温带季节性分层水库浮游植物功能类群的时空演替

黄廷林,曾明正,邱晓鹏,史建超,周石磊,刘 飞 (西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西 西安710055)



温带季节性分层水库浮游植物功能类群的时空演替

黄廷林*,曾明正,邱晓鹏,史建超,周石磊,刘 飞 (西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西 西安710055)

摘要：为探究我国北方温带季节性分层水库浮游植物群落结构的时空演替特性,于2014年7月～2015年6月对山东枣庄市水源水库周村水库进行每月2次的分层采样分析,采用Renolyds和Padisák等提出的功能类群划分方法对水库浮游植物群落进行分类,并结合水库水文、水质,分析优势功能类群时空演替规律及其主要环境影响因子.结果表明:周村水库共检出浮游植物112种,隶属于7门63属,可划分为18个功能群类.周村水库浮游植物功能类群演替具有明显的季节性分布特性:其中夏秋季热分层期主要以鞘丝藻(Lyngbya sp.)、螺旋藻属(Spirulina sp.)等丝状蓝藻为代表的S1功能类群占优势,而冬季混合期以梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、针杆藻(Synedra sp.)等能适应低温、弱光的C+D功能类群为优势群落;浮游植物功能类群分布在垂向上并无较大差异.冗余分析(RDA)显示:热分层、降雨量和水温是影响浮游植物功能类群时空演替的主要环境因子.

关键词：功能类群；浮游植物；周村水库；冗余分析；温带

浮游植物是水体中主要的初级生产者,其群落组成和种群变化能够直接和快速地反映水环境的状况[1].在以往的浮游植物群落生态学研究中,多采用传统的分类方法(基于系统发生论)分析优势种的组成、丰度及生物量的季节动态[2],这不仅需要较为系统的分类学知识,分析过程也较为繁琐,且不能有效地反映浮游植物在生态系统中的功能[3].2002年Reynolds等[4]以浮游植物的形态、生理、生态特性为基础定义了31种特定生境模式下的浮游植物功能类群,2009年Padisák等[5]在前者的基础上进行了修正和补充,并根据功能类群对某些环境因子的敏感性和耐受性定义了38种功能类群.相比传统的分类方法,功能类群将生境特征与浮游植物群落结构有效地结合起来,极大地简化了传统生物分类系统的复杂性,在水库生态学及水质管理领域显示了良好的应用前景[6].目前,国外许多学者已采用功能类群方法研究了水库富营养化状况[7]、浮游植物的季节性变化[8]、空间分布[9]以及影响群落结构的驱动力[10].近年来,国内一些学者也开始采用该方法用于我国水库的研究,Xiao等[11]采用功能类群分类方法研究广州流溪河水库浮游植物群落动态;张怡等[12]研究了珠海市南屏、竹仙洞水库在不同水文动态下浮游植物功能类群的演替特点;黄国佳等[13]研究了贵州高原三板溪水库浮游植物功能群时空分布;Zhu等[14]研究了三峡水库支流大宁河浮游植物功能类群对水文状况的响应.总体而言,国内对该领域研究起步较晚且主要集中在我国南方热带、亚热带水库的研究,在北方地区,资源性缺水严重,水库调水和蓄水对缓解城市供水矛盾起到了重要作用[15],但是运用浮游植物功能类群分类方法对北方温带水库进行生态学研究的相关报道尚不多见,功能类群方法能否有效反映这类水体的生境特征还有待分析.2006年Padisák等[16]提出用基于功能类群方法的Q值来评价水体生态系统状况,该方法以功能群类在不同水体类型中的影响因子F值为基准,通过加权平均计算所有共存功能类群的Q值.与传统的TSI指数相比,Q指数能更加精确地反映出水库不同时期的环境状况[17].目前,Q指数在国外许多的生态学研究中得到了广泛的应用[18-19].

