李偉，楊雨玲，董麗麗，黃松，王金幣，劉家凱，方杰，陸術偉，高心明，韓興

黃山學院，黃山245041

短期酸化對新安江流域屯溪段水體浮游植物群落結構及多樣性的影響

李偉*，楊雨玲，董麗麗，黃松，王金幣，劉家凱，方杰，陸術偉，高心明，韓興

黃山學院，黃山245041

為了探討酸雨引起的水體酸化對新安江流域屯溪段浮游植物群落結構、豐度以及多樣性的影響，對該流域3個采樣站點以及流域附近一小型人工湖泊內浮游植物(同源性不同)進行調查并模擬酸脅迫(pH值4.50、5.65)處理。經酸化處理24 h后，各采樣站點浮游植物與未經模擬酸雨處理的對照組相比種類及豐度呈降低趨勢；較低pH值下(4.50)金藻門、黃藻門種類消失，優(yōu)勢種類硅藻門和綠藻門浮游植物受到的影響較大，種屬數降低范圍為0%～75%和27.3%～79.2%，藍藻門受影響較小，裸藻門、甲藻門種屬數未受影響；整體上各站點辛普森多樣性指數、香農-維納指數經酸化處理后均呈降低趨勢。水體酸化對浮游植物種類與豐度的抑制效應在高NH3-N和總磷水平下較小。研究結果表明，不同門類浮游植物對酸脅迫的敏感性有較大差異，群落組成不同的水體，短期酸化處理都會顯著改變浮游植物群落結構、降低浮游植物豐度以及多樣性。作為長期受酸雨脅迫較為嚴重的地區(qū)，酸雨引起的水體酸化將可能成為影響新安江流域浮游植物群落結構的重要因子。

模擬酸雨；水體酸化；浮游植物；群落結構；豐度；多樣性指數；新安江流域屯溪段

Received 28 March 2016 accepted 1 June 2016

由于化石燃料的使用(煤炭、石油等)、金屬冶煉等人類活動，導致大氣中酸性氣體排放量增加，與雨、雪、霧、雹、灰塵等結合后形成干、濕酸性沉降即酸雨[1]。通常所指的酸雨隸屬于濕沉降，是指在降雨過程中，雨滴與大氣中的CO2、氮氧化物或硫氧化物以及氧分子等結合形成碳酸、硫酸、硝酸，從而導致雨水呈酸性。我國對酸雨pH值的界定為，當降雨pH值小于5.6，即稱為酸雨[2]。

酸雨進入水體，導致水體pH值降低，可對水生生物的各項生命過程產生重要影響。水體酸化狀態(tài)(H+增加)，對酸堿調控能力較弱的生物種類影響較大，因其滲透勢調節(jié)能力較弱，酸性水體將會改變其細胞內外酸堿平衡，對有機體生理及代謝活動產生較大影響[1,3]。針對浮游植物，酸雨可影響機體葉綠素含量[4]，誘導抗酸性脅迫相關基因的表達[5]，改變浮游植物的光合生理特征以及群落結構，低pH值下水體浮游植物多樣性受到顯著抑制[6-8]。

黃山市作為世界文明的生態(tài)旅游城市，是受酸雨危害最大的城市之一，為安徽省主要的酸雨控制區(qū)之一。根據安徽省環(huán)境狀況公報的數據，從2005年至2014年，近10年黃山市平均酸雨頻率高達74.73%。黃山市酸雨形成原因，可能與SO2排放、大氣污染物的遷移、以及土壤對酸性物質的緩沖能力較弱等有較大關聯(lián)[9]。酸雨高發(fā)生頻率對黃山市的文物古跡、河流、湖泊以及森林生態(tài)系統(tǒng)都將產生較大影響，然而與此相關的研究鮮見報導。

