張春梅，朱宇軒，宋高飛，米武娟，畢永紅**,王樹(shù)磊，梁建奎，尚鳴宇

(1:大連海洋大學(xué)，大連 116023) (2:中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所，淡水生態(tài)與生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072) (3:南水北調(diào)中線(xiàn)干線(xiàn)工程建設(shè)管理局，北京 100038)

浮游植物是水域生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，能對(duì)水體生態(tài)環(huán)境的變化做出快速直接的響應(yīng)，生態(tài)環(huán)境變化也會(huì)直接或者間接影響浮游植物的群落結(jié)構(gòu)[1]；一般認(rèn)為，浮游植物種類(lèi)數(shù)量的變化以及時(shí)空格局是營(yíng)養(yǎng)鹽、溫度、光照、水動(dòng)力條件等時(shí)空變化的結(jié)果[2-4]. 近年來(lái)，對(duì)于浮游植物群落結(jié)構(gòu)的時(shí)空演變過(guò)程和關(guān)鍵影響因子的相關(guān)報(bào)道較多，丹江口水庫(kù)不同區(qū)域的浮游植物優(yōu)勢(shì)群在同一季節(jié)具有顯著差異，且隨著季節(jié)變化其群落結(jié)構(gòu)的演變趨勢(shì)也有所不同[5]. 三峽水庫(kù)的調(diào)查表明浮游植物具有明顯的季節(jié)演變和空間差異[6]. 不同水體浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征不同，浮游植物因其對(duì)不同水環(huán)境的敏感響應(yīng)和特異適應(yīng)性而成為水環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要生物指示物種.

圖1 南水北調(diào)中線(xiàn)干渠沿程采樣點(diǎn)分布 (S1陶岔渠首、S2沙河渡槽進(jìn)口、S3魯山落地槽、 S4穿黃工程南岸、S5穿黃工程北岸、S6漳河北、 S7古運(yùn)河暗渠、S8西黑山進(jìn)口閘、S9天津外環(huán)河、 S10惠南莊北拒馬河、S11團(tuán)城湖)Fig.1 Distribution of sampling sites along the main channel of the middle route of South-to-North Water Diversion Project

南水北調(diào)中線(xiàn)工程解決了河南、河北、北京、天津4個(gè)省市的水資源短缺問(wèn)題，具有重要的戰(zhàn)略意義，發(fā)揮了巨大效益. 中線(xiàn)干渠為混凝土硬化渠道，與沿岸河流不交叉，水體特性不同于湖泊、河流和水庫(kù)等自然水體，是一個(gè)全新封閉的人工系統(tǒng)[7]. 全面通水以來(lái)，在營(yíng)養(yǎng)鹽、水文水動(dòng)力條件和生態(tài)因子的作用下，浮游植物群落結(jié)構(gòu)處于動(dòng)態(tài)演變過(guò)程中，特定時(shí)段還出現(xiàn)過(guò)某一特定類(lèi)群生物量快速增殖的現(xiàn)象，成為影響輸水水質(zhì)的潛在生態(tài)問(wèn)題. 2005年對(duì)中線(xiàn)工程水源地的研究[8]表明，陶岔渠首處無(wú)論在種類(lèi)與數(shù)量上硅藻均占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，春、秋季硅藻和綠藻較多，夏季藍(lán)藻較為豐富. 2017年對(duì)中線(xiàn)工程水源地的研究[9]表明，群落演替由春季的硅藻、藍(lán)藻向夏季的硅藻、藍(lán)藻和隱藻以及秋、冬季的硅藻、隱藻和藍(lán)藻轉(zhuǎn)變. 盡管南水北調(diào)中線(xiàn)工程水源地浮游植物有一些相關(guān)研究報(bào)道，但迄今為止針對(duì)南水北調(diào)中線(xiàn)干渠水體浮游植物群落結(jié)構(gòu)的研究資料較為匱乏.

