武汉市3种类型湖泊浮游植物群落特点及关键影响因子_张浩坤.pdf

Eco-EnvironmentalKnowledge Web环 境 科 学Environmental Science第44卷第4期 2023年4月Vol44，No4 Apr，2023武汉市 3 种类型湖泊浮游植物群落特点及关键影响因子张浩坤1，2，闵奋力3，崔慧荣4，彭雪1，2，张心怡1，2，张淑娴1，2，李竹栖1，5，葛芳杰1，张璐1，吴振斌1，5，刘碧云1*(1 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室，武汉430072;2 中国科学院大学，北京100049;3 长江勘测规划设计研究有限责任公司，武汉430071;4 武汉市水务执法总队，武汉430010;5 中国地质大学(武汉)环境学院，武汉430074)摘要:为揭示不同类型湖泊浮游植物群落特点及关键影响因子，于2018 年春季、夏季、秋季和冬季对武汉市城市(UL)、郊野型(CL)和生态保育区(EL)这 3 种类型共 24 个湖泊 174 个采样点进行了浮游植物和水质参数采样调查 结果表明，3 种类型湖泊共鉴定出浮游植物 9 门 159 属 365 种，绿藻门、蓝藻门和硅藻门的种类最多，分别占总物种数的 55.34%、15.89%和15.07%浮游植物细胞密度变化范围为 3.60 106 421.99 106cell L1，叶绿素 a(Chla)变化范围为 15.60 240.50g L1，生物量变化范围为 27.71 379.79 mg L1，香浓-威纳(Shannon-Wiener)多样性指数变化范围为 0.29 2.86 在 3 种类型湖泊中，EL 和 UL 的细胞密度、Chla 和生物量均低于 CL，而 Shannon-Wiener 多样性指数则相反 非度量多维尺度分析(NMDS)和相似性分析(ANOSIM)结果表明，3 种类型湖泊浮游植物群落结构存在差异(Stress=0.13，=0.048，P=0.229 8)，并具有显著的季节特征，夏季 Chla 和生物量显著高于冬季(P 0.05)Spearman 相关性分析显示，UL 和 CL 的浮游植物生物量随着水体 N P 的升高而降低，而 EL 则相反;冗余分析(DA)结果显示:水温(WT)、pH、硝态氮(NO3)、电导率(EC)和氮磷比(N P)是显著影响武汉市 3 种类型湖泊浮游植物群落结构差异性的关键因子(P 0.05)关键词:3 种类型湖泊;浮游植物群落特征;水质参数;生境异质性;关键因子中图分类号:X173文献标识码:A文章编号:0250-3301(2023)04-2093-10DOI:1013227/j hjkx202205100收稿日期:2022-05-09;修订日期:2022-06-28基金项目:国家自然科学基金项目(32171632，31830013);湖北省重点研发计划项目(2020BCA073)作者简介:张浩坤(1997 )，男，硕士研究生，主要研究方向为水生态修复，E-mail:15821616330163 com*通信作者，E-mail:liuby ihb ac cnCharacteristics of Phytoplankton Communities and Key Impact Factors in Three Typesof Lakes in WuhanZHANG Hao-kun1，2，MIN Fen-li3，CUI Hui-rong4，PENG Xue1，2，ZHANG Xin-yi1，2，ZHANG Shu-xian1，2，LI Zhu-xi1，5，GE Fang-jie1，ZHANG Lu1，WU Zhen-bin1，5，LIU Bi-yun1*(1 State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology，Institute of Hydrobiology，Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430072，China;2 University of ChineseAcademy of Sciences，Beijing 100049，China;3 Changjiang Institute of Survey，Planning，Design and esearch，Wuhan 430071，China;4 