三峡库区地质成因富磷河流藻类多样性及初级生产力时空演变特征研究

在长江三峡库区地质成因磷丰富、人为干扰小的流域，对沉积物(磷块岩、土壤、河流沉积物)、水(地下水、间隙水、地表水)和浮游生物(主要是藻类)等多介质进行定位和连续的海拔梯度取样，并以实验室模拟为对照和补充，用ICP-AES、GC-MS等先进的分析手段，系统研究水体中磷的形态、溶出、转换与转运、吸收(富集)等生态地球化学特征；运用藻类经典分类和14C标记法，研究富磷河流藻类多样性及初级生产力的时空变化特征；运用TWINSPAN、DCA、CCA和地统计学等方法，建立相关模型，模拟和预测地质成因磷的生态影响，提出长江三峡库区富磷河流环境治理的对策。项目的实施，可探明自然状态下地质成因磷的诸多生态地球化学特征以及富磷河流藻类生态时空格局变化规律，为河流湿地生态系统健康提供早期诊断和预警，为长江三峡水库内源营养物质磷的污染控制提供新的科学数据，为流域尺度河流管理提供新的思路。

本项目从2010年8月至2012年12月对三峡库区地质成因磷丰富的流域——香溪河流域29个采样点的河水、沉积物和藻类样品进行了19次采样，测试指标共计35项。其中，现场测试指标8项（地理坐标、海拔、大气温度、水体pH、水温、电导率、溶解氧、流速）；室内测试指标27项，其中河水样品指标有总磷、磷酸盐磷、总氮、硝酸盐氮、氨氮、二氧化硅、碱度、硬度、化学需氧量、总有机碳共10项，沉积物样品指标有总氮、总磷、有机质、六态磷（DP、Al-P、Fe-P、Ca-P、O-P、OP）、含水率共10项，藻类样品指标有着生藻类（AFDM、叶绿素、鉴定、计数）、浮游藻类（叶绿素、鉴定、计数）共7项。通过多元统计分析方法，对三类样品的相关性和时空变化进行了深入研究。. 前期主要研究结果有：（1）着生藻类叶绿素a含量表现为人为影响大的区域高于人为影响小的区域；不同季节叶绿素a含量表现出冬春季高、夏秋季低的趋势。古夫河着生藻类叶绿素a与总磷和硬度呈极显著正相关，与电导率、氨氮和总氮呈显著正相关，而与流速呈极显著负相关；水体总磷是古夫河流域着生藻类生长的第一限制因子，流速对着生藻类的生长具有显著抑制作用。（2）依据研究区土地利用类型差异，将采样点分成4组，即森林、耕地、水库和村镇；根据该区水文节律，将5~10月归为湿季，其余月份为干季。不同土地利用类型和不同干湿季节，水质主导因子各不相同。古夫河水质受自然和人为因素影响而发生变化，其中受人为因素影响更大。（3）古夫河沉积物总磷和不同形态磷的含量空间变化较小，生物有效性磷占总磷的17.30%，研究表明地质成因磷释放对古夫河水体富营养化的风险相对较小。古夫河水体磷含量主要来自于外源负荷，研究表明古夫河沉积物对水体磷的贡献总的来看是汇大于源。（4）古夫河主导水质因子与着生藻类类群分布相关性大小为：CODCr>pH>TN>NO3--N>TOC>TP>PO43--P>Conductivity>NH4+-N。Monte Carlo显著性检验表明，CODCr和pH对古夫河着生藻类物种组成及空间分布的影响最大，TN、NO3--N和TOC对其影响也较大。TN和NO3--N强正相关，而两者与TOC强负相关，它们将古夫河着生藻类大体分为两种，亲碳元素的类群和亲氮元素的类群。通常作为营养元素的TP并不是不是影响古夫河流域着生藻类物种分布的主要水质因子。