鑒于中線(xiàn)干渠獨(dú)特的渠道結(jié)構(gòu)、較低的營(yíng)養(yǎng)水平以及持續(xù)擾動(dòng)摻混的流動(dòng)狀況，與丹江口水庫(kù)來(lái)水中浮游植物的生境不同，因此本研究開(kāi)展浮游植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的同步調(diào)查，主要目的是驗(yàn)證以下假設(shè)：在跨流域長(zhǎng)距離輸水過(guò)程中浮游植物不僅僅是隨水流的被動(dòng)運(yùn)輸，可能存在沿程增殖生長(zhǎng)行為；且浮游植物群落結(jié)構(gòu)的時(shí)空異質(zhì)性是由多因子共同決定的. 通過(guò)揭示干渠浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及其演變的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子，為深入理解南水北調(diào)中線(xiàn)干渠輸水系統(tǒng)及其科學(xué)運(yùn)行管理提供支撐.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與采樣方法

南水北調(diào)中線(xiàn)干渠(32.68°～39.99°N, 111.72°～116.27°E)全長(zhǎng)1432 km，多年平均調(diào)水量95億m3，屬于長(zhǎng)距離跨氣候帶調(diào)水工程，南北縱跨8個(gè)緯度，四季氣溫變化分明. 本研究采樣時(shí)間為2018年8月-2019年5月，按照夏季、秋季、冬季、春季每個(gè)季度月末采集一次，共計(jì)4次采樣. 自河南南陽(yáng)市淅川縣陶岔渠首開(kāi)始，到北京市團(tuán)城湖共設(shè)置11個(gè)采樣點(diǎn)(圖1).

1.2 樣品采集與處理

使用25#浮游生物網(wǎng)采集定性樣品，用適量4%甲醛固定，定量樣品用5 L玻璃采樣器取表層水樣置于瓶中，加入1%魯哥氏液現(xiàn)場(chǎng)固定，樣品靜置48 h，沉降并濃縮至30 mL，充分搖勻后吸取0.1 mL至浮游生物計(jì)數(shù)框，在Olympus CX23下進(jìn)行計(jì)數(shù)[11]. 藻類(lèi)鑒定方法參照文獻(xiàn)[12].

1.3 數(shù)據(jù)處理

優(yōu)勢(shì)度計(jì)算公式為：

(1)

式中，N表示同一樣品中浮游藻類(lèi)總個(gè)體數(shù)，ni表示第i種浮游藻類(lèi)個(gè)體數(shù)，Y表示優(yōu)勢(shì)度，fi表示第i種浮游植物在樣品中出現(xiàn)的頻度，Y>0.02的物種定義為優(yōu)勢(shì)種[13].

圖形繪制在Graphad prism 8軟件中完成，采用ArcGIS 10.2軟件作為空間分析工具，對(duì)沿線(xiàn)干渠各采樣點(diǎn)浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及細(xì)胞密度進(jìn)行時(shí)空格局分析，應(yīng)用IBM SPSS Statistics 25軟件進(jìn)行方差及相關(guān)性分析，采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)不同季節(jié)穿黃工程前后細(xì)胞密度的差異性，使用R“vegan”包進(jìn)行非度量多維尺度NMDS與ANOSIM差異性分析，使用R“UpSet”包中Upset函數(shù)進(jìn)行樣點(diǎn)間共有物種的維恩圖分析.

采用Canoco 4.5軟件[14]對(duì)物種數(shù)據(jù)與環(huán)境因子數(shù)據(jù)進(jìn)行排序分析，通過(guò)對(duì)物種數(shù)據(jù)去趨勢(shì)對(duì)應(yīng)分析(DCA)確定排序模型，環(huán)境變量解釋顯著性由Monte Carlo測(cè)試檢驗(yàn)，P值小于0.05則可用此方法進(jìn)行檢驗(yàn)排序，特征值越大，環(huán)境因子對(duì)藻類(lèi)結(jié)構(gòu)的影響越大，P值越小，相關(guān)性越顯著，結(jié)果用物種-環(huán)境因子關(guān)系的雙序圖表示.

2 結(jié)果

2.1 浮游植物群落特征

2.1.1 物種組成與優(yōu)勢(shì)種 調(diào)查期間共鑒定到浮游植物7門(mén)83屬145種，以硅藻為主，共有68種，占總種類(lèi)數(shù)的比例為46.89%；其次為綠藻，有47種，所占比例為32.41%；藍(lán)藻16種，所占比例為11.03%；隱藻、裸藻、金藻、甲藻種類(lèi)較少，所占比例分別為3.45%、0.27%、0.27%和0.68%.

從季節(jié)上看，浮游植物種類(lèi)數(shù)排序?yàn)榇杭?秋季>冬季>夏季. 夏季綠藻種類(lèi)最多，硅藻、藍(lán)藻次之，其他季節(jié)種類(lèi)數(shù)排序?yàn)楣柙?綠藻>藍(lán)藻. 空間上陶岔渠首處(S1)物種數(shù)最低，從南到北呈遞增趨勢(shì)，沿程各樣點(diǎn)均存在硅藻，且物種數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的波動(dòng)性變化，以陶岔渠首處最低，穿黃工程北岸(S5)最高(圖2).

