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硅藻群落指示的近50年来大理西湖湖泊生态系统演变规律

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环境科学 2020年第10期41卷 4572-4580页

作者：张晨雪徐敏董一凡王荣方凤满安徽师范大学地理与旅游学院芜湖241003 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049

近年来,增强的人类活动使得云南部分湖泊生态系统发生退化,由草型清水态向藻型浊水态转变.全球变化背景下,了解湖泊生态系统演变规律是进行有效管理的前提,具有重要的科学意义.本研究以云南大理州小型浅水湖泊西湖为例,通过对沉积物硅... 详细信息

近年来,增强的人类活动使得云南部分湖泊生态系统发生退化,由草型清水态向藻型浊水态转变.全球变化背景下,了解湖泊生态系统演变规律是进行有效管理的前提,具有重要的科学意义.本研究以云南大理州小型浅水湖泊西湖为例,通过对沉积物硅藻群落和理化指标的分析,探讨了20世纪60年代中期以来大理西湖环境演变历程.结果表明,大理西湖生态系统在近50年发生了明显的稳态转换,以2000年为节点,硅藻群落从2000年前偏好贫营养环境的底栖附生种Cocconeis placentula、Staurosira construens、Gomphonema angustum和Achnanthidium minutissimum为优势种的状态,逐渐演替为偏好中营养环境的底栖附生硅藻Encyonopsis microcephala和Navicula cryptocephala及偏好富营养环境的浮游硅藻Cyclotella atomus、Cyclotella meneghiniana、Stephanodiscus hantzschii和Aulacoseira granulata为主导的状态.时间序列的主成分分析表明,硅藻群落主要响应了营养的变化.冗余分析结果也证实营养盐富集是大理西湖硅藻群落长期演化的主要驱动因素.本文论述了近50年来大理西湖流域气候变化和开发活动(农业围垦、化肥施用、畜牧养殖和渔业养殖等)促使湖泊营养盐持续积累,浮游藻类大量繁殖,湖泊内部生产力显著提高,湖泊生态系统逐渐向藻型浊水态转变的演化特征.

关键词：大理西湖浅水湖泊硅藻群落稳态转换生态系统

抚仙湖硅藻群落的时空变化特征及其与水环境的关系

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环境科学 2018年第7期39卷 3168-3178页

作者：李蕊陈光杰康文刚陈丽王教元陈小林刘园园冯钟张涛云南师范大学旅游与地理科学学院高原地理过程与环境变化省重点实验室昆明650500

抚仙湖是我国重要的深水型淡水湖泊且水体水质总体处于I类水平,近年来在流域开发、全球变暖等影响下其生态环境功能呈现退化的趋势,需要对湖泊生物的群落组成、分布模式及其驱动因子进行系统评价.本研究于2015年选取抚仙湖的南、中、北... 详细信息

抚仙湖是我国重要的深水型淡水湖泊且水体水质总体处于I类水平,近年来在流域开发、全球变暖等影响下其生态环境功能呈现退化的趋势,需要对湖泊生物的群落组成、分布模式及其驱动因子进行系统评价.本研究于2015年选取抚仙湖的南、中、北湖区共3个采样点开展了表层水体硅藻群落和水环境特征的逐月分析.样品中共发现硅藻31个属、166个种且以浮游类型为主,其中云南特有硅藻种Cyclotella rhomboideo-elliptica基本消失.硅藻群落结构的逐月变化在3个采样点中均呈现明显的季节演替特征,其中1、2月优势种主要为Fragilaria crotonensis,3月优势种为Aulacoseira granulata,4月C.ocellata与F.crotonensis同为优势种,而在其余月硅藻群落结构较为单一且优势物种皆为C.ocellata(相对丰度占~80%).而空间尺度上,硅藻优势属种分布和群落结构具有较高的一致性.主成分分析显示,不同湖区的硅藻群落结构组成和水体环境在时间尺度上存在较大差异,而在空间尺度上差异较小;冗余分析和变差分解等分析结果进一步表明,影响群落结构时空变化的主要驱动因子是气象与物理因子(包括水温、风速和透明度),共解释了硅藻群落变率的27.6%,表明了该深水湖泊水体热力分层的厚度与持续时间是影响硅藻群落构建的重要过程.同时,湖泊营养水平与水体离子浓度也对硅藻群落结构产生了明显影响,分别解释了硅藻群落变率的21.2%和9.4%.因此,持续的区域变暖和流域开发明显影响了抚仙湖的生物群落构建与生态系统健康,对抚仙湖的生态保护不仅需要控制营养盐等流域污染物的输入,同时应该积极应对气候变化的长期影响.

