阳宗海砷污染背景下浮游植物的时空分布特征及其驱动因子解析

人类活动导致的重金属污染是湖泊水体面临的主要环境压力之一.云南高原湖泊阳宗海于2008年暴发了砷污染事件且水体砷浓度目前仍然超过生活饮用水卫生标准,严重影响了水安全和生态系统健康.本研究于2015年4月-2016年2月每两月对阳宗海南、中、北部湖区进行采样调查及分析,共鉴定出浮游植物7门44属68种,绿藻门种数最多.蓝藻门占绝对优势,其中伪鱼腥藻（Pseudoanabaena sp.）、浮丝藻（Planktothrix sp.）、束丝藻（Aphanizomenon sp.）为全年的优势种,这与已有调查显示的阳宗海砷污染后浮游植物群落中蓝藻占优的基本特征一致.方差分析结果表明浮游植物生物量在时间尺度上呈现显著的变化特征,最大值出现在8月（14.06 mg/L）,最小值出现在12月（1.23 mg/L）,而空间差异不显著.Pearson相关分析显示,浮游植物总生物量与水温、pH呈显著正相关.而与砷、透明度、锰、钠、钾和总磷浓度呈显著负相关,冗余分析结果表明,水温、砷、钙、锰、钾共同解释了阳宗海浮游植物群落结构变化的57.18%.方差分解的结果进一步表明,水温、钙离子和砷三者作用共同解释了浮游植物群落结构变化的32.05%,其中水温和钙离子分别独立解释了群落变化的12.45%和8.28%,水体砷浓度仅独立解释了2.33%,但与水温共同作用解释了9.46%.因此,我们推测水温的季节性波动导致了湖泊水体热力分层的明显变化,其中水体混合作用的增强可能会促进底泥释放过程并增加表层水体的砷浓度,进而影响了浮游植物群落的季节性变化.研究结果有利于评价重金属污染对湖泊的长期生态效应,并为砷污染湖泊的环境修复提供重要的科学依据.     

云南阳宗海沉积物重金属污染时空特征及潜在生态风险

分析了阳宗海柱状及表层沉积物中Al、Fe、Mn、Zn、Cr、Co、Ni、Cu、As、Cd、Pb等金属元素的含量,结合沉积年代学,研究了沉积物重金属污染的时空变化和潜在生态风险特征.结果表明,表层沉积物中重金属含量具有一定的空间差异性,As、Cd、Cu、Pb和Zn在中东部湖区含量较高,而Cr、Co、Ni含量高值位于南、北湖区的近岸区域;柱状沉积物中,1990s之前As、Cd、Cu、Pb和Zn含量较为稳定,1990s中后期以来,其含量逐渐增加,并在2009-2010年前后达到最大值,此后逐渐下降;而柱状沉积物中Cr、Co、Ni含量变化趋势与Al、Fe相似,总体上由下向上逐渐降低,这主要与沉积物质地(粒度)逐渐变粗有关.重金属富集系数表明,阳宗海沉积物中主要污染元素为As、Cd、Cu、Pb和Zn,1990s中后期污染程度快速增加,2009-2010年前后达到峰值,此后污染程度逐渐降低;表层沉积物中Cu为未污染至"弱"污染水平;Zn、Pb为"弱-中等"污染水平,As为"中等-强"污染水平,Cd为"弱-强"污染水平,中东部湖区污染程度高于其他湖区,这可能与该湖区缺少入湖径流、自然碎屑物质沉积速率较低以及砷污染事件等人为源的重金属贡献影响更为显著有关.生态风险评价结果表明,在2002-2010年前后沉积物重金属达到"中等-强"潜在生态危害,主要贡献因子是Cd和As,近年来其生态风险等级逐渐降低;表层沉积物中重金属在中东部湖区具有"中等"程度潜在生态危害,而其他湖区表层沉积物重金属具有较低程度的潜在生态风险.     

四种浮游植物生物量计算方法的比较分析

浮游植物是水生生态系统中重要的初级生产者,其生物量是反映其现存量的关键指标.本文利用具有3个处理组的围隔实验中的浮游植物数据,对文献中常见的计算浮游植物种群生物量和群落生物量的4种方法:标准法、细分法、粗分法和资料法进行比较,并分析采用这4种不同方法得到的浮游植物生物量与叶绿素a浓度的相关性.结果表明:粗分法是计算浮游植物生物量的高效方法,能够保证准确度和节省时间;提高浮游植物生物量计算准确度不是影响浮游植物生物量与叶绿素a浓度相关性显著程度的关键.通过比较剔除稀有种(生物量不超过群落生物量5%的种类)前后浮游植物生物量的差异,发现忽略稀有种会导致种类均匀度较高的浮游植物群落生物量严重偏低,建议浮游植物生物量的计算不能一概忽略稀有种.     