新安江流域起源于黃山市休寧縣，最終匯入浙江省千島湖水庫，流域水體總體水質較好(一級水源保護區(qū)，達到I類或II類水質標準)，流域浮游植物類群以綠藻和硅藻為主[10-11]，酸雨是否影響以及如何影響流域內自然群落的種群結構，尚不清楚。本研究希望通過短期模擬酸雨實驗，探討流域內不同類群浮游植物對酸雨引起的水體酸化響應的異同，闡釋酸脅迫對新安江流域浮游植物群落結構、豐度和多樣性可能帶來的瞬時影響，從而為后續(xù)開展水體酸化影響浮游植物群落結構及豐度的生理、生態(tài)學機制以及酸脅迫對原位水體的長期效應提供基礎數據。作為流域內最大的環(huán)境脅迫之一，研究水體酸化如何調節(jié)浮游植物的群落結構及豐度，能為精確、系統(tǒng)評估新安江流域水體浮游植物對酸雨的生態(tài)學響應提供科學數據，同時，為流域內生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全、富營養(yǎng)化的控制和管理提供一定的理論依據。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 樣品采集

實驗浮游植物樣品采集于2014年06月06日，共設4個采樣點(圖1)。新安江流域屯溪段共設3個代表性站點，即屯溪老大橋(橫江與新安江干流匯合處，N：29°42'40"，E：118°17'48")、率水橋(率水與新安江干流匯合處，N：29°42'02"，E：118°17'13")以及新安江流域一小支流水西(N：29°41'33"，E：118°17'02")；另外對流域附近的一小型人工池塘(聽松湖，N：29°41'46"，E：118°17'28")進行表層水體采樣(0.5 m內)。

圖1 新安江流域屯溪段采樣站點分布圖Fig. 1 The distribution of sampling sites in Xin’anjiang River Basin (Tunxi section)

1.2 理化參數測定

水體溫度使用酒精溫度計現場測定；水深使用刻有標度的標尺進行測定；水體透明度使用透明度盤進行測定；水體濁度、NH3-N及總磷使用多參數水質分析儀(5B-6C，V8，連華科技)進行測定。

1.3 浮游植物種類鑒定及計數

樣品采集后使用180 μm篩絹過濾去除浮游動物，取1～2 L水樣加入甲醛(5%)進行固定，靜置、濃縮一定倍數(20～50倍)，72 h后棄去上清液，對濃縮液中浮游植物種類進行鑒定。鑒定方法參考《中國淡水藻類-系統(tǒng)，分類及生態(tài)》[12]工具書以及多功能生物檢測儀(萬深MIA-F型，杭州萬深檢測科技有限公司)進行種類鑒定。浮游植物豐度使用浮游生物計數框進行鏡檢、計數，每個樣品計數至少3次，取其平均值。

1.4 采樣站點間相似性指數

為了確定各采樣站點間浮游植物群落間相似性，對各站點間相似性指數進行計算，參考Shannon和Weaver[13]關于Sorenson相似性指數(J)的計算方法，具體如下：

J=2j/(a+b)

(1)

其中a和b分別為2個采樣點的浮游植物種數，j為2個采樣點所共有的種類數。

1.5 酸化處理

通過對本地區(qū)6月份近1個月內降雨pH值進行測定，雨水pH值范圍在4.77～7.26之間。結合本地區(qū)酸雨類型(黃山地區(qū)主要以硫酸型酸雨為主)，使用濃H2SO4(95%～98%，分析純，中國國藥有限公司)和濃HNO3(65%～68%，分析純，中國國藥有限公司)按照摩爾比8∶1配制模擬酸雨母液。通過向各水樣中加入不同體積的上述稀釋后的模擬酸雨母液，調節(jié)水體pH值至5.65(接近我國對酸雨的判斷標準)和4.50(本地區(qū)重度酸雨水平)，獲得2個模擬酸雨處理組，不加酸雨母液的樣品作為對照組。本研究設置的2個模擬酸脅迫水平，在當前流域水體pH值短期內雖不會降至此水平，但作為酸雨重災區(qū)，水體對酸的緩沖能力在未來持續(xù)酸雨脅迫下將會逐漸降低，從而使流域水體在未來可能面臨較低pH值的脅迫。模擬不同pH值的酸雨過程中，水體pH值使用pH計進行測定(pHS-3C，上海天文達儀器有限公司)，在進行測定前，使用pH計校正液在pH值4.01、6.86和9.18三點進行校正。各站點采集水樣經酸化處理后，分裝于1 L玻璃培養(yǎng)瓶中，于培養(yǎng)箱中密閉培養(yǎng)24 h，培養(yǎng)溫度為25 ℃，光照強度為100 μmol·m-2·s-1，光暗比為12(L)∶12(D)。