周村水库位于山东省枣庄市市中区,是我国典型的温带中型水库,水库流域面积121km2,总库容8404万m3,水面面积8.54km2,研究期间库区平均水深12m,最大水深15m,全年水位波动较小(1～3m).周村水库建成于1960 年,在1990～2008年间因大量网箱养鱼,导致了严重的水质污染.近年来,虽然政府部门取缔了网箱养鱼,水质有所好转,但水体热分层引起的内源污染,使水体仍处于富营养状态.本文结合水文资料和水质理化指标,运用功能群落分类方法,分析周村水库浮游植物功能类群组成及时空演替规律,探究影响浮游植物功能群落动态变化的主要环境因子,并采用Q指数法对水库进行水质评价,以期为水库的科学管理提供理论依据和新的思路.

1　材料与方法

1.1 采样时间和采样点

本研究于2014年7月～2015年6月在坝前断面最深点(水深15m)( 34°56'38"N 117°41'14"E)实施原位监测,垂向分层采样深度:上层(0.5,2.5, 5m),中层(7.5,10m),下层(12.5,15m),采样频率为每月2次(月初和月中,文中图表中各月份数值都是对应月份两次取样的平均值).

1.2 样品采集与分析鉴定

水体理化指标测定:水温(WT)用HACH Hydrolab DS5型多参数水质测定仪进行现场测定,深度间隔为1m;透明度(SD)用赛氏盘现场测定;总氮(TN)、总磷(TP)、硝酸盐氮(NO3--N)、氨氮(NH4+-N)、正磷酸盐(PO43--P)等的测定参照《水和废水监测分析方法》(第四版)[20].浮游植物的采集与鉴定:取各水层1L水样,现场加入15mL鲁哥试剂固定,带回实验室静置沉淀浓缩,在生物显微镜下进行鉴定和计数[21].

1.3 计算

真光层(Zeu)为透明度(SD)的2.7倍[22],混合层(Zmix)根据水温估计,真光层与混合层的比值(Zeu/Zmix)可用于衡量混合层光的可利用性[23].水体相对稳定性(RWCS)按以下公式计算[24]:

式中:Dh底层水体密度,Ds为表层水体密度,D4和D5分别为纯水4℃和5℃时的密度.

Q指数按如下公式计算:

式中:S为浮游植物功能群的数量,N为浮游植物的总生物量,ni是指第i个功能群的生物量, Fi为第i个功能类群的赋值(表1).Q指数0～5分别表示: 0～1差,1～2耐受, 2～3中等,3～4 好,4～5极好.

1.4 数据处理与分析

采用ORIGIN 8.0软件作图;采用SPSS18.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA);使用 CANOCO 4.5软件进行去趋势对应分析(DCA),梯度长度为2.45,故选择冗余分析(RDA)方法分析浮游植物功能类群与环境因子的关系,本文用于排序的浮游植物功能类群需满足以下条件:该功能群在至少一个采样点的相对生物比例≥5%,即达到优势地位.浮游植物功能类群的生物量和环境因子数据均经过lg (x+1)转换.

2　结果与分析

2.1 物理条件

由图1可见,周村水库水温(WT)的季节性变化较大,上层水温在3.4～28.2℃之间,平均15.9℃,上层水温受外界气候影响较大,其变化与气温变化趋势基本一致;底层水温年际变幅较小,全年稳定在3.4～15.2℃,平均为9.2℃.

图1　周村水库水温深-时等值线Fig.1　Depth-time isopleths of water temperature (℃) in Zhoucun Reservoir

由图2(a)可见,RWCS最大值为467,出现在2014年8月;从2014年12月～2015年3月,水体混合均匀,上下水层温差消失,RWCS值接近于零.依据RWCS的变化,周村水库热分层期为(2014 年7～11月,2015年4～6月)、混合期(2014年12 月～2015年3月),全年呈现单循环混合模式.采样期间水库的降雨量见图2(b),根据降雨量的分布,可分为丰水期(2014年7～11月)、枯水期(2014 年12月～2015年3月)、平水期(2015年4～6月).研究期间内总降雨量为567.5mm,最高值出现在9月份,为138.5mm;枯水期降雨量最低,总值仅为20.5mm.根据降雨量和RWCS,可将周村水库分为3个时期:湿分层期(2014年7～11月);干混合期(2014年12月～2015年3月);干分层期(2015年4～6月).

