻门的小球藻（Chlorella vulgaris）、四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）为主；多样性方面，长江三口Shannon-Wienner指数及Margalef指数分别为1.31和1.01，西洞庭湖Shannon-Wienner指数及Margalef指数分别为1.40和1.10，通过对浮游植物和水环境因子数据进行CCA分析可知，水温（WT）、总氮（TN）、总磷（TP）是影响长江三口浮游植物分布的主要因素，而WT、pH值是影响西洞庭湖区浮游植物分布的主要因素.     

洞庭湖水质因子的多元分析

年1—12月在洞庭湖湖区采集360个水样,测定pH、ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)、ρ(TN)、粪大肠菌群及ρ(Chla). 采用主成分分析法对采样断面水质因子进行分析. 结果表明:虞公庙、鹿角断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)及ρ(Chla);南嘴、目平湖、横岭湖和万子湖断面水质主要影响因子为ρ(TP);小河嘴断面水质主要影响因子为ρ(TP)、ρ(BOD₅)和ρ(Chla);东洞庭湖断面水质主要影响因子为ρ(BOD₅)和ρ(Chla);岳阳楼和洞庭湖出口断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)和ρ(TN). 主成分综合得分对各断面水体受污染程度排序为虞公庙>鹿角>东洞庭湖>岳阳楼>洞庭湖出口>南嘴>横岭湖>目平湖>小河嘴>万子湖.      

滆湖水华初期浮游植物群落特征及与水环境因子相关性分析

为探究滆湖水华初期浮游植物群落特征及与水环境因子的相关性,于2018年5—7月在全湖布设22个点,调查研究滆湖水华初期浮游植物群落时空分布特征,并对引起水华主导环境因子进行分析.结果表明：①共获得7门119属,优势属为绿藻门的小球藻与球团藻、蓝藻门的鞘丝藻与微囊藻,其中湖心区域浮游植物丰度与多样性小,均匀性低,属于中偏重污染区域;湖北区以北属于中污染区域,蓝藻堆积严重;西部沿岸及南端区域属于中偏轻污染区域.②冗余分析得出,湖心藻类与水温（T）有强相关性,与叶绿素a（Chl-a）、溶解性总磷（DTP）、pH、溶解氧（DO）呈一定正相关性;湖北区以北藻类与底泥有机质（OM）、水体悬浮物（SS）、Chl-a及DTP呈强相关性,与T呈一定相关性.T与多项环境因子相关,均值从26.1℃上升到32.4℃;OM与有机磷（OP）呈高度相关性（p<0.05,r=0.892）.水华发生的主导环境因子为T、DTP与pH,底泥OM及OP有一定影响.     

洞庭湖水质及富营养状态评价

根据2009年洞庭湖水质监测数据,参照GB3838-2002中Ⅲ类水质标准,采用单因子评价法、综合污染指数法和综合营养指数法对洞庭湖水质及富营养状况进行评价。单因子法结果表明,在总氮、总磷不参与评价的情况下,2009年洞庭湖湖体水质整体为优;湖水中总氮、总磷污染严重,监测断面总磷浓度均劣于Ⅲ类水质要求。综合营养指数评价结果表明,洞庭湖水质处于中营养和轻度富营养水平;综合污染指数评价进一步表明,洞庭湖湖体水质劣于入湖口水质,入湖口水质劣于出湖口水质的分布特征。     

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.     

洞庭湖区南汉垸水体浮游植物群落结构特征及其影响因素

环境要素的变化对浮游植物的群落结构和功能具有重要影响.为揭示洞庭湖南汉垸湖区浮游植物群落结构特征及其影响因素,分别于2017年11月（关泵封水期）和2018年6月（开泵放水期）在洞庭湖区典型堤垸——南汉垸进行了采样调查,并对调查区域内的浮游植物及主要水环境因子进行了系统监测和分析.结果表明:①调查期间共检出浮游植物8门62属,主要隶属于绿藻门（Chlorophyta）、硅藻门（Bacillariophyta）和蓝藻门（Cyanophyta）,浮游植物分布表现出较为显著的时间差异性,11月浮游植物的丰度为8.34×106~3.02×108 L-1,6月为1.13×106~2.04×107 L-1.②Shannon-Wiener多样性指数（H'）介于1.10~3.24之间,Margalef丰富度指数（d）介于1.42~6.40之间,Pielou均匀度指数（J）介于0.48~0.87之间,多样性评价表明,南汉垸整体上介于轻污染与β-中污染之间,局部采样点为α-中污染.③PCA（主成分分析）结果表明,ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（NH₄+-N）为南汉垸水体的主要污染因子.④RDA（冗余分析）结果表明,南汉垸浮游植物群落结构分布与pH、ρ（NH₄+-N）及ρ（TN）呈正相关,与WT（水温）呈负相关.研究显示,南汉垸水体介于轻污染与β-中污染之间,营养状态及浮游植物群落结构在时间上差异较大.