关键词：抚仙湖硅藻群落时空分布水温营养盐

太子河河岸带土地利用类型与硅藻群落结构的关系

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环境科学研究 2015年第11期28卷 1662-1669页

作者：李丽娟金文王博涵项珍龙殷旭旺徐宗学张远大连海洋大学水产与生命学院辽宁省水生生物学重点实验室辽宁大连116023 北京师范大学水科学研究院北京100875 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室流域水生态保护技术研究室北京100012

为了评价河岸带土地利用对河流硅藻群落的影响,于2012年5月对太子河河岸带4种主要土地利用类型(森林用地、森林耕作用地、耕地、城镇建设用地)下38个采样点的硅藻群落和水环境特征进行采样分析.结果表明:森林用地的指示种为膨大桥弯藻(C... 详细信息

为了评价河岸带土地利用对河流硅藻群落的影响,于2012年5月对太子河河岸带4种主要土地利用类型(森林用地、森林耕作用地、耕地、城镇建设用地)下38个采样点的硅藻群落和水环境特征进行采样分析.结果表明:森林用地的指示种为膨大桥弯藻(Cymbella turgida)、优美桥弯藻(C.delicatula)、弧形峨眉藻(Ceratoneis arcus)、Gomphonema trancatum等寡污指示种;耕地的指示种为颗粒直链藻(M.granulate)、库津小环藻(Cyclotella kuetzingiana)、线形菱形藻(N.linearis)、尖布纹藻(Gyrosigma acuminatum)等污染指示种.聚类分析结果显示,相同土地利用类型区域内,硅藻群落结构特征较为相似.典范对应分析显示,ρ(CODMn)、ρ(SS)(SS为悬浮物)和ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)是影响硅藻群落结构特征的主要水环境因子.不同土地利用类型区域内硅藻群落结构特征差异显著,其中,森林用地内硅藻生物指数(17.98)和硅藻属数量(17.33个)最高,Shannon-Wiener多样性指数(2.22)和Pielou均匀度指数(0.54)最低;耕地内Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数平均值最高,分别为3.37和0.82;城镇建设用地内物种丰富度(11.00)、硅藻生物指数(9.20)和硅藻平均密度(0.71×104L-1)最低.研究显示,不同土地利用类型通过对水环境因子的影响进而影响硅藻群落的变化,其中城镇建设用地面积所占比例较高的河流水环境质量和硅藻群落状况最差;太子河河岸带土地利用类型对河流硅藻群落结构影响显著,并表现出明显的空间异质性.

关键词：硅藻群落土地利用类型环境因子典范对应分析指示种分析太子河

在种与属两个级别评价太子河硅藻群落与环境因子的关系

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生态学报 2014年第22期34卷 6613-6621页

作者：刘麟菲谭冰冰殷旭旺张远孟伟大连海洋大学水产与生命学院辽宁省水生生物学重点实验室大连116023 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室流域水生态保护技术研究室北京100012

2009年8—9月,对辽宁省太子河流域67个点位进行采样调查,以硅藻群落为研究对象,比较硅藻属级水平与种级水平相对多度、物种丰富度以及生物多样性指数间的相关性,并比较硅藻属级与种级属性与环境因子的相关性。实验结果表明,太子河流域... 详细信息

2009年8—9月,对辽宁省太子河流域67个点位进行采样调查,以硅藻群落为研究对象,比较硅藻属级水平与种级水平相对多度、物种丰富度以及生物多样性指数间的相关性,并比较硅藻属级与种级属性与环境因子的相关性。实验结果表明,太子河流域硅藻属级水平的相对多度、丰富度和多样性指数与硅藻种级水平都极显著相关。Pearson相关性分析表明,硅藻属级水平的丰富度与环境显著相关的因子与种级水平丰富度与环境显著相关的因子相一致。Mantel-Test相关性分析表明,硅藻属级水平的相对多度与环境因子的相关性弱于种级水平与环境因子相关性。典范对应分析结果显示,影响硅藻属级和种级群落结构分布的主要环境因子均为悬浮物。基于硅藻生物评价指数的流域健康评价结果表明,应用硅藻属级和种级属性对太子河流域进行健康评价,其评价结果相一致。

关键词：硅藻群落鉴定等级相关性分析典范对应分析硅藻生物评价指数

星云湖硅藻群落响应近现代人类活动与气候变化的过程

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生态学报 2016年第10期36卷 3063-3073页

