洪泽湖浮游植物种群结构变化的水环境驱动因子分析

发布时间：2017-03-18 05:00

  本文关键词：洪泽湖浮游植物种群结构变化的水环境驱动因子分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：洪泽湖是全国第四大淡水湖,现作为南水北调东线工程最大的调蓄湖泊和重要过水通道,其水质对南水北调东线的水质优劣有着重要影响。南水北调东线工程对于缓解我国北方水资源短缺、实现水资源的合理配置具有深远的意义,其中调水的水质问题是南水北调东线工程能否顺利运行和发挥作用的关键。在工程的实施过程中,各调蓄湖泊发生水华的可能性是迫切需要明确的问题。浮游植物对环境变化非常敏感,掌握浮游植物的种群分布特征和演替规律,可以更好地改善水质和预防蓝藻水华的发生。随着工程建设的逐步推进,南水北调东线工程江苏段于2013年5月底、山东段于2013年6月底完成了第一次试通水。本研究在南水北调东线工程通水前,对洪泽湖的水质状况、浮游植物的种群结构、分布特征进行跟踪研究,明确洪泽湖影响浮游植物、蓝藻种群分布的环境因子,结合水文、气象条件,研究洪泽湖典型蓝藻形成水华的可能性,可为洪泽湖的水环境保护及蓝藻水华预防提供理论参考和技术指导。另外,本研究为通水后长江水的引入导致洪泽湖浮游植物种群特征变化提供重要的本底数据,为正确评价工程的实施对湖泊水生态环境的影响提供理论依据。论文综述了浮游植物、环境因子与浮游植物的关系和洪泽湖浮游植物的研究进展,提出本论文的研究目的和方法。论文对洪泽湖浮游植物群落结构、分布特征进行了调查分析。2011年3月～2013年5月,洪泽湖水体浮游植物种群总体构成如下：共检出8门101属201种(包括变种),包括绿藻门、硅藻门、蓝藻门、裸藻门、隐藻门、黄藻门、甲藻门和金藻门。其中绿藻门所占比例最高为45.8%,其次为硅藻门(21.4%)和蓝藻门(13.9%),其他种类相对较少。洪泽湖浮游植物群落结构季节变化明显,演替模式为：绿藻-硅藻-隐藻(春季)一绿藻-蓝藻-硅藻(夏季)—绿藻-隐藻-蓝藻(秋季)—绿藻-硅藻-隐藻(冬季)。洪泽湖浮游植物细胞密度冬季低于其他季节,在春季细胞密度有明显的上升过程。各区域藻类细胞密度在172.2×104-3633.3×104个/L之间。浮游植物细胞密度各区域差异明显,成子湖(N区)区域水体流动性差,藻细胞密度最高(均值为1209.7×104个/L)。湖东区(E区)包括过水通道及蒋坝闸湾,水体流动性好,藻细胞密度最低(均值为981.7x104个/L)。绿藻检出种类和细胞密度都占有优势,冬春季占总藻细胞密度比例高于夏秋季。研究期间优势明显的种类有：小球藻(Chlorella vulgaris)、扭曲小环藻(Cyclotella comtd),另外,尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)较为常见,在多数月份占优势；惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)仅在夏季个别月份保持优势。根据近年来国际上常用的Reynolds浮游植物功能组(Phytoplankton functional groups)理论,洪泽湖共鉴别出18个浮游植物功能组。由于洪泽湖湖水较浑浊,这些可以忍受低光照强度的功能组占优势,包括：功能组D(Cyclotella spp.和Synedra acus),T (Planctonema lauterbornii), P (Fragilaria crotonensis), XI (Chlorella vulgaris和C. pyrenoidosa), C (Cyclotella meneghiniana和C. ocellata)和Y (Cryptomonas erosa)。在具有低的温度和光照强度的冬春季,功能组C,D和X1在整个湖区中占优势。在低水位和低透明度的夏季,功能组T在湖北区占绝对优势,功能组P在湖西区占优势。在低溶解性氮的秋季,功能组M在2012年湖北区占优势。修正的卡森营养状态指数法(TSIM)用于评价洪泽湖营养状态,结果表明洪泽湖水体总体属于轻度-中度富营养状态；通过冗余分析(Redundancy analysis)等统计方法分析洪泽湖影响浮游植物种群结构变化的环境因子,结果显示水温和水深是影响浮游植物变化的主要因素。降雨和人工调控改变的水位,影响了水体中可利用光和营养盐浓度,对洪泽湖浮游植物演替具有重要的驱动作用。论文研究了洪泽湖蓝藻种群结构的变化规律及影响其变化的主要环境因子,并基于水华产生的机理及物理、化学、生物等影响因素分析了洪泽湖蓝藻水华暴发的可能性。2011年3月至2013年5月,洪泽湖共鉴定出蓝藻16属28种。各区域蓝藻细胞密度变化范围0～1254.3×104个/L,平均藻细胞密度分别为166.4×104(N区)、118.1×104(W区)、80.8x104(E区)个/L。各区域蓝藻细胞密度在夏秋季节高,冬春季节低,且2012年蓝藻年均细胞密度比2011年偏低。微囊藻属(Microcystis)为主要优势蓝藻种属,其细胞密度的月份变化趋势与蓝藻细胞密度变化一致。微囊藻属细胞密度成子湖区N区(108.4x104个/L)明显高于其他区域。微囊藻属的惠氏微囊藻在夏季节成为洪泽湖水体的优势种群,在各区域均检出,优势度范围0.11-0.31。洪泽湖共检出可产生毒素的蓝藻藻属9属,分别为微囊藻属,席藻属(Phormidium),柱胞藻属(Cylindrospermum),鱼腥藻属(Anabaena),伪鱼腥藻属(Pseudanabaena),隐球藻属(Aphanocapsa),尖头藻属(Raphidiopsis),颤藻属(Oscillatoria)和束丝藻属(Aphanizomenon)。洪泽湖夏秋季节主要产毒蓝藻为在水体中占优势的惠氏微囊藻,其所占蓝藻细胞比例、检出频率和藻细胞密度均最大,2011年7月在西顺河监测点达最高值1293.9×104个几；微囊藻属的不定微囊藻(M. incerta)检出次数较多,但藻细胞密度低,最大值为58.0×104个/L；其他有毒蓝藻所占比例和检出频率均很低。分析结果表明,温度、CODMn、水位、总磷和N：P是影响洪泽湖蓝藻生长的主要因子。其中温度是影响洪泽湖蓝藻密度变化的最重要的因素；在研究期间蓝藻的密度趋势随CODMn的变化一致,表明这些蓝藻属易受到水体总体水质好坏的影响；降雨和人工调控改变了洪泽湖水位,影响了水体中可利用光和营养盐浓度,从而改变了蓝藻种群的构成；磷仍然是限制洪泽湖蓝藻生长的重要营养盐。洪泽湖总磷水平为V类,总氮水平为劣V类,夏秋季节微囊藻属为优势种群,在特定的气象水文条件下,如水体流动性降低、降水量持续偏少、温度长时间偏高或者风力作用利于蓝藻聚集时,水流速度缓慢局部区域存在水华发生的可能性,尤其是成子湖区域和河闸区域。由于洪泽湖过水通道的特点,湖泊换水频率较高,湖水的交换系数约为11,目前暂不具备水华大面积暴发的条件,在水质不断改善的情况下,洪泽湖暴发大面积蓝藻水华的可能性较低。
【关键词】：蓝藻 水华 冗余分析 水位波动
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X524;X173
【目录】：