Wuhan Water EnforcementGeneral Unit，Wuhan 430010，China;5 School of Environmental Studies，China University of Geosciences(Wuhan)，Wuhan 430074，China)Abstract:To reveal the characteristics and key impact factors of phytoplankton communities in different types of lakes，sampling surveys for phytoplankton and water qualityparameters were conducted at 174 sampling sites in a total of 24 lakes covering urban，countryside，and ecological conservation areas of Wuhan in spring，summer，autumn，and winter 2018 The results showed that a total of 365 species of phytoplankton from nine phyla and 159 genera were identified in the three types of lakes The main specieswere green algae，cyanobacteria，and diatoms，accounting for 55.34%，15.89%，and 15.07%of the total number of species，respectively The phytoplankton cell densityvaried from 3.60 106-421.99 106cell L1，chlorophyll-a content varied from 15.60-240.50 g L1，biomass varied from 27.71-379.79 mg L1，and the Shannon-Wiener diversity index varied from 0.29-2.86 In the three lake types，cell density，Chla，and biomass were lower in EL and UL，whereas the opposite was true for theShannon-Wiener diversity index NMDS and ANOSIM analysis showed differences in phytoplankton community structure(Stress=0.13，=0.048，P=0.229 8)Inaddition，the phytoplankton community structure of the three lake types had significant seasonal characteristics，with chlorophyll-a content and biomass being significantlyhigher in summer than in winter(P 0.05)Spearman correlation analysis showed that phytoplankton biomass decreased with increasing N P in UL and CL，whereas theopposite was true for EL edundancy analysis(DA)showed that WT，pH，NO3，EC，and N P were the key factors that significantly affected the variability inphytoplankton community structure in the three types of lakes in Wuhan(P 0.05)Key words:three lake types;phytoplankton community characteristics;water