桂江流域附生硅藻群落特征及影响因素

研究了桂江流域水质、土地利用、地理因素对河流附生硅藻群落的影响。结果显示,桂江流域电导率(Conductivity,Cond.)由下游至源头呈降低趋势,其它水质参数变化趋势不明显。主成分分析(Principle Component Analysis,PCA)显示前两个主成分共解释了56.2%的水质特征,第一轴反映了氨氮(NH4-N)、硝氮(NO3-N)、总氮(Total Nitrogen,TN)的变化梯度,第二轴反映了水温(WT)、pH、Cond.、溶解氧(Dissolve Oxygen,DO)的变化梯度。桂江流域硅藻特定污染敏感指数(Specific PolluoSensitivity Index,IPS)和硅藻生物指数(Biological Diatom Index,IBD)下游低于源头,差异不显著,与多项水质、土地利用以及地理因子呈线性显著相关。24个样地共发现112种硅藻,丰富度大于5%的37种,丰富度最大的几个种类依次为Achnanthidium minutissimum,A.pusilla,A.tropica,Cymbella laevis。对应分析(Corresponding Analysis,CA)显示桂江流域存在3个差异较大的硅藻群落,流域下游以Nitzschia recta为优势种,A.lanceolata、Amphora montan、Planothidium frequentissimum在中下游丰度较高,上游区域种类较多。典型相关分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)排序前两轴解释了硅藻群落变异程度的28.60%,CCA排序轴1与水质(Cond.、WT、NH4-N、NO3-N、TN)和土地利用(城市面积、农田面积、植被覆盖)显著负相关,与地理因素(流域面积、海拔、坡度)显著正相关,第二轴与浊度(NTU)显著正相关(P<0.05)。偏典型相关分析(Partial CCAAnalyses)显示,土地利用、地理因子、水质分别解释了桂江流域硅藻群落变异的7.20%,17.50%,48.50%。结果表明,桂江流域附生硅藻群落结构是水质、地理因子和土地利用共同作用的结果,水质起决定性作用,电导和不同形态的氮是影响附生硅藻群落结构的主要水质因素。

七项河流附着硅藻指数在东江的适用性评估

综合运用因子分析、聚类分析、箱型图分析等统计方法评估了河流附着硅藻生物指数(Biological Diatom Index,IBD)、硅藻营养化指数(Trophic Diatom Index,TDI)、斯雷德切克指数(Sládecˇek's Index,SLA)、特定污染敏感指数(Specific Polluosensitivity Index,IPS)、硅藻属指数(Generic Diatom Index,IDG)、戴斯指数(Descy Index,DESCY)和欧盟硅藻指数(European Economic Community Index,CEE)在东江流域河流水质评价中的适用性。结果显示:SLA与IPS,CEE显著相关(P<0.05),CEE与TDI不相关,其余指标间均极显著相关(P<0.01)。SLA与13项水质理化指标均无相关性,TDI与含氯度(Cl)显著负相关,CEE与溶解氧(DO)、电导率(Cond.)、总氮(TN)显著正相关(P<0.05),其余指标与氨氮(NH4-N)、pH不存在线性相关,与五日生化需氧量(BOD5)、高锰酸盐指数(CODKMnO4)、亚硝氮(NO2-N)、硝氮(NO3-N),总磷(TP)具极显著相关性(P<0.01)。13项水质理化指标中主成分负荷贡献大于50%的八项理化参数DO、BOD5、CODKMnO4、TN、NO3-N、NO2-N、TP和SiO2将试验区水质分为四组。IPS、IBD、IDG和CEE与水质物化分类一致性较好。IPS、IBD、IDG和CEE的逐步判别分析(引入P=0.20,剔除P=0.25)显示IPS和CEE都只选出了NO2-N,分类判别的正确率分别为55.6%和48.1%;IBD引入了NO2-N,CODKMnO4和DO 3个解释变量,判别正确率74.1%;IDG引入BOD5和NO3-N两个变量,分组正确率63.0%。硅藻群落聚类显示,IBD和IDG在水质物化分类的箱型图中呈现出明显合理的趋势。以上研究表明IBD和IDG硅藻指数最适合用于东江河流水质生物监测与评价。

