水温分层对香溪河库湾浮游植物功能群季节演替的影响

第２３卷第５期２０１４年５月长江流域资源与环境ＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎＶｏｌ．２３Ｎｏ．５Ｍａｙ２０１４水温分层对香溪河库湾浮游植物功能群季节演替的影响田泽斌１，刘德富１＊，姚绪姣１，方丽娟１，杨正健２（１三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌４４３００２；２武汉大学水利水电学院，湖北武汉４３００７２）摘要：三峡水库水环境问题近年来引起社会广泛关注，以浮游植物功能群为基础，通过对２０１０年１～１２月香溪河库湾水温、浮游植物等进行跟踪监测，探究支流库湾浮游植物群落结构演替趋势及其影响因子。结果表明：香溪河库湾２０１０年共出现１８个浮游植物功能群，其中Ｂ、Ｘ１、Ｐ、Ｙ、Ｘ２、Ｄ、ＬＯ、Ｊ、ＭＰ、Ｇ是代表性功能群；水温分层的季节性发育和消失是浮游植物群落结构演替的主要影响因素；冬季以耐受水温及光照限制的ＣＳ／Ｓ策略藻种为主；春季弱分层时，ＣＲ／Ｒ策略藻种适宜生长；夏季汛期时，呈现ＣＲ／Ｒ／Ｃ／ＣＳ多种策略藻种混生格局，强分层时，适宜稳定生境的Ｓ型策略藻种占据优势；秋季分层被打破，群落结构演替为耐受频繁波动环境的Ｒ型群落格局占优势。关键词：三峡水库；香溪河；水温分层；藻类功能分组；季节演替中图分类号：Ｘ５２４文献标识码：Ａ文章编号：１００４－８２２７（２０１４）０５－０７００－０８ＤＯＩ：１０．１１８７０／ｃｊｌｙｚｙｙｈｊ２０１４０５０１５收稿日期：２０１３－０３－０５；修回日期：２０１３－０５－１４基金项目：国家自然科学基金面上项目（５１１７９０９５）；三峡大学研究生科研培优基金项目（２０１３ＰＹ００２）作者简介：田泽斌（１９８９～），女，硕士研究生，主要从事生态水工学方面研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｔｉａｎｚｅｂｉｎ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ＊通讯作者Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｆｌｉｕ＠ｃｔｇｕ．ｅｄｕ．ｃｎ三峡水库自２００３年蓄水以来，支流回水区水华暴发情势逐渐恶化，涉及的支流数量、暴发强度及频次显著增加，浮游植物优势种趋于多样化，开始季节性演替，呈现出由河流型（硅藻、甲藻等）向湖泊型（绿藻、蓝藻）转变的趋势［１］。浮游植物是物质代谢和能量流动的最初级生产者，在维系水生生态系统的平衡中起着重要作用。通常而言，浮游植物的群落演替是生境改变驱动藻种自发性的相互替代过程，但深水河道型水库的浮游植物受季节性调蓄和水文光热条件季节变化的协同影响，藻类生境频繁改变导致其演替模式具有其独特性和复杂性，仅从氮、磷等营养物质诱发不同藻类生长的角度分析其演替机制可能并不完善［２～４］；三峡水库支流浮游植物逐步向蓝、绿藻演替的趋势将导致支流水体水质恶化，严重影响水源安全及库区人民正常的生产生活。藻类群落生境选择学说和浮游植物功能群是近年来的研究热点，己被广泛地应用于浮游植物生态学研究［５，６］和水质评价［７，８］中，能更好地解释自然水体中藻类群落演替的规律。浮游植物功能群以藻类形态、生理特性及其群落分布特点为基础，将藻类生境特征与藻类群落分布特征结合起来，对具有相似适应性的藻种进行归类，形成具有特定生态属性的功能集群。Ｒｅｙｎｏｌｄｓ［９］认为藻种对能量利用、营养物摄取的生理特性同藻类形态、生长特性存在必然联系，决定了其在栖息环境中的生长策略［１０］，而具有相似适应性的藻种便可以共存生长，形成特定藻种集合［１１］，伴随生境的变化而演替生长并呈现特定的生态模式。三峡水库支流属深水型回水库湾，由于干支流的水温差异及颗粒物浓度含量不同导致分层异重流现象长期存在［１２］，其形式主要分为长江干流倒灌异重流及支流底坡异重流［１３］；支流库湾存在显著的水温分层现象［１２］，三峡水库水位季节性波动能够通过改变支流分层异重流的潜入方式，打破支流库湾的水体分层，影响水体垂向光热条件，从而影响支流水体浮游植物的生境条件，诱发其群落结构的演替。因此，通过对三峡支流回水区进行年际时间尺度下藻类群落的跟踪监测，解析三峡水库季节调蓄下的藻类种群分布、演替特征、水华情势的变化过程，完善对水库调蓄下藻类群落演替格局及其驱动机制的认识，将为揭示特殊水动力下香溪河库湾的水华发生机制提供关键基础。本文以香溪河库湾为研究对象，展开了为期１ａ（２０１０年１～１２月）的定点跟踪监测。以藻类群落生境选择学说和浮游植物功能群为基础，从水温分层角度探究三峡水库不同分层状态对藻类群落丰度及群落物种组成的影响，以期为“后三峡”时期支流回水区的富营养化管理和水华预测提供数据基础和科学依据。１研究区域及研究方法１．１研究区域及样点设置香溪河系长江三峡库区湖北省境内最大的支流，其干流长度９４ｋｍ，流域面积３０９９ｋｍ２，地处亚热带大陆性季风气候区，拥有南阳河、古夫河、高岚河３条主要支流。依托三峡大学水生态与环境野外观测站，２０１０年１～１２月在香溪河库湾峡口附近选取监测点ＸＸ（如