图2　水体相对体稳定性及降雨量季节性变化Fig.2　Seasonal variation of relative water column stability (RWCS) and precipitation in Zhoucun Reservoir

图3　周村水库混合层(Zmix )、真光层(Zeu)和Zeu/Zmix季节性变化Fig.3　Seasonal variation of the mixing zone, euphotic zone and the Zeu/Zmix ratio in Zhoucun Reservoir

Zeu/Zmix比值可用于反映水体光的可利用性,是影响浮游植物分布的一个重要因素.Zeu值的季节性波动不大(图3),混合期略大于分层期;Zeu/Zmix比值最大为1,出现在2014年7月,随着混合深度的增加,Zeu/Zmix逐渐减小,直至混合期,混合深度达到全年最大,Zeu/Zmix仅为0.20～0.29.

2.2 营养盐条件

图4　周村水库营养盐季节性变化Fig.4　Seasonal variation of nutrients in Zhoucun Reservoir上层中层下层

由图4可见,垂向分布上,热分层期下层总氮、总磷浓度明显高于上层.氨氮和正磷酸盐变化趋势与总氮,总磷相似,热分层期下层氨氮和正磷酸盐的浓度高于上层,特别是湿分层期尤为显著(P<0.01, P<0.05),这可能是热分层期下层水体处于缺氧甚至厌氧状态,沉积物中的氮、磷等营养盐大量释放到上覆水体中,而温跃层的存在又阻碍了下层高浓度营养盐向上层水体扩散;同温混合期上下层水体混合均匀,营养盐在垂向上的差异并不明显(图4)(P>0.05).相比之下,调查期间硝酸盐氮和氮磷比(N/P)在垂向分布上的差异性不大(P>0.05).季节变化上,热分层期总磷和正磷酸盐浓度明显高于混合期;热分层期氨氮浓度较高,这可能是热分层期底层厌氧,沉积物中硝化作用得到抑制而释放出氨氮,而水体混合后,底层缺氧状况得到改善,硝化作用显著,硝酸盐氮浓度升高.

2.3 浮游植物种属及功能群划分

周村水库共鉴定出7门63属112种,其中绿藻门最多,28属46种(41%);其次硅藻门,16属39种(35%);蓝藻门10属12种(11%);隐藻门2种、甲藻门1种、黄藻门1种、金藻门1种.

依据Reynolds等[4]和Padisák等[5]提出的功能类群划分方法,划分出 B、C、D、F、J、Lo、N、M、MP、P、S1、S2、TC、W2、X1、X2、X3、Y共计18个功能群(表1).

表1　周村水库功能类群的代表性藻种(属)及其对应的F值Table 1　Representative species (genera) phytoplankton functional groups and respective F factors for Zhoucun Reservoir

2.4 浮游植物功能群时空分布

图5　周村水库主要浮游植物功能类群相对生物量季节性变化Fig.5　Seasonal variation in relative biomass (%) of the phytoplankton functional groups in Zhoucun Reservoir