quality parameters;habitat heterogeneity;key factors浮游植物是水体生态系统中重要的初级生产者和食物链、食物网的基础1，其物种组成和生物量的变化直接或间接影响水体生态系统的功能和稳定性2，3 同时，浮游植物对水体环境的变化响应十分敏感，是水质监测和水生态健康的重要指示物种4，5 不同类型湖泊之间由于周围用地、湖泊形态和面积的不同，经常表现出一定的生境异质性，导致浮游植物群落分布的关键因子有所不同，如陈康等6 对鄱阳湖流域的研究发现，浮游植物群落主要受透明度、电导率、铵态氮和硝态氮的影响;祁梅等7 对长湖的研究表明，水温、总氮和磷酸盐是主环境科学44 卷要的影响因子;冯秋国等8 对滇池的研究发现，氮磷比和总有机碳等环境因子影响浮游植物群落 此外，也有研究发现沉水植物化感作用可以特异性地抑制一些浮游植物生长和繁殖，从而调整浮游植物群落结构9，10 然而，目前多数研究主要关注于独立的湖泊或者同一湖泊不同湖区的浮游植物群落结构与环境因子的关系，而对同一地理区域不同生境和生态功能类型的湖泊研究鲜见报道橙色:城市湖泊;黄色:郊野型湖泊;绿色:生态保育区湖泊图 1武汉市 24 个湖泊区位分布示意Fig 1Distribution map of 24 lakes in Wuhan武汉市(11341 11505 E，2958 3122N)位于江汉平原东部，长江流域中游，亚热带气候，年平均降水量为1 150 1 450 mm，长江和汉江在此处交会，江河湖泊众多，水网纵横9 全市共有大小天然湖泊 166 个，被誉为“百湖之市”，湖泊水域面积达 867.07 km2，水资源丰富11 近年来，城市化进程发展和人类活动加剧对不同类型湖泊的生态环境造成一定的影响，湖泊生态状态也反馈相应干扰 武汉市湖泊根据地理位置、周边土地利用以及湖泊功能，将其分类为城市湖泊(UL)、郊野型湖泊(CL)、生态保育区湖泊(EL)3 种类型，以加强对不同湖泊的管理和保护基于 2018 年武汉市 24 个湖泊(分属 3 种湖泊类型)的浮游植物和环境水质物理化学特征的时空调查数据，本研究从浮游植物的群落组成、相对丰度、优势种属分析、生物量和多样性指数等方面分析了不同湖泊类型的浮游植物群落结构特征，解析了浮游植物的群落结构特征差异与关键环境因素的关系，通过揭示不同类型湖泊浮游植物群落结构时空变化特征和关键的驱动因子，以期为不同类型湖泊保护与综合管理提供重要依据1材料与方法1.1采样点设置本研究于 2018 年选择了武汉市城市、郊野型和生态保育区湖泊共 24 个(图 1)，开展了春季、夏季、秋季和冬季这 4 个季度浮游植物和主要水质参数调查分析，根据湖泊大小设置采样点，每个湖泊采样点不低于 3 个，共有采样点 174 个 其中城市湖泊包括青山北湖、汤逊湖、南湖、黄家湖、莲花湖、沙湖、49024 期张浩坤等:武汉市 3 种类型湖泊浮游植物群落特点及关键影响因子南太子湖、三角湖和小墨水湖;郊野湖泊包括严西湖、野湖、青菱湖、武湖、郭家湖、官莲湖、后官湖、朱山湖、潭子湖和幺教湖;生态保育区湖泊包括张家大湖、崇仁湖、梁子湖、枯竹海和前拦湖1.2样品采集与测定1.2.1理化因子的样品采集与分析现场使用水质分析仪(YSI ProPlus，USA)测定每个采样点水面以下0.5 m 处的溶解氧(DO)、电导率(EC)、pH 值和水温(WT)，分别用塞氏圆盘、便携式浊度计和水深仪测量透明度(SD)、水质浊度(Tur)和水深(Depth)使用 3 L 的有机玻璃采样器采集 2 L 水样储存到聚乙烯瓶中，带回实验室中测定水质的总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH+4)、硝酸盐氮(NO3)、高锰酸盐指数和叶绿素 a(Chla)，测定方法参照国家标准12 1.2.2浮游植物的样品采集、鉴定和计数使用 25 号浮游生物网在每个采样点表层至0.5 m 水深处“”形来回拖动采集数次，定性样品加4%甲醛溶液固定，现场采集1 000 mL水样后加入鲁哥氏液固定，静置沉淀 48 h 后，抽掉上清液，沉淀物定容至 50 mL，用于浮游植物鉴定与定量分析 在10 40 倍 Olympus BX51 型光学显微镜下进行鉴定与计数，浮游植物种类的鉴定具体参照文献 13，14，通过视野法和体积测量计算浮游植物的细胞数量和生物量15 1.3数据分析与统计1.3.1多样性指数计算物种多样性指数的计算采用 