滇池、抚仙湖、阳宗海长期水位变化(1988-2015年)及驱动因子

水位变化影响湖泊水质、水量和生态系统功能,是研究湖泊演变的重要内容,但目前针对滇中高原湖群水位变化特征还少见系统报道.本文选择滇池、抚仙湖、阳宗海3个滇中高原湖泊作为研究对象,基于1988-2015年实测水位数据和Mann-Kendall趋势检验法评估了3个湖泊水位变化特征;运用RClimDex模型获得了流域极端降水指标,结合其他指标构建了基于极端气象因子的湖泊水位驱动力指标体系;采用主成分-多元回归模型,解析了极端降水、蒸发等气象因子对滇中高原湖泊水位变化的贡献.结果表明：①滇池、抚仙湖、阳宗海水位年际波动不突出.滇池的年平均水位总体略呈上升趋势,年均上升0.025 m.阳宗海和抚仙湖水位无明显变化.②滇中高原湖泊流域的极端降水指数年际变化趋势不明显.滇池的蒸发量呈明显减小趋势,年均减小21.05 mm.抚仙湖蒸发量呈明显增加趋势,平均每年增加5.52 mm.阳宗海蒸发量的变化不明显.③气象指标可解释滇池水位变化的49.7%,滇池水位变化受气候变化和人类活动的综合影响;阳宗海和抚仙湖水位变化主要受气象条件控制,蒸发量、综合降水指标和连续降水指标对阳宗海水位变化的解释率高达93.3%;综合降水指标和干旱状况指标可以解释抚仙湖水位变化的64.5%.极端降水指标对解释高原湖泊水位变化具有重要作用.     

南京玄武湖蓝藻水华治理后水质和浮游植物的动态变化

玄武湖是典型的城市富营养化湖泊,2005年夏季暴发了大面积微囊藻水华,其后以粘土法为主,对微囊藻水华进行了应急治理。为了解应急治理后玄武湖水生态状况的变化,通过分析治理后浮游植物种类和数量变化以及重要理化指标的变化,探讨应急治理对湖水水质和浮游植物群落的影响。通过对比治理前和水华暴发期的监测数据,发现治理后浮游植物数量减少,种类增多;湖水总磷和叶绿素a的浓度都明显降低;水体透明度大幅提高,湖水总氮浓度随浮游植物的密度和菹草的生长而出现波动。     

贵州高原百花水库浮游植物功能群的动态变化及驱动因子

为了解贵州高原百花水库浮游植物功能群的动态变化与环境因子的关系,于2020年1—12月(除2月份)对浮游植物与水环境指标进行逐月采样,利用RDA和相关性分析,结合群落更替指数(BC)对百花水库浮游植物功能群进行分析.结果表明:1)2020年百花水库共鉴定出浮游植物7门64种,其中绿藻门物种数最多为27种,其次为硅藻门和蓝藻门,浮游植物总生物量的范围为124.8~2235.4 μg/L;2)百花水库浮游植物共归类为26个功能群,其中S1、L_M、J、B、P、D、MP、Y和W1为优势功能群,多数适宜生存在中营养的水体.功能群B、D和L_M是长期处于优势地位的功能群,以梅尼小环藻(Meneghiniana cyclotella)、尖针杆藻(Synedra acus)和飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)为主;3)综合营养状态指数(TLI(Σ))为36.90~50.20,生态状态指数(Q)值为0.73~3.46,说明百花水库处于中营养状态.4)分析结果表明,水温和pH共同影响浮游植物优势功能群的动态变化.     

江汉平原长湖浮游植物初级生产力的季节性变化及其驱动因子

为探究长江中下游富营养化浅水湖泊的浮游植物初级生产力季节性演替特征及其驱动因子,本研究于2020年4月(春)、8月(夏)、10月(秋)及2021年1月(冬)对湖北长湖浮游植物进行采样调查,同时运用黑白瓶测氧法及VGPM模型估算法分别估算了其浮游植物生产力水平,并探究驱动初级生产力季节性变化的主要环境因子。结果显示,4个季节共鉴定出浮游植物194种,其中绿藻门(95种,49%)和硅藻门(40种,21%)居绝对优势地位;黑白瓶法测得浮游植物水柱总生产力(P_t)季节变化为:夏季((1841.24±345.93) mg C/(m²·d))>秋季((1324.14±208.34) mg C/(m²·d))>春季((847.50±247.72) mg C/(m²·d))>冬季((711.43±133.52) mg C/(m²·d)),其中M2站位在夏季采样时(2424.66 mg C/(m²·d))水柱总生产力最高;在垂直空间上,浮游植物总生产力(G...     

