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三峡工程(Three Gorges Peoject,TGP)是世界瞩目的最为宏伟的水利工程,其在防洪、发电、航运、灌溉等方面带来巨大经济效益的同时,也对库区生态环境产生了深刻而长远的影响。香溪河为三峡大坝(Three Gorges Dam,TGD)上游第一条主要支流。三峡水库(Three Gorges Reservoir,TGR)蓄水后,香溪河下游河段受长江水的顶托形成库湾,水流速度减缓,库湾每年春季都会规律性暴发甲藻和硅藻水华,是受三峡水库建库影响较为典型的库湾。本文就三峡水库二期蓄水期间香溪库湾的浮游植物的群落结构、时空变化、昼夜迁移及相关环境因子进行了研究,主要研究结果如下:
1.从2007年8月至2008年7月,每月定期定点采样一次,在香溪库湾开展了浮游植物的调查研究。结果表明,此时段香溪库湾的优势浮游植物种类为倪氏拟多甲藻(Peridiniopsis niei)、汉斯冠盘藻(Stephanodiscus hantzschii)、具尾逗隐藻(Komma caudata)、啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)、塔胞藻(Pyramidomonassp.)、空球藻(Eudorina sp.)、空星藻(Coelastrum spp.)、盘星藻(Pediastrum spp.)、鱼腥藻(Anabaena sp.)、微囊藻(Mircocystis spp.)、美丽星杆藻(Asterionellaformosa)、颗粒沟链藻(Aulacoseria granulata)等。按照Reynolds的浮游植物功能分类法,香溪库湾共计有15个功能类群:B、C、P、M、H1、X2、J、G、Y、Lo、Lm、F、D、W1、TB,其中前10个为优势功能类群。以C-strategists类群以及S-strategists、R-strategists中耐受范围较广的类群占优势。以水库水利调度的10月份、1月份以及5月份为分界线,可分为四个水体相对稳定期,CCA分析表明浮游植物优势功能类群的分布同各水体稳定期相对应。功能类群C、P(大型群体硅藻)在8-9月份丰度较高；Lo(甲藻)在春季2-4月占优势,并在库湾形成甲藻水华；功能类群B、X2、Y(单细胞硅隐藻)几乎在全年都有分布,为全年优势类群,在晚春时的密度尤其高；6-7月份,H1、M(群体蓝藻)类群取得竞争优势,库湾暴发蓝藻水华,在水华后期,以G、J(群体绿藻)类群为代表的绿藻丰度较高。浮游植物在周年内的演替类型为Lo→B/X2/Y→H1/M/J/G→C/P。水体稳定状况、光照、水温以及营养盐结构可能是影响香溪库湾浮游植物季节演替的关键因子。
2.2008年夏季,香溪库湾自三峡水库建库以来第一次暴发蓝藻水华。水华波及整个库湾,持续时间达一月之余。我们对蓝藻水华的发生发展过程进行了跟踪调查。调查显示,这次蓝藻水华的优势种为鱼腥藻(Anabaena sp.)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)等,细胞密度高达3.82×108cells·L-1,蓝藻相对丰度达到90％以上。由于xx07、xx08样点易受上游来水的影响,xx01样点受长江回水的顶托,xx02-xx06样点水体稳定性较高,为蓝藻水华的高发区。在香溪库湾,氮、磷营养盐浓度较高,已具备蓝藻水华发生的营养基础。6-7月份的水温均已超过25℃,水体稳定性强,这样,既具备了蓝藻水华发生的水温条件,又具备了水动力学条件。但我们有个疑问,在2007年的同时期,营养盐浓度、水温和水动力学条件和2008年相似,但为什么没有发生蓝藻水华?2007年5月的N:P为13.8,而2008年5月的N:P较低为6.2,据文献报道N:P<8有利于微囊藻的复苏。因此可能2008年低的N:P利于微囊藻的复苏,为微囊藻在适宜条件下的大量增殖提供了种源基础。比较2008年与2007年5-7月各采样点的光照强度发现,2008光强显著高于2007(P<0.01),这可能也是2008年蓝藻水华在香溪库湾暴发的因为之一。
3.在香溪库湾,分别于2008年3月甲藻水华发生时的吴家湾样点,以及4月硅藻水华发生时的平邑口样点对浮游植物群落进行昼夜垂直迁移及分布研究。结果表明,在吴家湾样点,倪氏拟多甲藻(Peridiniopsis niei)具有明显的昼夜垂直迁移现象,白天主要聚集分布于水体近表层,晚间在水柱中趋于均匀分布；具尾逗隐藻(Komma caudata)和膝曲裸藻(Euglena geniculata)没有明显的垂直迁移活动,它们主要在表层向下较浅水体中聚集,但随着白天光照强度的增强表现出一定的趋光性。在平邑口样点,塔胞藻(Phramidononas sp.)白天在水柱中趋于集群分布,晚间则趋于随机分布,具有昼夜垂直迁移现象；汉斯冠盘藻(Stephanodiscushantzschii)主要分布于3m以上表层水体,无昼夜垂直迁移活动。浮游植物的昼夜垂直分布和迁移类型是藻类本身内在的生理节律和外界光照强度、水体扰动等因素共同作用的结果。回归分析表明,倪氏拟多甲藻和塔胞藻的昼夜垂直迁移行为与光可见度显著相关。
4.2008年8月,采用香溪库湾的原水进行了人工受控流速对藻类生长的实验研究。流速设置为0.046m·s-1,0.075m·s-1,0.139m·s-1,以及静止组0m·s-1。结果表明,不同水流速度对于各种藻类生长产生的影响不同。S-N-K多重比较结果表明针杆藻(Synedra sp.)在0.139 m·s-1下的细胞密度显著高于其他流速组；盘星藻(Pediastrum spp.)在0.075m·s-1流速下的细胞密度显著高于其他处理组(P<0.05)；微囊藻(Microcystis spp.)各实验组间细胞密度无显著差异(P>0.05),在0.046m·s-1流速下的细胞密度比其他各组要高；小环藻(Cyclotella sp.)细胞密度在水流动组间无显著差异(P>0.05),但都显著高于0m·s-1实验组的细胞密度(P<0.05)。
不同流速对于群落内藻类组成的影响不同。0m·s-1实验组,微囊藻、盘星藻、针杆藻、小环藻的平均相对密度分别为43.35％、21.38％、15.80％、15.39％；在0.046 m·s-1时,微囊藻的相对密度最大,为45.34％；0.075m·s-1实验组微囊藻相对密度下降,盘星藻和针杆藻相对密度有所提高,其中盘星藻的相对密度最高,为36.2％；0.139m·s-1实验组,针杆藻的相对密度继续提高,达到63.12％。