胡 俊,楊玉霞,池仕運(yùn),沈 強(qiáng),胡菊香

1 水利部中國(guó)科學(xué)院水工程生態(tài)研究所,水利部水工程生態(tài)效應(yīng)與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430079 2 黃河水資源保護(hù)研究院, 鄭州 450004

邙山提灌站浮游植物群落結(jié)構(gòu)空間變化對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)

胡 俊1,*,楊玉霞2,池仕運(yùn)1,沈 強(qiáng)1,胡菊香1

1 水利部中國(guó)科學(xué)院水工程生態(tài)研究所,水利部水工程生態(tài)效應(yīng)與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 武漢 430079 2 黃河水資源保護(hù)研究院, 鄭州 450004

河南邙山提灌站作為黃河流域的重要水源地之一,已列入全國(guó)重要飲用水水源地名錄。邙山提灌站從黃河取水、沉沙至水廠過(guò)程中,沿途生境變化劇烈。為更好地了解這種人工行為造成不同生境中浮游植物群落結(jié)構(gòu)及變化特征,于2014年6月對(duì)提灌站的黃河取水口至水廠入口沿途設(shè)置的7個(gè)采樣點(diǎn)開展了浮游植物調(diào)查,并同步開展水溫、溶氧、總磷等水質(zhì)因子監(jiān)測(cè)。采用極點(diǎn)排序(POA)和冗余分析(RDA)兩種多元統(tǒng)計(jì)方法研究了浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化及其與環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果表明：從黃河取水口至水廠取水口,浮游植物群落結(jié)構(gòu)、密度與生物量沿途發(fā)生了明顯變化,其中浮游植物生物量和生物多樣性先升高后降低。POA分析表明7個(gè)采樣斷點(diǎn)被分成3類生境,反映了沿途的生境變化過(guò)程,而RDA分析進(jìn)一步表明總磷(TP)、溶解氧(DO)和氧化還原位(ORP)等水環(huán)境因子對(duì)浮游植物群結(jié)構(gòu)存在顯著的影響,呈現(xiàn)了與湖泊等天然水體不同的變化。

邙山提灌站；浮游植物；生境；群落結(jié)構(gòu)；溶解氧；磷; 極點(diǎn)排序; 冗余分析

邙山提灌站位于鄭州市黃河生態(tài)旅游風(fēng)景區(qū)內(nèi),面積約為17 km2。提灌站始引水系統(tǒng)從1972年10月啟用,1979年開始向鄭州市區(qū)的柿園水廠供水,承擔(dān)著鄭州西區(qū)70%的生產(chǎn)和生活用水。邙山提灌站水質(zhì)基本達(dá)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[1]。邙山提灌站已列入全國(guó)重要飲用水水源地名錄,該水源地每年向鄭州市供水0.6—1.5億m3,是鄭州市城市供水的主要支柱。

目前,針對(duì)湖泊、河流、水庫(kù)的浮游植物調(diào)查研究比較多,結(jié)果也表明不同生境與浮游植物群落結(jié)構(gòu)之間存在密切的聯(lián)系[2- 5]。而邙山提灌站屬于高度受控的人工水體,水面狹小,沿途水質(zhì)理化參數(shù)變化劇烈,其水生態(tài)安全狀況的研究較少,不利于其供水安全管理工作。并且提灌站內(nèi)黃河水經(jīng)人工過(guò)程由沉沙池至柿園水廠,沿途生境變化劇烈,生態(tài)系統(tǒng)也必將發(fā)生明顯變化,而這種變化不同于河流、湖泊及水庫(kù)等其他天然或半人工水體,生態(tài)狀況非常值得關(guān)注。因此,從掌握提灌站的特殊水生態(tài)系統(tǒng)特征,為水源地的水質(zhì)安全管理服務(wù)出發(fā),本研究選擇生活史短、對(duì)水環(huán)境變化響應(yīng)快的浮游植物為對(duì)象,運(yùn)用多元統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)研究邙山水源地沿途浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化,認(rèn)識(shí)提灌站這種特殊水體的浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化過(guò)程及與有關(guān)水環(huán)境因子的聯(lián)系,以期為進(jìn)一步改善水質(zhì),優(yōu)化水源地管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查斷面