Shannon-Wiener 多样性指数(H)16、优势度指数(Y)17 和均匀性指数(J)18，计算公式为:H=Si=1Pi lnPiY=Pi fiJ=H/lnS式中，H 为物种多样性指数;Pi为第 i 种的个体数(ni)与样品中总个数(N)的比值(ni/N);fi为第 i种在各湖泊出现的频率;J 表示均匀度;S 表示样品中总物种数 优势度指数 Y 0.02 的为优势种19 1.3.2统计分析利用 Microsoft Excel、IBM SPSS Statistics 26 和Origin 2022 进行数据的处理与绘图，3 种类型湖泊浮游植物群落结构 NMDS 和 ANOSIM 分析、优势属种的 Venn 图 及 浮 游 植 物 群 落 与 环 境 因 子 的Spearman 和 DA 分析通过 4.0.2 绘图完成利用“vegan”包进行 3 种湖泊浮游植物细胞密度与环境因子的 DA 分析，首先进行去趋势分析(DCA)，利用方差膨胀因子分析和蒙特卡洛置换检验(Monte Carlo permutation test)分别对环境因子进行共线性分析和显著性检验 除 pH 外，浮游植物和环境因子分别进行 Hellinger 和 lg(x+1)转化，以提高数据的均一性和正态性2结果与分析2.1水质物理化学参数特征3 种类型湖泊不同季度平均水质参数如表 1 所示，城市湖泊、郊野型湖泊和生态保育区湖泊的(TN)平均值分别为 3.62、1.53 和 1.46 mg L1，(TP)的 平 均 值 分 别 为 0.22、0.14 和 0.14mg L1，(NH+4)的平均值分别为 1.98、0.64 和0.61 mg L1，(NO3)的平均值分别为 0.78、0.43和 0.39 mg L1，EC 的 平 均 值 分 别 为 518.85、317.42 和 309.16 S cm1，高锰酸盐指数的平均值分别为 6.72、5.51 和 5.93 mg L1，且 TN 和 TP 在这 3 种类型湖泊中具有显著性差异(P 0.05)此外，3 种类型湖泊的 WT、SD、DO 和高锰酸盐指数存在显著的季节性变化(P 0.05)，DO、SD 和高锰酸盐指数在冬季显著高于夏季，而 WT 则相反2.2浮游植物的物种组成2018 年 3 种类型湖泊共鉴定出浮游植物 9 门159 属 365 种，其中绿藻门(Chlorophyta)的种类最多，有 76 属 200 种，占总物种数的 55.34%;蓝藻门(Cyanophyta)次之，有 33 属 58 种，占总物种数的15.89%;硅藻门(Bacillariophyta)有 27 属 56 种，占总物种数的 15.07%，裸藻门(Euglenophyta)、隐藻门(Cryptophyta)、金藻门(Chrysophyta)、甲藻门(Pyrrophyta)、黄藻门(Xanthophyta)和定鞭藻门(Haptophyta)较少，共占总物种数的 13.7%其中，城市湖泊共 8 门 230 种，其中绿藻最多，占比为52.6%，蓝藻和硅藻次之，占比分别为 17.4%和14.8%，郊野型湖泊共 9 门 247 种，绿藻最多，蓝藻和硅藻次之，占比分别为 55.1%、17.4%和 14%，生态保育区湖泊共 9 门 268 种，绿藻、蓝藻和硅藻占比分别为 52.6%、19.4%和 16%(图 2)2.3浮游植物的相对丰度、Chla 和优势种3 种类型湖泊中浮游植物细胞密度变化范围为3.60 106421.99 106cell L1，相对丰度组成均为蓝藻-绿藻-硅藻型 蓝藻占据了全年的优势地位，夏季和秋季的相对丰度高于春季和冬季，而绿藻和硅藻则相反，夏季和秋季的相对丰度低于春季和冬季(图 3)(Chla)变化范围为 15.60 240.50g L1，城市湖泊的 Chla 高于郊野型和生态保育区5902环境科学44 卷表 1武汉市城市、郊野型和生态保育区湖泊不同季度水质物理化学特点1)Table 1Seasonal changes in the physicochemical characteristics of water quality in urban，countryside，and ecological conservation area lakes in Wuhan水质参数湖泊类型春季夏季秋季冬季P(S)P(T)WT/pHSD/cmDO/mg L1(TN)/mg L1(TP)/mg L1N P(NH+4)/mg