作者：刘园园陈光杰施海彬陈小林卢慧斌段立曾张虎才张文翔云南师范大学旅游与地理科学学院高原湖泊生态与全球变化重点实验室昆明650500

随着人类活动的增强与全球气候变暖的持续,近年来云南湖泊的生态系统功能持续退化,而目前对云南湖泊生态系统的研究还主要集中于单一环境压力的生态效应。以星云湖为研究对象,通过沉积物记录与现代监测资料,识别在湖泊富营养化、气候变... 详细信息

随着人类活动的增强与全球气候变暖的持续,近年来云南湖泊的生态系统功能持续退化,而目前对云南湖泊生态系统的研究还主要集中于单一环境压力的生态效应。以星云湖为研究对象,通过沉积物记录与现代监测资料,识别在湖泊富营养化、气候变化以及人类强烈干扰下硅藻群落结构响应的过程,并甄别驱动群落变化的主要环境压力及其强度。结果显示随着湖泊生产力水平(如沉积物叶绿素a浓度)的增加,硅藻物种组成发生了明显的变化,主成分分析表明了水体富营养化是驱动群落变化的主要环境因子(r=-0.63,P硅藻群落变化的主要环境因子,分别解释了群落变化的18.8%和2.9%;而1951年以后,湖泊营养水平和温度分别解释了硅藻群落结构变化的31.4%和26.8%。研究结果表明了硅藻群落长期变化的主控因子是湖泊营养水平,而人类活动及气候变化等可以通过改变湖泊水动力及湖水温度来驱动硅藻群落的演替,同时抚仙湖-星云湖的连通性也对硅藻群落的演替产生了一定影响。

关键词：星云湖湖泊沉积物硅藻群落富营养化气候变化水动力

珠江流域西江支流贺江水体硅藻群落结构、分布和评估

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湖泊科学 2015年第1期27卷 86-93页

作者：姚文婷蔡德所唐鑫文宏展三峡大学水利与环境学院宜昌443002 广西水利电力勘测设计研究院南宁530023 广西水环境监测中心南宁530023

综合运用TWINSPAN数量分类和DCA排序方法评估了贺江流域硅藻群落,结合硅藻生物指数(IBD)、硅藻属指数(IDG)、硅藻营养化指数(TDI)和特定污染敏感指数(IPS)对其结果进行进一步验证.结果显示,TWINSPAN将贺江流域的38个样点分为4组,且群落... 详细信息

综合运用TWINSPAN数量分类和DCA排序方法评估了贺江流域硅藻群落,结合硅藻生物指数(IBD)、硅藻属指数(IDG)、硅藻营养化指数(TDI)和特定污染敏感指数(IPS)对其结果进行进一步验证.结果显示,TWINSPAN将贺江流域的38个样点分为4组,且群落Ⅰ到群落Ⅳ其生境质量逐渐变得单一,人为干扰程度逐渐加大;划分的四组群落在DCA排序图上有明显的界限,依据Van Dam硅藻生态指示意义,水环境污染程度从群落Ⅰ到群落Ⅳ逐渐加剧,有争议的样点7、8和24在DCA排序图上也倾向于群落Ⅲ.4种硅藻指数都是显著相关的,但IBD、IPS、IDG在硅藻群落的箱型图中明显呈现出合理的趋势.以上研究表明,划分的硅藻群落较好地反映了贺江流域的生态质量,IBD、IPS、IDG适合于贺江流域生物监测与评价.

关键词：硅藻群落 TWINSPAN分类 DCA排序硅藻指数贺江西江珠江流域

扎龙湿地硅藻植物群落季节变化及其对环境的响应

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生态学报 2017年第8期37卷 2818-2827页

作者：代存芳易映彤刘妍巴秋爽范亚文哈尔滨师范大学生命科学与技术学院植物学省级重点实验室哈尔滨150025

扎龙湿地位于黑龙江省西部、松嫩平原乌裕尔河下游,是我国北方同纬度地区最完整的湿地。于2012年春、夏、秋3季,对扎龙湿地6个代表性区域进行硅藻标本采集,经观察鉴定,发现硅藻植物140个分类单位,包括121种19变种,隶属于2纲6目9科30属... 详细信息