圖1 采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 The diagrammatic sketch of sampling sites

邙山提灌站供水系統(tǒng)主要由供水工程和輸水干渠組成,供水工程包括引水渠、1級(jí)沉沙池、2級(jí)沉沙池、泵站提水、輸水明渠(24 km)以及輸水暗管、3級(jí)沉沙池、4級(jí)沉沙池等部分組成。2014年6月30日,在邙山提灌站的各級(jí)沉沙池、柿園水廠入口設(shè)置7個(gè)點(diǎn)(圖1)。采樣點(diǎn)GPS位置信息見表1。

1.2 樣品采集

浮游植物定性樣品用25#浮游生物網(wǎng)在水面下作“∞”撈取,定量樣品用2.5L采水器分別在0、2、4水深處等量取水(渠道則視實(shí)際情況而定),共取1 L混合水樣。所有樣品現(xiàn)場(chǎng)加魯哥氏液進(jìn)行固定。定性樣品于光學(xué)顯微鏡下10×40倍觀察,鑒定其種類。定量樣品在室內(nèi)沉淀48 h,濃縮至30 mL,然后取0.1 mL樣品于0.1 mL計(jì)數(shù)框內(nèi)進(jìn)行視野法計(jì)數(shù)并鑒定種類[6],用細(xì)胞體積法推算生物量[7- 9]。

采集浮游植物樣品的同時(shí),采用便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀(YSI plus)原位檢測(cè)水溫(Water Temperature)、pH、比電導(dǎo)率(SPC)、氧化還原電位(ORP)、溶解氧(DO)、透明度(SD)等指標(biāo)。采集表層與水下1m處的混合水樣1000 mL,其中500 mL酸化后帶回實(shí)驗(yàn)室采用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方法分析總氮(GB 11894—1989)與總磷(GB 11893—1989)含量,剩余部分現(xiàn)場(chǎng)抽濾(Whatman GF/C)后,濾膜避光低溫(0—4°C)保存后帶回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)Chl.a(SL 88—2012)。

表1 邙山提灌站采樣點(diǎn)坐標(biāo)分布

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 優(yōu)勢(shì)度分析

浮游植物優(yōu)勢(shì)種根據(jù)每個(gè)種的優(yōu)勢(shì)度值(Y)來(lái)確定：

Y=(ni/N)×fi

式中,ni為第i種的個(gè)體數(shù),N為所有種類總個(gè)體數(shù),fi為出現(xiàn)頻率。Y值大于0.02種類為優(yōu)勢(shì)種。

1.3.2 多樣性分析

浮游植物多樣性采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)表示:

式中,n表示總物種數(shù),Pi表示第i個(gè)物種占總數(shù)的比例。

1.3.3 群落相似性分析

浮游植物群落結(jié)構(gòu)相似性采用Jaccard相似性指數(shù)計(jì)算。

S=c/(a+b-c)

式中,S為相似性指數(shù),c為2個(gè)群落共有的種數(shù),a、b為每個(gè)群落的種數(shù)。Jaccard相似性指數(shù)反映了生境的相似程度。

相似性等級(jí)一般劃分為6級(jí),具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。相似性指數(shù)S值越大,則群落就越相似、生境也越接近。