• 摘要8-11
• Abstract11-16
• 符号说明16-17
• 第一章 绪论17-39
• 1.1 浮游植物概述17-31
• 1.1.1 浮游植物17-19
• 1.1.2 影响浮游植物种群结构变化的环境因子19-31
• 1.2 洪泽湖浮游植物研究进展31-35
• 1.3 本论文的研究意义35-36
• 1.4 主要内容及创新点36-39
• 1.4.1 主要研究内容36-37
• 1.4.2 创新点37-39
• 第二章 洪泽湖浮游植物特征39-59
• 2.1 材料和方法39-43
• 2.1.1 研究区域39-40
• 2.1.2 监测位点、采样频率40-42
• 2.1.3 水样处理及测定42
• 2.1.4 分析方法42-43
• 2.2 研究结果43-57
• 2.2.1 浮游植物种群构成43-49
• 2.2.2 浮游植物密度变化49-52
• 2.2.3 浮游植物功能组分析52-56
• 2.2.4 浮游植物多样性、均匀度56-57
• 2.3 本章小结57-59
• 第三章 影响洪泽湖浮游植物群落结构变化的环境驱动因子59-77
• 3.1 材料和方法59-61
• 3.1.1 研究区域59
• 3.1.2 监测位点、采样频率59
• 3.1.3 水样处理及测定59-60
• 3.1.4 营养化状态评价方法60-61
• 3.1.5 多元统计分析61
• 3.2 研究结果61-75
• 3.2.1 水质特征分析61-68
• 3.2.2 浮游植物群落结构与环境因子的相关性68-71
• 3.2.3 影响浮游植物生物量的环境因子分析71-75
• 3.3 本章小结75-77
• 第四章 洪泽湖蓝藻种群变化及其影响其变化的环境因子77-103
• 4.1 材料和方法77
• 4.2 研究结果与讨论77-101
• 4.2.1 蓝藻种群结构特征77-90
• 4.2.2 蓝藻种群结构变化与环境因子的相关性90-96
• 4.2.3 洪泽湖蓝藻水华发生的可能性分析96-101
• 4.3 本章小结101-103
• 第五章 结论及展望103-108
• 5.1 结论103-106
• 5.2 展望106-108
• 参考文献108-127
• 致谢127-128
• 攻读博士期间科研情况128-131
• 附件131

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：253924