L1(NO3)/mg L1高锰酸盐指数/mg L1EC/S cm1UL2417 3373079 36017 87 498775 3 50CL24 22 2 403084 2101718 389709 130 EL23 89 3 083012 1981742 308690 198UL825 040808 0508 01 063802 040CL8 34 0 40843 050799 030794 030EL8 36 0 59788 054787 031794 048UL3965 14 413254 145039 1 11105427 2080CL52 13 18403597 11204109 16096318 2230 EL47 84 23135100 11403971 6445442 3842UL967 179809 3107 62 288971 320CL10 29 2 101001 2301007 2131059 150 EL10 36 2 57713 208808 2331071 243UL360 286253 1003 57 344477 360CL1 17 0 50168 070163 067164 080 EL1 46 0 79155 061124 041157 068UL022 010026 0100 17 012024 020CL0 11 0 10018 010015 012010 010 EL0 11 0 06017 010017 009011 007UL1637 741960 88018 60 13232037 1971CL10 29 4 20918 4301306 10031623 1069EL12 82 5 04973 705729 6411427 635UL214 202106 0902 09 331262 310CL0 51 0 40066 030073 042064 030EL0 63 0 38066 027048 017069 039UL048 056059 0601 03 078096 080CL0 24 0 20053 060030 025053 030EL0 41 0 35041 056032 041044 025UL560 157774 2007 44 188597 200CL4 96 1 60593 200607 203511 150 EL5 62 2 20587 207637 179571 170UL486 23 2713448337 2840053478 2292857102 30740CL365 06 877035858 814037752 1369438450 12000EL287 11 624732392 116 9030584 902131978 127261)P(S)为季节性显著性;P(T)为 3 种类型湖泊间的显著性;表示具有显著性差异，P 0.05，“”表示无显著差异，P 0.05(a)城市湖泊;(b)郊野型湖泊;(c)生态保育区湖泊图 2浮游植物物种组成Fig 2Phytoplankton species composition湖泊，平均分别为:105.85、55.79 和 8.40 g L1，此外，3 种类型湖泊中均表现出显著的季节性特征，夏季的 Chla 显著高于冬季(P 0.05)3 种类型湖泊不同季节的浮游植物优势种如表2 所示 Venn 图分析结果显示(图 4)，UL、CL 和 EL中的优势种分别为 16、18 和 19 种，共同优势种有 3种，分 别 为 微 囊 藻(Microcystis sp)、空 星 藻(Coelastrum sp)和隐藻(Cryptomonas sp)2.4浮游植物的生物量在 3 种类型的湖泊中，城市湖泊的浮游植物生69024 期张浩坤等:武汉市 3 种类型湖泊浮游植物群落特点及关键影响因子图 3浮游植物相对丰度和 Chla 的季节变化Fig 3Seasonal changes in the relative abundance of phytoplankton and Chla图 4浮游植物优势种 Venn 图Fig 4Venn diagram of the dominant phytoplankton species物量最高(图 5)，生态保育区和郊野型湖泊次之，平均值分别为 153.89、134.76 和 102.73 mg L1，其中最高值出现在黄家湖，为 379.79 mg L1，最低值出现在郭家湖，为 27.71 