江苏滆湖北部区整治后浮游植物时空分布及环境因子变化规律

滆湖是我国长江中下游典型的浅水型湖泊,为了解其治理后浮游植物群落时空分布规律,2013年1 12月对其北部区浮游植物及环境因子进行调查.调查期间共检出浮游植物7门43属61种,春、冬季以栅藻(Scenedesmus)和小环藻(Cyclotella)为主要优势种属,夏、秋季以微囊藻(Microcystis)和颗粒直链藻(Melosira granulata)为主要优势种属,采样期间浮游植物生物量最高值为90.6 mg/L,出现在8月份,铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)占绝对优势.浮游植物平均密度呈现由西向东递减的趋势,植被覆盖区低于敞水区.环境因子分析表明:总氮浓度、总磷浓度、水温是影响滆湖北部区浮游植物密度和生物量的主要因子.比较相同月份湖区内部菱角芦苇区和未治理的敞水区的平均生物量,菱角区生物量较敞水区低约72.7%~91.1%,芦苇区生物量较敞水区低约63.9%~83.7%.在8、9月湖区内敞水区暴发水华时菱角区浮游植物生物量仅为敞水区的14.6%,芦苇区为敞水区的30.3%.     

云南程海浮游植物初级生产力的时空变化及其影响因子

2016年4月-2017年2月,采用黑白瓶法研究了云南程海单点（码头点位）浮游植物初级生产力的垂直分布及其季节变化,同时基于全湖9个点位的现场调查和生产力垂向归纳模型（VGPM）估算并探讨了程海浮游植物初级生产力的时空变化及其主要影响因子.结果显示,码头点位的年均（均值±标准误）水柱（0~3 m）总初级生产力（GPP_C）、净初级生产力（NPP_C）和呼吸消耗量（R_C）分别为5.40×10³±0.64×10³、2.36×10³±0.63×10³和3.06×10³±0.82×10³ mg O₂/（m²·d）;不论春夏季（4-8月）、秋冬季（9月-次年2月）还是全年,码头点位的单位生物量GPP（GPP/Chl.a）和单位生物量NPP（NPP/Chl.a）的最大值和最小值均分别出现在水下0.5 m和3.0 m处.经VPGM估算,程海全湖的初级生产力（PP_eu）年均值为6.54×10³±0.30×10³ mg C/（m²·d）（2.74×10³~18.62×10³ mg C/（m²·d））.PP_eu的时空变化方面,春夏季是PP_eu快速上升的时节,秋冬季PP_eu的月变化则呈波动状态,春夏季与秋冬季PP_eu无显著性差异;PP_eu整体空间异质性较弱,仅在降水最为充沛的7、8月表现出南北向的异质性,这与降水条件和流域营养盐输入的空间异质性有关.回归分析发现,虽然程海PP_eu的主要影响因子具有季节异质性,但不论春夏季、秋冬季还是全年,浮游植物生物量均是重要的影响因子,水温亦是春夏季的重要影响因子.     

