基于浮游植物功能类群的广东省大型水库生态分区初探

2012年1月和7月通过对广东省境内10座供水水库进行水生态调查,采集48个站点的浮游植物样品,对其进行浮游植物功能类群的划分及聚类分析.调查区共鉴定出8门104属207种浮游植物,主要分属于30个功能类群.聚类分析将这10座水库聚合为4个类型区,第一生态类型区包括南水和新丰江水库,以适应低营养环境的功能类群为主;第二生态类型区包括飞来峡、白盆珠和新丰江水库,主要以中营养型和广谱型为优势功能类群;第三生态类型区和第四生态类型区包括高州、公平、大水桥、鹤地和汤溪水库,其中高州和公平水库主要以富营养型和广谱型为优势功能类群,其它水库则以适应富营养环境的功能类群为绝对优势类群.上述4个类型区浮游植物优势功能类群差异较大,且与水质营养状态有良好的响应关系.     

太湖流域浮游植物功能类群分布特征及其与环境因子的关系

太湖流域地处长江下游,水系发达,是典型的平原水网地区,为明确空间和环境因子对太湖流域浮游植物功能类群分布的影响,本研究于2019年8—9月期间比较太湖流域包括河流、湖泊和水库的85个采样点的浮游植物、空间和环境特征. 首次利用“人工智能图像识别技术”,并结合传统人工镜检,共鉴定浮游植物250个分类单位,隶属于9门13纲28目57科110属,以绿藻门(45.6%)、硅藻门(19.2%)和蓝藻门(16.4%)为主. 共划分功能类群31个,包括M、D、J、S1、C、Y、F、P、MP、H1、SN、W1、G、K和TB共15个优势功能类群. 结果表明：1)太湖流域不同水体功能类群组成差异显著,差异主要来自M、J、S1、Y、P、H1类群;2)浮游植物功能类群分布具有一定的空间异质性,以太湖为中心向外形成3个聚类组,物种组成类型依次为蓝藻型、蓝藻-绿藻-硅藻型、绿藻-硅藻-蓝藻型,主要贡献类群依次为M、S1类群,M、S1、P、J类群,P、S1、J、D、C类群;3)在太湖流域,相对于环境因子而言,空间因子对浮游植物功能类群组成的影响更大. RDA分析表明,COD_Mn、NO₃^--N、TN、SD、pH值和DO与太湖流域浮游植物优势功能类群呈显著相关. 过去十年,以控源截污为主导的环境管理政策已在太湖流域取得显著成效,但是对于以M、S1类群水华为特征的夏季太湖流域而言,蓝藻水华防控仍是必须面对的难题,有机污染物和氮的控制仍是关注重点,不同水体类型和浮游植物功能类群因地制宜的管控模式仍是关键.     

采用倒置显微镜法定量浮游植物的数据稳定性

浮游植物种类组成细胞密度或生物量的现存量反映其在水生生态系统的结构与功能,准确地对水体中浮游植物进行定量是水质评价和生态功能分析的基础.针对目前国际上推荐使用的倒置显微镜法(即Utermhl计数法),通过采集处于不同营养状态和水体条件(水库和实验围隔)中的浮游植物,分析样品的显微计数量、水体营养状态对浮游植物密度和多样性等指标稳定性的影响,同时比较了多个水体中同一采样点的重复(或平行)样品之间浮游植物定量数据的差别,从而对倒置显微镜法进行较为系统的评估.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400个个体即可基本保证定量数据的稳定性;在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,贫营养型水体中单个采样的重复或平行样品更为必要;两种定量方法所得群落数据计算的辛普森指数无显著差异,说明两种方法所获得结果均能反映浮游植多样性;通过样品浓缩法和倒置显微镜法所获得的浮游植物生物量和细胞密度均具有显著差异,因样品浓缩法在样品处理过程中造成浮游植物损失,使通过样品浓缩法所得的浮游植物群落生物量及细胞密度偏小;相比浓缩法,倒置显微镜法沉淀浓缩的水样体积小,样品处理和计数耗时短,更适宜用于应急监测.     

基于浮游植物的城市湖泊生态健康评价——以长江下游铜陵市西湖为例

为了解铜陵西湖浮游植物群落结构与水生态健康状况,于2016年9月至2017年7月进行6次调查.结果显示：（1）浮游植物共检出6门88种,总密度变化范围为8.20×10⁵~1.60×10⁸ cells/L,均值为2.19×10⁷cells/L,生物量变化范围为1.34~27.76 mg/L,均值为9.45 mg/L,优势种为铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、浮游蓝丝藻（Planktothrix sp.）和微囊藻（Microcystis sp.）;（2） RDA分析表明浮游植物生物量主要受水温、悬浮物、总氮、亚硝态氮和总磷影响;（3）浮游植物隶属于22组功能群,基于功能群的Q指数表明,铜陵西湖水质整体处于“中等”状态,7月水生态状况最差,11月最佳;（4）依据候选参数与环境因子的相关性,最终选定生物量、密度和Margalef指数来构建铜陵西湖浮游植物生物完整性指数（P-IBI）,其评估结果与Q指数呈显著正相关,但P-IBI评估结果（整体为“较差”状态）更为严格.本研究阐述铜陵西湖浮游植物群落结构特征,并基于浮游植物Q指数和P-IBI评估其生态健康状况,相关研究结果可为其水环境管理及城市湖泊生态健康评估提供一定的科学参考.     