1.6 多樣性指數、均勻度指數及優(yōu)勢度計算

香農-維納(Shannon-Weaver)多樣性指數(H)計算參考Shannon和Weaver的方法[13]，計算方法為：

(2)

辛普森(Simpson)多樣性指數(D)計算參考Simpson的方法[14]，計算方法為：

(3)

式中，N為總的個體數量，Ni為第i種個體數量。

優(yōu)勢度計算方法為：優(yōu)勢度(d)=優(yōu)勢種細胞數/總細胞數，取優(yōu)勢度大于0.10為標準分析各采樣點浮游植物。

1.7 統(tǒng)計分析

數據使用GraphyPad Prism 5.0和SPSS 20.0軟件進行處理，顯著性分析使用One-Way ANOVA(Turkey)(P<0.05)。環(huán)境因子(氨氮、總磷濃度、pH、濁度)對浮游植物種類、豐度變動的效應使用線性回歸進行分析；使用偏相關回歸，在固定pH值條件下，分析氨氮、總磷對浮游植物種類、豐度變動間的效應。

2 結果(Results)

2.1 各采樣站點理化參數

各采樣點溫度變化范圍為23～27 ℃，水深72～175 cm，水體透明度53～86 cm，老大橋采樣點水體濁度較高為22.320 NTU，其余3個采樣點濁度范圍在8.060～14.257 NTU(表1)。氨氮NH3-N (mg·L-1)在各采樣點之間具有顯著差異(One Way ANOVA，P<0.05)，其中水西采樣點氨氮濃度最高為1.040 mg·L-1，聽松湖采樣點濃度最低，為0.088 mg·L-1；總磷濃度在各采樣點間差異顯著(One Way ANOVA，P<0.05)，總磷濃度水西和老大橋采樣點濃度相對較高分別為0.121和0.095 mg·L-1，而率水橋和聽松湖采樣點濃度相對較低，分別為0.037和0.031 mg·L-1(表1)。根據氨氮與總磷濃度可知，新安江流域3個采樣站點總體水質為II類，聽松湖水質在II類與III類水質之間。

2.2 實驗期間各站點pH值變化

老大橋、率水橋、聽松湖以及水西4個采樣站點初始平均pH值分別為8.05、7.13、9.18和7.58，24 h后未經酸化處理的對照組(Control)水樣pH值分別為7.60±0.17、7.02±0.02、9.30±0.04和7.65±0.11。pH值5.65的酸化實驗組24 h后各采樣點樣品pH值升高至6.07～6.59之間，而pH值4.50處理組，由初始的4.50升高至4.77～5.33。

2.3 原位水體及酸脅迫處理下浮游植物群落結構及豐度

4個采樣站點總計鑒定出浮游植物73屬種，其中藍藻門9屬種，硅藻門18屬種，甲藻門1屬種，黃藻門2屬種，裸藻門1屬種，金藻門2屬種，綠藻門40屬種。

水西、聽松湖、率水橋和老大橋采樣點分別鑒定出浮游植物40、40、33和33屬種，各采樣站點中硅藻門(分別有13、8、16和15屬種)及綠藻門(分別有20、24、11和11屬種)占據較大比例，藍藻門次之(分別有4、5、4和5屬種)，裸藻門、金藻門、黃藻門以及甲藻門所占比例最低，平均1～2屬種；各采樣站點水體初始平均細胞濃度分別為37.20×104ind·L-1、14.44×104ind·L-1、4.56×104ind·L-1和28.80×104ind·L-1，其中，硅藻和綠藻豐度在水西(43.55%和34.95%)、聽松湖(33.80%和25.48%)、率水橋(72.81%和11.40%)和老大橋(81.25%和11.46%)4個站點中都占有絕對優(yōu)勢，聽松湖采樣點藍藻門豐度也占據較大比例(25.76%)(圖2)。

