采煤塌陷湖泊浮游植物群落结构演替规律与驱动机制

发布时间：2020-08-21 13:42

【摘要】：本研究结合浮游植物传统分类和功能群分类方法,探索淮南采煤塌陷湖泊浮游植物群落结构的组成与演替规律及其与环境因子之间的关系,并选取优势功能类群代表物种进行光照、温度和营养等三方面的动力学实验,研究浮游植物群落结构的演替的驱动机制,为矿区水域管理和生态修复提供相关的科学依据。研究选取淮南市郊的三个采煤塌陷湖泊,淮南谢家集矿区的淮西湖(HXH)、潘谢矿区的潘谢潘集(PXPJ)和潘谢谢桥(PXXQ)作为研究站点进行了相关研究,相关研究结果如下:(1)于2016年2月至2017年12月对3个塌陷湖泊研究站点进行水质与浮游植物调查,并分析了浮游植物群落结构组成与环境因子的关系。HXH站点共观察到浮游植物6门50属89种,PXPJ站点共观察浮游植物7门,53属,93种,PXXQ站点共观察浮游植物7门,52属,101种,3个研究站点浮游植物在夏季均以蓝藻门占据绝对优势,HXH站点其他季节月份浮游植物以隐藻门种类占优势,PXPJ和PXXQ站点主要以隐藻门和硅藻门交叉出现占据优势,且HXH站点全年浮游植物密度以及生物量都远高于其他两个站点。(2)利用浮游植物功能群分类方法,将3个站点浮游植物归类,HXH站点共归类22种,优势功能群12种,整个调查期间演替规律为:C、X2、Y→L0→Y、C→X2、Y→C、X2、Y→L0→X2、Y→P,夏季主要以L0(代表物种为细小平裂藻)为优势功能群,其他季节主要以C、X2、Y、P功能群占据优势,代表物种分别为小环藻、具尾蓝隐藻、卵形隐藻、颗粒直链藻。PXPJ站点共归类功能群21种,其中优势功能群13种,功能群演替规律为C、X2→S1、X2→D、X2、Y→S1、S2→C、Y→C、X1、X2→S1、Y→Y、X2,夏季主要以S1(代表物种为伪鱼腥藻)功能群占据优势。PXXQ站点共归类功能群23种,优势功能群14种,演替规律为:C、X2、Y→S1、J→S1、S2、L0→C、Y→C、E→D、S1→S1→S1、Y→Y、C,夏季主要以S1功能群占据优势。浮游植物功能类群复杂程度以及稳定程度PXPJPXXQHXH。3个湖泊浮游植物主要优势功能群为C、X2、Y、L0、S1,体现了塌陷湖泊水体富营养化、弱光、以及低透明度的典型环境特征。影响塌陷湖泊浮游植物功能群结构变化与演替的主要因素为TN、TP、TN/TP、SD、Tem以及pH。(3)对浮游植物优势种进行室内营养盐、温度和光照限制培养实验,结果显示:营养限制培养下,具尾蓝隐藻、小环藻以及伪鱼腥藻N限制下μ_(maxS)和Ks分别为:0.66 d~(-1)?1.66 mg/L,0.37 d~(-1)、1.06 mg/L,0.71 d~(-1)、2.26 mg/L;P限制下它们的μ_(max)和Ks则分别为:0.51 d~(-1)、0.023 mg/L,0.31 d~(-1)、0.035 mg/L,0.90 d~(-1)、0.015 mg/L,即在N充足时,伪鱼腥藻能够在竞争中形成优势,同时在P限制情况下易成为优势种;温度限制培养下,具尾蓝隐藻、小环藻以及伪鱼腥藻的最大比生长速率(μ_(maxT))和最佳生长温度(T_(opt))分别为0.35 d~(-1)、24.5℃,0.32 d~(-1)、24.4℃,0.81 d~(-1)、35.4℃,高温更适合伪鱼腥藻取得优势;光照限制培养下,具尾蓝隐藻、小环藻以及伪鱼腥藻的最大比生长速率(μ_(maxL))和最佳生长光照(I_k)分别为0.37d~(-1)、3227 Lux,0.34 d~(-1)、3300 Lux,0.75 d~(-1)、2780 Lux,低光照更适合伪鱼腥藻的生长。(4)根据浮游植物生长动力学参数建立生态模型,拟合结果表明,塌陷湖泊浮游植物群落结构演替主要受温度以及光照的驱动,春秋季节水温较低,光照充足,浮游植物主要以隐藻门种类占据优势,夏季温度光照升高,浮游植物向蓝藻门种类演替,冬季温度低、光照低,适应低温高透明度的硅藻门类占据优势地位。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X173
【图文】：

淮南矿区,站点,湖泊

.1 研究方法.1.1 研究站点概况与采样调查时间综合考虑沉陷水域水体营养状况以及水文条件，在淮南采煤沉陷区内选取了水体环境特征差异较大的小型塌陷湖泊作为研究站点（图 2），分别为位于淮区内的淮西湖站点(HXH)、潘集矿区的潘谢潘集站点(PXPJ)以及谢桥矿区的潘桥站点(PXXQ)。其中，HXH 站点位于淮南市谢家集区十涧湖南侧的塌陷区，现作为渔业养，每年有大量的鱼苗以及饵料投入，且接收来自蔡家岗的生活污水，受人为影响大；PXPJ 站点位于潘谢矿区西北侧，与流经矿区的泥河相连通，目前执渔业养殖以及农业灌溉的功能；PXXQ 站点位于颍上县东北部谢桥矿区，与由节制闸联通，在汛期接纳济河季节性引水。3 个站点的基本水文特征与功能 1 所示。

站点,水质变化,水质特征,调查期

12图 3 研究站点水质变化图Fig. 3 The change of water quality in the three studied subsided lakes、综合分析 3 个站点的水质特征，调查期间 PXPJ 站点 TN、TP 的平均值分别

种类分布,浮游植物,站点,种类数

图 4 HXH 站点浮游植物种类分布Fig. 4 Monthly distributions of phytoplankton taxa in the HXH subsided lake点共观察到浮游植物 7 门 53 属 93 种，其中绿藻门种类最多为类数的 47.3%，其次是蓝藻门 19 种，占浮游植物总种类数的 2藻门和甲藻门各 4 种，隐藻门 3 种，金藻门 1 种（图 5）。站点共观察到浮游植物 7 门 52 属 101 种；其中绿藻门种类最多种类数的 49.5%，其次是硅藻门 23 种，占浮游植物总种类数的裸藻门 6 种，隐藻门 3 种，甲藻门 2 种，金藻门 1 种（图 6）植物总种类与分布图可以看出，3 个塌陷湖泊浮游植物种类数两查期间蓝、绿、硅藻门类均占观察到浮游植物总种类的 80% 以多。HXH 站点两年内浮游植物种类数变化在 20-40 之间，其中 5-9 月份较多；PXPJ 站点两年调查期间浮游植物种类数变化在种类在 4-5 月、7-9 月较多，在 10 月温度较低逐渐减少；PXXQ类数变化在 4-45 之间，2016 年 2 月最低为 4 种，蓝藻门种类在

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