太湖浮游植物功能群季节演替特征及水质评价

2013年10月-2015年7月对太湖分季节共进行8次采样,以分析太湖浮游植物功能群组成、时空变化及其理化影响因子.结果显示：调查期间共鉴定出20组功能群,其中主要代表性功能群11组,分别为M、Y、C、J、P、S1、D、H1、T、MP、W1.两年的数据显示太湖浮游植物功能群的季节演替变化明显,其中富营养水体的代表性功能群M、C、Y组在各季节均占优势.RDA分析显示,以M、C功能群为主的夏、秋季功能群分布主要受到透明度的影响;以Y功能群为主的春季功能群分布主要是受到总氮浓度的影响.Pearson相关性分析显示基于功能群计算的Q指数和Shannon-Wiener指数与水温、氨氮浓度存在显著关系,两种评价方法之间也呈显著正相关.对比Q指数、Shannon-Wiener指数以及TLI指数3种水质评价方法,发现Q指数评价方法能更好地反映水体的营养状态.综上所述,功能群能直观反映太湖浮游植物季节演替特征,更能客观指示太湖水质状况.     

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.     

云贵高原湖泊夏季浮游植物组成及多样性

浮游植物是水生生态系统中重要的初级生产者,对维持水生态系统的平衡起着十分重要的作用.根据2008年云贵高原湖泊丰水期浮游植物调查数据,系统地分析了云贵高原13个湖泊中浮游植物的种群密度、生物量、组成及其多样性.云贵高原13个湖泊中共鉴定出浮游植物7门109种(绿藻52种、蓝藻23种、硅藻20种、其他14种).13个湖泊浮游植物Shannon-Wiener指数在0.5-2.2之间,其值大小与单个环境因子无显著相关.相关分析发现浮游植物总量与总氮、总磷、CODMn、硝态氮含量显著正相关,物种丰富度与总氮、总磷(0.1mg/L范围内)、CODMn含量亦显著正相关.另外,研究也发现各湖泊间浮游植物组成的相似性与各湖泊间营养状态差异显著负相关.由此可见,湖泊的营养状态不仅影响浮游植物的总量、组成以及物种丰富度,而且也影响各湖泊物种组成的相似性.     

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.     

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.     

淡水浮游植物功能群的概念、划分方法和应用

作为淡水水体的主要初级生产者,浮游植物群落对环境变化的响应十分迅速,因此被用来作为评估水体生态系统状况的指示性生物类群.如何利用浮游植物群落的种类组成信息,来解读其所响应的生态环境特征和变化,以及认识浮游群落结构变化的过程和驱动因素一直是淡水生态学研究的重要内容.根据生态位原理,生态学家们把生活习性和生存策略相似的浮游植物种类归于同一个"功能群",作为群落结构与响应分析的基本单元.浮游植物功能群已被广泛应用于各种淡水水体,功能群的分类和方法也得到了不断的改进和完善.应用较多的功能群划分系统有FG、MFG、MBFG和PFT.目前,我国浮游植物工作者也陆续开始采用浮游植物功能群来分析群落结构和反映水体环境特征,但常常会面临功能群划分上的困难.由于不同功能群划分方法存在较大差异,在使用上需要了解不同划分方法的原理和差别.本文综述了这4种功能群分类方法的特征和应用情况,并对它们的优劣进行了评价和对比,同时介绍了基于功能群的Q指数评价方法,为我国浮游植物群落水平上的相关研究和应用提供方便与参考.     

上、下行效应对洱海浮游植物优势功能群的影响

浮游动物牧食、水温及营养可利用性均可影响优势浮游植物功能群的转变,但这些驱动因素的交互作用尚不清楚。为了解云南高原湖泊——洱海浮游植物优势功能群的分布特征及其主要驱动因素,于2018年1月2020年12月进行月度采样,结合聚类分析、方差分析和冗余分析等,分析驱动浮游植物优势功能群转变的主要因素。结果表明,共鉴定浮游植物7门96属,划分为27个浮游植物功能群,其中优势功能群有15个。聚类分析结果表明,根据浮游植物功能群密度数据可将优势功能群转变过程分为3个由不同类型藻类主导的时期（S期、M期和P期）,其中S期（为期18个月）以功能群S1和H1（代表藻为假鱼腥藻、浮丝藻和长孢藻等丝状蓝藻）为主,M期（为期10个月）以功能群M（微囊藻群体）为主,P期（为期8个月）以功能群P和M（脆杆藻和单个微囊藻等）为主。RDA分析及变差分解分析结果表明,卡尔森营养状态指数（TSI）（主要是总磷）是影响以丝状藻类为主的浮游植物功能群的主要驱动因素,TSI和水温是影响以微囊藻为主的浮游植物功能群的重要驱动因素。因此,在富营养化初期湖泊中,降低湖泊营养负荷是首要任务。同时可以考虑增加浮游动物丰度的策略,以增强浮...     

