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浮游植物是水生生态系统中的重要生产者,其群落组成格局与水生生态系统的物理及化学变化关系密切,因此常被用于指示沿岸潮间带、河流、湿地及湖库水体环境特征及群落演替模型预测。
本研究分别于2019年的春、夏、秋三季和2020年的秋季对大庆龙凤湿地24个采样点进行浮游植物标本的采集与处理,并对各采样点水体理化指标进行测定。将大庆龙凤湿地的24个采样点划分为五个区域,包括入水口区域、上游湖泊湿地区域、湿地保护区域、湿地居民区域及出水口区域。研究了大庆龙凤湿地浮游植物的种类组成、优势种分布、细胞丰度、FG、MFG、MBFG三种功能类群及C-S-R生长策略的演替规律,探究浮游植物群落结构的时空分布格局,以水体理化指标为基础,运用“Q”指数以及RDA冗余分析和CCA典范对应分析,对水体理化指标与FG、MFG和MBFG三种功能类群间的关系进行探究。同时通过生物多样性指数对大庆龙凤湿地水体优劣进行评价,为龙凤湿地生物多样性保护及受损湿地生态系统的恢复提供理论依据。主要的研究结果包括:
1.2019年的春、夏、秋三季与2020年的秋季对大庆龙凤湿地浮游植物进行调查,经过观察鉴定,研究区域共发现浮游植物209个分类单位,隶属于7门10纲18目35科79属。浮游植物种类数较多的依次为:绿藻门、硅藻门、蓝藻门和裸藻门。2019年大庆龙凤湿地浮游植物平均丰度为5.18×106ind./L,2020年浮游植物平均丰度为1.95×106ind./L;浮游植物丰度有着明显的时空分布特征。大庆龙凤湿地浮游植物优势种两年间共鉴定55个分类单位,绿藻门植物、蓝藻门植物和硅藻门植物占据主要地位。
2.2019年与2020年秋季大庆龙凤湿地平均水温分别为16.51℃和18.06℃,变化范围在4.10-27.20℃之间;平均酸碱度分别为8.52和7.95,变化范围在7.49-9.29之间;平均电导率分别为1377.75μS/cm和1039.12μS/cm,变化范围在190.20-3999.00μS/cm之间;平均溶解氧分别为7.68mg/L和9.16mg/L,变化范围在1.10-17.46mg/L之间;平均浊度分别为35.67NTU和58.25NTU,变化范围在4.50-200.00NTU之间;平均总氮分别为1.57mg/L和0.80mg/L,变化范围在0.76-2.39mg/L之间;平均总磷分别为0.47mg/L和0.48mg/L,变化范围在0.10-2.04mg/L之间;平均高锰酸盐指数分别为10.82mg/L和13.63mg/L,变化范围在4.45-18.47mg/L之间;平均五日生化需氧量分别为3.27mg/L和4.21mg/L,变化范围在0.40-15.53mg/L之间。单因素方差分析表明,大庆龙凤湿地内水体各理化指标在时间上差异显著。利用综合营养状态指数(TSIM)对水体进行评价,大庆龙凤湿地水质总体处于中度富营养状态。
3.根据生物多样性指数Shannon-Weaver(H)、Margalef(H)、Pielou(J)以及多样性阈值(Dv)对2019年以及2020年秋季大庆龙凤湿地进行了水体质量评价,得到的结果在时间和空间上都有差异。在时间上,H和H值的最高均值出现在夏季,最低均值出现在春季,J和D值的最高均值出现在春季,最低均值出现在秋季;在空间上,H、H、J和D值的最高均值多出现在出水口区域,入水口区域和湿地居民区域的H、H、J和D的均值在几个区域内处于最低水平。运用Margalef多样性指数、Shannon-Weaver多样性指数和Pielou均匀度指数对大庆龙凤湿地2019年和2020年秋季水体质量进行评价,结果分别显示为:α-中污染状态、清洁至β-中污染状态和无污染或轻污染状态;Simpsons生态优势度指数的结果表明,研究期间浮游植物具有比较稳定的群落结构;运用多样性阈值对水体质量进行评价,结果表明水体状况整体处于Ⅰ级;2019年和2020年秋季大庆龙凤湿地水体呈现轻污染至-中污染的状态。
4.两年间共划分出FG功能类群22个,分别为B/C/D/E/F/G/H1/J/L0/LM/M/MP/N/P/S1/S2/W1/W2/X1/X2/X3/Y类群,MFG功能类群20个,分别为3a/5a/6a/7a/8a/9a/10a/11a/1b/3b/6b/9b/11b/1c/2c/6c/11c/2d/5d/5e类群,MBFG功能类群6个,分别为Ⅰ/Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ/Ⅵ/Ⅶ类群。共划分出FG优势功能类群15个,分别为B/C/D/G/F/J/M/MP/P/S1/S2/W1/X1/X2/Y类群,MFG优势功能类群16个,分别为5a/6a/7a/8a/9a/10a/11a/1b/3b/7b/9b/11b/6c/2d/5d/5e,MBFG优势功能类群6个,分别为Ⅰ/Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ/Ⅵ/Ⅶ。大庆龙凤湿地浮游植物三种功能类群及C-S-R策略季节性演替规律较空间性更为明显。对Q指数的结果分析表明,2020年秋季水质略好于2019年秋季,在研究期间龙凤湿地水体质量为耐受或中等状态。
5.大庆龙凤湿地浮游植物功能类群的时空演替特征具有明显的空间异质性。冗余分析表明,影响大庆龙凤湿地FG、MFG、MBFG三种功能类群演替和分布的主要环境因子为:水温(WT)、高锰酸盐指数(CODMn)、电导率(SpCond)。根据皮尔逊相关性分析表明,DO与BOD5呈极显著正相关,水体有机污染与富营养程度升高,导致水中的溶解氧下降。
