拉林河底栖硅藻时空分布格局及水质初步评价

摘要

河流生态系统是生物圈物质循环的重要通道，具有调节气候、改善生态环境以及维护生物多样性等众多功能。底栖硅藻是水生生态系统中能量流动和物质循环中不可或缺的重要环节，其群落分布格局可直接或间接地反映水质环境状况，常用于水环境监测等方面的应用。因此，对河流生态系统中底栖硅藻群落的研究具有重要的生物学及生态学意义。 本研究于2017年和2018年对拉林河进行7次底栖硅藻样品的采集，共设置30个采样点，采集168号标本。本文重点研究底栖硅藻优势种的种类组成及其分布格局，并结合典范对应分析(Canonical correspondence analysis，CCA)探讨了底栖硅藻与环境因子的相关性。通过理化指标、营养状态指数、硅藻污染指示种和硅藻生物完整性指数，分析底栖硅藻在水质监测方面的作用，并对此流域的水质状况进行初步评价。同时探究了冬季拉林河水体中底栖硅藻群落的演替规律。本研究为拉林河流域水生生态、水质监测和水污染治理方面提供基础资料和生物学依据。本论文主要研究结果如下: (1)两年间对拉林河30个采样点的研究中，共鉴定底栖硅藻40属141种（包括变种及变型）。中心纲3属6种，羽纹纲37属135种，其中舟形藻属(Navicula Bory)、异极藻属(Gomphonema Ehrenberg)和菱形藻属(Nitzschia Hassall)的种类较为丰富，种类数分别为16种、16种和15种，所占种类总数比例依次为11.43％、11.43％和10.71％。河流等级间种类数变化为:三级河流＞一级河流＞四级河流＞五级河流＞二级河流。研究期间优势种共17属40种，拉林河流域优势种主要为:Melosira varians、Navicula viridula var.rostellata、Hantzschia amphioxys、Gyrosigma scalproides、Navicula radiosafallax、Nitzschia intermedia和Cocconeis placentula等。 (2)两年间拉林河各采样点底栖硅藻Shannon-Weaver指数(H'）的变化范围为0.77～3.12;Simpson's生态优势度指数(D)的变化范围为0.27～0.94;Pielou均匀度指数(J)的变化范围为0.29～1.49;Lloyd-Ghelandi均匀度指数（E)的变化范围为0.03～0.45。结合四种多样性指数对拉林河底栖硅藻群落进行多样性评价，结果表明，拉林河具有较丰富的底栖硅藻物种和较稳定的群落结构。 (3)两年间水温(WT)在4.46～22.17℃之间变化;溶解氧(DO)在0.50～4.68mg/L之间变化;电导率(SpCond.)在47.70～1337.33mS/cm之间变化;酸碱度(pH)在5.40～9.72之间变化;氧化还原电位(ORP)在221.33～658.67mV之间变化;浊度(Tur)在1.16～66.2NTU之间变化;叶绿素a(CHL-a)在0.26～66.94μg/L之间变化;流速(Vel)在0.00～0.87m/s之间变化;总氮(TN)在0.13～8.43mg/L之间变化;总磷(TP)在0.05～1.43mg/L之间变化;化学需氧量(CODMn)在2.00～65.33mg/L之间变化。典范对应分析(CCA)表明:电导率、浊度、叶绿素a、流速、溶解氧、水温和氧化还原电位7项水环境因子共同影响着拉林河底栖硅藻的群落结构。 (4)根据水环境因子初步评价水质:通过溶解氧含量、总氮含量和总磷含量初步评价拉林河水质均为Ⅴ类水体，基于化学需氧量含量初步评价拉林河水质为Ⅰ、Ⅱ类水体，通过营养状态指数初步评价拉林河水质为中度富营养;根据污染指示种初步评价水质:拉林河水质为α-中污、β-中污;根据底栖硅藻多样性指数初步评价水质:Shannon-Weaver多样性指数（H')评价拉林河水质为轻污染、Pielou均匀度指数(J)评价拉林河水质为轻污染、Lloyd-Ghelandi均匀度指数（E)评价拉林河水质为多污带;根据硅藻生物完整性指数评价初步拉林河水质为较好。本次研究中运用水环境因子评价与生物指标评价相结合的方法，初步评价拉林河水质为轻-中度富营养。 (5)对冬季拉林河9个采样点的调查中，共鉴定底栖硅藻28属55种。共计6个优势种:Hannaea arcus、Achnanthidium catenatum、Gomphonema parvulum、Encyonema silesiacum、Melosira varians、Navicula viridula。与其他三季相比，冬季拉林河底栖硅藻无论在种类数量还是在优势种的数量上都呈现下降趋势。经过典范对应分析表明:化学需氧量是驱动冬季拉林河底栖硅藻优势种分布的水环境因子。

目录

摘要

第1章绪论

1．1河流生态系统

1．1．1河流生态系统研究概述

1．1．2河流生态健康评价

1．1．3河流健康的生物完整性研究

1．2底栖硅藻

1．2．1底栖硅藻概述

1．2．2底栖硅藻的生态学意义

1．2．3硅藻在河流生态健康评价中的应用

1．3拉林河流域概况

1．4本研究目的及意义

2．1采样点设置

2．2样品的采集与处理

2．2．1底栖硅藻采集

2．2．2硅藻制片及标本鉴定

2．3水环境因子的测定

2．4河流等级划分

2．4．1提取方法

2．4．2河网水系提取

2．4．3河网分级

2．5数据分析

第3章拉林河底栖硅藻群落结构及其分布格局

3．1引言

3．2材料与方法

3．2．1样品的采集与处理

3．2．2数据分析

3．3结果与分析

3．3．1拉林河底栖硅藻种类组成

3．3．2拉林河底栖硅藻优势种

3．3．3拉林河底栖硅藻多样性指数

3．4讨论

3．5小结

第4章驱动拉林河底栖硅藻分布格局的水环境因子

4．1引言

4．2材料与方法

4．2．1水环境因子的测定

4．2．2数据处理

4．3结果与分析

4．3．1拉林河流域水环境因子

4．3．2拉林河底栖硅藻与水环境因子的相关性分析

4．4讨论

4．5小结

第5章拉林河水质初步评价

5．1引言

5．2材料与方法

5．2．1样品的采集与处理

5．2．2数据分析

5．3结果与分析

5．3．1根据水环境因子评价水质

5．3．2根据污染指示种评价水质

5．3．3根据底栖硅藻多样性指数评价水质

5．3．4硅藻生物完整性指数

5．4讨论

5．5小结

第6章冬季拉林河底栖硅藻群落结构及影响其变化的水环境因子

6．1引言

6．2材料与方法

6．2．1采样点设置

6．2．2样品的采集与处理

6．2．4数据分析

6．3结果与分析

6．3．1冬季拉林河底栖硅藻群落结构

6．3．2水环境因子对拉林河底栖硅藻格局的影响

6．4讨论

6．5小结

结论

参考文献

图版及说明

攻读学位期间发表的学术论文

声明

致谢