浮游植物对高原水库水环境的指示及影响藻类生长的氮磷限制研究
作者单位：贵州师范大学
学位级别：硕士
导师姓名：李秋华
授予年度：2018年
主 题：浮游植物群落结构 FG功能组 MFG功能组 MBFG功能组 氮磷限制实验 红枫水库 百花水库
摘 要：红枫水库和百花水库同属于乌江流域猫跳河支流的上下游,是具有灌溉、发电、防洪、旅游等多种功能的重要饮用水源地。近年来随着人类活动的加剧,这两座水库富营养状况加重,水生态系统发生较大的变化。本研究为了深入揭示贵州水库生境的变化对浮游植物集群的选择机制,于2016年3月至2017年12月对红枫水库和百花水库进行一月一次的采样调查,阐明两座水库浮游植物群落结构动态变化特征,形成面向浮游植物群落生态属性的功能类别。同时为了解氮磷对贵州水库浮游植物生长的调控机制,分别于2017年4月、7月、10月、12月在百花水库和阿哈水库进行原位模拟实验,数据分析结果表明:红枫水库共检出浮游植物6门74种(属),百花水库检出6门58种(属),以硅藻和绿藻居多,小环藻和针杆藻为两座水库四季优势种。两座水库浮游植物群落结构均是春季为甲藻-硅藻-绿藻型,夏季转为硅藻-绿藻-蓝藻型,至秋冬季节以硅藻为主,略有不同的是百花水库春季甲藻生物量过高形成水华。同时由于藻类的生存特性,从表层至底层的浮游植物结构存在差异,硅藻在表层、中层和底层水体均占据一定比例;而蓝藻、甲藻和绿藻则主要出现在两座水库的表层水体;总体上中层和底层的物种丰富度及生物量均不如表层,表层生物量中层生物量底层生物量。红枫水库物种多样性高于百花水库,内在稳定性较高,群落结构较稳定不易发生更替。但随着时间的推移,红枫水库物种多样性正在逐年下降。将两座水库进行功能组分类,对比不同功能群在贵州水库中的实际应用状况。FG:红枫水库共归类出18个功能类群,百花水库归类出15个功能类群。红枫水库主要以B/D/P/L为主,浮游植物群落结构较稳定。百花水库主要以B/D/L为主,期间曾爆发过甲藻水华。MFG:红枫水库以1b/6a/6b/7a/7b/11c为主,百花水库以1b/1c/6b/7a/7b为主。红枫水库2016年和2017年优势功能群组成较为一致,相对生物量占比略有变化,百花水库较红枫水库优势功能群更替频繁。MBFG:红枫水库和百花水库均主要以功能群IV、V、VI组成。对比两座水库FG、MFG、MBFG功能类群的季节演替,发现这3种分类方法均能够一定程度上反映两座水库浮游植物群落结构变化,相对而言,MBFG的区分度并不是特别明显,FG和MFG表现得更为清晰。而经过RDA分析两座水库环境因子对浮游植物功能群分布的影响,水温均能显著影响到3个功能群的分布,营养盐并不是主要影响因子。其中FG和MFG分析得出的主要环境因子对物种分布解释度高于MBFG。根据一般的限值标准,百花水库和阿哈水库均显示磷限制特点。而氮磷比营养加富实验结果显示,百花水库夏秋季节氮的添加对于藻类的生长具有较大的促进作用,反而藻类对于磷的添加没有明显的响应,显示了明显的氮限制特点,冬季显示氮和磷共同限制;阿哈水库则显示出氮磷双限的特点。对于阿哈水库氮磷限制模拟实验研究表明,浮游植物夏季生长速率最高,冬季最低。对比不同藻类的生长速率,蓝藻和甲藻均具有较高的比生长速率,易在演替初期形成优势,硅藻和绿藻生长速率较低,善于储存营养盐,为后期生长提供能量基础,形成有利竞争。实验初期蓝藻和甲藻就占据了一定优势地位,后期绿藻取得竞争优势。而模拟实验进行过程中,浮游植物对NO-N的利用率较高,夏季最高,秋冬季节较低。其中P不变实验组中无机氮的吸收利用和转化率均较低。
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