表2 相似性分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.4 統(tǒng)計(jì)分析

本研究中主要采用極點(diǎn)排序(Polar Ordination analysis, POA)和冗余分析(Redundancy analysis, RDA)兩種多元統(tǒng)計(jì)方法。其中,POA用于分析水源地沿途不同生境中浮游植物群落結(jié)構(gòu)的差別,采用PC-Ord v5.0軟件。RDA用于分析浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征與環(huán)境因子間的關(guān)系,采用Canoco v4.5軟件。分析過(guò)程中物種變量數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)og(x+1)轉(zhuǎn)換,環(huán)境變量自動(dòng)前置選擇,并經(jīng)過(guò)Monte Carlo Permutation檢驗(yàn)后,篩選對(duì)物種變量影響較大的環(huán)境變量。統(tǒng)計(jì)圖則采用excel 2013繪制。

2 結(jié)果

2.1 種類組成特征

本次調(diào)查共采集到浮游植物104種(屬)(表3),分屬6門。其中硅藻門(Bacillariophyta)51種(屬),占種類數(shù)比例最高,其次是綠藻門(Chlorophyta)34種(屬)和藍(lán)藻門(Cyanophyta)12種(屬)。7個(gè)采樣點(diǎn)均出現(xiàn)的種類有綠藻門的雙對(duì)柵藻(Scenedesmusbijuba)、盤星藻(Pediastrumclathratum),甲藻門的飛燕角甲藻(Ceratiumhirundinella),硅藻門的變異直鏈藻(Melosiravarians)、冠盤藻(Stephanodiscussp.)、尖針桿藻(Synedraacus)、偏凸針桿藻小頭變種(Synedravaucheriaevar.capitellate)。

浮游植物種數(shù)在空間上差異明顯(圖2)。提灌站二級(jí)沉沙池S4和S5的浮游植物種類數(shù)最多,皆為63種,而黃河取水口S1樣點(diǎn)浮游植物種類數(shù)最少,只有26種。所有采樣點(diǎn)綠藻門和硅藻門種(屬)數(shù)量最多。

表 3 邙山提灌站各門類浮游植物種(屬)數(shù)和所占比例

圖2 邙山提灌站浮游植物種類的空間變化 Fig.2 The spatial variations of the phytoplankton species (genus) in Mangshan pumping station

浮游植物優(yōu)勢(shì)種類分布參見表4。黃河取水口(S1)優(yōu)勢(shì)度較高的種類為盤星藻(優(yōu)勢(shì)度0.19)和普通等片藻(優(yōu)勢(shì)度0.16)；在各級(jí)沉砂池和輸水干渠中,優(yōu)勢(shì)藻類為主要為雙對(duì)柵藻,其密度占明顯優(yōu)勢(shì)；S4采樣點(diǎn)處雙射盤星藻(優(yōu)勢(shì)度0.23)超越雙對(duì)柵藻成為第一優(yōu)勢(shì)藻種；柿園水廠取水口(S7)處,由于水流再次由流動(dòng)形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o止,優(yōu)勢(shì)藻類相應(yīng)改變?yōu)樗{(lán)藻中的小席藻(優(yōu)勢(shì)度高達(dá)0.56)。

2.2 現(xiàn)存量密度及生物量變化

各采樣點(diǎn)的浮游植物細(xì)胞密度變動(dòng)范圍在134726—740035個(gè)/L之間,平均值為435642個(gè)/L；生物量變動(dòng)范圍在0.090—0.992 mg/L之間,平均值為0.386 mg/L(表5)。從空間變化上看,生物量變化趨勢(shì)與密度變化趨勢(shì)相同(表6和表8)。黃河取水口(S1)浮游植物密度最低,生物量也較低；經(jīng)過(guò)沉沙處理,浮游植物密度在一級(jí)、二級(jí)沉砂池(S3、S4、S5)處迅速上升,生物量逐步上升；而后經(jīng)數(shù)十公里輸水干渠引水,由于渠道截面變小,水體流速明顯加大,浮游植物密度再次下降。由于水流、水體理化因子的改變,生物量急劇下降。最后至柿園水廠取水口的石佛沉沙池,再次變?yōu)殪o水水體,浮游植物密度略有回升,優(yōu)勢(shì)種演替為小席藻,而生物量下降至最低點(diǎn)(0.090)。

