南水北調(diào)東線調(diào)蓄湖泊浮游藻類群落特征與環(huán)境驅(qū)動因子.pdf

1、南水北調(diào)東線工程對于緩解我國北方地區(qū)水資源短缺、實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置具有深遠(yuǎn)的意義，調(diào)水的水質(zhì)問題是東線工程能否順利運(yùn)行的關(guān)鍵。洪澤湖、駱馬湖、南四湖和東平湖作為東線工程重要的調(diào)蓄湖泊和輸水通道，在調(diào)水過程中，其水質(zhì)狀況、浮游藻類群落分布和藍(lán)藻水華發(fā)生的風(fēng)險是迫切需要明確的問題。目前，針對南水北調(diào)東線調(diào)蓄湖泊水質(zhì)和藻類分布狀況的研究逐漸增多，但多數(shù)研究的研究周期較短，采樣次數(shù)較少，沒有同時對4個調(diào)蓄湖泊開展藻類群落研究及差異性分析，對各

2、調(diào)蓄湖泊有害藍(lán)藻分布和水華發(fā)生風(fēng)險的研究也較少。
　　本研究針對通水前（2011年3月～2013年5月）南水北調(diào)東線調(diào)蓄湖泊水質(zhì)狀況和浮游藻類群落分布特征進(jìn)行了分析，在洪澤湖、駱馬湖、南四湖和東平湖分別布設(shè)11、5、5、3個采樣點(diǎn)，對東線各調(diào)蓄湖泊水質(zhì)指標(biāo)、浮游藻類群落構(gòu)成、藻密度變化、優(yōu)勢藻種等進(jìn)行研究，揭示了浮游藻類群落季節(jié)演替規(guī)律;通過聚類分析(cluster analysis)、非度量多維尺度分析(non-metric m

3、ultidimensionalscaling，nMDS)、相似性百分比分析(similarity percentage，SIMPER)等方法探明了東線調(diào)蓄湖泊間浮游藻類群落相似性及造成群落結(jié)構(gòu)差異的主要特征種屬;通過冗余分析（redundancy analysis，RDA）明確了影響東線調(diào)蓄湖泊浮游藻類變化的主要環(huán)境驅(qū)動因子;辨識了東線調(diào)蓄湖泊的有害藍(lán)藻種類及其分布特點(diǎn)，提出了藍(lán)藻水華分級預(yù)警預(yù)案，評價了藍(lán)藻水華發(fā)生的風(fēng)險。研究結(jié)果可為

4、東線調(diào)蓄湖泊水環(huán)境保護(hù)和水華防控工作提供理論依據(jù)。另外，對南水北調(diào)東線調(diào)蓄湖泊通水前浮游藻類種群特征的研究，也可為評價大型調(diào)水工程的實(shí)施對湖泊水生態(tài)的影響提供重要本底數(shù)據(jù)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。論文主要研究結(jié)論如下:
　　東線各調(diào)蓄湖泊水體理化指標(biāo)中，水溫沒有顯著差異，溶解氧、透明度、pH、水深存在顯著差異;營養(yǎng)鹽濃度存在顯著差異;葉綠素a濃度差異不顯著。根據(jù)修正的卡森營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法(TSIM)評價標(biāo)準(zhǔn)，洪澤湖和南四湖屬于輕度富營養(yǎng)

5、狀態(tài)，駱馬湖和東平湖屬于中營養(yǎng)-輕度富營養(yǎng)狀態(tài)。
　　東線調(diào)蓄湖泊共檢出浮游藻類8門127屬310種（包括變種），包括綠藻門、硅藻門、藍(lán)藻門、裸藻門、隱藻門、黃藻門、甲藻門和金藻門，其中綠藻門檢出種類數(shù)最多，占檢出藻類總種數(shù)的44.2％，其次為硅藻門(22.9％)、裸藻門(13.2％)和藍(lán)藻門(12.3％)，其他門類相對較少。東線各調(diào)蓄湖泊檢出藻類總種數(shù)從高到低依次為:南四湖＞駱馬湖＞東平湖＞洪澤湖。
　　洪澤湖、駱馬湖、南

6、四湖、東平湖總藻密度變化范圍及月均值分別為247.0～3403.0×104個/L（1142.4×104個/L）、116.7～2233.1×104個/L(830.2×104個/L)、83.0～2997.5×104個/L(1139.1×104個/L)、56.3～3613.9×104個/L(997.1×104個/L)。浮游藻類密度呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化，夏秋季節(jié)大于冬春季節(jié)。綠藻門四季占總藻密度比例均較高;硅藻門春季占比較高;隱藻門春、秋季占