通過對各采樣站點間浮游植物群落結構相似性進行分析可知，新安江流域屯溪段3個采樣站點(率水橋、老大橋、水西)間相似性較高，相似性指數在0.575～0.818之間(表2)；聽松湖與新安江流域3個采樣點間相似性較低，相似性指數在0.390～0.450之間(表2)。

浮游植物種類受水體酸化影響較大，回歸分析表明，酸化處理導致屬種數及豐度顯著降低(P<0.05)。pH值5.65處理下水西、聽松湖、率水橋和老大橋浮游植物屬種數由40、40、33和33屬種降低至24、24、26和27屬種，pH值4.50下呈進一步降低趨勢，分別降低至20、11、25和26屬種。其中pH值5.65下，硅藻門分別降低至12、4、11和14屬種，綠藻分別降低至6、15、10和7屬種，藍藻門分別降低至4、4、3和4屬種；pH值4.50下，硅藻門分別降低至8、2、14和13屬種，綠藻分別降低至8、5、6和8屬種，藍藻門分別降低至3、3、3和3屬種。其中，率水橋和老大橋采樣點出現的甲藻門的甲藻Peridinium sp.以及4個采樣站點都出現的裸藻門的裸藻Euglena sp.經酸化處理后仍然存在。

表1 新安江流域各采樣點水體理化參數Table 1 The physical and chemical parameters of sampling sites around Xin'anjiang Basin

圖2 不同采樣點初始以及在各pH值處理下浮游植物的生物量組成百分比注：pH 5.65和pH 4.50酸化處理時間為24 h。Fig. 2 Biomass composition of phytoplankton in different sampling sites under different pH treatmentsNote: The acid treatment duration is 24 h for pH 5.65 and pH 4.50 treatments.

表2 各采樣點間相似度指數Table 2 The similarity among sampling sites

經過24 h的酸化處理后，單位水體(L)浮游植物平均細胞豐度相對于對照組(原樣-24 h后)顯著降低，且在較低的pH值(4.50)下進一步降低。與原樣-24 h處理組相比在pH值5.65下平均細胞豐度在水西、聽松湖和老大橋站點分別降低了35.09%、60.45%和15.41%，pH值4.50下水西、聽松湖、率水橋和老大橋站點分別降低了42.98%、84.09%、10.44%和5.41%。

使用偏相關分析，通過控制變量pH值恒定，分析水體氨氮、總磷與浮游植物種類及豐度的關系，結果表明氨氮和總磷含量可顯著調節(jié)酸化的效應(P<0.05)，水體酸化的影響在高氨氮、高總磷含量的水體(老大橋、率水橋、水西站點)，相對低氨氮、低總磷的水體較小(聽松湖)。

2.4 水體酸化對各采樣站點浮游植物優(yōu)勢種及其優(yōu)勢度的影響

與原始采樣點群落結構相比，水體酸化處理改變了流域3個采樣站點的優(yōu)勢種類群。率水橋采樣點經酸化(pH值4.50)處理后硅藻門隱頭舟形藻(Navicula cryptocephala)成為主要優(yōu)勢種；老大橋采樣點，卵形藻(Cocconeis sp.)成為主要優(yōu)勢屬(種)；水西站點小環(huán)藻(Cyclotella sp.)、隱頭舟形藻(Navicula cryptocephala)和綠藻門四尾柵藻(Scenedesums quadricauda)成為主要優(yōu)勢屬(種)；而在聽松湖采樣點在酸化處理后水體浮游植物優(yōu)勢類群基本未受影響，唯一的變化是原樣中優(yōu)勢種偽魚腥藻(Pseudoanabaena sp.)被棒膠藻(Rhabdogloea sp.)取代(表3)。