本研究分别于2019年的春、夏、秋三季和2020年的秋季对大庆龙凤湿地24个采样点进行浮游植物标本的采集与处理,并对各采样点水体理化指标进行测定。将大庆龙凤湿地的24个采样点划分为五个区域,包括入水口区域、上游湖泊湿地区域、湿地保护区域、湿地居民区域及出水口区域。研究了大庆龙凤湿地浮游植物的种类组成、优势种分布、细胞丰度、FG、MFG、MBFG三种功能类群及C-S-R生长策略的演替规律,探究浮游植物群落结构的时空分布格局,以水体理化指标为基础,运用“Q”指数以及RDA冗余分析和CCA典范对应分析,对水体理化指标与FG、MFG和MBFG三种功能类群间的关系进行探究。同时通过生物多样性指数对大庆龙凤湿地水体优劣进行评价,为龙凤湿地生物多样性保护及受损湿地生态系统的恢复提供理论依据。主要的研究结果包括:
1.2019年的春、夏、秋三季与2020年的秋季对大庆龙凤湿地浮游植物进行调查,经过观察鉴定,研究区域共发现浮游植物209个分类单位,隶属于7门10纲18目35科79属。浮游植物种类数较多的依次为:绿藻门、硅藻门、蓝藻门和裸藻门。2019年大庆龙凤湿地浮游植物平均丰度为5.18×106ind./L,2020年浮游植物平均丰度为1.95×106ind./L;浮游植物丰度有着明显的时空分布特征。大庆龙凤湿地浮游植物优势种两年间共鉴定55个分类单位,绿藻门植物、蓝藻门植物和硅藻门植物占据主要地位。
2.2019年与2020年秋季大庆龙凤湿地平均水温分别为16.51℃和18.06℃,变化范围在4.10-27.20℃之间;平均酸碱度分别为8.52和7.95,变化范围在7.49-9.29之间;平均电导率分别为1377.75μS/cm和1039.12μS/cm,变化范围在190.20-3999.00μS/cm之间;平均溶解氧分别为7.68mg/L和9.16mg/L,变化范围在1.10-17.46mg/L之间;平均浊度分别为35.67NTU和58.25NTU,变化范围在4.50-200.00NTU之间;平均总氮分别为1.57mg/L和0.80mg/L,变化范围在0.76-2.39mg/L之间;平均总磷分别为0.47mg/L和0.48mg/L,变化范围在0.10-2.04mg/L之间;平均高锰酸盐指数分别为10.82mg/L和13.63mg/L,变化范围在4.45-18.47mg/L之间;平均五日生化需氧量分别为3.27mg/L和4.21mg/L,变化范围在0.40-15.53mg/L之间。单因素方差分析表明,大庆龙凤湿地内水体各理化指标在时间上差异显著。利用综合营养状态指数(TSIM)对水体进行评价,大庆龙凤湿地水质总体处于中度富营养状态。
3.根据生物多样性指数Shannon-Weaver(H)、Margalef(H)、Pielou(J)以及多样性阈值(Dv)对2019年以及2020年秋季大庆龙凤湿地进行了水体质量评价,得到的结果在时间和空间上都有差异。在时间上,H和H值的最高均值出现在夏季,最低均值出现在春季,J和D值的最高均值出现在春季,最低均值出现在秋季;在空间上,H、H、J和D值的最高均值多出现在出水口区域,入水口区域和湿地居民区域的H、H、J和D的均值在几个区域内处于最低水平。运用Margalef多样性指数、Shannon-Weaver多样性指数和Pielou均匀度指数对大庆龙凤湿地2019年和2020年秋季水体质量进行评价,结果分别显示为:α-中污染状态、清洁至β-中污染状态和无污染或轻污染状态;Simpsons生态优势度指数的结果表明,研究期间浮游植物具有比较稳定的群落结构;运用多样性阈值对水体质量进行评价,结果表明水体状况整体处于Ⅰ级;2019年和2020年秋季大庆龙凤湿地水体呈现轻污染至-中污染的状态。
4.两年间共划分出FG功能类群22个,分别为B/C/D/E/F/G/H1/J/L0/LM/M/MP/N/P/S1/S2/W1/W2/X1/X2/X3/Y类群,MFG功能类群20个,分别为3a/5a/6a/7a/8a/9a/10a/11a/1b/3b/6b/9b/11b/1c/2c/6c/11c/2d/5d/5e类群,MBFG功能类群6个,分别为Ⅰ/Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ/Ⅵ/Ⅶ类群。共划分出FG优势功能类群15个,分别为B/C/D/G/F/J/M/MP/P/S1/S2/W1/X1/X2/Y类群,MFG优势功能类群16个,分别为5a/6a/7a/8a/9a/10a/11a/1b/3b/7b/9b/11b/6c/2d/5d/5e,MBFG优势功能类群6个,分别为Ⅰ/Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ/Ⅵ/Ⅶ。大庆龙凤湿地浮游植物三种功能类群及C-S-R策略季节性演替规律较空间性更为明显。对Q指数的结果分析表明,2020年秋季水质略好于2019年秋季,在研究期间龙凤湿地水体质量为耐受或中等状态。
5.大庆龙凤湿地浮游植物功能类群的时空演替特征具有明显的空间异质性。冗余分析表明,影响大庆龙凤湿地FG、MFG、MBFG三种功能类群演替和分布的主要环境因子为:水温(WT)、高锰酸盐指数(CODMn)、电导率(SpCond)。根据皮尔逊相关性分析表明,DO与BOD5呈极显著正相关,水体有机污染与富营养程度升高,导致水中的溶解氧下降。