基于浓缩法的浮游植物定量数据稳定性与可靠性分析

浮游植物是水生生态系统中重要的初级生产者,相对准确地定量它们的数量是进一步进行水质评价和生态功能分析的基础.通过采集处于不同营养状态的水库和不同处理的围隔中的浮游植物,研究影响浓缩法定量浮游植物的因素,了解如何通过浓缩法来合理地定量浮游植物.分析浓缩倍数、样品的显微镜计数量、水体营养状态对浮游植物丰度、生物量及群落多样性等定量参数稳定性的影响,同时比较单个不同水体中重复(或平行)样品之间浮游植物丰度的差别.结果表明,基于浮游植物的显微镜计数效率与定量数据稳定性的综合考虑,选择计数4片×10格/片即可基本保证定量数据的稳定性;在保证正常镜检的基础上,考虑水体营养状态适当增加浓缩倍数能够提高定量数据的可靠性;在特别依赖生物量或稀有种进行水质评价时,处于不同营养水平的水体均需要增加样品的平行数来提高定量数据的可靠性.     

倒置显微镜拍照法对浮游植物计数的稳定性分析

准确定量分析湖泊河流中浮游植物群落结构对评价湖泊河流健康和保障人类饮水安全至关重要.显微镜镜检法是定量分析浮游植物群落结构的唯一方法,但不能满足浮游植物计数分析要求.在Utermhl倒置计数管视野法基础上提出倒置显微镜拍照法,使用拍照法对小球藻、四尾栅藻、斜生栅藻3种纯藻样品和鄱阳湖野外样品计数得到:1)在5、10倍物镜下拍照因浮游植物个体太小导致计数不准确,在20、40倍物镜下拍照计数准确,增加拍照次数可较好地避免计数偏差,拍照次数是影响拍照法计数分析的主要因素; 2)小球藻、四尾栅藻、斜生栅藻在20和40倍物镜下分别拍摄5和10张照片时每升浮游植物计数稳定;鄱阳湖野外样品在20和40物镜倍下分别拍摄5、10张照片时每升浮游植物计数稳定; 3)倒置显微镜拍照法比计数框行格法、目镜视野法、目镜行格法和Utermhl倒置计数管视野法计数稳定,变异系数最小为0.812.     

水体富营养化改善过程中浮游植物群落对非生物环境因子的响应:以武汉东湖为例

针对武汉东湖存在营养状态梯度的5个子湖（郭郑湖、汤菱湖、团湖、庙湖、水果湖）,结合"空间换时间"理论,研究湖泊富营养状况改善过程中浮游植物群落对环境因子的响应.全年调查期间,各子湖综合营养状态指数分布范围为45.4~76.8,浮游植物密度及生物量变化范围分别为2.03×10⁶~245×10⁶ cells/L和0.819~19.9 mg/L.冗余分析结果显示,浮游植物的物种分布与水温、总氮、透明度、总溶解性固体、氨氮呈显著相关.采用多元逐步回归分析构建浮游植物密度、生物量与环境因子之间的最优响应方程,结果显示,总氮、水温是影响浮游植物密度的主要因子;对于浮游植物生物量而言,总磷、总氮浓度降低能够降低浮游植物生物量.通过对富营养程度改善进程中浮游植物群落组成的动态变化进行分析,发现浮游植物密度及生物量显著下降,但物种组成及生物多样性并未发生明显转变.此外,浮游植物物种多样性与水体富营养水平梯度并不呈现简单的线性相关.因此,在对富营养化湖泊进行修复时,应制定短期修复与长期维护双重措施,同时应重视生物多样性的重建,进而达到理想的修复效果.     

淡水浮游植物计数与定量方法

显微镜计数法是淡水浮游植物计数最常用的经典方法,是浮游植物生物量测定的基本方法,也是衡量其他测定方法准确性的依据.随着科技的发展,可见分光光度法、荧光分光光度法、流式细胞显微镜计数法、库尔特计数法等新型细胞计数法相继问世.对各种方法的特点进行比较,结果表明:光密度法、流式摄像机计数法、流式细胞仪法、叶绿素a法等仅能够分析测定浮游植物生物量,而显微镜法是测量浮游植物粒径的经典方法,不仅可以测定浮游植物生物量,还可以进行浮游植物的种类及群落结构分析.以上这些方法都可以用于浮游植物的计数与定量,可以根据不同的需求来选择最佳的浮游植物计数方法,如分析方便性、样本处理速率、样本大小等.但显微镜计数法在淡水生态学中具有不可替代的作用.     