西藏尼洋河水生生物群落时空动态及与环境因子的关系:1.浮游植物

于2008-2009年按照季节调查了西藏尼洋河浮游植物群落的组成、丰度和多样性,并运用多元统计方法定量分析了浮游植物的空间和季节变化特征及其与主要环境因子之间的关系.结果显示,尼洋河浮游植物共计7门29科48属,其中硅藻为优势浮游藻类.浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(Pielou均匀度指数)在尼洋河中游(尼洋河下游)最高,其他河段呈下降趋势,符合中间高度膨胀假说.尼洋河沿程浮游植物的总丰度、物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数以及Pielou均匀度指数不存在显著差异,夏季的浮游植物物种丰富度与其他季节的存在显著差异,夏季总丰度与秋、冬季的存在显著差异,冬季的浮游植物Shannon-Wiener多样性指数与春季的存在显著差异,冬季的均匀度指数与其他3个季节的存在显著差异.尼洋河浮游植物季节演替依赖于外源性水源补充,沿程演替则与河道底质有着很大关系.典范对应分析(CCA)表明,尼洋河硅藻门舟形藻科的藻类与理化因子铵态氮、表层pH、表层水温相关,部分蓝藻以及绿藻与水质理化因子也存在着关联.分类回归树(CART)模型预测了尼洋河着生藻类时空分布与主要环境因子之间的定量关系,尼洋河浮游植物群落总丰度和均匀度指数受pH值影响较大,pH值低于8.0的水域浮游植物均匀度指数比pH值高于8.0的水域大,尼洋河浮游植物Shannon-Wiener多样性指数受到河道底质影响较大,底质为黏土的水域浮游植物Shannon-Wiener多样性指数较底质为砂石的大.这些关键环境因子对尼洋河水域浮游植物的时空变化有着重要的指示作用,建议加强对浮游植物及这些环境因子的关注,保障尼洋河水域生态环境的可持续发展.     

青海湖浮游植物群落时空格局及其环境驱动因子

为了解青海湖浮游植物群落结构特征、时空分布格局及其关键环境驱动因子,于2020年5月(春)、8月(夏)、10月(秋)对青海湖进行系统调查,分析浮游植物群落在3个季度和4个区域(湖滨带、进水区、浅水区和深水区)间的差异。3次调查共检出浮游植物6门39属65种,物种组成以硅藻(36种,占总物种数的55.38%)、绿藻(17种,26.15%)和蓝藻(7种,10.76%)为主。4个区域间的浮游植物丰度存在显著差别,其中深水区丰度显著高于其他区域,主要原因可能在于深水区的环境较为稳定。3个季节间,浮游植物丰度和生物量具有较大差异:夏季和秋季的丰度、生物量均为春季的近10倍;浮游植物的优势类群和种类也发生了较大的变化:春季最具优势类群为硅藻门,优势种也主要隶属于硅藻门,而夏、秋两季则以蓝藻门种属占据主要优势。春季浮游植物的Pielou均匀度和Simpson多样性指数显著高于夏、秋两季,秋季Margalef指数和Shannon-Wiener多样性指数高于夏季。PERMANOVA分析和NMDS分析显示,青海湖浮游植物群落结构在不同区域和不同季节间具有显著差异。此外,dbRDA分析表明:盐度、水温和总磷...     

东洞庭湖浮游藻类粒级结构组成及其关键影响因子

不同粒径大小浮游藻类的养分吸收速率、沉降特性和能流方向等都不相同,浮游藻类生物量的粒级组成变化对湖泊生态系统的结构与功能具有重要影响.为了解通江湖泊浮游藻类粒级组成演替规律及其驱动机制,于2018年9月2019年9月对东洞庭湖进行了年度采样调查,研究了不同粒级浮游藻类的时空分布特征及其与环境因子的关系.结果表明:东洞庭湖浮游藻类叶绿素a总浓度呈现显著的时空分布差异;季节上表现为夏季(22.43μg/L)秋季(16.95μg/L)春季(11.69μg/L)冬季(3.28μg/L),空间上表现为北部湖区(26.12μg/L)南部湖区(15.81μg/L)东部行洪道(5.88μg/L).纳微型藻(3～20μm)是东洞庭湖浮游藻类生物量的主要贡献者,其在冬季优势度最高,为68.0%;春季开始,超微型藻(0～3μm)的贡献量逐渐增加,到夏季达到最高值,为42.1%;粒径最大的微型藻(20μm)占比最低,全年平均占比16.2%. RDA限制性排序结果表明,不同粒级浮游藻类对环境因子的响应趋势相同,但适应能力不同;温度、水位、营养盐和pH等是影响东洞庭湖浮游藻类粒级结构的重要因素.     