2.4.1 浮游植物功能群季节性分布特性 周村水库生物量各层最高值出现在2014年7月,生物量上层、中层和下层分别为62.9,17.0,16.3mg/L;最小值出现在同年12月,上层、中层和下层分别为4.5,4.4,4.0mg/L.从功能群演替上看(图5),湿分层期的前期(7～9月),周村水库以蓝藻为主,主要优势类群为S1+S2(鞘丝藻+螺旋藻),相对生物量分别为32.8%和17.5%,其次为X1占13.7%,此外F和L0也超过了5%;湿分层期的后期(10～11 月),S1+S2很快消退,C+X1+MP(梅尼小环藻+小球藻+绿球藻)功能群逐渐发展并占优势,依次为30.9%、16.5%和13.4%;进入干混合期后,以硅藻为主的C+D(梅尼小环藻+针杆藻)功能群成为优势群,相对生物量分别为31.5%和24.7%,其次为X1(小球藻)、MP(绿球藻),分别为12.9%、9.3%;进入干分层期,C功能类群仍占有一定优势,相对生物量为21.6%,Y+D+S1(隐藻+针杆藻+鞘丝藻)成为优势群,依次为14.5%、10.9%、9.5%,X1也超过5%.综上所述,周村水库功能类群季节性演替趋势为S1+S2+X1+F+L0→C+MP+X1→C+D+ X1+MP→C+Y+D+S1+X1,主要体现在S1与C功能群的交替变化,X1的季节性波动不大,相对生物量维持在7.0%～16.5%.

2.4.2 浮游植物功能群垂向分布特性 热分层期,上层生物量显著高于中层(P<0.05)和下层(P<0.05);同温混合期,垂向生物量的差异性不大(P>0.05).由图5可知,浮游植物功能群的组成和相对生物量在垂向上并无较大差异(P>0.05),各层功能群的季节性变化趋势基本一致.

2.5 浮游植物功能类群生物量与环境因子的RDA分析

表2　周村水库浮游植物群落RDA分析统计Table 2　Summary statistics of RDA performed on phytoplankton in Zhoucun Reservoir

图6　周村水库环境因子与功能类群、采样点的RDA排序图Fig.6　Biplot diagrams for RDA of the relationship between environmental factors and phytoplankton functional groups, and sample location

根据浮游植物出现频率和相对生物量,选取了C、D、X1、Lo、MP、P、S1、S2等12个功能类群和WT、RWCS、Zeu、Zeu/Zmix、TN、TP等12个环境因子进行冗余分析(RDA).RDA排序结果见表2和图6 ,轴1、轴2的特征值分别为0.534和0.128,轴1、轴2环境因子相关系数分别为0.958和0.864,分别解释了53.4%和12.3%的浮游植物种群变化以及64.2%和16.0%的浮游植物群落与环境因子之间的关系.

采用蒙特卡罗拟合方法对浮游植物功能群相对生物量和环境因子间的关系进行显著性检验,结果显示:RWCS、降雨量、水温、硝酸盐氮和Zmix是影响该水库浮游植物功能类群最主要的因素. RDA图中右上方功能群落组合J+F+X1+Lo+S1主要与环境因子RWCS、水温和降雨量呈明显正相关,而主要与硝酸盐氮、氮磷比和Zmix呈明显负相关,表明这几个功能类群受以上环境因的影响较大.功能群C+P+TC+Y+ MP与氨氮呈负相关.图中左下方唯一的功能群D与硝酸盐氮和Zmix呈正相关,与水温呈明显负相关.右下方唯一功能群S2与氨氮和降雨量呈正相关.

2.6 Q指数法评价水库水质

图7　周村水库Q指数法生态评价Fig.7　Ecological status evaluation by Q index in Zhoucun Reservoir

采用基于浮游植物功能类群的Q指数对水库的水质进行评价,每个功能类群的F值见表1.由图7可见,Q值范围在1.66～3.27之间.Q值的季节性波动较大,最小值出现在2014年7月份,最大值出现在同年12月,湿分层期较干混合期和干分层期水质较差,但总体而言,周村水库处于中等水平.

3　讨论

3.1 浮游植物功能类群的季节演替特性

浮游植物功能类群与水体生境特性相对应.浮游植物演替序列受到温度、光照条件、热稳定性、混合状况、营养盐(氮、磷等)、浮游动物牧食压力、生理适应特性(营养盐吸收利用效率、光捕获能力等)、水文等环境因子的影响,这些环境因子相互作用,成为特定生境中浮游植物出现或消退的选择机制.