九寨沟国家级自然保护区长海夏季浮游植物群落结构及生态评价

高山湖泊对于全球气候变化及人类影响是一个极为敏感的参照系统.九寨沟国家级自然保护区长海作为一个独特的高山湖泊,研究其浮游植物群落结构及其与环境的关系,评估其水质现状及影响因素,有着重要的意义.本文于2014年7月对长海浮游植物群落结构进行了研究.全湖共布设12个采样点,并在中心采样点进行了垂直分层采样.本次调查共发现浮游植物6门38属63种,平均丰度为6.98×10~5cells/L,平均生物量为0.31 mg/L.浮游植物的水平分布差异不大;在垂直分布上,浮游植物的丰度从表层0.5 m至水下50 m呈现先增加后减少的趋势,在20 m水深处达到最大.长海浮游植物的优势种是长海小环藻(Cyclotella changhai)和飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella),长海小环藻数量较多,飞燕角甲藻生物量较大.长海浮游植物多样性指数较低,综合各类水质评价方法,可以得出九寨沟长海处于贫-中营养状态.     

河蟹生态养殖池浮游植物功能类群的结构特征

为探究河蟹生态养殖池浮游植物群落的结构及动态,2013年4-10月对上海松江泖港地区河蟹养殖池的浮游植物进行了调查,分析其种类构成、密度、生物量和生物多样性.共检测到浮游植物105种,其中河蟹生态养殖池优势种11种,分别属于B、D、J、LO、X1、WO、X2、S1和MP功能群.河蟹养殖池浮游植物平均密度为282.58×10~4cells/L,平均生物量为1.59 mg/L,Shannon-Wiener多样性指数变化范围为2.11~3.09.水源浮游植物平均密度为175.13×104cells/L,平均生物量为0.99 mg/L,Shannon-Wiener多样性指数变化范围为1.70~2.79.河蟹养殖池浮游植物平均密度分别于5月14日-6月14日和7月29日-8月29日与水源差异显著;河蟹养殖池浮游植物平均生物量分别于5月30日、6月14日和7月29日-8月29日与水源差异显著;河蟹养殖池浮游植物Shannon-Wiener生物多样性指数分别于5月14日-6月14日和8月14日-9月15日与水源差异显著.河蟹养殖池浮游植物的平均密度、平均生物量和生物多样性指数与水源水体变化趋势基本一致,均高于水源,群落稳定.     

2012年夏季三江平原湿地抚远地区浮游植物群落结构及多样性

2012年6月(夏季)对三江平原湿地抚远地区水域的浮游植物进行调查,设置了10个采样点,经鉴定共有浮游植物262个分类单元,包括239种19变种4变型,隶属于7门9纲22目32科73属.通过对浮游植物群落结构的初步分析,得出三江平原湿地抚远地区水域浮游植物群落结构组成以绿藻门、硅藻门、裸藻门为主,种类数为绿藻门(42.6％)＞硅藻门(22.8％)＞裸藻门(20.9％),细胞密度在3.88×104～278.07×104cells/L之间.聚类分析结果显示,可以将10个采样点分为两组,即农场区5个样点为一组,非农场区5个样点为另一组,两大区域的浮游植物群落结构差异明显,水体类型及生态环境的不同是其存在差异的主要原因.浮游植物多样性指数相对较为一致,Shannon-Wiener多样性指数均在2左右,Margalef丰富度指数均大于3,Pielou均匀度指数在0.3 ～0.5之间.综合群落结构以及多样性分析表明,三江平原湿地抚远地区水域浮游植物物种丰富度较高,多样性良好.     

淮河流域春季浮游植物群落结构特征及其水质评价

浮游植物是内陆水体生态系统的主要初级生产者,其群落结构能反映水体的水质状况.为了全面了解淮河流域内浮游植物群落结构及水质现状,于2013年5月在流域内设置217个样点采集浮游植物样品.共鉴定浮游植物244种(含变种和变型),隶属于8门104属,绿藻门和硅藻门的种类最丰富.浮游植物生物量为3.93 mg/L,在0.04~83.62 mg/L之间变动,生物量组成主要为甲藻门、硅藻门和隐藻门.浮游植物种类数和生物量在河流的中游较高,溪流以及下游入江入海河道较低.浮游植物优势种主要为隐藻门的啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta),硅藻门的梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana),甲藻门的角甲藻(Ceratium hirundinella),其相对生物量均大于5%.淮河流域浮游植物多样性指数较低,流域内多数样点处于中-重污染状态.     

