1 不同水文期汝溪河浮游硅藻动态变化及功能群特征
研究结果显示(图2),汝溪河丰水期、枯水期和平水期这3个水情期共鉴定出浮游植物274种,囊括8门,其中蓝藻门15属,35种,绿藻门52属,92种,甲藻门4属,11种,裸藻门3属,9种,隐藻门2属,3种,黄藻门1属,2种,金藻门2属,1种,硅藻门33属121种。浮游硅藻种类最多,生物量最大,且浮游硅藻在3个水情期均是优势类群。3个水情期,以丰水期最盛,有103种,硅藻细胞数量达到高峰。土亚尼等对大茶湖浮游藻类的调查研究结果显示,硅藻在每个水情期均占一定的比例,但优势性主体现在平水期和枯水期;土丽卿、刘霞的研究也表明,淀山湖、太湖浮游硅藻在平水期和枯水期是优势类群。本研究所呈现的研究结果与一般湖泊在各水情期的硅藻动态变化情况有所差异不一致,这有可能与三峡大坝水库的建立和反季节的水位调度有关。三峡工程白2003年开始蓄水到2010年175米最高设计水位蓄水后进入全面的运行状态,受库区干流回水顶托的影响,库区各一级支流和二级支流库湾形成了大面积的支流回水区,库区的水文水生态情势包括流速、透明度、水深、水体滞留时问、水体营养盐含量以及浮游植物群落结构等方面均发生了很大的变化。经过统计分析发现,汝溪河浮游硅藻功能类群多样,包括A, B, C, D, Lo, MP, P, TB, X3, S1这10大功能类群。其中丰水期D类群密度占绝对优势,其次是MP, B, P类群;枯水期优势功能类群依然是D类群,其次MP, P, A, B类群为共次优势类群;平水期的优势类群则也是与其他2个水情期有相同的趋势,D类群最多,MP, P类群次之。浮游硅藻功能类群的组成与水体环境特征联系紧密,各种生物与非生物环境因了都影响着水体中浮游藻类的功能类群。不同的环境条件具不同的功能类群,同时,不同的功能类群对应着不同的环境条件,对环境具指示作用。然而,世界范围内,浮游硅藻功能群组成结构在不同河湖水系内基本相似。
2 汝溪河水体水环境
水体环境由各种环境因了构成,三峡工程使库区环境因了发生显著变化进而对水生态环境产生显著影响[[39]。本研究表明,汝溪河整体TN变化范围在1.2963.313 mg / L-1 > 1.200 mg / L-1「图4 Ca)」;TP质量浓度变化范围为0.0240.287 mg / L-1 > 0.020 mg / L-1「图4 Cb)」;单从TN } TP来看,3个水期质量浓度有差异但不明显,可能是由于工业、生活污水向水体中排放较多,较频繁,致使水体中氮磷质量浓度均较大,根据文献, TN} TP在3个水文期均已达到富营养化水平。而丰水期Chl-a含量(图3)变化范围为0.2567.239 mg·m-3m,枯水期为0.5832.570 mg·m-3m,均达到中营养水平;高锰酸盐指数变化范围为1.0155.600,也已达到中营养水平,其中,丰水期水体受有机污染以及还原性物质污染的程度较高,达到富营养水平;透明度在平水期由于甲藻水华的频繁发生致使其值出现最低,变化范围为15}117cm,达到富营养水平。综合来看,汝溪河在平水期和丰水期均达到中一富营养化水平,枯水期也能达到中等富营养化水平。
3 汝溪河浮游硅藻功能群与环境因子的相关性
通过统计分析发现,汝溪河D功能类群最多,其中又以丰水期最盛,且丰水期主要以菱形藻属C Nitzschia和针杆藻属C,S`ynedra)为主。通过逐步回归分析(表3}筛选出了影响丰水期D类群密度主要环境因了为碱度,RDA分析表明与p CDO)呈显著负相关。在丰水期碱度变化范围为60.66076.760 mg / L-1,较平水期和枯水期低,可能是在夏季,水体浮游植物大量繁殖生长,光合作用速率增大,水体中CO:大量消耗,HC03一和C03z一含量增多,进而降低水体的碱度,而这个碱度范围刚好最适应D类群的生长;而夏季的高温会降低水体中溶解氧含量,加上水体中浮游植物的大量繁殖生长更加减少了水体中的溶解氧含量,由此可见,D类群是适应在溶解氧含量充足的条件下生长。