从周村水库浮游植物功能群季节性演替来看:湿分层前期(7～9月),水库形成稳定的热分层,上层水体受气温影响,平均水温为26.6℃,而下层水温受气温影响较小,平均为11.5℃,上下层水体温差大,水体相对稳定性(RWCS)为全年最高.一般认为,长时间的热分层会将营养盐阻止在温跃层,阻碍了上层水体和底层水体之间的营养盐循环,从而限制了真光层浮游植物的生长,例如位于非洲西部的Sélingué 水库以及西班牙东北部的Sau水库[18-25],但是周村水库情况有别于以上水库,热分层期正处于丰水期,降雨量充沛,大量的营养盐随径流汇入库区上层水体,这与广州流溪河水库[11]的情形相似.此外,真光层(Zeu)虽较浅,而此时混合层(Zmix)深度稳定在3～5m,光的可利用性(Zeu/Zmix)较高,均值为0.69.因此稳定的热分层、高的水温和Zeu/Zmix以及充沛的降雨,致使湿分层前期高的生物量.在此时期,以蓝藻为主的S1+S2(鞘丝藻+螺旋藻)成为了水库的优势类群,蓝藻适应生长在较高的温度环境中,其最适温度为25～35℃[26],周村水库夏季热分层期,上层水温达到蓝藻生长适宜温度,S1功能类群多为丝状蓝藻,适合的生境为浑浊、低干扰、环境稳定的水体,该功能群能承受光限制,但对冲刷较为敏感[5].周村水库RDA分析结果也显示S1与RWCS、降雨量和总磷呈正相关,S1在国内外许多湖库中均有发现并在水华发生时期成为主要优势功能群[13].以小球藻为代表藻种的功能群X1为广布种群,在各个时期均有分布,适宜于水体分层和低光照条件,但是对营养盐不足较为敏感[4].水体中非运动性的含胶质的卵囊藻(功能群F),能够生长在热分层以下[27],并适应于中-富营养水库,因此在热分层期有一定优势.

进入湿分层后期(10～11月),受气温下降影响,表层水温随之下降,稳定的热分层结构开始破坏,混合深度逐渐增大,RWCS和Zeu/Zmix逐渐减小.虽然此时降雨量较夏季有所减小,但由于热分层结构破坏,水库垂向发生等温对流,大量蓄积在底部的营养盐进入上层水体,水库依然保持较高的营养盐浓度.此时,C+X1替代S1+S2成为优势种群,C功能类群适宜于富营养型的小型或中型湖泊,对分层现象敏感[5],广适性的X1成为第二优势功能群.

干混合期,水温降至全年最低,热分层消失,水体上下混合均匀.此时期为周村水库枯水期,降雨量少,入库径流小,水体浊度低,Zeu为全年最大,但水体混合,Zmix值较大,Zeu/Zmix为0.20～0.29,有研究表明:当Zeu/Zmix小于临界值时表现为光限制,这个临界值是由临界水深理论发展并定义的,Oliver等[28]根据日照时间的季节性变化,临界值确定在0.20～0.35之间,由于周村水库地处温带,春季和夏季日照时间差异很大,晚秋至早春期间临界值为0.35,而晚春至早秋之间临界值为0.20 ,因此周村水库混合期表现为光限制.混合期总氮浓度较高,但是总磷和正磷酸盐浓度下降明显,氮磷比大于16,表现为磷限制.该时期功能群C的相对生物量进一步增加,并于2015年1月达到45.5%,成为绝对的优势种群.C功能群(梅尼小环藻)不仅能很好的适应水体的不稳定性和光照的变化,具有较低的磷营养半饱和系数,而且小环藻尺寸小、S/V(S为表面积、V为体积)高且呈圆柱形可以显著的降低沉降速率[29].D功能群对低营养盐较为敏感,但是其中如针杆藻具有较低的磷营养半饱和系数[30].干混合期,C、D功能群代表种类为生活在富营养型水体中的梅尼小环藻、针杆藻等能适应低温、弱光条件的硅藻,其营养盐利用效率高且具有低磷吸收饱和点,因此在此时期成为优势种群.

