水质环境变化与硅藻的生态指示.docx

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1、水质环境变化与硅藻的生态指示一一以异龙湖为例摘要：环境与生物可以相互影响作用，并有讨论查明硅藻对水环境条件变化极其敏感，有相当多的硅藻种只能生存在狭小的水环境条件下，如温度、酸碱度、养分盐、金属离子浓度等，还发觉了一些指示环境的硅藻代表种类。本文以异龙湖为讨论区域，收集了异龙湖近40种硅藻的相关信息，通过硅藻特有的生态指示，分析异龙湖多年来的水质环境变化，并建立异龙湖生态环境与硅藻指示的对应关系。关键词：异龙湖，硅藻，生态指示硅藻是广泛存在于水域中的一类微小植物，目前已证明其群落组合特征在指示和监测湖泊养分演化方面的相关性。依据硅藻种类多、分布广且对水环境条件变化极其敏感的特点，可以探究环境因

2、子对硅藻群落的影响机制，建立硅藻组成与水环境状态之间的对应关系，最终用硅藻组成变化来指示环境因子的转变状况，进而推断水质好坏。异龙湖可谓云南省的一颗“高原明珠”，仅次于滇池、洱海、抚仙湖，于杞麓湖之前，可见其在云南省地位的举足轻重，因此其水质、生态环境颇受广泛关注，由于其水、热等自然条件优越，藻类植物丰富。因此本文以异龙湖为例，运用多元统计学方法，分析不同的硅藻类型，组合以及其生态指示，以及对异龙湖的水质理化条件的逐年检测，揭示异龙湖生态系统的变化与硅藻种属的对应关系，为异龙湖湿地生态系统的爱护和恢复讨论供应肯定的科学依据，对高原湖泊的爱护、治理都具有极其重要的理论意义和现实意义。1异龙湖环境

3、概况异龙湖位于纵向岭谷区的红河流域，在石屏县城东南3km处，仅靠珠江支流南盘江与红河两大流域分水岭，是云南省九大高原湖泊之一。湖泊呈东西向条带状，湖区内地势平坦，微向东南倾斜，地理位置处于东经1。2。28, 102 38北纬23 38, 23 42,海拔1414.33m,属断陷浸蚀浅水湖泊，湖面4. 47X103hm2,湖长13.8km,最宽3.3km,最深6.55m,平均深2.75m,容积1. 3义109m3.地处亚热带潮湿季风地区,年平均气温为18 ,极端最高温为34.5C ,最低温为-2 ,年平均雨量为928.3mm,是云南高原湖泊中纬度最低、海拔最低、水温最高、雨量最高、最富养分化的一

4、个。2材料与方法2.1 讨论区的藻种与环境指标本次讨论主要采集来自异龙湖纵向不同深度的39个藻种的数据。主要的大类有曲壳藻属(Achnanthes)、卵形藻属(Cocconeis)、小环藻属(Cyllotella)、桥弯藻属(Cymbella)、窗纹藻科(Epithemia zebra) 脆杆藻属(Fragilaria construens)、异极藻科(Gomphonema exiguum)、直链藻属 (Melosira spp.) 舟形藻属(Navicula menisculus) 菱形藻属(Nitzschia spp.)。采集的异龙湖的环境指标主要包括：(1)总氮(TN)； (2)水体透亮

5、度(cm)o (2)氨氮(NH3-N)； (3)总磷(TP)； (4)溶解氧(DO)； (5)叶绿素a (Chia)； (6)化学需氧量(COD)； (7)5日生化需氧量(BOD5)；2.2 分析方法采用C2对讨论区域收集到的硅藻种属数据进行主成分分析(PCA),采用spss grapher5 coreldrawl2等软件对环境数据进行标准化，绘制曲线图并进行对比。从而揭示硅藻种属与水质环境变化的对应关系。3结果与分析3.1几种生态指标及其分析结果几种生态指标讨论异龙湖多年以来的生态环境变化，必需收集到与水质亲密相关的儿种理化指标。(1)温度温度是影响硅藻生长和生存的最重要环境因子之一，它对硅