圖2 物種組成分布示意圖：(a)空間分布；(b)各季節(jié)門(mén)水平變化；(c)各季節(jié)空間分布Fig.2 Distribution proportion of species: (a) spatial distribution; (b) species on phylum level varies from seasons; (c) spatial distribution varies from seasons

多集合維恩圖(圖3)顯示，各樣點(diǎn)浮游植物的共有種類(lèi)有19種，主要為硅藻，包括橋彎藻(Cymbellasp.)、極小曲絲藻(Achnanthidumminutissimum)、內(nèi)絲藻(Encyonopsissp.)、小環(huán)藻(Cyclotellasp.)、針桿藻(Synedrasp.)等. 藍(lán)藻主要為束絲藻(Aphanizomenonsp.)、微囊藻(Microcystissp.)、假魚(yú)腥藻(Pseudanabaenasp.)，隱藻主要為隱藻(Cryptomonassp.)、斜結(jié)隱藻(Plagioselmissp.). 陶岔處物種數(shù)目最少，穿黃北物種數(shù)目最多. 相比較于陶岔渠首處的物種種類(lèi)，其他樣點(diǎn)共有的新增加物種有4種，為空星藻(Coelastrumsphaericum)、維里納優(yōu)美藻(Delicataverena)、單角盤(pán)星藻具孔變種(Pediastrumsimplexvar.duodenarium)及瞳孔舟形藻(Naviculapupula). 各樣點(diǎn)特有物種數(shù)分別為2、2、2、3、6、1、1、1、3、1、1種，特有物種較少，沿程物種變化較小.

圖3 樣點(diǎn)間浮游植物種類(lèi)多集合維恩圖(黑色點(diǎn)表示該位置有數(shù)據(jù)，點(diǎn)線(xiàn)圖表示樣點(diǎn)間存在交集， 柱狀圖上的數(shù)字表示樣點(diǎn)間的共有物種數(shù)，左邊柱形圖表示各樣點(diǎn)的物種數(shù))Fig.3 Multi-set venn diagram of phytoplankton species between sampling sites(Black dots indicated the existence of data at the sites, the dot plots indicated the intersection of the different sites, the numbers on the bar chart indicate the number of species in common between different sites, the bar chart on the left showed the number of species at each site)

浮游植物優(yōu)勢(shì)種共19種(表1)，不同季節(jié)優(yōu)勢(shì)類(lèi)群存在差異：夏季以硅藻、綠藻、藍(lán)藻為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，空星藻優(yōu)勢(shì)度最大. 秋、冬、春季以硅藻、綠藻、藍(lán)藻、隱藻為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，分別以針桿藻、尖針桿藻(Synedraacus)、橋彎藻、斜結(jié)隱藻占據(jù)較大優(yōu)勢(shì). 橋彎藻和極小曲絲藻為全年優(yōu)勢(shì)種.

2.1.2 群落的時(shí)空格局 不同季節(jié)浮游植物群落組成存在一定差異(圖4)，細(xì)胞密度主要是由硅藻、綠藻、藍(lán)藻貢獻(xiàn)，硅藻在全年占據(jù)優(yōu)勢(shì). 春季以硅藻為主，其相對(duì)豐度沿程遞增，隱藻、金藻主要出現(xiàn)在渠首(S1). 夏季綠藻相對(duì)豐度較高，藍(lán)藻、硅藻次之，隱藻主要出現(xiàn)在渠首(S1)，穿黃工程前(S1～S3)與穿黃工程后(S5～S11)均以硅藻、綠藻為主，但所占比例存在差異. 秋、冬季為硅藻>綠藻>藍(lán)藻，與夏季相比，藍(lán)藻比例下降，隱藻的相對(duì)豐度在穿黃工程前各樣點(diǎn)增加，冬季硅藻與綠藻相對(duì)豐度沿程大體呈相反的變化. 陶岔渠首處以硅藻、綠藻、隱藻及藍(lán)藻為主要優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，冬季藍(lán)藻所占比例較小.