mg L1 此外，3 种类型湖泊的浮游植物生物量组成较为相似，均以蓝藻门、绿藻门、硅藻门和甲藻门为主，在城市湖泊中，蓝藻门和硅藻门的生物量组成占比高于生态保育区和郊野型湖泊，而绿藻门和甲藻门则相反2.5浮游植物群落多样性指数3 种类型湖泊浮游植物群落的 Shannon-Wiener多样性指数如图 6(a)所示 城市、郊野型和生态保育区湖泊的群落多样性指数平均值分别为 2.10、2.09 和 2.03，无明显差异(P 0.05)最高值在朱图 5浮游植物生物量Fig 5Biomass of phytoplankton山湖，为 2.34，最低值在青山北湖，为 1.35 在季节变化上 图 6(b)，城市湖泊的多样性指数春季最高，冬季最低，平均值分别为 2.28 和 1.71;在郊野型湖泊中，冬季最高，秋季最低，分别为 2.17 和2.00;在生态保育区湖泊中，冬季最高，夏季最低，分别为 2.24 和 1.82 在均匀性指数上，郊野型湖泊高于城市和生态保育区湖泊，平均值分别为 0.38、0.37 和 0.372.6浮游植物群落结构差异与环境因子的关系2.6.1NMDS 和 ANOSIM 分析基于 Bray-Curtis 距离的 NMDS 分析表明(图7)，3 种类型湖泊群落结构的应力函数值(Stress)为0.13，生态保育区湖泊和城市湖泊浮游植物群落结构在第一主轴和第二主轴分开，具有差异性，通过ANOSIM 进一步分析 3 种类型湖泊群落结构的差异性(图 8)，结果显示 3 种类型湖泊的相异系数 为7902环境科学44 卷表 23 种类型湖泊的优势属种Table 2Dominant species in three types of lakes类型季节优势属种春季微囊藻(Microcystis sp)、空星藻(Coelastrum sp)、新月藻(Closterium sp)、囊裸藻(Dinobryon sp)和长孢藻(Dolichospermum sp)UL夏季微囊藻、惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)、浮丝藻(Planktothrix sp)、紧密长孢藻(Dolichospermumcompacta)、真紧密拟圆孢藻(Sphaerospermopsis eucompacta)和空星藻秋季针杆藻(Synedra sp)、裸藻(Euglena sp)、旋转囊裸藻(Trachelomonas volvocina)、隐藻(Cryptomonas sp)和囊裸藻冬季隐藻、小环藻(Cyclotella sp)、空星藻、锥囊藻(Dinobryon sp)和啮蚀隐藻(Cryptomons erosa)春季裸藻、反曲弯隐藻(Campylomonas reflexa)、直链藻(Melosira sp)、转板藻(Mougeotia sp)和空星藻CL夏季实球藻(Pandorina morum)、微囊藻、惠氏微囊藻、裸藻、泽丝藻(Anabaena Anabaena sp)和长孢藻(Dolichospermum sp)秋季空星藻、小空星藻(Coelastrum microporum)、鞘丝藻(Lyngbya sp)、三角四角藻(Tetraedron trigonum)和卵形藻(Cocconeis)冬季隐藻、绿色裸藻(Euglena viridis)、铁杆藻(Synedra sp)、单角盘星藻(Pediastrumsimplex)和空星藻春季空星藻、栅藻(Scenedesmus sp)、二角盘星藻(Pediastrum duplex)、扁鼓藻(Cosmarium depressum)和扁裸藻(Phacus sp)EL夏季拟柱孢 藻(Cylindrospermopsis raciborskii)、色球 藻(Chroococcus sp)、微 囊 藻、颗 粒 直 链 藻(Melosiragranulata)、卷曲长孢藻(Dolichospermum curvatus)和梭形裸藻(Euglena acus)秋季拟柱孢藻、小球藻(Chlorella sp)、光滑鼓藻(Cosmarium leave)、颗粒直链藻和粗壮双菱藻(Surirellarobusta)冬季小球藻、锥囊藻、隐藻、针杆藻、扎卡四棘藻(Attheya zachariasi)和双菱藻(Surirella sp)图 6浮游植物群落多样性指数Fig 6Phytoplankton community diversity