基于功能群对比分析黔中普定水库和桂家湖水库浮游植物群落结构特征

为了解黔中地区浮游植物群落结构特征,同时为了研究功能群对水环境的指示,选取黔中2座典型水库——普定水库和桂家湖水库,分别于2015年的枯水期(1月)和丰水期(8月)进行浮游植物采样分析.结果表明:(1)2座水库营养盐无显著性差异,水动力学参数(水温、混合层深度、透明度、真光层深度、水柱相对稳定性、光的可获得性)存在显著性差异.(2)普定水库共归类出18个功能类群,桂家湖水库共归类出15个功能类群.普定水库优势功能群水期分布特征:枯水期LO→丰水期B+P;桂家湖水库优势功能群水期分布特征:枯水期B+J+Y→丰水期B+J.垂直层面上,普定水库枯水期以甲藻组成的优势功能群LO在三岔街采样点表层藻类生物量达到峰值(18529μg/L),远高于中层和底层水体以及其他采样点,与该点水文特性以及组成LO的甲藻特征有关.丰水期以硅藻组成的功能群P在小河采样点的中层藻类生物量最大(2741μg/L),远高于该点的表层水体及其他采样点,与P类群耐受低光有关.而桂家湖水库由于面积小、水位浅且少有人为干扰,故样点间环境因子差异小,整个水体优势功能群分布高度一致.(3)经RDA分析,水动力学参数、营养盐、p H和电导率是影响普定水库浮游植物群落分布的主要环境因子;桂家湖水库仅水动力学参数(水温和水柱相对稳定性)是主要因子.(4)从浮游植物功能群适宜生境来看,普定水库为富营养水体,桂家湖水库为中到富营养水体.由分析得出隶属于不同水域的2座水库浮游植物群落结构及水环境均存在显著性差异.     

山西晋阳湖浮游藻类分布的时空格局及水质分析

对山西晋阳湖的浮游藻类进行了研究,共发现156种及11变种,隶属于5门,25科,67属.其中以绿藻门种类最多,达29属57种4变种;硅藻门次之,17属34种6变种;蓝藻门和裸藻门分别为15属32种1变种和5属31种,黄藻门最少,只有1属2种.秋季浮游藻类种类最多,冬季最少.浮游藻类细胞密度变化范围为2.84×10~6-2.30×10~9 cells/L,平均细胞密度为4.86×10~8 cells/L.每个季节水体的浮游植物细胞密度均已达到富营养化水平.多样性指数、均匀度指数均较低,而优势度很高,说明水体处于富营养状态,污染严重.     

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.     

Constraints on the use of phytoplankton as a biological quality element within the Water Framework Directive in Portuguese waters

The European Union Water Framework Directive (WFD), a new regulation aiming to achieve and maintain a clean and well-managed water environment, refers to phytoplankton as one of the biological quality elements that should be regularly monitored, and upon which the reference conditions of water quality should be established. However, the use of phytoplankton as a biological quality element will result in several constraints, which are analyzed in this article with examples from Portuguese waters. Specifically, the establishment of reference conditions of water quality may be difficult in some water bodies for which no historical data exists. The sampling frequency proposed for phytoplankton monitoring does not seem suitable to assess phytoplankton succession, and may preclude the detection of algal blooms. Finally, the use of chlorophyll a as a proxy of phytoplankton biomass and abundance has been proposed by some authors, but it may overlook blooms of pico- and small nanophytoplankton, and overestimate the importance of large microphytoplankton. Furthermore, most studies in Portugal have used only inverted microscopy for phytoplankton observation and quantification; this method does not permit the distinction between autotrophic and heterotrophic cells, especially in samples preserved with Lugol's solution, and does not allow the observation of smaller-sized cells. Finally, some techniques, such as remote sensing and chemotaxonomic analysis, are proposed to be used as supplements in phytoplankton monitoring programs.     

