三峡水库香溪河库湾浮游轮虫群落时空动态及生态系统健康评价

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lv53647678
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三峡水库自2003年6月开始蓄水后,水体环境由河流态变成水库态,至2011年6月经历了3个不同高程的蓄水阶段,因其属于季节调节性水库,采用“冬蓄夏排”的运行方式,导致汛期和非汛期的水位不同;且蓄水后,三峡库区的支流库湾富营养化形势加剧,多次暴发水华。香溪河库湾作为三峡水库靠近库首的大型支流库湾,由于回水顶托作用,随着三峡水库运行水位的变动,库湾水体环境也处于动态变化中,水质和水生生物都随之发生变化。本论文以浮游轮虫为研究对象,研究三峡水库不同蓄水阶段水环境对其群落结构时空动态的影响,浮游轮虫与浮游植物的关系,以及浮游轮虫对藻类水华暴发的响应。主要结果如下:   1.研究了2009年7月~2011年6月香溪河库湾浮游轮虫群落结构特征及动态,并分析比较了自2003年6月三峡水库首次蓄水以来8周年浮游轮虫的动态特征。研究期间共发现轮虫122种,隶属于11科40属。其中优势种23种。不同蓄水阶段优势轮虫种类数不同:第一期蓄水阶段(2003年7月~2006年6月)优势轮虫有18种,第二期蓄水阶段(2006年7月~2008年6月)优势轮虫有15种,第三期蓄水阶段(2008年7月~2011年6月)优势轮虫有10种。其中第一蓄水阶段和第二蓄水阶段共有优势轮虫12种;第二蓄水阶段和第三蓄水阶段共有优势轮虫8种;三期蓄水共有的优势轮虫为8种,分别为角突臂尾轮虫(Brachionusangularis)、曲腿龟甲轮虫(Keratellavalga)、螺形龟甲轮虫(Keratellacochlearis)、暗小异尾轮虫(Trichocercapusilla)、尖尾疣毛轮虫(Synchaetastylata)、颤动疣毛轮虫(Synchaetatremula)、长圆疣毛轮虫(Synchaetaoblonga)和广生多肢轮虫(Polyarthravulgaris)。蓄水8周年来,香溪河库湾浮游轮虫密度整体上呈增大的趋势,这说明香溪河库湾浮游轮虫群落趋于稳定状态,虽不同蓄水阶段对其有一定的干扰作用,但蓄水后第二周年群落快速恢复稳定;对比三峡水库蓄水8周年来轮虫群落特征的变化表明:轮虫群落丰富度(Richness)相对降低,群落结构趋于简单,Shannon-Wiener多样性指数虽波动性大,但整体有下降的趋势,PSC相似性指数增高,这说明蓄水以来,香溪河库湾富营养化程度越来越严重。   2.于2008年2月23日~2009年2月27日研究了香溪河库湾每周浮游轮虫时空动态格局,分析在各类水华过程中优势轮虫的演替过程及其影响因素。共监测到轮虫82种,隶属于11科33属,优势轮虫13种,其中广生多肢轮虫、萼花臂尾轮虫、龟甲轮虫和暗小异尾轮虫是较常见的优势种。浮游轮虫总密度受温度、食物和捕食等影响,一年内波动性较大,出现数次峰值,9月份密度达到最大值;总密度空间分布差异性显著,从河口至库尾密度基本呈逐渐增高的趋势,且在库湾中上游形成较高的密度峰值,库尾密度降低。一年内,优势轮虫存在演替现象:2月份疣毛轮虫占优势;3月~4月萼花臂尾轮虫大量出现,前节晶囊轮虫也出现,但密度较小;广生多肢轮虫从3月开始密度增大,一直到9月一直处于优势;裂足轮虫在5月占优势;6月~7月,除了广生多肢轮虫外,异尾轮虫密度增大,角突臂尾轮虫也大量出现;8月~9月,龟甲轮虫占优势。   3.由于浮游轮虫繁殖周期短,月采或周采频率不能有效地监测其群落动态及其与各影响因子的关系。因此本研究基于日尺度监测浮游轮虫群落在水华暴发过程中的动态及其与各环境因子和浮游植物的关系,探讨浮游轮虫对水华的响应。研究表明:大型滤食者萼花臂尾轮虫、广布多肢轮虫和颤动疣毛轮虫在硅藻水华暴发时大量出现,而螺形龟甲轮虫和曲腿龟甲轮虫出现在水华暴发前和暴发后期,即轮虫群落在较短时间内发生了显著变化,是水体富营养状态的重要指示种;浮游轮虫与各环境因子及浮游植物的log-log关系研究中发现:水温及总磷含量与其生物量显著正相关;与浮游植物生物量的log-log关系中显示:浮游植物生物量越大,浮游轮虫与其关系越紧密。   4.采用能质(Ex)、结构能质(Exst)和生态缓冲容量(β)对香溪河生态系统健康状况进行定性评价,同时,采用生态系统健康指数(EHI)和营养状态指数(TSI)对库湾生态系统进行定量健康状况及营养状态评价。生态系统定性评价结果表明:在水华暴发早期和水华暴发中期,库湾生态系统处于相对不健康状态,其它三个阶段,库湾生态系统处于相对健康状态。香溪河库湾生态系统健康状况定量评价结果表明:EHI指数平均值为35.46,即库湾生态系统整体上处于较差的健康状态;同时,采用营养状态指数(TSI)与健康状态指数(EHI)对比,得知TSI与EHI呈显著负相关(EHI=-0.72×TSI+77.91,r2=0.83,p≤0.01),进而说明香溪河库湾属于营养盐和生物量基本呈正相关的响应型生态系统。水华暴发后期,生态系统定性评价结果显示库湾生态系统处于相对健康状态,而EHI定量评价结果显示水体仍处于较差的健康状态,健康状态定量评价和定性评价结果不同的原因可能与本实验中有机体只包含了浮游藻类和浮游动物,而未考虑大型浮游植物、底栖动物和有机碎屑等有关,因此能质、健康指数等的计算公式还需进一步修正。
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