扎龙湿地位于黑龙江省西部、松嫩平原乌裕尔河下游,是我国北方同纬度地区最完整的湿地。于2012年春、夏、秋3季,对扎龙湿地6个代表性区域进行硅藻标本采集,经观察鉴定,发现硅藻植物140个分类单位,包括121种19变种,隶属于2纲6目9科30属。羽纹纲物种较丰富,占总种类数的95%。硅藻植物群落呈现明显的季节演替,秋季硅藻种类丰富度及相对丰度明显高于春、夏两季,优势种多以淡水、半咸水、喜弱碱的种类为主,优势种与水体的盐度和酸碱度存在一定的响应关系。应用典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)探讨硅藻植物群落变化与环境因子之间的关系。CCA结果显示在扎龙湿地中,水温、电导率、pH、溶解氧是影响硅藻群落结构变化的主要因素,此外总氮、总磷也是硅藻群落季节演替的重要驱动因子。结合硅藻植物多样性指数和硅藻商对扎龙湿地水质进行综合评价,结果显示扎龙湿地整体为中-寡污带水体,部分水域水质较清洁,少数样点受人为因素影响,呈轻污染。

关键词：硅藻群落季节变化环境响应

基于GAM模型的硅藻群落与环境因子相关性分析

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人民长江 2020年第6期51卷 43-48页

作者：杨佳星蔡德所姚文婷张昆散剑娣三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443000 广西水利电力勘测设计研究院广西南宁530023

底栖硅藻水质生物监测技术是被广泛研究与使用的一种监测河流水质及生态质量的理想手段。通过将CCA排序和GAM分析两种方法相结合,分析了对龙江区域河流附生硅藻群落分布影响较大的环境因子。GAM模型画出了各个水环境因子对硅藻完整性指... 详细信息

底栖硅藻水质生物监测技术是被广泛研究与使用的一种监测河流水质及生态质量的理想手段。通过将CCA排序和GAM分析两种方法相结合,分析了对龙江区域河流附生硅藻群落分布影响较大的环境因子。GAM模型画出了各个水环境因子对硅藻完整性指数IBI的响应机制,偏CCA分析进一步确认了营养盐因子对河流硅藻群落的重要性。将两种方法的结果进行比较,最终得出营养盐和电导率是影响龙江附生硅藻群落结构变化的主要因子,流速和水温为次要影响因子。两种分析方法相结合增加了结果的可靠性。

关键词：硅藻群落 CCA排序 GAM模型营养因子 IBI指数龙江

柳江流域不同水文季节水质对附生硅藻群落的影响研究

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生态科学 2020年第1期39卷 10-19页

作者：李佳静刘威邓培雁华南师范大学化学与环境学院广州510631 广州大学环境科学与工程学院广州510405

为研究溶解氧(DO)、化学需氧量(CODMn)、氨氮(NH4+-N)、汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)和镉(Cd)在枯水期和丰水期变化对附生硅藻群落结构的影响,分别于2017年3月和6月对柳江流域进行了调查分析,旨在为深入研究柳江流域硅藻群落分布特征奠定基础... 详细信息

为研究溶解氧(DO)、化学需氧量(CODMn)、氨氮(NH4+-N)、汞(Hg)、铅(Pb)、砷(As)和镉(Cd)在枯水期和丰水期变化对附生硅藻群落结构的影响,分别于2017年3月和6月对柳江流域进行了调查分析,旨在为深入研究柳江流域硅藻群落分布特征奠定基础,以期为该流域水质的利用和管理提供理论依据。柳江流域共鉴定出附生硅藻137种,隶属于6目9科34属。各采样点硅藻丰富度变化范围为13—42种,呈现为丰水期高于枯水期。硅藻优势种组成在枯、丰水期分别有5种和8种,具有明显的季节演替。聚类分析(Cluster analysis)显示,硅藻群落结构在时空分布上存在差异,枯水期可分为3个类群,基本呈现在干流及支流段的上游、中游和下游;丰水期可分为2个类群,大致分布在流域的中下游和上游。其中,在枯水期,Cyclotella fottii、Cyclotella.stelligera、Achnanthes minutissima和Cymbella laveis在上游为优势种,A.minutissima和Nitzschia valdecostata在中游丰度较高,下游优势种为Navicula cryptocephala、Amphora montana和A.minutissima等;在丰水期,中下游优势种主要以Nitzschia palea为主,上游优势种为A.minutissima、A.montana和Achnanthes petersenii等。主成分分析(Principle component analysis,PCA)和冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示,枯水期水质因子对硅藻群落的影响为Pb>Cd>Hg>As>CODMn>DO,丰水期为As>DO>CODMn>NH4+-N>Cd。结果表明,水质因子Cd、As、DO和CODMn在枯水期和丰水期都对硅藻群落结构的变化起着重要作用,但重金属因子在枯水期对硅藻影响较大,而溶解氧在丰水期对硅藻影响较大。

关键词：硅藻群落水质聚类分析冗余分析