7、比較高;藍(lán)藻門夏、秋季占比較高。洪澤湖、駱馬湖和南四湖浮游藻類群落季節(jié)演替模式較為相似，而東平湖春季優(yōu)勢門類為硅藻門，夏秋季節(jié)優(yōu)勢門類為藍(lán)藻門，與其他湖泊存在差異。東線各調(diào)蓄湖泊常見的優(yōu)勢藻種包括隱藻門的尖尾藍(lán)隱藻，綠藻門的小球藻、纖維藻，硅藻門的小環(huán)藻、鈍脆桿藻、尖針桿藻，藍(lán)藻門的湖泊偽魚腥藻、惠氏微囊藻、依沙束絲藻等。根據(jù)藻類群落多樣性和均勻度指數(shù)，東線各調(diào)蓄湖泊水體整體處于微污染-輕度污染狀態(tài)，藻類群落組成穩(wěn)定性較高。
　　

8、東線各調(diào)蓄湖泊藻類群落結(jié)構(gòu)差異顯著，藻類群落樣本間相似程度在40％～90％之間，東平湖不同月份樣本間離散程度更高，洪澤湖不同月份樣本相似性程度最高。南四湖和駱馬湖之間藻類樣本的相似性程度相對較高，洪澤湖和東平湖之間藻類樣本的相似性程度相對較低。藍(lán)藻門的偽魚腥藻屬是造成東線調(diào)蓄湖泊間藻類群落差異的最主要特征種屬，在各湖泊間貢獻(xiàn)率均為最高，其他常見湖泊間藻類群落差異特征種屬包括:小環(huán)藻屬、小球藻屬、藍(lán)隱藻屬、衣藻屬、針桿藻屬、錐囊藻屬、束絲

9、藻屬、微囊藻屬等。東線各調(diào)蓄湖泊地理緯度的差異可能是各湖泊藻類群落差異的主要原因。
　　洪澤湖影響浮游藻類群落動態(tài)變化的主要環(huán)境驅(qū)動因子是水溫、溶解態(tài)磷、高錳酸鹽指數(shù);駱馬湖影響浮游藻類群落動態(tài)變化的主要環(huán)境驅(qū)動因子是水溫、亞硝態(tài)氮、高錳酸鹽指數(shù)、總磷;南四湖影響浮游藻類群落動態(tài)變化的主要環(huán)境驅(qū)動因子是水溫、總氮、溶解氧、pH;東平湖影響浮游藻類群落動態(tài)變化的主要環(huán)境驅(qū)動因子是水溫、總氮、需氧量、總磷。由于水溫的季節(jié)變化，各調(diào)蓄湖

10、泊夏秋季節(jié)藻細(xì)胞密度明顯大于水溫較低的冬春季節(jié)，優(yōu)勢種群也發(fā)生著有規(guī)律的演替。水體中營養(yǎng)鹽的含量變化同樣會對浮游藻類群落的變化產(chǎn)生影響。另外，水文和水體動力學(xué)條件的變化也會顯著影響浮游藻類群落的生長和季節(jié)演替，洪澤湖和駱馬湖夏季浮游藻類群落的動態(tài)變化，一定程度上受到水位變化的影響。
　　東線各調(diào)蓄湖泊檢出藍(lán)藻種屬數(shù)差異不大，夏秋季節(jié)檢出藍(lán)藻種數(shù)明顯多于冬春季節(jié)，藍(lán)藻種群藻密度變化呈現(xiàn)出相似的季節(jié)性規(guī)律。洪澤湖、駱馬湖、南四湖、東平

11、湖藍(lán)藻密度變化范圍及月均值分別為2.1～914.9×104個/L（均值127.1×104個/L）、0.8～1091.5×104個/L（均值274.5×104個/L）、1.0～1494.0×104個/L（均值238.1×104個/L）、0.2～2093.5×104個/L（均值448.0×104個/L）。洪澤湖藍(lán)藻優(yōu)勢種主要是惠氏微囊藻，駱馬湖、南四湖和東平湖藍(lán)藻優(yōu)勢種主要是湖泊偽魚腥藻，依沙束絲藻只在東平湖成為藍(lán)藻優(yōu)勢種。東線調(diào)蓄湖泊主要

12、的產(chǎn)毒藍(lán)藻種類為:惠氏微囊藻、銅綠微囊藻、卷曲魚腥藻、依沙束絲藻，其中洪澤湖和駱馬湖惠氏微囊藻所占比重最大;南四湖卷曲魚腥藻和微囊藻所占比重較大;東平湖依沙束絲藻所占比重最大。基于制定的藍(lán)藻水華分級預(yù)警預(yù)案，夏秋季節(jié)洪澤湖處于中級風(fēng)險預(yù)警水平，部分監(jiān)測點(diǎn)會達(dá)到高級風(fēng)險預(yù)警水平;駱馬湖和南四湖大部分月份處于低級風(fēng)險預(yù)警水平;東平湖水華藍(lán)藻種類處于低級風(fēng)險預(yù)警水平，但產(chǎn)毒藍(lán)藻種類一依沙束絲藻可能像水華束絲藻一樣具有形成水華的能力，因此應(yīng)對其