千岛湖浮游植物群落结构时空分布格局及其与主要环境因子的关系

摘要

千岛湖，位于长江三角洲地区西南部，是一座兼具水资源供应、发电、旅游、航运、水产养殖等多种功能的深水水库。随着水资源供应的日趋紧缺，千岛湖优质的水资源正在成为长三角地区的宝贵财富。千岛湖占钱塘江水源的约30％，不仅保正了浙江、杭州地区的优质水供应，且对于保障钱塘江中下游的生态环境和水体功能具有重要意义。然而，1998～1999年千岛湖蓝藻水华的大面积爆发，不但影响了千岛湖形象，更对千岛湖的水环境保护提出了挑战，从而引起社会各界的广泛关注。自2000年起，在千岛湖实施了以鲢、鳙放养为主要措施旨在预防控制蓝藻水华和改善水质的保水渔业(Aquatic Environment Protection Oriented Fishery,AEPO fishery)试验。大量放养滤食性鱼类鲢、鳙必然会对水体中的浮游植物群落产生一定的影响。为了解浮游植物群落结构现状及水质和鲢、鳙鱼对浮游植物结构的影响情况，同时也为我国深水湖泊浮游植物生态学研究提供历史资料，2007-2008年对千岛湖水体中5个采样点(S1，S3，S4，S8，S9)的浮游植物群落结构时空分布及其与主要环境因子关系进行为期2年系统深入的调查和研究，得到的主要研究结果和结论如下：
　　 1.浮游植物群落结构共鉴定发现藻类173种，隶属于8门87属，其中绿藻门89种，硅藻有33种，蓝藻有32种。藻类种类组成呈现明显的季节变化格局，表现为夏季藻类种类数最多，冬季最少。空间格局方面，表现为上游采样点(S1)藻类种类最多；下游采样点(S9)种类数次之，中游采样点(S4)最少。
　　 2007、2008年千岛湖全湖年均生物量和细胞密度分别为0.32±0.16、0.50±0.48mg/L和1.609±1.503×106、1.611±1.430×l06ind/L。硅藻、绿藻和蓝藻是千岛湖主要藻类；2007年和2008年，硅藻生物量分别占藻类总量的52.4％和55.5％，细胞密度分别占25.8％和30.6％，其次是绿藻，生物量分别占22.3％和23.5％，细胞密度分别占12.7％和28.2％；蓝藻生物量仅占8.7％和8.1％，但细胞密度分别达54.1％和34.7％。
　　 2007年浮游植物生物量在5、8和10月份形成高峰，春季高峰明显大于夏、秋季高峰；2008年生物量在5月和9月份形成高峰，且呈现秋季高峰显著大于春季高峰。硅藻在春季和秋季大量出现，绿藻和蓝藻在夏季和秋季大量出现；数量以秋季最多。硅藻与绿藻或蓝藻均可同时大量出现，但绿藻与蓝藻在各采样点均不能同时大量出现。在水平方向上，生物量在S1最高；而细胞密度在S3最高，其它采样点总体上相差不明显。其中硅藻在S1中最高，蓝藻在S3中最高。在垂直分布上，全湖浮游植物平均生物量和细胞密度在0～4m最大，在4～20m之间快速下降，20～25m以下水层变化不大；相对于S1和S9，S4的浮游植物在水柱分布广泛均匀。
　　 2.浮游植物与营养盐的关系相关分析显示，2007～2008年全湖平均浮游植物生物量与总磷呈显著正相关(R=0.692，P=0.027，N=10)，与总氮不相关，2008年硅酸盐与生物量呈显著正相关(R=0.893，P=0.041，N=5)。分析显示，总磷和硅酸盐是决定千岛湖年均浮游植物生物量的主要营养盐。但各采样点2007和2008年每个月各水层的平均浮游植物生物量和细胞密度与所有营养盐均无显著相关性(P＞0.05)。这说明千岛湖水体营养盐即时浓度不能够准确反映浮游植物生物量和细胞密度水平。2008年6-11月S1、S4和S9营养盐浓度（尤其是氮素）形成分层，呈现上层小于下层水体，浮游植物对营养盐的吸收是其主要原因。
　　 3.气象、水文特征对浮游植物影响2008年冬春季气温较常年偏低，致使在春季浮游植物含量整体偏低，也是2008年2～6月份生物量比2007年底的主要原因之一。研究显示，2008年夏季和秋季极端天气以及气温较常年正常略偏高等因素促进了上层水体营养盐供应及水温升高，导致2008年7～10月浮游植物生物量大于2007年。
　　 4.浮游植物生物量与叶绿素a的关系结果显示，尽管叶绿素a与浮游植物生物量存在个别月份呈相反的变化趋势，但两者总体呈极显著正相关(P＜0.01)。
　　 但另一方面，浮游植物叶绿素a含量百分比（即叶绿素a与藻类生物量之比）在不同采样点、月份、水层之间相差很大。除S1外，2007年与2008年其它采样点叶绿素a含量百分比呈相似的变化趋势。但叶绿素a含量百分比与藻类生物量呈极显著的负相关(P＜0.01)。同时发现，不同大类浮游植物的叶绿素a含量百分比存在明显的不同。叶绿素a含量百分比当隐藻生物量占优势时最高，而当硅藻和金藻生物量占优势时为最低。浮游植物叶绿素a含量百分比与细胞大小没有明显关系，但高的叶绿素a含量百分比仅出现在中等大小细胞的样品中。