6、藻的生长和发育有调整作用。不同的硅藻对温度的耐受力量因种类不同而存在很大的差异，因而各种藻类对温度的要求不同，对硅藻而言，存在最低，最高和相宜温度。绝大多数硅藻在5-40都可存活，最相宜温度是15o但也有例外的，如小环藻属于高温种，生长相宜温度在 30-40(2) PH 值水体的pH与藻类生长关系亲密。各种藻类生长都有它适合的pH范围，pH变化会影响藻类的生长繁殖速度。大多数硅藻的最适值为的微碱性环境，但不同种类之间值的相宜范围也不同。异龙湖硅藻大部分种属都生存在偏碱性环境中，也有个别种属(如Eunotia pectinal isvar. minor)相宜在酸性环境中生长，小环藻相宜在中性环境

7、中生长。(3)溶解氧(DO)溶解氧的变化是衡量水体初级生产力凹凸的重要标志，还是讨论水自净力量的一种依据。水里的溶解氧被消耗，要恢复到初始状态,所需时间短，说明该水体的自净力量强，或者说水体污染不严峻。否则说明水体污染严峻，自净力量弱，甚至失去自净力量。(4)透亮度透亮度是表示光线透射入水体的深度。透亮度的大小取决于光源状态、水中悬浮有机或无机微小物质、浮游生物等。透亮度与光源状态呈正比，与微生物繁殖生长密度成反比。另，透亮度与溶解氧呈显著正相关关系(r=0.630 ,P =0.038 wJ2B4uiqsJo pu 岩 UB唱 苫12 -i 8 O-。4 一20 -10 0 二19921996

8、2000200420082012AGE图1异龙湖各环境因子的变化趋势如图所示，各环境因子逐年的变化趋势：TN和TP曲线变化趋势相像，氮、磷含量自1993年起开头下降，水中氮、磷物质（藻类繁殖需要的主要养分物质）缩减，直至1998年前后下降到儿乎最低值，推想此段时间，藻类植物开头大量繁殖，不断消耗水中氮磷物质，所以氮磷物质下降，此后随着氮磷下降，藻类生长状况也走下坡。曲线从1998年处于稍有起伏的低水平趋势直至2022年，此期间藻类等微生物生长可能受抑制。2022年后,TN、TP再次提升，可能与生活污水的排放有关，有助于藻类等微生物的生长。NH3-N变化趋势除1996年以前有较大的起伏外，几乎与

9、氮磷变化趋势全都。1993-1996年存在的差异有可能与生活污水排放量的波动有关，进而影响水体中氨氮含量。chia叶绿素的变化也说明水体中藻类自1993年起繁殖放慢，到1996年处于低谷，此状态维持到2022年。2022年后chia含量急剧提升，侧面说明藻类的旺盛生长。BOD5、COD曲线变化趋势相像。均是1993年含量开头下降至1998年前后至低谷，共同说明白水体中有机质的削减，污染程度有改善。1998-2022年水体污染状况平缓变化，但2022年曲线急剧提升，水体污染问题趋严峻。DO含量在2006年以前始终波动下降至低谷，此后提升，至2022年又再次下降。说明水质从2006年以前、2022

10、年以后总体是有改善的。3.2硅藻种属的主成分分析依据收集到的来自不同深度的近40个种属的硅藻数据，运用C2软件里的PCA多元分析法进行推断。分析结果如下:EigenvaluesIdEigenvalue1Axis 10. 557072Axis 20.157513Axis 30.102534Axis 40.0486225Axis 50. 027621表1特征值表由特征值表给出的数据结果，明显前三个轴解释了近80%的硅藻信息，单是前两个轴就解释了 70%,可见PCA处理数据的结果可、行。因此，我们选取包含轴一和轴二（暂且称为X、Y轴）的种属分析分析图A是在原始PCA分析图基础上，选取儿个种属特征较为

11、明显的类型来显示的。依据硅藻的生活习性资料查明Fragilariaconstruens Fragilaria construens var. venter 相宜在碱性环境之下繁殖，而中偏酸性的环境则相宜 Cymbella ventricosa Cyclotella stelligera 的生长；Eunotia pectinalis var. minor也是偏爱酸性的硅藻种属。对应分析图中5个硅藻种属的空间分布，我们不难发觉，酸性的Cymbellaventricosa Cyclotella stelligera Eunotia pectinalis var. minor 均全都的分布在 X 轴左侧，而碱性的 Fragilaria construens Fragilaria construensvar. venter则分布在X轴右侧，因此，我们推断X轴方向指示硅藻生境的PH值。Fragilaria construens var# venterY3.0 Cyclotella stelligeraMelosira isCymbella cymbifandicaNitzschia dcnticulaMelosira granulat1.5-0.0-Achnanthes lanceolata var# elliptica-1.5-3.0-4.54-2.4-1