indices0.048，结构差异 P 为0.229 8，这表明 3 种类型湖泊的群落结构组间差异大于组内差异2.6.2Spearman 相关性分析通过对 3 种类型湖泊浮游植物的 Chla、细胞密图 7浮游植物群落结构的 NMDS 分析Fig 7NMDS analysis of phytoplankton community structure图 8浮游植物群落结构的 ANOSIM 分析Fig 8ANOSIM analysis of phytoplankton community structure度、生物量和 H 与环境因子进行 Spearman 相关性89024 期张浩坤等:武汉市 3 种类型湖泊浮游植物群落特点及关键影响因子分析，结果表明，在城市湖泊中 图 9(a)，浮游植物的 Chla 与 TP 正相关，细胞密度与 DO 显著正相关，生物量与 DO 和 TP 正相关;在郊野型湖泊中 图 9(b)，浮游植物 Chla 与 TN、TP、NH+4和高锰酸盐指数显著正相关，与 SD 负相关，生物量与 TN、TP 和 NH+4显著正相关，与 SD 和 N P 值显著负相关，浮游植物多样性指数与 N P 值显著负相关;在生态保育区湖泊中 图 9(c)，浮游植物细胞密度与 DO 显著正相关，与 EC 显著负相关(a)城市湖泊，(b)郊野型湖泊，(c)生态保育区湖泊;1 WT，2pH，3 SD，4 DO，5 NH+4，6 TP，7 TN，8 Tur，9 NO3，10EC，11 Depth，12 面积，13 高锰酸盐指数，14 N P;表示P 0.01，*表示 P 0.05图 9浮游植物与环境因子之间的 Spearman 分析Fig 9Spearman analysis between phytoplanktonand environmental factors2.6.3DA 分析通过对 3 种类型湖泊浮游植物优势种细胞密度的 DCA 分析，得到最长排序轴的长度为0.822 97，因此选择基于线性模型的 DA 排序分析(图 10)在排除了共线性强的环境因子 TN 和 NH+4后，通过蒙特卡洛置换检验，发现 WT、pH、NO3、EC 和N P是显著影响3种类型湖泊浮游植物群落结构差异性的关键因子(P 0.05)，排序轴 1 和排序轴 2 共解释了浮游植物群落总方差的 63.09%，证明了 DA中的环境因子能够显著影响浮游植物群落结构的分布(P 0.05)微囊藻的细胞密度与 NO3、N P 和湖泊面积负相关，与 WT、DO、pH、EC、TP 和高锰酸盐指数正相关;空星藻是绿藻门在春季时的优势种，其细胞密度与 WT、TP 和 DO 正相关，与 NO3和 N P 负相关;隐藻是隐藻门在冬季的主要优势种，其细胞密度与 TP、EC 和 SD 正相关;裸藻细胞密度与 TP、NO3和 N P 正相关，颤藻和小球藻与 SD、NO3、N P和面积正相关，与 WT、DO 和高锰酸盐指数负相关;硅藻门的针杆藻与小环藻与 WT、TP 和高锰酸盐指数正相关，与 NO3和 N P 负相关蓝藻门:Mic 表示微囊藻，Mer 表示平裂藻，Pse 表示假鱼腥藻，Ana 表示泽丝藻，Cos 表示颤藻;绿藻门:Chla 表示衣藻;Coe 表示空星藻;Chlo 表示小球藻;Sce 表示栅藻;硅藻门:Cyc 表示小环藻;Syn 表示针杆藻;Mel 表示直链藻;隐藻门:Cry 表示隐藻;裸藻门:Eug 表示裸藻;定鞭藻门:Din 表示锥囊藻图 10浮游植物与环境因子的 DA 分析Fig 10DA analysis of phytoplankton and environmental factors3讨论3.13 种类型湖泊水质参数差异通过对 3 种类型湖泊的水质参数分析，武汉市城市湖泊的 TN 和 TP 浓度显著高于郊野型湖泊和生态保育区湖泊(P 0.05)，在城市化发展过程初期，由于城市污水处理效率低和管网不发达，加上有些区域截污不彻底，致使大量没有经过处理的生活污水进入城市湖泊，导致氮磷营养盐含量增加11 尹然20 和张苗等21 通过对武汉市城市湖泊南湖的研究发现，生活污水排放导致南湖水体富营养化严重，通过原位生态修复后，水质氮磷含量在一定程度上有所降低，但整体上仍呈现出富营养化特征，这也解释了城市湖泊 TN 和 TP 