三峡水库香溪河库湾浮游植物功能群对水位变化的响应

三峡水库每年经历“水位下降(4—5月)-低水位(6—8月)-蓄水(9—10月)-高水位(11月—次年3月)”的季节波动,年水位落差达30 m。为探究香溪河库湾浮游植物功能群对三峡水库水位变化的响应,于2017年对浮游植物群落和主要环境因子开展逐月调查。共检出浮游植物7门65属79种,隶属于21个功能群,其中优势功能群10个,分别为C、D、F、G、J、Lo、M、P、X2、Y。适应营养丰富环境的C、P功能群在全年维持优势,指示香溪河库湾为中-富营养水体。消落期偏好水体扰动较弱、中-富营养水体的功能群(F、G、X2、Y)成为优势类群;汛期偏好稳定富营养、耐受高光强且对冲刷敏感的功能群(G J、M)成为优势类群;蓄水期和高水位运行期偏好混合的中-富营养水体,耐受低光强且对水体分层敏感的功能群(C、P、D)是优势类群;浮游植物功能类群组成结构随水位变化明显改变。综合营养状态指数表明香溪河库湾在消落期和高水位运行期处于中营养状态,另外两个时期处于富营养状态(39.84≤TSI_M≤60.9);Q指数表明香溪河库湾整体水质为“好”(3.02≤Q指数≤4.17);且两者均随着水位下...     

鄱阳湖浮游植物功能群的长期变化特征(2009-2016年)

鄱阳湖是中国最大的淡水湖,每年都有剧烈的季节性水位变化.为了解鄱阳湖浮游植物功能群特征及其与环境因子的关系,2009-2016年每季度在鄱阳湖15个采样点采集水样,分析鄱阳湖的水质和浮游植物群落结构,并对浮游植物进行功能群划分.研究结果表明,鄱阳湖共检出浮游植物8门106属.2009-2016年平均生物量分别为0.044、0.252、0.335、6.379、3.945、2.912、3.562和1.550 mg/L.硅藻门为鄱阳湖浮游植物的优势门类.鄱阳湖浮游植物可划分为27个功能群,其中15个功能群（C、D、G、H1、J、Lo、M、MP、N、P、S1、Tc、Wo、W1和Y）为优势功能群.2009-2011年,功能群P、Y、MP、D为优势类群,2012-2016年,功能群P、Y、MP、H1、Lo为优势类群.鄱阳湖浮游植物优势功能群不同水文阶段的演替规律为：枯水期P、MP、Y、Lo、D,涨水期P、Y、D、MP、H1,丰水期P、Y、D、MP、Lo、H1,退水期P、Y、MP、G.RDA分析结果显示,水位变化、水温、透明度、电导率、悬浮物浓度和亚硝态氮浓度是影响鄱阳湖浮游植物功能群的主要环境因子.     

泉水型城市湖泊浮游植物功能群特征及其生态健康评价——以济南大明湖为例

浮游植物功能群被广泛应用于解析地表水体浮游植物群落季节演替特征和水环境评价,而该方法能否应用于泉水型湖泊仍不明确。为了解我国北方城市泉水型湖泊浮游植物功能群时空特征及影响因子,于2020年5-11月,对济南大明湖不同季节进行采样调查及分析。结果表明:大明湖共鉴定出浮游植物6门94种,种类组成以绿藻门(40.4%)、硅藻门(34.0%)和蓝藻门(16.0%)为主,其中微囊藻(Microcystis sp.)、细小平裂藻(Merismopedia minima)和尖针杆藻(Synedra acus)为全年优势种。大明湖浮游植物群落可划分为21个功能群,其中优势功能群有6组(D、J、Lo、MP、P和W1),以尖针杆藻为代表的D功能群为绝对优势功能群。优势功能群季节演替序列为:D/J/P→D/Lo/MP/P/J/W1→P/D/J,季节性特征明显。综合营养状态指数(TLI(Σ))为40.92~62.55,生态健康状态指数(Q)为1.91~2.36,表明大明湖处于中等健康状态,评价结果与多样性指数评价结果相一致。RDA分析结果显示,温度、pH、盐度、化学需氧量、总氮和总磷是影响大明湖浮游植物功能群的主要环境因子,其中优势功能群D主要受温度和盐度影响。研究结果表明,大明湖浮游植物功能群有明显的季节演替,利用基于功能群的生态健康状态指数能准确有效地评价水体健康及水质。     

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.     

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.