进入干分层时期,上层水温上升,热分层形成,RWCS和Zeu/Zmix逐渐增大.总氮逐渐下降,其中硝酸盐氮下降明显,至5、6月接近于零,总磷和正磷酸盐有所上升,氮磷比小于16,表现为氮限制.此时期,C仍为第一优势功能群,但相对生物量较混合期有所下降.3月下旬到4月初,以卵形隐藻为代表的Y功能群逐渐占优势,最高时相对生物量达到25.9%,Y功能群在低捕食压力下能适宜生活在几乎所有的静水生态系统中[5],此外Y功能群相对较高的S/V,促使其能快速吸收营养并迅速成长,并且可通过鞭毛运动在光照充足的表层与营养盐充足的底部进行垂向迁移[31],随后以剑水蚤为主桡足类浮游动物迅速增长(数据未列出),在浮游动物摄食压力下浮游植物生物量下降明显,Y功能群也下降明显,但此状态持续时间仅维持了半个月左右,在热分层形成的初期5月初,Y功能群相对生物量又增加到了18.5%. 3.2 影响浮游植物功能类群演替的主要环境因子

浮游植物的生物量取决于其生长与损耗之间的平衡[29].营养盐、光可利用性和水温是影响浮游植物生长的主要因素,冲刷、牧食和沉降是影响损耗的主要因素[29].周村水库为典型的温带中型水库,水温和光照季节性变化大,水力停留时间长,水位波动小,降雨较为集中,并且在夏季形成稳定的热分层.从RDA结果可知(图5),RWCS、水温和降雨量是影响周村水库浮游植物时空分布的主要影响因子.随着RWCS的增大,水体形成稳定的热分层,热分层的形成阻碍了下层高浓度营养盐向上层水体传递,从而影响浮游植物的垂向分布和群落结构.然而分层造成的底部厌氧,沉积物中营养盐释放至上覆水体,虽然热分层稳定期不会对上层水体造成影响,但是秋末分层结构破坏,垂向等温对流,会使蓄积于下层的营养盐大量进入上层水体,从而加剧了整个库区的富营养化并为来年春季藻类的水华提供了必要的营养盐.此外,分层期Zmix小,Zeu/Zmix值较大,光的可利用性提高.水温对周村水库功能群的时空演替的影响是显著的,夏季高温,以鞘丝藻等丝状蓝藻为代表的S1功能类成为优势群,而以梅尼小环藻、针杆藻等硅藻为代表的C、D功能群能耐低温条件,成为了冬季的优势种群.周村水库的降雨量主要集中在分层期,尤其以夏季为主,降雨的冲刷,引起水库周边生活区和农业区的营养盐随径流汇入库区,增加了水库的营养盐浓度.

周村水库浮游植物功能群时空演替规律与Sommer等[32]提出的浮游生物生态群落模型(PEG)中所描述的相似.PEG模型是基于温带富营养湖泊研究的基础上提出来的,近年来该模式已在国内外众多湖库浮游生物研究中被发现并得以证实[33-34].在这个模型中,热分层是控制浮游植物群落结构和演替的关键因素,总体而言,该模型中会出现两个生物量的高峰:一个出现在春季,主要参与的是尺寸小且易被牧食的种群;另一个高峰出现在夏季,主要参与的是个体较大且能抵抗浮游动物牧食的群类.周村水库冬季营养盐充足,但低温弱光条件,导致冬季浮游植物没有出现大量增长;春季(3～4月)气候转暖,水体中较高的营养盐给硅藻(功能群C)、隐藻(功能群Y)的增长提供了条件,导致了此时期生物量达到高峰;随后浮游动物短暂增长所造成的牧食压力以及营养盐逐渐被消耗(如硝酸盐氮),浮游植物生物量随即逐渐减小;随着夏季雨季的到来,外源性的营养盐涌入库区上层水体,伴随着高温、强光为蓝藻(功能群S1)的增长提供了良好的条件,此时出现了生物量的第二个高峰.

