淮南煤礦塌陷湖泊浮游植物功能群研究.pdf

1、塌陷湖泊在淮南礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中占有中心地位，其生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能健康是保證礦區(qū)水資源可持續(xù)利用的前提條件。而浮游植物是湖泊水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者和食物網(wǎng)的起點(diǎn)，是支撐區(qū)域漁業(yè)功能的基礎(chǔ)，也是水生態(tài)環(huán)境健康的重要指示功能群。本課題旨在分析淮南煤礦塌陷湖泊水體浮游浮游植物群落結(jié)構(gòu)及功能群組成特征，揭示其演替規(guī)律和水環(huán)境因子之間的關(guān)系，為生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能研究提供基礎(chǔ)資料，并且為礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供一定的理論指導(dǎo)。
　　選取潘謝礦區(qū)3

2、個(gè)小型塌陷湖泊，即潘謝潘集站(PXPJ)、潘謝顧橋站(PXGQ)、潘謝謝橋站(PXXQ)，及及淮南市區(qū)一個(gè)小型塌陷湖泊(淮西湖站(XH))，分別開展浮游植物群落結(jié)構(gòu)、演替規(guī)律及營養(yǎng)動力學(xué)研究，這些湖泊水生態(tài)環(huán)境條件差異較大。具體如下:
　　(1)于2013-2014年4個(gè)季度對潘謝礦區(qū)3個(gè)塌陷湖泊，于2015-2016年12個(gè)月對淮西湖的浮游植物結(jié)構(gòu)組成特征及其水生態(tài)環(huán)境因子的關(guān)系進(jìn)行了分析。其中，潘謝礦區(qū)3個(gè)小型塌陷湖泊共鑒定出

3、浮游植物7門70屬131種，浮游植物種類主要由藍(lán)藻、綠藻和硅藻組成。其中綠藻門種類最多，共59種;其次是藍(lán)藻，總共24種;硅藻22種。從各門類藻細(xì)胞密度的百分比看，PXPJ站點(diǎn)以綠藻、硅藻和隱藻為主;PXGQ站點(diǎn)藍(lán)藻在夏秋季數(shù)量上均占據(jù)絕對優(yōu)勢;PXXQ站點(diǎn)隱藻在春季為絕對優(yōu)勢類群，夏秋以藍(lán)藻為主。3個(gè)湖泊由于水文生態(tài)環(huán)境條件的不同，浮游植物豐度、多樣性和均勻度體現(xiàn)出了一定的差異。淮西湖共鑒定出浮游植物6門43屬66種，其中綠藻門利類最

4、多，共計(jì)38種;其次是藍(lán)藻，共13種;硅藻7種。從各門類藻細(xì)胞密度的百分比看，全年以隱藻、硅藻和藍(lán)藻為主。由于環(huán)境的變化，浮游植物豐度、多樣性和均勻度體現(xiàn)出了一定的波動。典范對應(yīng)分析(CCA)表明，光照、水溫、溶解氧和營養(yǎng)鹽含量與比率（TN/TP）是影響塌陷湖泊浮游植物群落結(jié)構(gòu)的重要環(huán)境因子。
　　(2)根據(jù)Reynolds和Padisák等提出的功能群分類方法，將潘謝礦區(qū)3個(gè)湖泊的浮游植物種類可歸入16個(gè)功能群。PXPJ春季S1

5、、X2和Y為主要優(yōu)勢功能群，分別以偽魚腥藻（Pseudanabaenasp.）、具尾藍(lán)隱藻(Chroomonas caudata Geitler)和卵形隱藻（Cryptomonas ovata Ehr.）為代表種屬，隨后3個(gè)季節(jié)C為第1優(yōu)勢功能群，以鏈形小環(huán)藻（Cyclotella catenata）為代表物種。PXGQ春夏秋3個(gè)季節(jié)中均以偽魚腥藻為代表的S1功能群占絕對優(yōu)勢地位，冬季向C（以鏈形小環(huán)藻為代表）和D（以尖針桿藻為代表）為

6、主的功能群演替。PXXQ春季X2和Y為主要優(yōu)勢功能群，分別以具尾藍(lán)隱藻和卵形隱藻為代表，夏秋季以偽魚腥藻為代表的S1功能群占據(jù)優(yōu)勢地位，冬季向C（鏈形小環(huán)藻為代表）和E（長錐形錐囊藻為代表）功能群為主的群落結(jié)構(gòu)演替。淮西湖12個(gè)月出現(xiàn)的浮游植物種類歸類為19個(gè)功能群，主要優(yōu)勢功能群一年變化趨勢為P（1月）→C、P、X1（2月）→X2、Y（3、4、5、6和7月）→L0（8月）→L0、C（9月）→X2（10月）→X2、P（11月和12月）。

7、4個(gè)塌陷湖泊功能群都體現(xiàn)水體富營養(yǎng)化、葉綠素高、水體混合等特征;通過功能群與環(huán)境因子CCA分析表明，水溫和光照（透明度）條件是驅(qū)動淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群演替的關(guān)鍵環(huán)境因子，營養(yǎng)鹽和生物因素是導(dǎo)致4個(gè)湖泊功能群組成差異的重要原因。
　　(4)在無磷培養(yǎng)基中按梯度添加0-0.64 mg/L的磷，對經(jīng)過磷饑餓的具尾藍(lán)隱藻、小環(huán)藻和偽魚腥藻在25℃、4000 Lux光照強(qiáng)度下一次性培養(yǎng)，比較研究磷饑餓下3種藻對外源磷的生長反應(yīng)，并

8、應(yīng)用Monod方程得出最大生長速率和半飽和常數(shù)，其分別為0.51 d-1、0.023 mg/L;0.31 d-1、0.035 mg/L;0.84 d-1、0.006 mg/L;其最大增長速率和半飽和常數(shù)大小關(guān)系分別為:偽魚腥藻μmax＞具尾藍(lán)隱藻μmax＞小環(huán)藻μmax，偽魚腥藻KSP＜具尾藍(lán)隱藻KSP＜小環(huán)藻KSP，生長動力學(xué)參數(shù)表明:偽魚腥藻比具尾藍(lán)隱藻和小環(huán)藻具有更強(qiáng)的磷親和性，因此在磷營養(yǎng)相對缺乏情況下，偽魚腥藻對資源競爭能力更

9、強(qiáng)，更容易在競爭中取得優(yōu)勢;在磷營養(yǎng)豐富情況下，偽魚腥藻仍然能夠取得優(yōu)勢。
　　(5)在無氮培養(yǎng)基中按梯度添加0-12.8mg/L的氮，對經(jīng)過氮饑餓的具尾藍(lán)隱藻、小環(huán)藻和偽魚腥藻在25℃、4000 Lux光照強(qiáng)度下一次性培養(yǎng)，比較研究氮饑餓下3種藻對外源氮的生長反應(yīng)，并應(yīng)用Monod方程得出最大生長速率和半飽和常數(shù)，其分別為0.66 d-1、1.66 mg/L;0.37 d-1、1.06 mg/L;0.71 d-1、2.26 mg