较高的原因;郊野型湖泊多分布于郊区，随着城市的扩展，有些大型的郊野型湖泊处于城郊结合部，地表径流和农业面源污染是营养盐的重要来源22，23，但其受到的人类活动干扰程度相对较低，且具有相对较好生态系统结构，自净能力较强，氮磷含量较低;而分布于市区和郊区的生态保育区湖泊，部分是在生态功能严重退化后才开始进行生态修复，且起始时间不同，虽然保护优先级较高，但污染的滞后性和耦合性使部分湖泊的氮磷仍然较高24，介于城市和郊野型湖泊之间 秦云等25 和钟书华等26 通过对生态保育区湖泊梁子湖的研究发现，水位降低、面源污染、底泥扰动、养殖9902环境科学44 卷业和旅游业的发展使水质氮磷含量较高，表现出轻度营养化3.2浮游植物群落与环境因子的关系在调查期间，武汉市 3 种类型湖泊共鉴定出浮游植物 365 种，物种组成和相对丰度均以蓝藻-绿藻-硅藻型为主，生物量主要以绿藻-蓝藻-硅藻-裸藻型为主，这样的结构模式常见于亚热带富营养化的湖泊27，28 生境异质性会造成浮游植物物种的生态位分化，从而影响其分布格局29 NMDS 和 ANOSIM结果表明:城市湖泊、郊野型湖泊和生态保育区湖泊的群落结构的组间差异大于组内差异，具有一定的差异性，且 Spearman 相关性分析发现，生境不同的 3 种湖泊的浮游植物生物量对环境因子呈现出不同的响应特征 城市和郊野型湖泊的浮游植物生物量与 TP 显著正相关，N P 值负相关，磷的增加有利于浮游藻类生长，控制磷的浓度可以显著降低浮游藻类的生物量28 而生态保育区湖泊则相反，由于其生态功能的重要性，经常通过人工措施恢复湖泊中的大型水生植物，以提高其生物多样性30，且沉水植物可以通过对营养盐的吸收和化感作用影响浮游植物对氮磷的吸收利用31，32，来调控浮游植物对营养盐的响应有研究表明，水温、营养盐、湖泊形态和面积等可以直接或间接地影响湖泊浮游植物的群落结构的分布2，28 在本研究中，DA 结果表明 WT、pH、NO3、EC 和 N P 是显著影响3种类型湖泊浮游植物差异性的关键环境因子(P 0.05)，这一结果与其他亚热带地区的湖泊相似33，34 充足的光照、较高的水温和氮磷营养盐含量使得蓝藻大量生长繁殖35，36，相对丰度在夏季达到高峰，会导致湖泊水华形成 作为固氮蓝藻之一的微囊藻，在低 N P 比的营养条件下具有竞争优势37，随着水温的升高，在固氮过程中的固氮酶的酶促反应速率更快，固氮细胞呼吸速率更高，有利于在低氮营养条件下进行大量增殖38 40 在气候变暖的背景下，这种趋势显得更加明显41，这也解释了微囊藻与 N P 比负相关，与 WT 和 TP 呈正相关的原因 此外，蓝藻还可以通过分泌微囊藻毒素和化感物质抑制其他浮游植物的生长42，在竞争中占据了主导优势，从而使得浮游植物群落结构简单，稳定性差43 有趣的是，与WT 正相关的硅藻在秋冬季的相对丰度却逐渐增加，占据了一定优势，反而在温度较高的夏季相对丰度较小 硅藻对低温条件下的适应能力更强44，蓝藻生长的温度阈值高于硅藻，随着温度的升高，蓝藻以快速生长的 r-策略迅速占据生态位，获得竞争优势45，这也是蓝藻在夏季占主导地位，而硅藻在秋冬季相对丰度逐渐增加的原因4结论(1)在 2018 年调查期间，3 种类型湖泊共鉴定出浮游植物 9 门159 属365 种，城市湖泊有8 门230种，郊野型湖泊有 9 门 247 种，生态保育区湖泊有 9门 268 种，且物种组成和相对丰度均以蓝藻-绿藻-硅藻为主，生物量均以绿藻-蓝藻-硅藻-裸藻型为主(2)3 种类型湖泊具有生境异质性，城市湖泊的TN 和 TP 浓度显著高于郊野型和生态保育区湖泊城市湖泊、郊野型湖泊和生态保育区湖泊的群落结构存在差异，且具有显著的季节特征，浮游植物Chla 与生物量在夏季和冬季差异显著，夏季显著高于冬季(3)WT、pH、NO3、EC 和 N P 是显著影响3种类型湖泊浮游植物差异性的关键因子参考文献:1Wang C，Jia H J，Wei J X，et al Phytoplankton functionalgroups as ecological indicators in a subtropical estuarine riverdelta systemJ Ecological Indicators，2021，126，doi:101016/j ecolind20211076512郑诚，陆开宏，徐镇，等 四明湖水库浮游植物功能类群的季节演替及其影响因子J 环境科学，2018，39(6):2688-2697Zheng C，Lu K H，Xu Z，et alSeasonal succession ofphytoplankton fun