铜陵矿区河流浮游植物多样性及群落结构研究

摘要

在铜陵矿区河流选择21个典型采样点，分别于2011年11月和2012年2月、4月、7月（秋、冬、春、夏四季）进行浮游植物样品的采集，并对其进行定性、定量分析。采用多元统计方法分析浮游植物种类组成、数量变化、优势种、多样性指数等群落结构特征，运用SPSS相关性分析、典范对应分析(CCA)探究浮游植物与环境因子之间的相关关系，为铜陵矿区河流水环境评价、水资源保护与管理提供参考性依据。
　　 全部样本共鉴定出浮游植物8门334种及变种，绿藻门种数最多135种;硅藻门次之，108种;蓝藻门43种;裸藻门37种，其它门11种。浮游植物的优势度分析结果显示，蓝藻门和硅藻门均存在全年高峰。蓝藻门的优势种有颗粒颤藻（Oscillatoria granulata）、绿色颤藻（Oscillatoria chlorina）、巨颤藻（Oscillatoria princeps）、细小平裂藻（Merismopedia minima）、多变鱼腥藻（Anabaena variabilis）和水华束丝藻（Aphanizomeno flos-aquae）;硅藻门的优势种包括短小舟形藻（Navicula exigua）、钝脆杆藻（Fragilaria capucina）、克罗脆杆藻（Fragilaria crotonensis）、颗粒直链藻（Melosira granulate）和颗粒直链藻极狭变种（Melosira granulate var angustissima）。绿藻门为秋季高峰，优势种为小球藻（Chlorella vulgaris）。
　　 研究区域内，浮游植物的年平均丰度和生物量分别为2.41×107cells·L-1和1.04×102mg·L-1。对浮游植物的3种多样性指数方差分析结果显示，各季节、各采样点之间Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数差异均不显著(p＞0.05)，但Margalef丰富度指数差异显著(p＜0.05)，表明浮游植物物种时空变化明显，均匀度时空变化不明显。
　　 铜陵矿区河流浮游植物Margalef丰富度指数全年变化范围在0.20-2.78之间，Shannon-Wiener多样性指数全年变化范围在0.37-4.66之间，Pielou均匀度指数全年变化范围在0.03-0.32之间。Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均表现为秋季＞春季＞冬季＞夏季，Margalef丰富度指数表现为夏季＞冬季＞春季＞秋季。
　　 Jaccard相似性指数分析表明，铜陵矿区河流全年浮游植物群落结构季节变化明显，其值变化范围在0.38-0.49之间，显示各季节间浮游植物的种类相似性较差，群落结构变化明显，生境差异较大。冬季和春季的相似性指数最大，为0.49;其它季节之间的相似性指数均介于0.38-0.42之间。
　　 SPSS分析显示，浮游植物密度对数与总氮(TN)呈显著负相关，与总磷(TP)、正磷酸盐（PO43--P）、总有机碳(TOC)和高锰酸盐指数(CODMn)均呈显著正相关;水温(Tw)、总磷(TP)、正磷酸盐(PO43-P)、总有机碳(TOC)与Margalef丰富度指数呈极显著正相关;镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)与Margalef丰富度指数呈显著负相关;Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数与硝氮(NO3--N)呈显著正相关，与总有机碳(TOC)呈显著负相关。
　　 CCA分析结果表明，水温(Tw)、氨氮(NH3-N)、硝氮(NO3--N)、总磷(TP)、总有机碳(TOC)、砷(As)和铜(Cu)是影响铜陵矿区河流浮游植物物种分布的主要环境因子。从时空的角度看，水温、营养盐和有机物质的含量是影响浮游植物群落结构的重要因素，铅(Pb)、镉(Cd)、铁(Fe)、锌(Zn)、铜(Cu)等重金属对直接承接矿业废水的河段浮游植物影响也较大。
　　 通过铜陵矿区河流浮游植物组成、丰度、生物量及多样性指数的综合判定，冬季水质最差，秋季水质稍好，春、夏季节相对最好，但都达到中营养化水平以上;从不同的空间变化看，钟仓河和东北部圩渠的水质营养程度最高，水体严重富营养化，上游河段水质营养程度相对较低，但重金属污染相对较严重。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 浮游植物

1．2 浮游植物群落的影响因子

1．2．1 物理因子

1．2．2 化学因子

1．2．3 生物因子

1．3 浮游植物与水生态系统健康

1．4 本研究的目的、意义及内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究意义

1．4．3 研究内容

第二章 研究方法

2．1 研究区概况

2．2 样点布设及采样时间

2．3 样品采集与分析

2．3．1 水样的采集与测定

2．3．2 浮游植物样品采集与鉴定

2．4 数据处理

2．4．1 多样性指数、优势度及相似性指数的计算

2．4．2 相关性分析与典范对应分析

第三章 铜陵矿区河流理化性质

3．1 理化性质的时空变化

3．1．1 理化性质的季节变化

3．1．2 理化性质的空间变化

3．2 理化指标的相关性分析

3．2．1 常规理化指标的相关性分析

3．2．2 重金属的相关性分析

3．4 讨论

3．4．1 理化性质的时空分布特征

3．4．2 污染物来源

3．5 本章小结

第四章 铜陵矿区河流浮游植物数量特征及多样性

4．1 浮游植物种类组成与数量分布

4．1．1 浮游植物种类组成

4．1．2 浮游植物种类的季节分布

4．1．3 浮游植物种类的水平分布

4．2 浮游植物丰度和生物量

4．2．1 浮游植物丰度和生物量的季节分布

4．2．2 浮游植物丰度和生物量的水平分布

4．3 浮游植物的常见种和优势种

4．3．1 浮游植物常见种

4．3．2 浮游植物优势种

4．4 相似性

4．5 浮游植物多样性

4．5．1 浮游植物多样性的季节变化

4．5．2 浮游植物多样性的水平变化

4．5．3 浮游植物多样性指数的方差分析

4．5．4 浮游植物多样性的相关分析

4．6 讨论

4．6．1 浮游植物种类的时空分布特征

4．6．2 浮游植物丰度和生物量的时空分布特征

4．6．3 浮游植物优势种的时空分布特征

4．6．4 浮游植物的相似性

4．6．5 浮游植物多样性的时空分布特征

4．7 本章小结

第五章 铜陵矿区河流浮游植物与环境因子的关系

5．1 浮游植物与环境因子的单因子相关性分析

5．2 浮游植物与环境因子的多元统计分析

5．2．1 浮游植物与环境因子的CCA排序效果分析

5．2．2 采样点与环境因子的CCA分析

5．2．3 浮游植物物种与环境因子的CCA分析

5．3 讨论

5．3．1 环境因子对浮游植物群落结构的影响

5．3．2 环境因子对浮游植物群落稳定性的影响

5．4 本章小结

第六章 铜陵矿区河流生态系统健康评价

6．1 丰度和生物量评价

6．2 优势种群评价

6．3 多样性指数评价

6．4 讨论

6．4．1 河流生态系统健康评价标准的选择

6．4．2 河流生态系统健康状况的时空变化

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

图版

致谢

攻读硕士学位期间发表学位论文