综上所述,降雨可增加库区水体的营养盐浓度,而热分层不仅促进了沉积物中营养盐的释放,还通过减小Zmix,提高光的可利用性.这两个因素都是通过间接的改变水体的营养盐浓度和光的可利用性影响浮游植物功能群的组成和分布.从水库管理的角度来说,为了及时抑制水华,除了做好流域的水土保持,降低氮磷等营养盐的入库负荷等外源污染外,打破水体分层,抑制水库内源释放也不容忽视.采用新型水源水质原位改善技术—扬水曝气技术,对周村水库底部水体进行充氧并破坏水体分层结构,不仅能抑制氮、磷等营养盐的内源污染释放,而且增大了Zmix,降低Zeu/Zmix值,从而降低浮游植物水华发生风险.

4　结论

4.1 周村水库浮游植物功能类群演替具有明显的季节性分布特性:湿分层前期S1+S2+X1+F+L0→湿分层后期C+MP+X1→干混合期C+D+X1+ MP→干分层期C+Y+D+S1+X1.垂向分布上:分层期上层生物量显著高于中层和底层,混合期垂向生物量的差异性不大,浮游植物功能群的组成和相对生物量在垂向上并无较大差异,各层功能群的季节性变化趋势基本一致.

4.2 用Q指数法对周村水库的水体营养状态进行评价,结果表明:湿分层期较干混合期和干分层期水质较差,但总体处于中等水平.

4.3 热分层、降雨量和水温是周村水库浮游植物功能群时空演替的主要影响因子,降雨量和热分层通过间接的改变水体的营养盐浓度和光的可利用性影响浮游植物功能群的分布.

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Phytoplankton functional groups and their spatial and temporal distribution characteristics in a temperate seasonally stratified reservoir.

HUANG Ting-lin*, ZENG Ming-zheng, QIU Xiao-peng, SHI Jian-chao, ZHOU Shi-lei, LIU Fei (School of Environmental and Municipal Engineering, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, China). China Environmental Science, 2016,36(4)：1157～1166

Abstract：To explore phytoplankton community structure and seasonal variations in a temperate seasonally stratified reservoir in North China, water samples were collected twice a month from different depths of Zhoucun Reservoir, Zaozhuang City, Shandong Province, from July 2014 to June 2015. The phytoplankton community was divided into functional groups following the method described by Reynolds and Padisák. Hydrological and water quality patterns were considered to reveal the driving forces for the selection of phytoplankton functional groups. The results suggested that a total of 112 species of phytoplankton, belonging to seven families and 63 genera, were detected and could be sorted into nineteen functional groups. Phytoplankton dynamics in Zhoucun reservoir exhibited remarkable seasonal variations: The S1functional group (Lyngbya sp. and Spirulina sp.) was dominant during thermal stratification in summer and autumn; while C+D functional groups (Cyclotella meneghiniana and Synedra sp.) were dominant during the mixing period (winter) under conditions of low temperature and light level. The distribution of phytoplankton functional group showed unobvious difference in vertical. Redundancy analysis (RDA) showed that thermal stratification, precipitation and water temperature had a major influence on phytoplankton succession in Zhoucun Reservoir.

Key words：functional group；phytoplankton；Zhoucun Reservoir；redundancy analysis；temperate

作者简介：黄廷林(1962-),男,山东昌邑人,教授,博士,主要研究方向为水处理理论与技术和水质微污染控制与水资源保护.

基金项目：国家科技支撑计划 (2012BAC04B02)资助*责任作者, 教授, huangtinglin@xauat.edu.cn

收稿日期：2015-08-12

中图分类号：X524

文献标识码：A

文章编号：1000-6923(2016)04-1157-10