從浮游植物密度組成來(lái)看(表7),浮游植物密度組成絕大部分是綠藻,占總密度的25.81%—77.91%,平均值為57.98%,其他浮游植物以硅藻、藍(lán)藻為主。浮游植物組成表現(xiàn)出明顯的空間變化。其中,黃河取水口(S1)主要為硅藻(74.19%),經(jīng)各級(jí)沉砂池、輸水管線(S2、S3、S4、S5、S6)后綠藻比例大幅上升,成為主要優(yōu)勢(shì)種類,甲藻密度也逐漸增加,至二級(jí)沉沙池后段(S5),甲藻比例上升至9.34%,最后至柿園水廠取水口(S7),由于水流形態(tài)的再次改變,藍(lán)藻比例上升至最高。

表4 邙山提灌站浮游植物優(yōu)勢(shì)度超過(guò)0.2的種類

表5 邙山提灌站各采樣點(diǎn)浮游植物密度及生物量

表6 邙山提灌站浮游植物密度變化

表7 邙山提灌站浮游植物密度組成

從浮游植物生物量組成來(lái)看(表9),主要以硅藻、綠藻、甲藻為主,其它藻類比例較少。浮游植物門類的空間分布呈現(xiàn)出明顯差異。黃河取水口(S1)的硅藻在生物量中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(92.99%),另有少部分綠藻(7.01%)。經(jīng)過(guò)沉沙池處理后,甲藻和綠藻生物量比例大幅上升。其中甲藻生物量在二級(jí)沉沙池前段(S4)上升至0.380 mg/L,占總生物量的56.24%。再經(jīng)輸水干渠引水后,S6、S7樣點(diǎn)甲藻、綠藻生物量下降,硅藻再次成為生物量占優(yōu)勢(shì)的浮游植物。

表8 邙山提灌站浮游植物生物量變化

表9 邙山提灌站浮游植物生物量組成/%

2.3 相似度指數(shù)和多樣性指數(shù)計(jì)算

各采樣點(diǎn)相似度指數(shù)和多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表10和表11。從表中可以看到,采樣點(diǎn)S3、S4、S5物種組成較為相似,達(dá)到中度相似效果。而S1與其它采樣點(diǎn)相似度均較差；同時(shí),采樣點(diǎn)S7與采樣點(diǎn)S2—S6相似度較差。所有采樣斷面的生物多樣性指數(shù)均在1.75—2.65之間,且以二級(jí)沉砂池S4和S5生物多樣性最高,水廠取水口的S7點(diǎn)最低。

表10 邙山提灌站各采樣點(diǎn)相似度指數(shù)

表11 邙山提灌站各采樣點(diǎn)多樣性指數(shù)