2.5 水體酸化對浮游植物多樣性以及均勻度的影響

水體酸化處理24 h后，除率水橋(pH值5.65：0.929，pH值4.50：0.925)采樣點浮游植物辛普森多樣性指數呈輕微增加趨勢外，老大橋(pH值5.65：0.897，pH值4.50：0.917)、聽松湖(pH值5.65：0.893，pH值4.50：0.851)和水西(pH值5.65：0.917，pH值4.50：0.882)采樣點辛普森多樣性指數都呈降低趨勢；香農維納指數在4個采樣點都呈降低趨勢，且整體上隨pH值的下降進一步降低(表4)。

表3 不同采樣點、不同類群浮游植物經各pH值處理后優(yōu)勢種及優(yōu)勢度變動情況Table 3 Changes in the dominant species before and after the pH treatments in different sampling sites

表4 不同采樣點浮游植物在各pH值處理下的辛普森多樣性指數、香農維納指數Table 4 The calculated Simpson’s, Shannon-Wiener index in different sampling site of Xin’anjiang Basin

通過對酸化處理后各采樣點單個門類浮游植物多樣性變化進行計算可以看出，藍藻門、綠藻門、黃藻門和金藻門浮游植物辛普森多樣性指數、香農維納指數整體上呈降低趨勢(表5)。

3 討論(Discussion)

作為全球范圍內較為嚴重的環(huán)境脅迫，酸雨對水生生物的影響已引起廣泛關注[15]。水體酸化可對水生生態(tài)系統(tǒng)的各個營養(yǎng)級都產生較大影響[16-22]。近期的一項研究表明，相對于大氣CO2濃度升高導致的水體酸化，酸雨引起的水體酸化是決定水生大型藻類(種間差異性響應)生物多樣性水平的主要調節(jié)因子[15]。

有關酸雨對淡水浮游植物影響的研究，多集中在湖泊、小型池塘或溪流底棲附著藻類方面[23]，鑒于河流水體流動性以及其他環(huán)境因子的波動性，導致影響浮游植物生長、繁殖、競爭的因素較多。酸雨導致的淡水水體酸化以及所引起的生態(tài)學效應，不僅取決于酸雨的強度、持續(xù)時間、發(fā)生頻率，同時也取決于生物本身的因素，如種間關系、種群密度、營養(yǎng)狀況、致死效應、適應與恢復能力以及其他環(huán)境脅迫[24]。雖然酸雨對陸地植物影響的研究報道較多，然而，酸雨對不同類型水體浮游植物群落結構的影響，尤其是在我國水體質量較好(I、II類水質)但受酸雨脅迫較為嚴重的流域，浮游植物群落結構及多樣性如何變動尚未見相關報道。本研究嘗試通過室內模擬手段，探討水體酸化/低pH對新安江流域屯溪段浮游植物群落結構及豐度的瞬時效應，以及不同類群浮游植物對水體酸化的敏感性的異同。結果表明短期的酸脅迫處理顯著改變了新安江流域屯溪段浮游植物群落結構。浮游植物多樣性(辛普森多樣性指數、香農-維納指數)及豐度在酸脅迫下整體呈降低趨勢，且不同門類浮游植物對短期酸脅迫的敏感性差異顯著，水體營養(yǎng)鹽(氨氮、總磷)水平可對酸化的效應起到調節(jié)功能。以往研究表明長期處于酸脅迫，浮游植物多樣性顯著降低，但生物量隨pH值降低呈增加趨勢[25]，其中粒徑較小的種類如金藻、藍藻和綠藻類減少，而粒徑較大的甲藻類浮游植物則受影響較小。本研究中，短期酸脅迫處理導致浮游植物種屬數、多樣性整體呈降低趨勢，其中，偶見種類金藻門、黃藻門浮游植物在低pH值(4.50)下消失，綠藻和硅藻受到較大影響，藍藻受影響較小，而裸藻、甲藻種屬數未受影響，這一差異性的響應可能與不同門類浮游植物對瞬時酸脅迫的敏感性不同所致。

表5 不同采樣點、不同類群浮游植物(藍藻門、硅藻門、綠藻門、黃藻門、金藻門)在各pH值處理下的辛普森多樣性指數、香農維納指數Table 5 The Simpson’s and Shannon-Wiener index of phytoplankton within different phylum (Cynobacteria, Bacillariophyceae, Chlorophyta, Dinophyta, Euglenophyta ) of different sampling sites

