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三峡水库自蓄水发电以来,大部分支流均发生了不同程度的水华,对水华防控问题的研究已成为学者研究的热点。从生物多样性角度来看,藻类水华其实就是某种“有害”藻类疯长形成绝对优势的现象,其本质是浮游植物的多样性降低导致生态系统严重失衡。因此,提高浮游植物的多样性就能促进生态平衡,从而有效地防控水华发生。为了探究浮游植物多样性与环境扰动的关系,得到最适宜的扰动状态,本文以温度为扰动环境条件,依托生态水利实验室,开展室内模拟实验。结合香溪河汛前消落期、汛期和汛后蓄水期的环境变化,分析浮游植物的生物多样性,提出扰动对浮游植物多样性有影响;验证不同环境条件下适宜的藻种不同,稳定环境中易出现优势藻种;分别从不同温度变幅和不同温度变频这两方面分析扰动对藻类多样性的影响,确定最适扰动条件。通过研究,主要得到如下认识: 1、香溪河库湾浮游植物多样性变化特征:汛前消落期水位先降后升,整体波动较小,水温逐渐升高,总氮浓度较大,随着水位的变化呈波浪式上升,总磷浓度相对较下,且波动小。叶绿素a浓度与藻密度变化趋势相似,随着水位抬升,生物量逐渐呈锯齿状上升。Shannon-wiener指数和Simpson指数变化趋势相同,Margalef指数变化波动较大,Pielou均匀度指数波动相对较小。汛期水位波动较大,呈现先下降后上升的趋势,整个汛期水位变幅较大。表层水温高且波动大,表底温差逐渐减小。汛后蓄水期水位持续上升,水位抬升快,变幅较大。水温整体呈下降趋势,水温波动小,中层水温与表层水温较为接近,相对于汛期来说,汛后蓄水期藻密度明显减小。水位的变化会影响浮游植物的生物量,水位相对稳定时,浮游植物的生物量也相对稳定并有增长的趋势,当水位有较大变化时,浮游植物的生物量在水位变化的初期会有显著降低,随后又会保持一定程度的稳定,并呈现上升趋势。藻类多样性越高,生物量反而相对较低,因此,保证浮游植物的高多样性能降低水华发生的机率。 2、不同恒定温度对浮游植物群落结构的影响:绿藻生长适宜的温度范围为23℃~35℃,硅藻生长适宜的温度范围为20℃~40℃,蓝藻生长适宜的温度范围为30℃~40℃,裸藻生长适宜的温度范围为20℃~35℃。在35℃~40℃条件下,蓝藻占绝对优势,在20℃~30℃范围内,绿藻整体占优,不同门类的藻对应不同的适宜温度。验证了不同环境条件下适宜的藻种不同,特定的稳定环境中更易出现绝对占优藻种。 3、不同温度变幅对浮游植物多样性的影响:不同温度扰动幅度下,17℃温度变幅下生物量最高。各梯度下浮游植物的多样性相比,9℃温度变幅下藻类多样性最高,但是,各个梯度下的藻类多样性相差较小,说明实验设置的各个扰动幅度均适宜多种藻类共存的环境条件。实验设置的扰动幅度范围为0℃~22℃,跨度较大,几乎是自然界中能达到的极限值,也就是说,自然界中的温度变幅对浮游植物多样性的影响较小,自然界中所能达到的温度变幅均属有利于提高藻类多样性的条件。 4、不同温度温度变频对浮游植物多样性的影响:不同温度变频下,22℃/48h扰动频率下浮游植物的生物量最大。无扰动或过高扰动频率下,藻类多样性较小,存在明显优势藻种,而适当的扰动频率有利于藻类多样性的提高,无绝对占优藻种,有利于该环境下的生态平衡。扰动频率22℃/48h梯度下,浮游植物多样性指数最大,藻类生物多样性最高,在该扰动环境中,不存在绝对占优藻种。不同的温度扰动频率对浮游植物的多样性有显著影响,本实验中,22℃/48h为最适扰动频率。