3 討論

3.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)差異分析

不同采樣站位浮游植物群落存在一定程度的差異。本研究采用POA排序并結(jié)合相似性指數(shù)、多樣性指數(shù)研究水源地沿程不同生境中浮游植物群落結(jié)構(gòu)的差別。POA(Bray-Curtis距離)排序是一種基本的分析群落結(jié)構(gòu)與生境間關(guān)系的方法,通過(guò)排序可以顯示實(shí)體在屬性空間中的相對(duì)位置以及變化趨勢(shì)。不同采樣點(diǎn)的群落結(jié)構(gòu)差異。排序運(yùn)算中的物種數(shù)據(jù)分別選擇浮游植物定性數(shù)據(jù)和定量數(shù)據(jù),而環(huán)境因子則采用同步監(jiān)測(cè)的水質(zhì)數(shù)據(jù)。POA排序結(jié)果顯示：浮游植物的定性、定量數(shù)據(jù)分析均顯示S1(桃花峪引黃渠)和S7(柿園水廠取水口)的群落結(jié)構(gòu)與其它站位差異明顯,S2和S3、S4和S5的群落結(jié)構(gòu)相似(圖3)。相似度指數(shù)結(jié)果也顯示S1、S7和其它采樣點(diǎn)相似度較差(表10),兩者結(jié)論一致。S1基本直接反映了黃河干流的浮游植物狀況,表明靠近黃河干流的引水渠浮游植物生態(tài)特征與水源地內(nèi)的其它樣點(diǎn)差異明顯。S7作為取水口前的沉沙池,通過(guò)兩級(jí)沉沙過(guò)程后,泥沙含量極低,且水體相對(duì)靜止,水體類似于小型湖泊狀況,表明靠近取水口的采樣點(diǎn)S7,由于水文情勢(shì)變?yōu)殪o水等因素導(dǎo)致了取水口藍(lán)藻大量繁殖,浮游植物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。進(jìn)一步從多樣性指數(shù)也可以看到黃河水的S1生物多樣性并不低,反而是靠近取水口的S7的浮游植物種類單一。因此,從這個(gè)角度看生態(tài)狀況可能還不如泥沙含量最高的黃河水。此外,圖3也顯示S1站位TP含量較高,處于富營(yíng)養(yǎng)化水體,而S2—S5的水體處一二級(jí)沉沙池,水流較快,生境與S1和S7有很大不同,而S6則處于二者之間。

圖3 浮游植物定性與定量的空間分布的POA分析Fig.3 The biplots of POA based on the qualitative data and the quantitative data of the phytoplankton

3.2 環(huán)境因子與浮游植物群落特征的關(guān)系

環(huán)境因子與浮游植物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)系一直是生態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)領(lǐng)域的重要研究對(duì)象,在湖泊、河流等浮游植物研究中也一直是熱點(diǎn)[10- 12]。RDA是一種直接梯度分析方法,能從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來(lái)評(píng)價(jià)一個(gè)或一組變量與另一組多變量數(shù)據(jù)之間的關(guān)系[13]。本研究采用RDA來(lái)詳細(xì)分析環(huán)境因子與浮游植物群落之間的內(nèi)在聯(lián)系。具體分析過(guò)程中以各采樣點(diǎn)優(yōu)勢(shì)種類百分比(≥10%,)、浮游植物各門浮游植物數(shù)量比(%)、總物種數(shù)、多樣性指數(shù)、各門類種類數(shù)、各門類密度、各門類生物量等作為物種數(shù)據(jù),以WT、pH、SPC、ORP、DO、SD、TP、TN、Chl.a等作為環(huán)境數(shù)據(jù),分析浮游植物變量與環(huán)境因子間的關(guān)系。

圖4 浮游植物與環(huán)境因子的RDA排序圖Fig.4 The biplot of RDA based on the data of the phytoplankton and the environmental factors

RDA分析結(jié)果表明：前4軸共解釋了88.1%的物種數(shù)據(jù)變異,9個(gè)環(huán)境因子中的TP(膨脹因子IF=1.8990)、ORP(IF=1.3808)、DO(IF=2.0724)、SPC(IF=2.4198)對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響較為顯著。由圖中可以看出,第1軸(橫軸)代表的是DO和ORP梯度,第1軸從左到右DO呈現(xiàn)減少的趨勢(shì),而ORP呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)；第2軸(縱軸)主要反映了水體TP梯度,從下至上TP呈增加的趨勢(shì)。根據(jù)雙序圖的展示結(jié)果來(lái)看,盤星藻和硅藻門數(shù)量百分比隨水體營(yíng)養(yǎng)濃度的升高而增加,而綠藻密度和藍(lán)藻門物種數(shù)則隨水體營(yíng)養(yǎng)濃度的升高而下降。生物多樣性和短棘盤星藻數(shù)量百分比與溶氧濃度成正比,而綠藻門物種數(shù)、小席藻和藍(lán)藻數(shù)量百分比則與氧化還原電位呈正相關(guān),與溶氧水平呈負(fù)相關(guān)。