在一定pH值范圍內，浮游植物細胞可通過酸堿平衡調節(jié)，維持胞內內穩(wěn)態(tài)[26]。光合以及營養(yǎng)鹽吸收過程會降低細胞表面的H+濃度，而呼吸以及營養(yǎng)物質消耗則會提高細胞表面的H+濃度，因此在水體pH值一定時，細胞表面的pH值在大細胞與小細胞之間可能因代謝活動的差異而不同，大細胞相對于小細胞具有較好的pH緩沖能力[27]，因此在相同的酸化水平下，諸如甲藻、裸藻等粒徑較大的細胞可能具有較高酸脅迫耐受性。而在對藍藻集胞藻PC6803及其突變株對酸性脅迫響應的研究表明，藍藻細胞對酸脅迫的耐受能力同時也與相關耐酸性基因表達有關[28]，而這種基因表達上的差異在其他門類的浮游植物中如何，相關報道仍不是很多。

水體酸化處理后浮游植物平均細胞豐度相對于對照組(24 h后)整體呈降低趨勢，在較低的pH值(4.50)下進一步降低，且在4個采樣站點間的效應具有明顯差異。偏相關分析表明在控制變量pH恒定的情況下，酸脅迫對浮游植物種類以及豐度的效應與水體NH3-N、總磷含量具有顯著關聯(lián)(P<0.05)。高NH3-N、高總磷含量下，水西水體細胞濃度在酸脅迫下的降低程度要顯著低于老大橋、聽松湖和率水橋等低NH3-N、低總磷含量水體；NH3-N、總磷含量最低的聽松湖，單位水體浮游植物細胞濃度降低程度最大。這一差異表明，酸化引起的細胞光合、生長降低可受水體營養(yǎng)鹽水平的調節(jié)，酸脅迫下藻體各項代謝可能需要足夠的營養(yǎng)鹽(氮的形態(tài)、濃度，磷酸鹽含量等)支持[30]。例如，酸性脅迫下，藻體生長可受水體中氮源類型、磷濃度等的協(xié)同調節(jié)，更加耐受酸脅迫的種類，如甲藻豐度可逐漸占據主導地位[37-38]。

水體酸化狀態(tài)可直接影響細胞膜表面的質子或離子通道以及間接改變離子的化學形態(tài)和營養(yǎng)鹽的可利用性，從而改變細胞對離子、營養(yǎng)鹽的吸收[39-40]，因此酸脅迫對各種離子透過細胞膜到達細胞內的數量及形式的影響，可能是決定不同粒徑大小細胞生長差異的主導因素。同時，以往研究也表明營養(yǎng)鹽限制與低pH值耦合可影響藻體的無機碳濃縮，從而進一步對光合過程產生影響[41]。

以往研究表明，模擬酸雨處理可對2株銅綠微囊藻(產毒類型和不產毒類型)的光合生理及生長產生不同影響，產毒型株系表現為相對高的光化學效率，對酸化及紫外輻射等脅迫更加耐受[29]。然而當前關于水體酸化對不同類型浮游植物光合生理及生化過程影響的研究還相對較少，本研究中不同門類藻體響應短期酸脅迫的差異性表現，其生理、生化機制仍然不清楚。不同類型的浮游植物如何響應和適應酸脅迫將決定未來水體浮游植物的群落結構組成及豐度情況，同時，其他環(huán)境因子(Al3+、溫度、營養(yǎng)鹽等)也將會與酸雨耦合對水體浮游植物群落變動產生調節(jié)效應。

