淡水浮游植物功能群的概念、划分方法和应用

作为淡水水体的主要初级生产者,浮游植物群落对环境变化的响应十分迅速,因此被用来作为评估水体生态系统状况的指示性生物类群.如何利用浮游植物群落的种类组成信息,来解读其所响应的生态环境特征和变化,以及认识浮游群落结构变化的过程和驱动因素一直是淡水生态学研究的重要内容.根据生态位原理,生态学家们把生活习性和生存策略相似的浮游植物种类归于同一个"功能群",作为群落结构与响应分析的基本单元.浮游植物功能群已被广泛应用于各种淡水水体,功能群的分类和方法也得到了不断的改进和完善.应用较多的功能群划分系统有FG、MFG、MBFG和PFT.目前,我国浮游植物工作者也陆续开始采用浮游植物功能群来分析群落结构和反映水体环境特征,但常常会面临功能群划分上的困难.由于不同功能群划分方法存在较大差异,在使用上需要了解不同划分方法的原理和差别.本文综述了这4种功能群分类方法的特征和应用情况,并对它们的优劣进行了评价和对比,同时介绍了基于功能群的Q指数评价方法,为我国浮游植物群落水平上的相关研究和应用提供方便与参考.

江谷水库鱼类网箱养殖富营养化及浮游植物功能群的指示作用

针对肇庆江谷水库开展网箱养殖,近年来出现的水质恶化、水华爆发等问题,对江谷水库的北库区(网箱区)、南库区和大坝区开展了丰/枯水期两季的水质和浮游植物调查,分析鱼类养殖导致的富营养化特征及浮游植物功能群对养殖富营养化的指示作用。网箱区的富营养程度明显高于大坝区和南库区(TSI指数在枯水期分别为59.807>50.377>46.212,丰水期为50.363>46.996>43.800),网箱区枯水期水体TSI比丰水期高。网箱区浮游植物生物量由枯水期(平均4.061 mg·m L-1)变为丰水期(平均13.814 mg·m L-1),浮游植物功能群显示出明显的季节差异。(1)在丰水期,水库浮游植物群落在整体上为适应日混合的NA(鼓藻类)和J、K、F功能群占据优势;网箱区和大坝区的浮游植物功能群比较接近,以泽丝藻(Limnothrixsp.)、浮丝藻(Planktothrixsp.)、微囊藻(Microcystissp.)、小环藻(Cyclotellasp.)等种类为代表的S1、M、C功能群组成;而南库区没有这些优势功能群。(2)在枯水期,水库整体为功能群K、J、C、S1等占据优势,3个区域的浮游植物功能群组成空间差异明显,其中网箱区的特有优势功能群为LO、D、P,以飞燕角甲藻(Ceratium hirundinella)、微小多甲藻(Peridiniumsp.)、针杆藻(Synedrasp.)、颗粒直链藻(Aulacoseiragranulata)等种类为代表;南库区的特有优势功能的群为D和X1,以针杆藻、单针藻(Monoraphidiumsp.)、弓形藻(Schroederiasp.)等种类为代表;特有优势功能群G、A在大坝区和南库区都占据优势,以衣藻(Chlamydomonasp.)、长刺根管藻(Rhizosolenialongiseta)等种类为代表。网箱养殖在丰水期对整个库区的影响范围明显扩大。本文数据说明网箱养殖能够显著地导致水库水质快速退化;浮游植物功能群比营养指数TSI能更有效地反映水库生态系统的变化。

人工鱼巢应用效果提升探究

人工鱼巢是鱼类生境恢复的主要措施之一,在水生态系统保护工作中得到越来越多的应用。当前人工鱼巢的研究发明多注重基质材料和本身的结构形态变化,很少关注到其抗水流冲刷能力和后期维护便捷性,存在适用环境局限、难以适用于流速和水位变化大的江河环境、工艺实用性与持久性不高等问题。在总结当前人工鱼巢应用难题和产生原因的基础上,通过探究不同类型人工鱼巢的适用性特点,在结构形式、固定方式、材料选择和操作方法4个方面做出改进,创新设计了贴岸式人工鱼巢,以提高鱼巢在流水环境的应用效果。

