摘要河流生态系统是全球生物多样性研究的热点领域之一,为维持河流内的生物群落和栖息地环境提供了重要保障。探索生物多样性的形成和维持机制,一直以来也都是生态学研究的核心问题。底栖硅藻是河流生态系统中重要的初级生产者,其群落结构的改变往往反映周围环境条件的变化,常应用于水环境监测中。安肇新河流域为典型的河流生态系统,位于松嫩平原中部,贯穿整个大庆市主城区,是减轻河道防洪压力和污染物排放的重要动力来源。然而,有关我国河流生态系统底栖硅藻群落构建机制的研究尚不充分,因此对于研究安肇新河流域底栖硅藻多样性及其维持机理具有重要的生态意义。<br> 本研究分别于2019年春、夏、秋三季和2020年秋季对安肇新河流域37个采样点进行标本的采集与鉴定,并测定各采样点的水体理化指标。利用冗余分析(RDA)、典范对应分析(CCA)等分析方法,从底栖硅藻物种多样性的维度研究底栖硅藻多样性特征和群落构建,并结合水环境因子探讨其群落构建的主要驱动因素。同时初步评估安肇新河流域的水体健康状况,为我国受损河流生态系统修复和多样性保护提供参考依据,本论文的主要研究结果如下:<br> 1.2019-2020年共鉴定底栖硅藻130种,隶属于2纲7目10科45属。菱形藻属(Nitzschia)的种类最多,舟形藻属(Navicula)次之。2019年安肇新河流域底栖硅藻的平均丰度为4.32×104ind./cm2,2020秋季的平均丰度为6.84×104ind./cm2。底栖硅藻的丰富度及其密度在时空分布上的变化明显,群落结构整体以舟形藻属、菱形藻属为主。<br> 2.2019-2020两年间共鉴定底栖硅藻优势种47种,共有优势种17种包括:分割形桥弯藻(Cymbella excisiformis Krammer)、威尼舟形藻(NaviculavenetaKützing)、史密斯胸膈藻两头变种(Mastogloia smithiivar.amphicephala Grunow)、梅尼小环藻(CyclotellameneghinianaKützing)、簇生平格藻(Tabularia fasciculata Williams & Round)、Naviculacincta(Ehrenberg)Ralfs、韦内塔海生双眉藻(AmphoravenetaKützing)、谷皮菱形藻(Nitzschiapalea(Kützing)W.Smith)、反曲菱形藻(Nitzschia reversa W. Smith)、Ulnariadanica(Kützing)Compère&Bukhtiyarova、钝脆杆藻沃切里变种(Fragilariacapucinavar.vaucheriae(kützing)Lange-Bertalotsensulato)、优美斜纹藻(pleurosigma decorumW.Smith)、小头端菱形藻(Nitzschia capitellata Hustedt)、弯棒杆藻(RhopalodiagibbaO.Müller)、克劳斯菱形藻(Nitzschia clausii Hantzsch)、布列双菱藻(Surirella brebissoniiKrammer &Lange-Bertalot)、小型异极藻(Gomphonemaparvulum(Kützing)Kützing)。SIMPER分析和ANOSIM分析显示了优势种在不同季节的演替特征,结果显示2019年春季主要以NaviculaassociataLange-Bertalot和小型异极藻占据主导地位,而夏季、秋季则是以梅尼小环藻和普通等片藻(Diatoma vulgarisf.linearisGrunow)占据优势。<br> 3.2019-2020两年间安肇新河流域各采样点Shannon-Weaver多样性指数(H')的变化范围为0.29~5.03;Simpson生态优势度指数(D)的变化范围是0.06~0.96;Margalef多样性指数(H)的变化范围是0.16~5.88;Pielou均匀度指数(J)的变化范围是0.07~0.96;多样性阈值(Dv)的变化范围是1.58~5.55;运动性硅藻百分比(M)的变化范围为0.0008~5.29;硅藻商指数(DQ)的变化范围为1.48~16.35。七种多样性指数的结果表明,安肇新河流域底栖硅藻种类丰富,多样性较好,在时间格局上变化较为明显。空间格局上,水库区域与湖泊区域受降雨、流速和流量等环境因素影响,水文特征变化明显,表明其群落构建的过程中主要受环境筛选作用的影响。<br> 4.研究期间安肇新河流域水温(WT)在4.3—27.4℃之间变化;pH在7.47—9.62之间波动;电导率(SpCond.)在124—5954μS/cm变化;溶解氧(DO)的变化范围为2.4—18.6mg/L;浊度(Tur.)在7.8—200NTU之间变化;总氮(TN)的变化范围是0.43—2.28mg/L;总磷(TP)的变化范围是0.01—2.04mg/L;化学需氧量(CODMn)的变化范围是1.24—29.69mg/L;五日生化需氧量(BOD5)在0.10—15.53mg/L之间波动。Pearson相关性分析表明,SpC.与TN、TP和CODMn呈极显著正相关;WT与DO、pH呈极显著负相关;pH与SpC.、TN和TP呈极显著负相关;Tur.与DO和BOD5呈显著负相关。<br> 5.安肇新河流域底栖硅藻群落格局与水环境因子关系密切,CCA分析和RDA分析表明,2019年TP(P=0.002)、WT(P=0.002)、DO(P=0.002)、BOD5(P=0.002)和TN(P=0.006)是影响安肇新河流域底栖硅藻群落构建的主要环境因子;2020年秋季WT(P=0.006)是驱动底栖硅藻群落结构变化的主要环境因素。<br> 6.本研究采用多种方法对安肇新河流域水质进行评价。基于地表水环境质量标准的评价结果显示两年间该水域多为Ⅲ、Ⅳ类水体,水质为中污染状态,主要的污染指标为TP和CODMn。基于综合营养状态指数法评价水体为轻度富营养—中度富营养状态。基于污染指示种评价水体为富营养状态,水体盐度较高。基于多样性指数的评价结果显示安肇新河流域水体整体为轻污染—中污染状态。综合以上几种水质评价手段,初步评价2019-2020年安肇新河流域水质总体呈中污染状态。
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