進(jìn)一步分析第1軸和第2軸交叉形成的四個(gè)象限可以看到：第1象限區(qū)域內(nèi),藍(lán)藻門的密度比例呈升高區(qū)域,尤其是優(yōu)勢(shì)種類相應(yīng)改變?yōu)樗{(lán)藻門的小席藻(優(yōu)勢(shì)度高達(dá)0.56)；在第2象限(DO和TP較高的區(qū)域),硅藻門的生物量及數(shù)量比均呈增加趨勢(shì),其中普通等片藻優(yōu)勢(shì)明顯；第3象限屬于DO較高而TP較低的區(qū)域,可以看到此區(qū)域內(nèi)生物多樣性較高,且多樣性與DO更為密切,并且硅藻門種類數(shù)、甲藻門密度、綠藻門密度比例及密度隨著DO的升高和TP的下降呈增加趨勢(shì)；在第4象限內(nèi),水體營(yíng)養(yǎng)等級(jí)較低而ORP梯度升高時(shí),對(duì)藍(lán)藻門的密度與種類數(shù)、綠藻門的種類數(shù)與密度有顯著影響,并且隨著營(yíng)養(yǎng)梯度的升高,綠藻有逐漸向藍(lán)藻演替的趨勢(shì)。

一般而言,不同水體的浮游植物群落結(jié)構(gòu)具有不同的特征[14]。浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,其種類組成、數(shù)量分布及豐度通常呈季節(jié)性變化,是浮游植物群落動(dòng)態(tài)的特征,也是評(píng)價(jià)水體富營(yíng)養(yǎng)程度的重要指標(biāo)之一[15]。浮游植物種類組成、豐度等變化在天然水體中主要與季節(jié)和營(yíng)養(yǎng)鹽密切相關(guān)。例如,在沒(méi)有人為污染的自然淡水水體中,浮游植物季節(jié)性變化的一般規(guī)律是：春秋季以喜低溫的硅藻、金藻為主,夏季以喜高溫的藍(lán)藻、綠藻為主,冬季浮游植物種類和數(shù)量都很少[16],而中營(yíng)養(yǎng)型湖泊常以甲藻、隱藻和硅藻類占優(yōu)勢(shì),富營(yíng)養(yǎng)型湖泊則常以綠藻和藍(lán)藻類占優(yōu)勢(shì)[17]。在一些水庫(kù),類似的規(guī)律也能被發(fā)現(xiàn)[10,18]。而在本次調(diào)查中,可以看到即使同一時(shí)間段采樣,提灌站的環(huán)境因子對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響與湖泊等水體還是明顯不同。雖然圖4中第3象限區(qū)域,該區(qū)域內(nèi)生物多樣性較高。這種水體DO較高而營(yíng)養(yǎng)等級(jí)較低一般是認(rèn)為水體水質(zhì)較好。但是TP升高后,水體浮游植物將以藍(lán)綠藻為主,浮游植物快速生長(zhǎng)導(dǎo)致且水體中溶解氧升高。在本研究中,主要表現(xiàn)適宜于流水形態(tài)的為硅藻而非藍(lán)綠藻?？赡艿囊环N原因是TP更多的反映了泥沙中的磷含量,而非生物可利用態(tài)磷,所以不能反映出水體真實(shí)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。此外,沉沙池存在較大的動(dòng)水-靜水變化過(guò)程,對(duì)浮游植物的群落演替產(chǎn)生較為明顯的影響?？傊?這與提灌站這種人工造成的生境密切相關(guān)。