Some results from phytoplankton counting intercalibrations

Phytoplankton samples from 7 different lakes were processed in 2 intercalibration series using Utermöhl's sedimentation method. Total biomass volumes obtained by most of the investigators give reliable results in respect to the mean. Numbers of individuals and mean volumes of selected species obtained by the different participants were compared and show larger variations than the overall results. Therefore a certain delimitation of particular sources of errors was tried in the 2nd intercalibration series by giving recommendations for the different steps of the whole procedure.     

Effect of Different Sampling Methodologies on Measured Methane Concentrations in Groundwater Samples

Analysis of dissolved light hydrocarbon gas concentrations (primarily methane and ethane) in water supply wells is commonly used to establish conditions before and after drilling in areas of shale gas and oil extraction. Several methods are currently used to collect samples for dissolved gas analysis from water supply wells; however, the reliability of results obtained from these methods has not been quantified. This study compares dissolved methane and ethane concentrations measured in groundwater samples collected using three sampling methods employed in pre‐ and post‐drill sampling programs in the Appalachian Basin. These include an open‐system collection method where 40 mL volatile organic analysis (VOA) vials are filled directly while in contact with the atmosphere (Direct‐Fill VOA) and two alternative methods: (1) a semi‐closed system method whereby 40 mL VOA vials are filled while inverted under a head of water (Inverted VOA) and (2) a relatively new (2013) closed system method in which the sample is collected without direct contact with purge water or the atmosphere (IsoFlask^®). This study reveals that, in the absence of effervescence, the difference in methane concentrations between the three sampling methods was relatively small. However, when methane concentrations equaled or exceeded 20 mg/L (the approximate concentration at which effervescence occurs in the study area), IsoFlask^® (closed system) samples yielded significantly higher methane concentrations than Direct‐Fill VOA (open system) samples, and Inverted VOA (semi‐closed system) samples yielded lower concentrations. These results suggest that open and semi‐closed system sample collection methods are adequate for non‐effervescing samples. However, the use of a closed system collection method provides the most accurate means for the measurement of dissolved hydrocarbon gases under all conditions.     

鄱阳湖不同湖区营养盐状态及藻类种群对比

在平水期、丰水期和枯水期对鄱阳湖典型天然碟形湖、人控湖汊和主湖区进行了水质、藻类和蓝藻毒素等对比调查,结果表明鄱阳湖各个湖区的水质与藻类种群等差异较大,蓝藻毒素浓度和底泥中铁含量的分布具有一定关联性.在各水文季节蓝藻均为人控湖汊藻类的主要优势种之一.平水期鄱阳湖藻类生物量(叶绿素a浓度)与水体的pH呈正相关关系,与采样点的水深呈负相关关系,碟形湖区水体营养盐浓度和藻类细胞密度均较其他湖区水体低.丰水期各湖区的水质差异相对较小,碟形湖藻类细胞密度仍低于其他湖区,但蓝藻已成为各湖区的优势种,该时期藻类生物量与水体总磷浓度及浊度呈正相关关系.枯水季鄱阳湖各水体藻类生物量与水体总氮浓度、铵态氮浓度及电导率呈正相关关系,碟形湖与主湖区发生了完全分离,水体流动性差,暴发蓝藻水华的风险较高.高温丰枯季节鄱阳湖水体蓝藻毒素浓度与底泥铁含量呈现一定的相关分布关系,底泥铁含量高的地方,其水体蓝藻毒素浓度通常比较高,应警惕鄱阳湖流域富铁红壤流失带来的湖区蓝藻水华风险加剧后果.上述研究结果将为鄱阳湖水环境的预警和污染控制提供科学指导.     

浮游植物叶绿素a的微波法研究及其与反复冻融法的比较

为缩短样品处理时间和提高测定准确度,本文设计和优化了微波处理辅助提取浮游植物叶绿素a的方法,并比较了反复冻融法和微波法对浮游植物叶绿素a的提取效率.结果表明:(1)微波法提取叶绿素a的最优处理条件为:高火(额定输出功率800 W)处理60 s左右.过滤水量为:贫营养型水体为1000 ml以上,中、富营养水体为100~500 ml.(2)反复冻融法在测定贫营养型水体时更稳定,而微波法对中、富营养水样提取率显著高于冻融法,可提高7%~12%,对具胶被及硅质外壳的藻类提取效率极显著高于冻融法,测定结果的相对偏差更小,且提取时间较冻融法缩短一半以上,适用于富营养化水体的应急监测.