瑶湖浮游植物群落结构特征及其与环境因子关系的研究

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瑶湖是江西省南昌市最大的内陆天然湖泊,集水产养殖和水上娱乐为一体。近年来人类活动的负面影响使得瑶湖水质不断下降,水体富营养化程度有加重的趋势。本研究中在瑶湖设置了9个监测点,分别于2011年9月、11月、2012年2月、4月和6月进行采样,对浮游植物进行了定性和定量研究,同时对相应的环境因子进行了监测。利用监测数据分析了瑶湖浮游植物群落结构的基本特征和时空变化规律,并采用多样性指数评价了全湖的水质,同时应用Spearman秩相关分析探索了浮游植物群落结构与环境因子的相关性,在此基础上利用灰关联分析寻找了各季节中对浮游植物现存量变化产生影响的主导因子。通过这些研究结果以期为瑶湖水资源保护、水环境管理以及水污染防治和决策提供可靠依据。主要研究内容和结果如下:1调查期间共鉴定出浮游植物158种,分别隶属于8门70属,其中,种类组成以绿藻门为主,裸藻门、蓝藻门和硅藻门次之,隐藻门、甲藻门、金藻门和黄藻门较少。调查期间优势种主要由蓝藻门中的点形平裂藻、蓝纤维藻和集胞藻,硅藻门中的尖针杆藻、颗粒直链藻极狭变种和小环藻,绿藻门中的四尾栅藻组成。2浮游植物群落结构具有明显的时空分布变化。在时间上的变化为:浮游植物种类数在夏季最多(126种),冬季最少(91种),春、秋季种类数变化不大;平均细胞密度为49.95×10~5ind/L,呈V型变化,在冬季最低(1.22×10~5ind/L),夏季最高(363.27×105ind/L),其中在2012年春季和夏季中浮游植物密度增长明显;优势种在秋季以蓝藻门、绿藻门和硅藻门为主,冬季以蓝藻门和硅藻门为主,春季以硅藻门为主,夏季以蓝藻门为主;叶绿素a(Chl.a)的平均含量为35.97mg/m~3,呈现出春、夏和秋季高,冬季低(22.68mg/m~3)的特点。在水平上的变化为:浮游植物种类数北部小于南部;平均细胞密度从北到南呈现出逐渐上升的趋势;优势种在秋、春季中各监测点的变化并不明显,在冬、夏季中各监测点间的变化明显;Chl.a含量在整体上呈现出北部较低,南部较高的特征;Q型聚类分析表明,在不同季节中,浮游植物群落结构聚集情况是不相同的,在同一季节中聚集情况也略有差异。3浮游植物群落结构多样性指数时空变化明显。Shannon-Weiner多样性指数(H)的均值为3.21,Pielou均匀度指数(J)的均值为0.55。在时间变化上,H和J的变化趋势是基本一致的,前者各季节均值按从大到小排序为:春季>冬季>秋季>夏季;后者为:春季>秋季>冬季>夏季。在水平变化上,H和J在冬季和夏季中不同监测点的波动较大,秋季和春季的波动较小。采用H和J评价全湖水质,结果表明,在秋季和春季中评价结果较为相似,绝大多数监测点均为轻污染或无污染;在冬季中,总体上水质在轻污染和中污染之间;在夏季中,水质在轻污染到重污染之间,从北到南呈现出逐渐恶化的趋势。4浮游植物细胞密度和Chl.a含量分别与环境因子进行Spearman秩相关分析,结果表明:影响浮游植物细胞密度的环境因子有水温、pH、亚硝酸盐氮、氯化物和钠,影响Chl.a含量的环境因子透明度、悬浮物、矿化度、高锰酸盐指数、亚硝酸盐氮、总磷、溶解性磷酸盐、浊度、铁和锰。浮游植物现存量与环境因子的灰关联分析表明,不同季节浮游植物细胞密度和Chl.a含量与各环境因子间的关联度大小是不相同的:在秋季(2011年9月)中,排序第一的主导因子为pH和亚硝酸盐氮;在秋季(2011年11月)中为pH和锰;在冬季(2012年2月)中为亚硝酸盐氮和锰;在春季(2012年4月)中为水温和高锰酸盐指数;在夏季(2012年6月)中为钠和高锰酸盐指数。
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