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香溪河是长江三峡水库湖北省库区内最大的支流,在对香溪河流域底栖藻类长期监测的基础上,研究了流域主要人类活动对底栖藻类的影响,包括:1)香溪河底栖藻类群落动态;2)流域土地利用与底栖藻类的关系;3)大型电站建设对底栖藻类的影响:4)底栖藻类对酸性矿山废水的响应等。主要研究结果如下:
1.于2004年9月至2007年6月对香溪河干流及高岚和九冲河支流上11个样点的底栖藻类进行调查,共观察到藻类265种(变种),其中硅藻224种、绿藻26种、蓝藻14种、黄藻1种。线形曲壳藻(Achnanthes linearis)为绝对优势种,其相对丰度为42.28%,平均相对丰度较大的依次还有:扁圆卵形藻(Cocconeisplacentula)8.80%、披针曲壳藻椭圆变种(Achnanthes lanceolata var.elloptica)8.47%、极小冠盘藻(Stephanodiscus minutulus)5.35%、异极藻(Gomphonema sp.)3.32%、短壳缝藻(Eunotia sp.)2.99%、颤藻(Oscillatoria sp.)2.78%、极细微曲壳藻(Achnanthes minutissima)2.31%、变异直链藻(Melosira varians)2.08%、普通等片藻(Diatoma vulgare)2.05%、优美桥弯藻(Cymbella delicatula)1.06%、隐头舟形藻(Navicula cryptocephala)1.05%。其余253种藻类平均丰富度均未超过1%。线形曲壳藻相对丰度一直在30%以上,表现为在各季节之间的稳定分布;而异极藻、颤藻及极小冠盘藻等则表现为一定季节上的差异分布。
季节变化上,香溪河流域底栖藻类的Shannon-Wiener多样性指数、物种数、密度和叶绿素α浓度均表现为冬春季较高,夏秋季较低。虽然叶绿素α浓度随时间变化呈现明显的季节规律,但是时间序列自相关性分析表明各河流叶绿素α浓度时间序列稳定。群落相似性分析的结果也是如此。空间分布上,底栖藻类存在很大的异质性,Shannon-Wiener多样性指数、物种数、密度和叶绿素α浓度均表现为高岚河最高,香溪河干流次之,九冲河最低。
2.在常规监测的基础上,于2004年6月将采样点拓展到全流域(参与本文分析的样点为76个),研究了该流域土地利用对底栖藻类群落的影响,并根据硅藻的沉积指数和硅藻营养指数对香溪河流域的沉积和营养状态进行初步评价。本研究共鉴定藻类173种,硅藻144种、绿藻19种、蓝藻9种、黄藻1种。硅藻为绝对优势类群,其中线形曲壳藻(Achnanthes linearis)、扁圆卵形藻(Cocconeisplacentula)、异极藻(Gomphonema sp.)、弯曲桥弯藻(Crubella sinuata)为主要优势种,相对丰度分别为29.35%、18.16%、19.71%、6.43%,其余藻类相对丰度均未超过5%。有130种藻类相对丰度不到1%。根据流域特征,应用聚类分析将76个样点分为4组,各组理化指标、主要优势种、藻类密度及叶绿素口浓度等均存在很大差异。其中组II、组III农业及城镇比重较高,受到人类活动干扰较大,营养盐等指标在这两组相对均比较高,因而桥弯藻和异极藻相对丰度、底栖藻类密度及叶绿素α浓度在这两组均较高。CCA分析表明土地利用对流域底栖藻类空间异质性影响很大。沉积指数和营养硅藻指数表明香溪河流域整体上沉积及营养水平不高,为中富营养型水体,其中以九冲河水质最好,古夫河和干流次之,高岚河水质相对较差。
3.为研究大型水电站建设对河流底栖藻类的影响,从2004年9月至2007年6月份,对古夫河上受古洞口一级水库影响的GF04样点及高岚河上参照样点GL03进行每月采样。研究期间俯伏型藻类占69.81%,其中以线形曲壳藻(Achnantheslinearis,45.56%)、披针曲壳藻椭圆变种(Achnanthes lanceolata vay.elloptica,10.04%)、扁圆卵形藻(Cocconeis placentula,5.92%)为主要优势种;其次有柄型硅藻占12.68%,以异极藻(Gomphonema sp.,3.67%)、优美桥弯藻(Cymbelladelicatula,1.87%)为主要优势种;非着生型藻类占11.33%,以普通等片藻(Diatomavulgare,3.85%)、极小冠盘藻(Stephanodiscus minutulus,3.39%)、变异直链藻(Melosira varians,2.90%)为主要优势种。
研究期间两样点营养盐、温度、流速等理化指标差异不显著(p>0.05),说明资源胁迫对GF04、GL03的影响一致;而弗鲁德数分析表明两样点水动力学差异显著(p<0.05)。根据弗鲁德数划分为三种生境(静水、缓流和湍流生境),研究期间GL03样点基本处于缓流状态,季节变化明显(p<0.05);而GF04样点由于受水库放水影响,60%以上时间处于湍流状态,没有明显的季节节律,水动力学及生境的变化是影响底栖藻类群落的重要因素。非着生型硅藻、直立型硅藻、有柄型硅藻及其代表性优势种在两样点间差异显著,可以很好的反映大型电站不定
期放水对河流生态系统的影响。
4.酸性矿山废水中低的pH和高浓度的重金属对水生态系统影响巨大。本研究依据“参照(Control)-受损(Impaired)-恢复(Recovery)”的设计方法,对高岚河受酸性矿山废水影响的河段、不受影响的河段及恢复河段进行对比分析。研究期间共鉴定藻类48属187种,隶属硅藻(30属161种)、蓝藻(6属8种)和绿藻(12属18种)三门。枯水期间共鉴定出179种,丰水期间共鉴定出124种。其中线形曲壳藻(Achnanthes linearis,28.72%)、扁圆卵形藻(Cocconeis placentula,6.67%)为主要优势种。
分析表明酸性矿山废水对底栖藻类影响明显,Al、Cu、Zn、Mn等是影响该地区底栖藻类的重要因素。底栖藻类密度、叶绿素-浓度、无灰干重、自养指数及群落组成等指标均可以很好地指示酸性矿山废水对底栖藻类的影响,且枯水期酸性矿山废水的影响更显著,而洪水对受酸性矿山废水影响区域底栖藻类以上参数其影响不大。为确定高岚河的污染现状及藻类的恢复程度,本研究分析了受损区域2001年7月、2004年6月及2007年7月间底栖藻类的群落特征。结果表明,受酸性矿山废水影响区域底栖藻类群落有很大程度恢复,Margalef指数、Simpson指数、物种丰富度、藻类密度及叶绿素-浓度等明显升高。优势种由耐酸物种向其它物种转变,群落结构也存在很大差异,说明该区域酸性矿山污染有了很大的恢复。