基于结构方程模型的浮游植物与环境因子关系研究

摘要

由人类活动和全球气候变暖造成的富营养化是水生态系统面临的重要威胁。作为水生态系统最主要的初级生产者，浮游植物具有增长速度快、繁殖周期短，容易发生水华爆发和物种灭绝等特点。因此，浮游植物与环境因子的关系是水生态学研究的核心问题。在本研究中，于2011年到2012年在七星湖和南四湖设置不同样点，分别对浮游植物和水环境因子进行监测和分析。研究湖泊主要环境因子特征，以及浮游植物的物种组成、丰度、生物量、多样性指数等群落特征。同时，应用结构方程模型(Structure Equation Modeling，SEM)研究了两个区域浮游植物与环境因子的关系，得到七星湖和南四湖浮游植物群落的主要影响因子。主要结果如下:
　　1)七星湖各样点温度(WT)平均值为24.4℃，透明度(SD)均值为45.17cm，酸碱度(pH)均值为8.11，溶解氧(DO)均值为7.25mg/L。湖泊营养盐含量较高，总体处于富营养化状态，各样点总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)平均浓度分别为6.82mg/L、0.68mg/L、2.27mg/L，且时空变化差异大。
　　2)在调查取样期间，七星湖共发现浮游植物7门74属106种，以绿藻门种类最多，硅藻、蓝藻次之，且两年间种数变化差异不大;南四湖共发现浮游植物135种，绿藻门种类最多，硅藻、蓝藻次之，且季节差异性较大。其中，夏季浮游植物数最多，春、秋次之，冬季最少。
　　3)在调查取样期间，七星湖浮游植物密度和生物量均值分别为7.30×106个/L和14.44mg/L，且年际变化差异显著。在2011年浮游植物密度和生物量分别为1.41×l08个/L和23.69mg/L。2012年浮游植物密度和生物量分别为4.69×106个/和5.18mg/L。七星湖Shannon-Weaver多样性指数和Pielou均匀度指数分别为2.29和0.67，且年际差异显著。湖泊整体处于富营养化状态，2012年水质状态略好于2011年。南四湖浮游植物丰度和生物量均值分别为2.58×106个/L和1.67mg/L，且季节变化差异显著。其中，绿藻门丰度和生物量占比都在秋季达到最大值，为主要门类;到冬季，绿藻门丰度和生物量占比都达到最小值。
　　4)SEM分析结果表明，七星湖总浮游植物主要影响因子为WT、DO、pH，蓝藻门主要影响因子为WT、DO、pH，绿藻门主要影响因子为TP、DO，硅藻门主要影响因子为TP、DO。南四湖总浮游植物主要影响因子为WT、SD、TN、TP、NH4+-N，蓝藻门主要影响因子为WT、NH4+-N，绿藻门主要影响因子为WT、SD，硅藻门主要影响因子为TP、NH4+-N和浮游动物生物量。
　　该研究在理论上有助于理解SEM对于研究浮游植物与环境因子关系上的适用性，在应用上有利于改善水质、维持生态系统平衡以及抑制藻类爆发。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 浮游植物与环境因子

1．2．2 结构方程模型

1．3 研究内容及创新点

1．3．1 研究内容

1．3．2 主要创新点

1．3．3 论文结构图

第2章 研究区域概况与方法

2．1 研究区域概况

2．2 样品采集与鉴定

2．2．1 样点布设

2．2．2 采样时间

2．2．3 取样与分析

2．3 数据处理与统计分析

2．3．1 浮游植物优势度与多样性指数

2．3．2 统计分析

第3章 七星湖浮游植物与环境因子

3．1 环境因子

3．2 浮游植物群落特征

3．2．1 物种组成

3．2．2 丰度时空变化

3．2．3 生物量时空变化

3．2．4 生物多样性时空变化

3．3 环境因子对浮游植物影响

3．3．1 环境因子对总浮游植物影响

3．3．2 环境因子对蓝藻门影响

3．3．3 环境因子对绿藻门影响

3．3．4 环境因子对硅藻门影响

3．4 讨论

3．4．1 七星湖营养状态

3．4．2 浮游植物群落与营养状态

3．4．3 环境因子与浮游植物关系

3．5 小结

第4章 南四湖浮游植物与环境因子

4．1 环境因子与浮游植物群落特征

4．1．1 环境因子特征

4．1．2 浮游植物群落特征

4．2 环境因子对浮游植物的影响

4．2．1 环境因子对总浮游植物影响

4．2．2 环境因子对蓝藻门影响

4．2．3 环境因子对绿藻门影响

4．2．4 环境因子对硅藻门影响

4．3 讨论

4．4 小结

第5章 结论

6．1 存在的问题

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