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宝圣湖位于重庆市渝北区回兴街道,属于典型的因接纳城市生活污水而引起富营养化的水体。本研究通过2005年1月至2005年12月对宝圣湖理化因子、浮游植物种类组成、分布及生物量的调查,对宝圣湖的富营养化水平进行评价,并初步建立了宝圣湖浮游植物生物量的变化与总氮、总磷、电导率相关的预测模型。主要的研究结果如下:
(1)宝圣湖的浮游植物分属7门48种,种类最多的是绿藻门(Chlorophyta),16种,占藻类总数的34﹪;其次是蓝藻门(Cyanophyta)14种,占藻类总数的29﹪;然后依次是硅藻门(Bacillariophyta),共10种,占藻类总数的21﹪;隐藻门(Cryptophyta),共2种,占藻类总数的4﹪;黄藻门(Xanthophyta)2种,占藻类总数的4﹪;甲藻门(Pyrrophyta)2种,占藻类总数的4﹪;裸藻门(Euglenophyta),共2种,占藻类总数的4﹪。
各门浮游植物优势种的组成情况是:绿藻以新月藻(Closteriumsp)、衣藻(Chlamydomonassp)占绝对优势;蓝藻以颤藻(Oscillatoriasp)、湖泊鞘丝藻(Lyngbyalimnetica)、水华束丝藻(Aphanizomenonflos-aquae)占绝对优势;硅藻以舟形藻(Naviculasp)、啮蚀隐藻(Cryptomonascrata)、针杆藻(Synsdrasp)、梅尼小环藻(Cyclorellameneghi)占绝对优势。
宝圣湖浮游植物季节演替模式基本为:硅藻、隐藻(春季)—隐藻、绿藻(夏季)—硅藻、绿藻、隐藻(秋季)—隐藻、蓝藻(冬季)。
(2)宝圣湖浮游植物生物量季节变化顺序为春季>冬季>夏季>秋季。春季浮游植物生物量为196.8975mg.L-1,在各门浮游植物中,隐藻的生物量最大,为143.3250mg.L-1,裸藻的生物量最低,仅为0.5000mg.L-1,变化很大;夏季浮游植物生物量为43.7670mg.L-1,在各门浮游植物中,隐藻的生物量最大,为16.3550mg.L-1,硅藻门次之,为13.7200mg.L-1,甲藻的生物量最低,仅为0.0000mg.L-1:秋季浮游植物生物34.2156mg.L-1,绿藻在各门生物浮游植物中生物量最大,为13.0050mg.L-1,其次为裸藻门,生物量为11.5050mg.L-1,甲藻门生物量最低,为0.0000mg.L-1;冬季浮游植物生物量为91.0263mg.L-1,在各门浮游植物中,隐藻门生物量最高,为42.6400mg.L-1,绿藻门次之,为26.4150mg.L-1,甲藻门最低,为0.0000mg.L-1。
(3)宝圣湖浮游植物Shannon多样性指数大多分布在1-2之问,Ⅳ站点指数最大,为2.1372,全年平均值为1.9293。Ⅳ站点水质处于轻污染,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ站点的多样性指数在1-2之间,水质处于中污染状态。
(4)宝圣湖浮游植物分级分布中以粒径50-200μm的大型浮游植物占绝对优势,粒径20-50μm的小型浮游植物次之,粒径<20μm的微型浮游植物占总量的比例最小。粒径<20μm的微型浮游植物平均生物量为2.1196mg.L-1,变化幅度为0.6148-10.9906mg.L-1;粒径20-50μm的小型浮游植物平均生物量为5.2068mg.L-1,变化幅度为1.1054-17.7451mg.L-1;粒径50-200μm的微型浮游植物平均生物量为23.3227mg.L-1,变化幅度为1.8078-79.5897mg/L。
(5)宝圣湖水体的N、P、电导率对浮游植物生物量影响的重要性依次是电导率>氮浓度>磷浓度,其影响的权重分别是67.24﹪、23.86﹪、8.90﹪。
(6)宝圣湖浮游植物的生物量与水温、透明度没有明显的相关关系,随着水体pH值的升高浮游植物生物量呈现下降趋势,但二者并没有明显的负相关关系,浮游植物生物量随着电导率的升高而升高。浮游植物生物量与电导率具有很强的正相关性,回归方程为:y=0.2439x-85.4(R2=0.7708)。
(7)把电导率作为影响浮游植物生长的生态因子加以分析,并建立了不同生态因子影响浮游植物生长的模型(Y=3.1219×X1+10.1238×X2+0.1677×X3(R2=0.23)),在此基础上对宝圣湖富营养化趋势进行了预测。
综合上述研究结果可以得出以下结论:(1)宝圣湖的浮游植物生物量与TN、TP、电导率等生态因子关系较密切,经回归分析,各生态因子对浮游植物生长影响程度从高到低依次为:电导率>TN>TP,由于电导率的影响因素太多,不易控制,所以如果要通过减少浮游植物生物量来治理宝圣湖的富营养化,控制TN比控制TP更为重要。
(2)由模型分析所得的富营养化水平与常规指标(生物量、种类、TN、TP)的评价结果一致,表明该模型不仅适用于水质富营养化评价及浮游植物与生态因子关系的评价,而且还可以预测富营养化湖泊浮游植物生物量的变化趋势,因而比常规指标更有优势。研究表明该模型在水库富营养化的评价和预测中具有较为重要的价值。
(3)宝圣湖浮游植物的种类组成和生物量以蓝藻门、绿藻门、硅藻门为主,不同于一般的湖泊和水库(一般以硅藻和绿藻为主),一般认为蓝藻是较为富营养化水体的特征藻类,所以浮游植物种类组成反映了宝圣湖水质属于富营养化湖泊。与此同时,宝圣湖浮游植物的分级分布仍以大型藻类为主,而前人的研究一般认为,水体富营养化会导致浮游植物的小型化,所以从浮游植物分级分布看,水体富营养化并不严重。这可能是因为水库进行工程整治,水量变化较大。但也表明用浮游植物的分级分布评价水库的富营养化仍需进一步研究。
(4)宝圣湖浮游植物生物量的季节变化以春季>冬季>夏季>秋季。与一般水体中生物量夏季最高,冬季最低的变化规律不一致。其主要原因是冬季与春季水量非常少,水位低,一方面使水库对接纳的营养物质的稀释作用降低,另一方面底泥容易被搅动而使沉积的营养物释放到水中,从而有利于浮游植物生长。这说明对于宝圣湖这种水位变化较大,且污染较重的水库,浮游植物生物量的季节变化未必与正常湖泊、水库的一致。