本研究中短期酸脅迫下，裸藻、甲藻種類表現較為耐受，藍藻次之，綠藻、硅藻種類及豐度降低較多，黃藻、金藻種類在較低的pH值下消失，因而在未來酸雨脅迫持續(xù)存在這一背景下，水體酸堿緩沖能力將會逐步降低，長期的酸雨累積效應引起的水體pH值的整體降低，將會引起水體浮游植物群落組成變化，可能使較為耐受酸脅迫的類群在未來水體中占據優(yōu)勢，從而進一步通過捕食關系對食物鏈以及整個水生生態(tài)系統(tǒng)產生影響[42]。與此同時，浮游植物多樣性水平在不同酸脅迫區(qū)、不同季節(jié)(理化環(huán)境變化差異)可能具有較大差別，探討浮游植物多樣性水平不同的水體如何響應酸脅迫具有重要的生態(tài)學意義。本文的研究是基于短期水體酸化處理獲得的結果，在此基礎上未來的研究一方面需要進一步結合室內研究手段，對流域內分離出的優(yōu)勢藻株(硅藻、綠藻及裸、甲藻類)進行實驗室內比較生理學研究，另一方面還需通過與室外長期原位觀測實驗結合，系統(tǒng)探討酸雨對不同門類浮游植物的生理、生態(tài)學影響機制。

致謝：感謝黃山學院房江育教授以及淮海工學院徐軍田副教授在數據處理、文章修改中給予的幫助。

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Short-term Impact of Acidification on the Community Structure and Diversity of Aquatic Phytoplankton in Xin’anjiang River Basin (Tunxi Section)

Li Wei*, Yang Yuling, Dong Lili, Huang Song, Wang Jinbi, Liu Jiakai, Fang Jie, Lu Shuwei, Gao Xinming, Han Xing

Huangshan University, Huangshan 245041, China

In order to learn the potential effects of acid rain induced acidification on the community structure, abundance and diversity of freshwater phytoplankton, we simulated acid treatment at pH 4.50 and 5.65 and tested how acid shock affected the distributions of phytoplankton communities in Xin’anjiang River Basin (Tunxi Section). Three sampling sites of Xin’anjiang River Basin (Tunxi Section) and a small artificial lake near the watershed were selected. Our results indicated that both species amount and the total number of phytoplankton were all reduced with deceased pH compared with the control treatment after 24 hours. The rare species of Chrysophyta and Xanthophyta were disappeared, and the number of dominant species of Bacillariophyta and Chlorophyta were decreased by acid shock in a range of 0%-75% and 27.3%-79.2%, respectively. However, Cyanophyta and the rare species of Euglenophyta and Pyrroptata were less or not significantly affected by acid shock. Basically, both Simpson's diversity index and Shannon-Wiener index were decreased in consequence of water acidification/lowered in pH. The inhibition effects of acid shock on species richness and abundance were mitigated under waters with high NH3-N and total phosphorous concentrations. Based on the present results, we can get a conclusion that phytoplankton in different phylum showed different sensitivity to acid shock, and the community structure, the abundance and diversity of phytoplankton in waters with different species composition were all affected by the simulated acid treatments. As an area that frequently encounter with the stress of acid deposition, enhanced acid inputs are expected to be the key environmental factor in regulating the phytoplankton composition and biomass in Xin’anjiang River Basin.

simulated acid rain; water acidification; phytoplankton; community structure; abundance; diversity index; Xinanjiang River Basin (Tunxi Section)

國家自然科學青年基金項目(31600317)；安徽省自然科學基金青年項目(1508085QC67)；安徽省教育廳高校人文社科研究項目重點(非遺基地)(SK2016A0885)；黃山學院博士啟動項目(2014xkjq002)；安徽省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目(AH2014103753126，201510375021)

李偉(1986-)，男，博士，研究方向為浮游生物生理生態(tài)，E-mail：livilike@163.com

10.7524/AJE.1673-5897.20160328013

2016-03-28 錄用日期：2016-06-01

1673-5897(2016)6-313-10

X171.5

A

李偉(1986—)，男，環(huán)境科學理學博士，講師，主要研究方向浮游生物生理生態(tài)學，發(fā)表學術論文15篇。

李偉, 楊雨玲, 董麗麗, 等. 短期酸化對新安江流域屯溪段水體浮游植物群落結構及多樣性的影響[J]. 生態(tài)毒理學報，2016, 11(6): 313-322

Li W, Yang Y L, Dong L L, et al. Short-term impact of acidification on the community structure and diversity of aquatic phytoplankton in Xin’anjiang River Basin (Tunxi Section) [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(6): 313-322 (in Chinese)