东莞市25座水库的营养现状与水质管理对策

为了解东莞市水库富营养化现状并为水质管理提出合理建议,于2011-2012年的丰水期、平水期和枯水期,对东莞市25座水库的营养状态和浮游植物主要参数进行分析。结果显示,中营养水库5座,富营养水库16座,超富营养水库4座,整体富营养化水平较高。水库浮游植物丰度1.07×105~7.67×108个/L,且枯水期高于丰水期;有20座水库的浮游植物丰度中蓝藻比例超过50%,部分水库出现了蓝藻水华现象,其营养状态与人类活动强度、流域内土地利用类型、水库功能及补水方式密切相关。削减外源污染,尤其是控制磷排放是当前遏制水库富营养化的根本途径;对于即将联网调水的5座水库而言,利用联网形成的调度能力进行合理的水库调度是缓解其富营养化的可行措施。

6种沉水植物对盐胁迫的生理响应及耐盐性评价

为了在进行滨海及盐碱地湿地修复时筛选出耐盐的沉水植物,笔者研究了苦草、轮叶黑藻、金鱼藻、穗花狐尾藻、篦齿眼子菜、小茨藻6种常用沉水植物的耐盐性及4项生理指标。在室内模拟条件下,分别用不同浓度的NaCl溶液对6种沉水植物进行盐分胁迫,每周进行盐害症状的观测,并测定叶片叶绿素a、叶绿素b、脯氨酸、可溶性蛋白及丙二醛的含量。结果表明,在6种沉水植物中,耐盐性为:小茨藻>篦齿眼子菜>金鱼藻>苦草、轮叶黑藻>穗花狐尾藻。其中,小茨藻和篦齿眼子菜能在盐度为15‰和8‰的盐胁迫条件下存活。金鱼藻的最高耐受盐度为6‰,苦草和轮叶黑藻的盐度胁迫能力较弱均为4‰,穗花狐尾藻的盐度胁迫能力最弱,仅为2‰。该试验为沿海及盐碱化地区的水生态系统修复提供理论依据,为项目工程实践及沉水植物的抗盐生理学研究奠定基础。

不同浓度氨氮对5种沉水植物生长的影响

通过试验研究,筛选出能够耐受高浓度氨氮的沉水植物,构建有效的生态系统并改善湖泊水质,对黑臭水体治理具有现实意义。探讨了苦草(Vallisneria natans)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、黑藻(Hydrilla verticillata)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)和小茨藻(Najas minor)5种沉水植物对氨氮的耐受性,每种沉水植物均设置氨氮浓度为0、4、8、12、16mg/L共计5个梯度,研究其生长情况和生理指标的变化。结果显示,在4~16mg/L氨氮持续胁迫至第14天时,苦草叶绿素和可溶性蛋白的生成受到抑制作用逐渐加大,4、8、12、16mg/L氨氮试验组中的叶绿素含量与对照组相比,第14天比第7天分别减少44%、57%、16%和39%,可溶性蛋白含量分别减少62%、24%、29%和49%,而MDA含量在第14天分别显著降低为第7天的35%、7%、65%和41%,表明苦草未受到不可逆伤害。在4mg/L氨氮持续胁迫下,第14天时,穗花狐尾藻和黑藻的MDA含量分别显著增加为第7天的207%和178%,小茨藻植株死亡,而金鱼藻的叶绿素和可溶性蛋白均未有显著变化,且MDA含量显著减少为第7天的80%,表明只有金鱼藻未受到氨氮的不可逆毒害。在8~16mg/L氨氮持续胁迫下,穗花狐尾藻、黑藻、小茨藻和金鱼藻的植株则全部死亡。研究表明,氨氮浓度≤4mg/L时,苦草和金鱼藻能够生长;氨氮浓度≤16mg/L时,苦草能维持较长时间的生存。从耐氨氮和黑臭水体治理过程水质特征考虑,苦草可作为黑臭水体治理中水生态系统构建的先锋沉水植物。

轻度富营养水体水深对四种沉水植物的生长影响

为研究水深对沉水植物种植初期生长的影响,以4种沉水植物为研究对象,利用水深实验装置模拟轻度富营养水体5个水深梯度(0.5,1,1.5,2,2.5 m)的生长环境,测定植物的形态指标、不同深度的水质指标。研究结果表明:1)苦草、金鱼藻生长对水深适应范围最广,适应水深达2.5 m以上;其次是黑藻,适应水深在2 m以内;马来眼子菜适应水深范围最窄,1.5 m以内。2)为适应水深梯度的增加,苦草、金鱼藻会增加地上部分的生物量,黑藻和马来眼子菜则增加地下部分的生物量。3)水深梯度主要通过温度、光照、浮游植物、酸碱性和溶解氧5个方面来影响沉水植物的生长,但不同植物对水质指标的响应形式不同。以上研究表明,苦草和金鱼藻是轻度富营养水体适应水深范围最广的种类,有针对性地改善关键影响因子有助于植株提高存活率和生物量。