平水期筛选出影响D类群密度的主要环境因了为p CTN}、水温(表3},且与p <NH3-N), p <N03--N)呈正相关。这个时期的水温适中,在17.6021.04范围波动,且整个水体的氮水平处于富营养状态,由此可见,此时期的D类群较同时期其他类群更能适应富营养水体。枯水期D类群,p CDO)与电导率是最为显著的影响因了(表3}, p CDO)呈显著正相关。枯水期温度较低,水体中的溶解氧含量显著增多,由于D类群与之正相关,进而使D类群形成优势类群。综合这个时期环境因了监测来看,汝溪河水体整体呈现富营养水平,而D类群在3个时期均是优势类群,说明D类群更能适应富营养化水体。并且在Padisak的研究中也表明D类群适宜生活在富营养化水体中。而在张萌对赣江功能群研究中,表明D类群对水体氨氮有机污染比较敏感,除此之外还受电导率和氧化还原电位的影响。
MP类群适宜生活在扰动频繁,浑浊的淡水水体中,P类群适宜生活在持续混合水层,耐受低光,对水体分层很敏感。在本研究中这2个功能群虽在3个水情期均有分布,但在枯水期丰度最大,MP为1.03x 106cells / L-', P为0.71 x 106 cells / L-';且MP类群以舟形藻C Navicula)为代表属种,P类群以钝杆藻C Fragilaria为代表属种。在枯水期,汝溪河水体中碱度的平均水平在3个水情期最高,高锰酸盐指数及总磷质量浓度在3个水情期虽是最低,但也已达到中一富营养水平;并且在枯水期温度低,光照强度低,对于耐低温捕光能力强的类群具有显著优势,如耐低光的P类群。通过逐步回归分析(表3}以及RDA分析发现,在枯水期MP功能群与碱度,p CKMn04), p CTP)呈正相关,说明如果水体遭遇有机和无机污染以及水体营养过盛,MP类群依然能够存活的很好。对于L。类群,在3个水文期也都有出现,以普通等片藻 CDiatoma vu烤are)和羽纹藻CPinnularia}为主。与L。类群相关性较强的环境因了有水深、水温、pH, p CDO}、氧化还原电位(ORP}、水温、电导率以及P(、),说明L。类群适宜生活的生境很广,而前人的研究也表明L。类群适应的生境范围很广,水体可深可浅,水域可大可小,营养状况可贫可富。A、B、C类群均以小环藻属C Cyclotella为代表属种,但是它们各白对环境的耐受性具明显差异。在本研究中(表3)} A类群与氧化还原电位、水温、浊度关系密切,汝溪河的水温变化在8.732.5℃之问,由于水体碱度呈现弱碱性一中强碱性,随着温度升高,水体的pH减小,这使得对pH升高很敏感的A类群来说很适宜生存,与张萌[[38]关于赣江流域功能群以及Reynolds 关于湖泊水体的研究结论相似。对于B类群,通过RDA分析显示其与p CNH3-N), p CN03--N)以及水温呈正相关,在枯水期光照较弱,水体热分层不明显,使得该时期B类群较其它2个时期丰度大,在黄国佳的研究中甚至发现枯水期B类群为优势功能类群。C类群出现在平水期和枯水期,以美丽星杆藻CAsterionella formosa}和梅尼小环藻CCyclotellameneghiniana)为主,在这2个时期光照不强,并且由于三峡大坝蓄水,回水区水位高,水体分层明显,生活污水以及人工饲养大肆投放的鱼饲料,使得水体污染较严重,水体富营养化,而C类群的出现,说明C类群适宜生活在富营光化水体中且耐弱光,这也验证了胡韧就C类群的识别以及Padisak关于C类群的描述。
TB类群主要是生活在水流湍急,耐冲刷的上游地区,X3类群主要的生活环境为耐恶劣环境的贫营养混合浅水水体,Sl类群则适宜于耐低光的混合浑浊水体,此前在清洁的湖泊中就发现过Sl类群。本研究中,在进行数据统计分析时发现TB, X3, S1这3个类群均集中出现于上游较清洁样点,TB类群在3个水情期都有出现,且集中出现于上游样点老涂井;X3类群在白庙、老涂井均有出现,但还是集中于老涂井;S1类群仅出现于丰水期老涂井样点。逐步回归分析及RDA分析。结果也显示,TB, X3, S1这3个功能类群与P(、)、浊度正相关性较强。