滆湖和骆马湖春季浮游植物光合作用活性的研究

本研究应用Phyto-PAM荧光仪测定滆湖和骆马湖春季浮游植物的光合活性,包括浮游植物最大光量子产量Fv/Fm(可变荧光与最大荧光之比)、有效光量子产量Φ_PSII(实际光合作用效率)和快速光响应曲线(RLC);同时,采用显微镜对浮游植物进行镜检和计数.结果表明:滆湖蓝藻和硅藻的最大光量子产量分别为0.36~0.52和0.27~0.53,实际光量子产量分别为0.25~0.37和0.25~0.36,没有检测到绿藻的光合活性,RLC曲线表明蓝藻有较高的光合作用效率,更易形成优势种群;骆马湖绿藻和硅藻的最大光量子产量分别为0.45~0.65和0.41~0.49,实际光量子产量分别为0.25~0.32和0.19~0.25,没有检测到蓝藻的光合活性;滆湖浮游植物丰度在530×10⁴~4200×10⁴cells/L之间,平均值为2918×10⁴cells/L,群落组成以蓝藻门、硅藻门、隐藻门和裸藻门为主;骆马湖浮游植物丰度在260×10⁴~510×10⁴cells/L之间,平均值为379×10⁴cells/L,群落组成以硅藻门和绿藻门为主.综合滆湖和骆马湖水体的营养水平、浮游植物丰度和光合作用活性表明,湖泊富营养化能提高浮游植物种群丰度和蓝藻的光合作用活性,进而有利于蓝藻在浮游植物群落中占有竞争优势.     

巢湖浮游藻类功能群的组成特性及其影响因素

2015年1-12月逐月采集了巢湖9个断面的浮游植物,并对所采植物进行功能群划分,结果显示,巢湖的浮游植物可以划分为15个功能群:C、N、P、MP、S2、X1、X3、Y、F、J、H1、H2、LM、M、W1.不同时期调查的植物优势功能群存在差异,其中H2在12次调查中的优势度均≥0.02,成为巢湖的绝对优势功能群,H2功能群的组成藻类为鱼腥藻,次要的功能群为M,主要组成藻类为微囊藻,两个功能群均为富营养化功能类群.巢湖植物优势功能群不同时期的演替规律为:1月H2+Y经2月H2+J,3月H2,4月H2+F,5月H2,6月M,7月M+H2,8、9月M,11月H2+M转变为12月H2.RDA分析结果显示,巢湖植物功能群分布受水环境因子影响较为明显,整体上,水温、溶解性总磷、溶解性总氮、高锰酸盐指数和水深是影响巢湖植物功能群分布格局的主要因素.     

近200 a来云南阳宗海摇蚊群落多样性及稳定性变化

云南省拥有丰富的生物多样性,其生态系统稳定性对于发挥生态系统服务功能十分重要,但近几十年以来的人类活动以及气候变化带来的干扰削弱了该区域的生态系统功能.本文以阳宗海为研究对象,探讨了1820s—2006年间人类活动背景下摇蚊群落多样性和稳定性的变化过程,并进一步探讨阳宗海摇蚊群落多样性与稳定性之间的关系.利用沉积物中的营养指标(总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量和TOC/TN摩尔比)及摇蚊分别重建了湖泊营养变化及摇蚊群落物种丰富度、均匀度、相似度和稳定性(ar1),利用PCA第1轴代表摇蚊群落以检测突变点.研究发现摇蚊群落组成与湖泊营养变化有较好的一致性,二者在1990年左右发生突变,物种丰富度、均匀度和相似度指数分别在1950s、1990s初以及1970s初升高,说明摇蚊群落组成逐渐多样化,种属分布更加均匀.通过检测发现摇蚊群落稳定性在1960s初开始降低,比湖泊系统突变提前30 a左右.摇蚊群落的物种丰富度、均匀度以及稳定性指标伴随着湖泊外源营养物质输入比例增加而升高,群落多样性与稳定性之间的相关性分析表明群落稳定性随物种丰富度的升高而降低.     

呼伦湖浮游植物群落季节动态及其与环境因子的关系

为探究呼伦湖浮游植物群落的季节变化特征及其与环境因子的关系,本研究分别于2019年3、5 10月对呼伦湖浮游植物的种类、细胞密度和生物量及湖水水质进行调查.结果显示,共鉴定出120种浮游植物,隶属于7门72属.从浮游植物群落季节组成差异上来看,春季绿藻门种类数最多,其次是硅藻门、蓝藻门;夏秋季绿藻门种类数最多,蓝藻门次之;冬季硅藻门种类数最多,绿藻门次之.呼伦湖浮游植物优势种主要为硅藻门的梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、蓝藻门的卷曲长孢藻(Anabaena circinalis)和细小平裂藻(Merismopedia minima),种类数在春季最多,秋冬季最少.浮游植物细胞密度在春季(123.52×10⁴cells/L)和冬季(16.41×10⁴cells/L)较夏季(280.80×10⁴cells/L)和秋季(380.63×10⁴cells/L)低,春冬季绿藻门细胞密度最高,夏秋季蓝藻门细胞密度最高.就浮游植物生物量而言,夏季(0.38mg/L)最大,其次是秋季(0...