表1 南水北調(diào)中線(xiàn)干渠浮游植物優(yōu)勢(shì)種及優(yōu)勢(shì)度

2.1.3 細(xì)胞密度與葉綠素a濃度 浮游植物細(xì)胞密度的季節(jié)變化范圍為2.16×106～1.92×107cells/L，平均密度為(6.79±7.15)×106cells/L，其中夏季>春季>秋季>冬季，單因素方差分析顯示夏季顯著高于其他季節(jié)(P<0.05)，其他各季節(jié)間無(wú)顯著差異(圖5a). 從空間尺度上分析，沿程各樣點(diǎn)浮游植物細(xì)胞密度呈現(xiàn)先增加后降低、再增加再降低的“M”型變化趨勢(shì)，穿黃工程南北(S4～S5)與古運(yùn)河暗渠(S7)處均有較高值，春、夏季穿黃工程后顯著高于穿黃工程前，夏、秋季古運(yùn)河暗渠處均存在峰值(圖5b).

Chl.a濃度變化范圍為1.09～8.85 μg/L，平均值為(4.09±2.89)μg/L，其中夏季>秋季>春季>冬季，單因素方差分析顯示夏季顯著高于其他季節(jié)，與細(xì)胞密度變化趨勢(shì)一致(圖5a).

2.2 環(huán)境因子

2.3 群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系

環(huán)境因子與樣點(diǎn)的RDA分析結(jié)果顯示(圖6)，前兩個(gè)排序軸累計(jì)解釋了54.60%的物種變異和74%累計(jì)解釋方差. 所有樣本按照季節(jié)排序，分為春季、夏季、秋季、冬季. 確認(rèn)水溫和營(yíng)養(yǎng)鹽是影響浮游植物的主要因子，其次是流量和濁度.

對(duì)主要優(yōu)勢(shì)類(lèi)群藍(lán)藻、綠藻與硅藻進(jìn)行多元線(xiàn)性分析(表3)可知，硅藻相對(duì)豐度與水溫呈顯著負(fù)相關(guān)，綠藻的相對(duì)豐度與水溫呈顯著正相關(guān)，藍(lán)藻細(xì)胞密度與流速呈顯著負(fù)相關(guān)，綠藻與硅藻的細(xì)胞密度與 NH3-N 濃度、流量呈顯著負(fù)相關(guān).

表2 南水北調(diào)中線(xiàn)干渠全年水環(huán)境因子平均值

圖5 浮游植物細(xì)胞密度與葉綠素a濃度的時(shí)空格局Fig.5 Spatial and temporal changes of phytoplankton cell density and chlorophyll-a concentration

圖6 樣方與環(huán)境因子的RDA二維排序圖Fig.6 Biplot diagram for RDA of the relationship between environment variable and sample sites

表3 多元線(xiàn)性回歸分析

2.4 時(shí)空異質(zhì)性

NMDS分析顯示所有樣本按照季節(jié)分為4組(圖7a)，有明顯的季節(jié)變化. ANOSIM結(jié)果顯示(圖7b)組間差異顯著大于組內(nèi)(P<0.01，R=0.767)，即浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成在時(shí)間上的差異顯著大于空間上的差異，且不同季節(jié)間兩兩比較均存在顯著差異(P<0.01).

基于UPGMA算法構(gòu)建聚類(lèi)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖8所示：距離相近的樣點(diǎn)群落組成相似性較高，渠首處(S1)與相鄰樣點(diǎn)間群落相似性較低. 穿黃工程前(S1～S3)與穿黃工程后(S5～S11)可大致分為兩組，Wilcoxon秩和檢驗(yàn)顯示：春季穿黃工程前與穿黃工程后的綠藻、硅藻的細(xì)胞密度存在顯著差異(P<0.05)，穿黃工程后顯著高于穿黃工程前，夏季穿黃工程后的藍(lán)藻、綠藻、硅藻細(xì)胞密度均顯著高于穿黃前. 秋季穿黃后的硅藻細(xì)胞密度顯著高于穿黃前. 冬季綠藻、金藻的細(xì)胞濃度存在顯著差異.

圖7 浮游植物群落組成的時(shí)間變異分析：(a)NMDS ；(b)ANOSIMFig.7 Temporal variability analysis of phytoplankton community composition: (a) NMDS; (b) ANOSIM

圖8 基于Bray-curtis距離矩陣的聚類(lèi)樣點(diǎn)圖Fig.8 Bray-curtis dissimilarity based on distance matrix showing the clustering of sampling sites

