鄱阳湖浮游藻类群落结构对流速变化的响应研究

Alterations in phytoplankton community structure in a water body can indicate the trophic status, which is widely used for health assessment and management of aquatic ecosystems. Lake Poyang, freely connecting to Yangtze River, presents distinctive hydrological condition compared with the Yangtze-isolated lakes, which is a key factor affecting ecosystem structure and function. Although the nutrient concentrations have reached eutrophication level in Lake Poyang, the phytoplankton community structure differ greatly from many other eutrophication lakes characterized by high algae biomass and predominance of cyanobacteria. Hydrodynamic plays an important role in structuring phytoplankton in Lake Poyang. However, few studies exist regarding the succession of phytoplankton community structure in Lake Poyang and its relationship with hydrological condition. In this study, we try to examine the phytoplankton community structure in Lake Poyang based on field observation and controlled experiments. The aims of this study are to establish the feature of phytoplankton community structure in Lake Poyang and to analyze the relationship with water flow velocity based on different scales (species, populations and community) and to illuminate the role of flow velocity on spatial and temporal distribution of phytoplankton community structure and species succession. The results of this study are helpful to understanding the effect and mechanism of flow velocity on phytoplankton, which can protect the ecosystem health and further reduce of regional ecological disaster risk.

浮游藻类群落结构能有效指示水体营养状态，在水域生态系统健康评价以及管理中广泛应用。鄱阳湖与长江自由连通，水动力条件特征与非通江湖泊存在明显差异，是影响鄱阳湖水域生态系统的关键驱动要素。目前鄱阳湖水体营养盐浓度已达到富营养水平，但浮游藻类却未呈现富营养化水体所具有的高生物量和蓝藻占优的特征。水动力对这一特征的形成起着重要作用，可是目前对鄱阳湖浮游藻类群落结构演替及其与水动力条件之间的关系知之甚少。本研究拟通过野外定位观测探明鄱阳湖浮游藻类群落结构的时空变化特征，并从物种、种群与群落等角度分析浮游藻类群落结构与水体流速及其他环境因子的关系；通过控制模拟试验研究流速变化对浮游藻类时空分布与种群演替的影响机制。研究结果有助于揭示大型通江湖泊水动力条件变化对浮游藻类的生态效应与机理，对维持鄱阳湖湖泊生态系统健康、降低区域生态灾害风险具有重要的理论价值和现实意义。

浮游藻类群落结构能在一定程度指示水体营养状态，在水域生态系统健康评价以及管理中广泛应用。鄱阳湖与长江自由连通，水动力条件特征与非通江湖泊存在明显差异，是影响鄱阳湖水域生态系统的关键驱动要素。目前鄱阳湖水体营养盐浓度已达到富营养化水平，但浮游藻类却未呈现富营养化水体所具有的高生物量和蓝藻占优的特征。水动力对这一特征的形成起着重要作用。本研究拟通过野外定位观测探明鄱阳湖浮游藻类群落结构特征的时空变化特征，并从物种、种群与群落等角度分析浮游藻类群落结构与水体流速及其他环境因子的关系；通过控制模拟试验研究流速变化对浮游藻类时空分布与种群演替的影响机制。研究结果显示：鄱阳湖浮游藻类主要以硅藻为主，其中又以颗粒直链硅藻（Aulacoseira granulata）为优势种；群落结构的空间差异性较小，生物量表现出南高北低的趋势；功能群以P、Y、MP、H1 和 M 为主要优势门类；蝶形湖浮游藻类种类数、Shannon_H指数要高于主湖区，密度生物量也相对较高，而主湖区的Margalef指数和均匀度指数均相对较高。鄱阳湖水体理化因子存在从北到南的异质性，北部通江区域存在较高的一致性。鄱阳湖湖区枯水期流速最大，平均值为0.62 m s-1，涨水期（0.57 m s-1）和退水期（0.35 m s-1）次之；丰水期最低，为0.16 m s-1，且丰水期流速显著低于其他三个水文时期（P值均小于0.05）。流速的年内变化与浮游藻类生物量存在相反的变化趋势，与水下光照条件存在一致的变化规律。Spearman秩相关分析结果显示：浮游植物生物量与流速呈极显著负相关（r=-0.41，P<0.01），表明在大型通江湖泊中，流速在一定程度上抑制了浮游植物的生长。不同水文时期，影响浮游藻类生长的关键因素是不同的，水下光照条件在流速较小时作用明显；随着水位降低，流速增大，温度的作用开始占据重要地位；枯水期，流速进一步增加，鄱阳湖呈现河相，营养盐（总磷）的作用显得愈发重要。本研究结果有助于揭示大型通江湖泊水动力条件变化对浮游藻类的生态效应与机理，对维持鄱阳湖湖泊生态系统健康具有重要的理论价值和现实意义。