关键词：
太湖流域
浮游植物
功能类群
环境因子
水质评价
摘要：
太湖流域位于长江下游,水系发达,是典型的平原水网地区,其水质关系到居民的用水安全。浮游植物作为水生态系统的初级生产者,对环境变化敏感,常被用于水质监测与评估。本研究于2019年8-9月丰水期在太湖流域设置85个采样点,对流域内主要湖泊、河流、水库和溪流等4种不同类型水体开展浮游植物和水质调查,使用FG、MFG、MBFG三种功能类群划分方法对太湖流域浮游植物进行划分,分析浮游植物群落组成在水体间的差异及在全流域的空间分布格局,探讨三种功能类群在不同水体中的适用性情况;评估空间及环境因子的贡献大小,识别影响浮游植物功能类群空间分布的关键环境因子;使用多种指标对太湖流域水质进行综合评价;以期为太湖流域生态系统的保护提供基础资料,为流域水质的综合管理和可持续发展提供理论依据。主要结果如下:1.首次利用“人工智能图像识别技术”,并结合传统人工镜检,在2019年8-9月太湖流域共鉴定浮游植物250个分类单位,包括242种6变种2变形,隶属于9门13纲28目57科110属,其中绿藻门种类最多(45.6%),其次为硅藻门(45.6%)、蓝藻门(45.6%)。四种水体浮游植物种类组成存在差异,但均以绿藻门、硅藻门和蓝藻门为主,河流的种类数目最多(224种),其次为湖泊(166种)、水库(83种)、溪流(34种)。浮游植物种类数目呈现流域西部的溪流最低,太湖及长江沿岸的河湾次之,中部平原河网最高的格局。2.2019年8-9月太湖流域浮游植物平均生物量为7.63 mg/L,波动于0.02-233.10 mg/L之间,以蓝藻门(71.41%)、硅藻门(11.74%)、绿藻门(10.8%)为主。四种水体浮游植物生物量存在差异,但仍以蓝藻门、硅藻门和绿藻门为主,河流平均生物量最高(9.76±34.12 mg/L),其次为湖泊(6.57±6.36 mg/L)、水库(3.17±0.33mg/L)、溪流(0.25±0.18 mg/L)。浮游植物生物量整体呈现流域西部的溪流最低,除北太湖以外的太湖、中部平原河网和长江沿岸的河湾次之,北太湖及沿岸区域最高的空间格局。3.研究期间太湖流域共划分31个FG功能类群,分别为C、D、E、F、G、H1、J、K、LM、Lo、M、MP、N、P、Q、S1、S2、SN、T、TB、TC、TD、W0、W1、W2、WS、X1、X2、X3、Xph、Y类群;24个MFG功能类群,分别为1a、1b、1c、2c、2d、3a、3b、4、5a、5b、5c、5d、5e、6a、6b、6c、7a、8a、9a、9b、10a、10b、11a、11b类群;7个MBFG功能类群,分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ类群。共划分15个FG优势功能类群,分别为M、D、J、S1、C、Y、F、P、MP、H1、SN、W1、G、K、TB类群;13个MFG优势功能类群,分别为1b、1c、2d、3b、5a、5b、5e、6b、6a、7a、8a、11a、11b类群;6个MBFG优势功能类群,分别为Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ类群。相似性分析(ANOSIM)显示,只有FG功能类群能显著表征四种水体浮游植物功能类群组成的差异(P<0.05)。FG功能类群聚类分析和相似性百分比分析(SIMPER)显示,太湖流域浮游植物分布具有一定的空间异质性,以太湖为中心向外形成3个聚类组,物种组成类型依次为蓝藻型、蓝藻—绿藻—硅藻型、绿藻—硅藻—蓝藻型,主要贡献类群依次为M、S1类群,M、S1、P、J类群,P、S1、J、D、C类群。Mantel检验显示,随着地理距离的增加,FG功能类群组成相似性降低。4.太湖流域各水体以及基于FG功能类群聚类分组的环境因子存在显著差异(P<0.05)。主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)表明,影响太湖流域FG、MFG、MBFG三种功能类群分布的主要环境因子为:高锰酸盐指数(COD)、硝酸盐氮(NO-N)、总氮(TN)、透明度(SD)、p H值和溶解氧(DO)。FG功能类群能更好地响应太湖流域水体环境因子的变化。变差分解(Variation partitioning)表明,空间因子和环境因子均能单独解释太湖流域浮游植物功能类群的变化,但空间因子影响更大;而在较小的局部区域,浮游植物功能类群的变化主要由环境因子解释。5.本研究利用多种分析方法对太湖流域水质进行综合评价。基于综合营养状态指数法评价太湖流域水质为轻度富营养状态。基于浮游植物多样性指数评价太湖流域水质整体为轻度—中度污染状态。基于浮游植物FG功能类群Q指数评价太湖流域水质为中等。综合以上几种水质评价手段,初步评价2019年太湖流域丰水期水质总体呈中度污染,营养状态为轻度富营养状态,四种水体中,水库水质最好,其次为河流,湖泊水质较差。
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