3 討論

3.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其演變

浮游植物季節(jié)演變的一般規(guī)律為：春、秋季以喜低溫的硅藻、金藻為主，夏季以喜高溫的藍(lán)藻[15]和綠藻為主，冬季藻類(lèi)種類(lèi)與數(shù)量都相對(duì)較少[12]. 千島湖[16]冬、春季浮游植物主要類(lèi)群為硅藻、隱藻，夏季為綠藻、硅藻，秋季為藍(lán)藻、綠藻和硅藻. 富春江水庫(kù)[17]春季綠藻、隱藻、硅藻占優(yōu)，夏季藍(lán)藻及硅藻占優(yōu)，秋季硅藻和隱藻占據(jù)較大優(yōu)勢(shì). 中線(xiàn)干渠浮游植物群落季節(jié)變化與千島湖及富春江類(lèi)似，全年以硅藻為主，春季為硅藻型，夏季為綠藻-藍(lán)藻-硅藻型，秋、冬季為硅藻-綠藻-藍(lán)藻型. 這些水體均屬于清潔水體，群落特征與水體類(lèi)型具有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系. 另外，不同水體的浮游植物群落因環(huán)境過(guò)濾作用而顯示明顯的差異，黑河張掖段的上游營(yíng)養(yǎng)水平較低，主要優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為普生性的硅藻清潔指示種，下游營(yíng)養(yǎng)水平較高，主要優(yōu)勢(shì)類(lèi)群為藍(lán)、綠藻中的中-富營(yíng)養(yǎng)型指示種[18]. 廣州地表水浮游植物的演變顯示，休耕期間營(yíng)養(yǎng)水平較低，硅藻為主要優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，播種期間營(yíng)養(yǎng)水平高，藍(lán)、綠藻取代硅藻成為主要優(yōu)勢(shì)類(lèi)群[19]. 中線(xiàn)干渠全年水質(zhì)較好，所有斷面均可達(dá)到Ⅱ類(lèi)及以上標(biāo)準(zhǔn)，營(yíng)養(yǎng)水平為貧-中營(yíng)養(yǎng)型，硅藻種類(lèi)最多，為68種，春、秋、冬季均以硅藻種類(lèi)為主要類(lèi)群，這種以硅藻為主的浮游植物群落是水體營(yíng)養(yǎng)水平較低的特征之一.

從NMDS與ANOSIM分析中(圖7)可以看出，浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的時(shí)間效應(yīng)比空間效應(yīng)更加明顯，這可能是渠道內(nèi)水體連通性以及快速流動(dòng)導(dǎo)致的有效摻混削弱了空間距離對(duì)浮游植物群落組成的影響，而南北兩地的顯著季節(jié)差異和溫度特征對(duì)浮游植物群落的影響更明顯.

3.2 環(huán)境因子對(duì)浮游植物群落的影響

大量研究表明，水溫、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、水動(dòng)力條件等多種因素可共同影響浮游植物群落的結(jié)構(gòu)和功能[22]；南水北調(diào)中線(xiàn)干渠作為輸水渠道，并不是天然河流，調(diào)水過(guò)程每年按照相關(guān)計(jì)劃進(jìn)行，不同時(shí)段的調(diào)水規(guī)程存在差異，本研究的全年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)RDA與多元線(xiàn)性回歸分析均確認(rèn)水溫、TP濃度、NH3-N濃度、流速和流量是影響中線(xiàn)干渠浮游植物群落結(jié)構(gòu)的重要因子，該研究結(jié)果與以往其他水體的研究類(lèi)似，說(shuō)明中線(xiàn)干渠具有某些自然水體的屬性.

水溫對(duì)浮游植物種類(lèi)和季節(jié)變化的重要影響[23]主要是由于浮游植物細(xì)胞的諸多代謝過(guò)程為酶促反應(yīng)，這些生化反應(yīng)過(guò)程受酶活性的影響，而溫度對(duì)酶活性有決定作用. 水溫升高加速藻類(lèi)種群的生長(zhǎng)增殖，且不同藻類(lèi)在水溫適應(yīng)性上存在物種差異，這導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)種隨著水溫變化而變化，水溫通過(guò)調(diào)控細(xì)胞活性近而成為浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的主要控制因子[24]. 研究表明藍(lán)、綠藻的最適溫度要高于硅、隱藻[23]. 本研究中干渠水溫為5.10～34.30℃，四季變化明顯且存在顯著差異，RDA結(jié)果顯示水溫是影響群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因子，多元線(xiàn)性回歸分析顯示水溫與硅藻的相對(duì)豐度呈顯著負(fù)相關(guān)，與藍(lán)藻、綠藻的細(xì)胞密度呈顯著正相關(guān)，低溫條件下，藍(lán)綠藻相對(duì)豐度下降，硅藻相對(duì)豐度占據(jù)優(yōu)勢(shì). 如空星藻的最適生長(zhǎng)溫度為30～35℃[25]，干渠夏季水溫較高，適合空星藻生長(zhǎng)，因此它是夏季的優(yōu)勢(shì)種之一；隱藻常被認(rèn)為在水溫較低時(shí)種群密度較高[26]，干渠冬、春季水溫較低，這使得隱藻成為冬、春季的優(yōu)勢(shì)種. 因此水溫影響和決定著干渠浮游植物細(xì)胞密度以及優(yōu)勢(shì)類(lèi)群的演變.