目录

文摘

英文文摘

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引言

第一章 绪论

1.1 湖泊富营养化

1.1.1 湖泊富营养化及与蓝藻水华

1.1.2 国内外对富营养化湖泊蓝藻水华控制技术概况

1.2 水库浮游植物生态学研究进展

1.2.1 水库浮游植物群落特征及季节分布

1.2.2 水库浮游植物水平和垂直分布

1.3 千岛湖生态环境的经济和社会价值

1.4 本研究目的和意义

第二章 千岛湖浮游植物群落结构现状

2.1 材料与方法

2.1.1 千岛湖自然概况

2.1.2 样点设置

2.1.3 水样采集、浮游植物定性和定量

2.2 结果

2.2.1 千岛湖浮游植物种类组成及其季节变化和水平分布

2.2.2 千岛湖浮游植物生物量和密度的总体时空变化

2.2.3 各大类浮游植物的密度和生物量组成及时空变化

2.2.3 千岛湖浮游植物优势种的密度和生物量组成及时空变化

2.3 讨论

2.3.1 千岛湖浮游植物群落组成及优势种的历史变迁

2.3.2 千岛湖浮游植物时空变动格局及其变迁

第三章 千岛湖环境因子及其与浮游植物群落结构的关系

3.1 材料与方法

3.1.1 采样点设置

3.1.2 水样采集、水化学指标测定和数据处理

3.2 结果

3.2.1 温度、溶解氧、高锰酸盐指数的时空动态

3.2.2 营养盐的赋存形态

3.2.3 营养盐的时空分布

3.2.4 浮游植物生物量和细胞密度与环境因子相关性分析

3.3 讨论

3.3.1 千岛湖浮游植物与营养盐的关系

3.3.2 气象、水文特征对千岛湖浮游植物

第四章 千岛湖浮游植物生物量与叶绿素a关系及其影响因素

4.1 材料与方法

4.1.1 采样点设置

4.1.2 水样采集、水化学指标测定和数据处理

4.2 结果

4.2.1 千岛湖浮游植物叶绿素a含量与生物量关系

4.2.2 千岛湖浮游植物叶绿素a含量百分比时空变化

4.2.3 浮游植物生物量与叶绿素a含量百分比关系

4.3 讨论

结论

参考文献

附录 千岛湖各点浮游植物主要属组成

致谢