4 結(jié)論

邙山提灌站通過(guò)從黃河取水后通過(guò)沉沙池沿途沉降進(jìn)入取水廠。通過(guò)本次調(diào)查,可以看到從水源地黃河取水口至水廠取水口,浮游植物群落結(jié)構(gòu)、密度與生物量沿途發(fā)生了明顯變化,這種變化從黃河取水口開始浮游植物生物量和生物多樣性先升高后降低,并且RDA和POA分析表明7個(gè)采樣斷面被分成三類相似生境,而且環(huán)境因子對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)存在顯著的影響。從黃河取水口到水廠取水口,采樣結(jié)果顯示水源地藍(lán)藻比例升高,最終到石佛沉沙池藍(lán)藻門的小席藻優(yōu)勢(shì)度高達(dá)0.56。因此,建議對(duì)幾級(jí)沉砂池,尤其是作為柿園水廠取水口藍(lán)藻優(yōu)勢(shì)度高的石佛沉砂池要著重關(guān)注,尤其是加強(qiáng)藍(lán)藻及有關(guān)異味藻的預(yù)防性監(jiān)測(cè)工作,以及后續(xù)改建過(guò)程中要針對(duì)沉砂池造成的不利影響開展。此外,考慮到邙山提灌站沉砂池水面面積小、引水渠長(zhǎng)達(dá)數(shù)十公里且橫穿市區(qū),受人為影響因素嚴(yán)重,其生境較為脆弱,建議嚴(yán)格控制提灌站和引水渠周圍的土地開發(fā),特別是工業(yè)、礦業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的建設(shè),加強(qiáng)管理,從而避免各類潛在污染的發(fā)生。

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Spatial variation of phytoplankton community structure and its relationship with environmental factors at the Mangshan pumping station

HU Jun1,*, YANG Yuxia2, CHI Shiyun1, SHEN Qiang1, HU Juxiang1

1InstituteofHydroecology,MinistryofWaterResourcesandChineseAcademyofSciences,KeyLaboratoryofEcologicalImpactsofHydraulic-ProjectandRestorationofAquaticEcosystemofMinistryofWaterResources,Wuhan430079,China2TheYellowRiverWaterResourcesProtectionResearchInstitute,Zhengzhou450004,China

The Mangshan pumping station is one of the most important water sources in the Yellow River basin, and it has been included in the list of national drinking water sources. When water from the Yellow River is pumped, desilted, and transferred to the waterworks at the Mangshan pumping station, the aquatic biotope dramatically changes throughout these steps. To better understand how these artificial actions influence the phytoplankton by changing the biotope, the changes in phytoplankton from the river intake to the entry of the waterworks were investigated in June 2014. Overall, 7 sampling sites were set up along the path of the water. The measured water quality parameters included, among others, water temperature, dissolved oxygen, and total phosphorus, and all were monitored simultaneously. Structural changes in phytoplankton community and the relationship with the environmental factors were analyzed using two multivariate analysis techniques: Polar Ordination Analysis (POA) and Redundancy Analysis (RDA). The phytoplankton community structure, their density, and the biomass changed significantly from the river intakes to the waterworks. The phytoplankton biomass and biodiversity showed a decreasing trend along the path of the water. Furthermore, POA analyses indicated that the 7 sampling sites could be divided into three biotopes, and that these three biotopes reflected the change along the way. Finally, RDA analyses showed a significant influence of the environmental factors on the community structure, which differed from the influence these factors have in the lake and other natural water bodies.

Mangshan pumping station; phytoplankton; biotope; community structure; dissolved oxygen; phosphorus; Polar Ordination Analysis; Redundancy Analysis

水利部948資助項(xiàng)目(201408)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51409178)

2015- 08- 21;

日期:2016- 06- 14

10.5846/stxb201508211747

*通訊作者Corresponding author.E-mail: jhu@mail.ihe.ac.cn

胡俊,楊玉霞,池仕運(yùn),沈強(qiáng),胡菊香.邙山提灌站浮游植物群落結(jié)構(gòu)空間變化對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng).生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(3):1054- 1062.

Hu J, Yang Y X, Chi S Y, Shen Q, Hu J X.Spatial variation of phytoplankton community structure and its relationship with environmental factors at the Mangshan pumping station.Acta Ecologica Sinica,2017,37(3):1054- 1062.