三峡水库典型支流浮游植物分布格局及其与浮游细菌作用关系研究

摘要

三峡水库的生态环境问题尤其是富营养化和水华问题就一直是国内外广泛关注的热点。相关科研机构已对对此做出了大量的研究,然而前人的研究中忽视了水体中细菌对水环境的影响。本论文拟以朱衣河、草堂河、梅溪河和长江干流作为主要研究对象,通过相关统计软件分析在三峡水库各个运行期内营养盐的分布规律和藻类、细菌的种群密度,生物多样性,得到了如下认识:
　　(1)典型浮游植物时空分布格局
　　朱衣河浮游植物主要表现为夏季浓度高,冬季浓度低。在一整年的监测时段内,朱衣河藻类优势种群由冬季至秋季实现了硅藻、绿藻—绿藻—甲藻—隐藻—绿藻—蓝藻—绿藻、蓝藻的演替。
　　随季节的变化,朱衣河浮游植物空间分布差异性显著。春季藻类生物量从河口至上游递减,夏季回水区末端藻类生物量最高,从河口至上游递增,秋季中上游藻类生物量远高于河口,冬季朱衣河段藻类生物量很低,各断面浓度相差不大。
　　在2013年5月,朱衣河、草堂河、梅溪河浮游植物种群结构具有较大的差异性。朱衣河暴发绿藻水华,优势种为绿藻门的实球藻和浮球藻;梅溪河暴发蓝藻水华,优势种为蓝藻门的色球藻、鱼腥藻;草堂河无水华现象,优势种为绿藻门的衣藻。
　　(2)典型支流营养盐分布格局及其与浮游植物的关系
　　朱衣河库湾氮磷比很高,在夏、秋、冬季均表现为磷限制水体,源头来流正磷酸盐浓度很小,干流对库湾的磷补给是水华生消的关键因素。
　　水华期间,朱衣河、草堂河、梅溪河营养盐空间分布规律差异显著,库湾硝氮、磷酸盐主要来源于干流补给,蓝绿藻藻种水华对磷酸盐、硅酸盐的消耗量都很大,而对于硝氮的吸收,蓝藻水华藻种则要远高于绿藻水华藻种。
　　无论在水华区域还是非水华区域,中底层水体的藻类种群结构都明显比表层简单,且生物量显著减少,硅藻门中的小环藻、舟形藻等是中底层水体的常见藻种,硅藻是中底层水体藻类种群结构的重要组成部分。
　　(3)典型支流浮游细菌分布格局及与理化因子的关系
　　β-变形菌(β-proteobacteria)和厚壁菌(Firmicutes)是5月朱衣河和梅溪河表层的优势类群,其占据各点细菌生物量的50％以上。水华期间,各水层浮游细菌生物量的主体由α-变形菌(α-proteobacteria)、β-变形菌(β-proteobacteria)和厚壁菌(Firmicutes)构成,三者浓度之和占据总浓度的80%以上。
　　表层浮游细菌α-变形菌(α-proteobacteria)、β-变形菌(β-proteobacteria)与总氮、总磷浓度显著正相关,与硝氮、正磷酸盐正相关,与pH、水温负相关。γ-变形菌(γ-proteobacteria)、放线菌(Actinobacteria)、疣微菌(Verrucomicrobia)与pH、水温相关性显著。
　　中底层浮游细菌α-变形菌与总磷、氨氮正相关,与硝氮负相关;厚壁菌与总磷正相关,与硅酸盐负相关;β-变形菌、拟杆菌、放线菌、γ-变形菌与正磷酸盐、总磷正相关,与硅酸盐负相关;疣微菌、浮霉菌与总氮正相关,与正磷酸盐负相关。
　　(4)浮游细菌与浮游植物的作用关系
　　表层水体α-变形菌、β-变形菌与绿藻门的鼓藻、衣藻呈显著正相关关系,与隐藻显著负相关;厚壁菌、放线菌、疣微菌与隐藻显著正相关,与鼓藻负相关;拟杆菌、放线菌与拟鱼腥藻、色球藻高度正相关,与实球藻、浮球藻高度负相关;γ-变形菌与针杆藻高度负相关,与微囊藻、小环藻、脆杆藻、舟形藻、小球藻、素衣藻负相关。由相关性分析可知α-变形菌、β-变形菌的部分种类与鼓藻、衣藻间、新月藻有着互利共生的种间关系。
　　5月水华期间,拟杆菌、放线菌与绿藻水华优势种实球藻、浮球藻形成显著的种间竞争关系,而与蓝藻水华优势种色球藻、鱼腥藻形成互利共生的种间关系。无论在表层还是在中、底层,硅藻门多数藻种与γ-变形菌显著负相关,γ-变形菌是限制硅藻门藻种生长的一个因素。

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1 绪论

1.1 课题的科学意义与应用前景

1.2 国内外技术现状和发展趋势

1.3 研究工作和技术路线

2. 研究区域概况

2.1 地理位置

2.2 流域地形地貌

2.3 流域气候气象

2.4 流域概况

3. 朱衣河浮游植物分布特征

3.1 监测与分析方法

3.2 朱衣河浮游植物的季节分布特性

3.3 朱衣河藻类的空间分布特性

3.4 水华期间浮游植物与营养盐的空间分布特征研究

3.5 本章小结

4. 朱衣河和梅溪河浮游细菌分布特特征

4.1 监测与分析方法

4.2 典型支流营养状况评价

4.3 典型支流理化因子分析

4.4 浮游细菌分布格局

4.5 浮游细菌与理化因子作用关系研究

4.6 本章小结

5. 浮游细菌与藻类作用关系研究

5.1 表层浮游细菌与藻类作用关系研究

5.2分层浮游细菌与藻类作用关系研究

5.3 本章小结

6. 结论与展望

6.1 主要研究成果

6.2 主要创新点

6.3 展望

参考文献

致谢

附录