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是浮游植物生長(zhǎng)繁殖必需的，也是浮游植物季節(jié)變化的重要環(huán)境影響因素[27]. TN、TP是影響浮游植物細(xì)胞密度和群落結(jié)構(gòu)的重要因子，有研究顯示早春時(shí)節(jié)藻類(lèi)大量增殖的原因主要是對(duì)氮的快速吸收利用[22]；本研究也顯示NH3-N濃度與細(xì)胞密度呈顯著負(fù)相關(guān)，表明浮游植物生長(zhǎng)會(huì)消耗大量NH3-N. 同時(shí)，由于硅藻生長(zhǎng)的最適磷濃度較低(0.002～0.01 mg/L)，隨著水體中磷濃度的降低，藍(lán)、綠藻相對(duì)豐度降低，硅藻逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)[28]. 干渠TN濃度為0.39～2.13 mg/L，TP濃度為0～0.01 mg/L，氮濃度高，磷濃度較低，N/P比值遠(yuǎn)大于16，表現(xiàn)為磷限制，這種營(yíng)養(yǎng)條件更適合硅藻的生長(zhǎng).

流量、流速可顯著影響藻類(lèi)群落組成以及優(yōu)勢(shì)類(lèi)群的演變[29]. 一般來(lái)說(shuō)，藍(lán)藻和綠藻較適合在靜止或弱紊動(dòng)水體中生長(zhǎng)，硅藻在流動(dòng)或紊動(dòng)環(huán)境下可獲得較大的增殖優(yōu)勢(shì)[30]. 中線(xiàn)干渠水體持續(xù)流動(dòng)高度摻混，流速范圍為0.1～2.4 m/s，平均流速為0.95 m/s，相比較于其他水體流速較大[31]. 本研究中，藍(lán)藻、綠藻的細(xì)胞密度與流速呈顯著負(fù)相關(guān)，硅藻的相對(duì)豐度與流速呈正相關(guān)，在中線(xiàn)干渠這種動(dòng)態(tài)混合良好的生境中，高流速使得硅藻的優(yōu)勢(shì)地位增強(qiáng)，環(huán)境過(guò)濾與適者生存的選擇作用更利于硅藻的增殖，特別是那些比表面積大且對(duì)低光有適應(yīng)性的硅藻，如橋彎藻、舟形藻、曲絲藻等[32]. 極小曲絲藻具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，易在高流速水體中成為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群[33]，因此，它成為中線(xiàn)干渠的全年優(yōu)勢(shì)種. 本研究結(jié)果顯示，流量與硅藻、綠藻的細(xì)胞密度呈顯著負(fù)相關(guān)，流量加大可能會(huì)對(duì)水體中藻類(lèi)密度具有一定的稀釋作用. 對(duì)西江下游浮游植物的研究也表明，流量加大有利于種類(lèi)豐富度的增加，但不利于細(xì)胞密度的增加[34]. 可見(jiàn)，流量加大在一定程度上可以改變?cè)孱?lèi)細(xì)胞密度，杜絕大量藻類(lèi)短時(shí)間內(nèi)快速生長(zhǎng)增殖或衰老死亡對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)鹽的急劇影響并可能導(dǎo)致水體異味物質(zhì)含量升高等問(wèn)題，可保障水質(zhì)的穩(wěn)定.

可見(jiàn)，通過(guò)生態(tài)調(diào)度調(diào)控浮游植物群落并協(xié)調(diào)水資源利用和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有實(shí)施可行性，因此在后續(xù)研究中，不僅要關(guān)注營(yíng)養(yǎng)鹽水平的變化，更要充分考慮水動(dòng)力條件改變對(duì)水質(zhì)和浮游植物群落帶來(lái)的影響，加強(qiáng)對(duì)生態(tài)調(diào)度的研究.

致謝：感謝南水北調(diào)中線(xiàn)管理局魯山管理處為本研究提供的大力協(xié)助和支持.