基于附生硅藻的川蔓藻水质综合需求研究

选择生长良好的川蔓藻群落,计算其表面附生硅藻的特定污染敏感指数(IPS)和硅藻生物指数(IBD)及其生态类群,以期阐明川蔓藻对水环境的综合需求,为川蔓藻的恢复和保护提供有价值的参考。结果显示,川蔓藻上附生硅藻共36种,分属9科13属,以异极藻属(Gomphonema)、舟形藻属(Navicula)和菱形藻属(Nitzschia)为主,优势种有Cocconeisplacentula var.euglypta,Cymbella tropica,Achnanthidium minutissimum,Nitzschia amphibia和Gomphonema minutum。硅藻指数IPS和IBD显示水体质量为"好"。耐N-自养型和兼性N-异养型生态类群、需氧较高和中等需氧、喜中性类群至喜碱性、微咸水、β-中污和α-中污染性以及富营养性硅藻类群分别大于总数的70%、60%、80%、70%、70%和80%以上。以上结果表明,川蔓藻水体环境pH值7.0～8.0之间,Cl含量大致介于0.1～0.5 g L-1之间,水体N浓度较低,有机污染程度较轻,氧气较为充足,适度的营养物质促进川蔓藻的生长,IPS和IBD可以综合显示川蔓藻对水环境的需求。

川蔓藻的重要生态服务功能评述

川蔓藻是一种分布于全世界的沉水植物,对维持河口海岸湿地生态系统健康起着举足轻重的作用。但近几十年来川蔓藻正面临着人类活动带来的严重威胁,种群衰退严重。文章对川蔓藻海草床的重要生态服务功能进行了分析和评述,以期提高公众对川蔓藻重要性的认识,加强对川蔓藻的有效保护与管理。

东江流域附着硅藻-电导率转换函数模型适用性评估

利用多元统计分析筛选出东江流域对硅藻群落影响最大的环境变量,并对附着硅藻与该环境变量转换函数模型的适用性进行了评估。结果显示:13个环境变量中,电导率(conductivity,Cond.)的第一特征值(λ1)和第二特征值(λ2)的比值(λ1/λ2)最高,为0.8,成为用于加权平均回归分析(Weighted averaging analysis,WA)建模的环境变量。用WA初步建立了东江流域附着硅藻-电导率转换函数模型,反向的WA方法提供了最小的推导误差值(Root mean square error of prediction,RMSEP)(RMSEP=0.209)和最高的电导率推导值与实测值的回归相关系数(R2=0.778)而成为最佳建模方法。在删除异常样品后,硅藻-电导率转换函数的推导能力增加,推导误差值降低(RMSEP=0.183),实测值与推导值的回归相关系数提高(R2=0.818)。结果表明,电导率是影响东江流域硅藻群落最大的环境变量,建立的附着硅藻-电导率转换函数模型适用于东江流域电导率值的推导。

沉积物记录揭示的深圳湾红树林生态系统稳态转变

稳态转换作为滨海生态系统的一种灾变现象,其过程伴随着生态系统质量下降和功能退化。深圳湾位于粤港澳大湾区的核心区域,深入理解其生态系统演化过程是进行适应性管理的重要前提。2014年于深圳湾福田红树林湿地获得4根岩芯沉积柱,通过分析沉积和生物地球化学指标(包括金属元素、营养盐、粒度和有机质指标),重建半个世纪以来深圳湾环境的历史变迁,揭示其生态系统发生的稳态转变过程。结果表明:稳态转换发生前(1954—1980),福田红树林沉积物中重金属、无机营养和有机物含量稳定增加,但处于较低水平;稳态转换发生后(1990—2014),深圳湾中污染输入增加,沉积物中重金属和营养盐含量发生明显变化,深圳湾生态系统质量持续下降。通过揭示深圳湾生态系统演变过程及其稳态转变的发生规律,为粤港澳大湾区生态系统修复和管理提供重要的理论依据和参考。