三峡水库香溪河库湾浮游植物群落结构演替规律研究

三峡水库蓄水以来，香溪河库湾水体富营养化问题日趋严重，水生态环境发生了很大改变，库湾每年均暴发的水华现象也成为关注热点。为了更系统、更深入地认识支流库湾浮游植物群落结构演替模式及水华生消机理，本文依托三峡水库香溪河库湾水生态与环境野外观测站，对香溪河库湾浮游植物群落结构及其生境条件进行了详细监测，探讨了影响浮游植物群落结构演替的主要环境因素，总结了香溪河库湾浮游植物群落结构演替模式，并对香溪河库湾进行了水生态分区，探讨了浮游植物群落结构对水库调度的响应机制。通过研究，主要得到如下认识：（1）香溪河库湾浮游植物群落结构时空分布特征香溪河库湾2010年共检测到浮游植物7门87属，2011年检测到7门72属，浮游植物群落结构中以硅藻、绿藻为主。春夏季最多，秋冬季较少，空间上各断面检测出的物种数量相差不大。1-2月甲藻一般占有较大比例，春季以硅藻、绿藻为主，夏季蓝藻开始出现，冬季各藻种分布较均衡，2011年藻细胞密度、生物量水平均显著低于2010年。空间上，甲藻一般在上游所占比例较大，硅藻、绿藻在整个库湾均占有一定比例，其他藻种在库湾各断面分布中没有显著差异。香溪河库湾2010年春夏秋冬均暴发了较严重的水华，2011年仅在春夏季暴发了水华，且水华暴发程度较小。2010年冬季库湾回水末端暴发了以拟多甲藻（Peridiniopsis sp.）为优势种的甲藻水华，春季水华优势藻种呈甲藻→硅藻、绿藻的演替趋势，夏季除了甲藻、硅藻、绿藻外，还暴发了波及整个库湾的蓝藻水华，秋季水华以硅藻、绿藻为主。2011年春夏季水华优势藻种主要为硅藻、绿藻，呈现由硅藻向绿藻的演替趋势，水华暴发次数明显少于2010年。（2）香溪河库湾生境条件变化特性冬季香溪河库湾中下游为混合水体，仅上游部分断面处于弱分层状态；夏季水体分层区域逐渐增大，中上游呈分层状态，下游区域为弱分层水体；秋季随着水库蓄水过程的进行，库湾整体分层状态被逐渐打破，蓄水后期仅上游回水末端有部分弱分层水体，其他区域均为混合水体。长江干流长期呈混合状态，库湾上游回水末端常年处于弱分层及分层状态。2010年及2011年香溪河库湾水温变化趋势较一致，最低水温均出现在冬季，春季水温明显回升，夏季为全年水温最高的季节，秋季明显降低。表底温差由下游至上游逐渐增大，水体分层现象在上游最明显，且持续时间较长，中下游水体分层状态受上游来流和水深影响较小，但易受干流影响。真光层深度（Zeu）整体呈春夏季较小、秋冬季较大的状态，空间上中上游较小、下游较大。混合层深度(Zmix)在冬季最大，春季开始明显减小，夏季为全年最小的时段，空间上2010年及2011年均表现出下游明显大于上游的趋势。真光层深度（Zeu）与混合层深度(Zmix)之比Zeu/Zmix在冬季多小于1，春季随着气温回升，库湾水体分层开始发育，Zeu/Zmix有所增大，秋季随着水库蓄水过程的进行，库湾水体分层状态被打破，Zeu/Zmix小于1。水体透明度季节差异明显，冬季最大，春秋次之，夏季最小，整体与叶绿素a浓度的季节分布呈相反的趋势。2010年、2011年香溪河库湾TN浓度平均值分别为1.10mg/L、1.03mg/L，TN浓度及NO3-N浓度均呈现夏天较低、冬春季节较高的趋势，空间上由河口至库湾整体呈逐渐降低的状态。TP浓度及PO4-P浓度随时间变化大致呈春季高，秋冬季次之的状态，且均随着水库蓄水的进行TP浓度及PO4-P浓度显著降低，枯水期波动较小，空间上沿库尾至河口方向TP浓度、PO4-P浓度及PO4-P在磷营养盐中所占比例均呈逐渐下降的趋势。D-Si浓度随时间变化的一般规律是春夏季较低、秋冬季节较高，空间分布上，2010年全年D-Si浓度在河口较高，其他断面相对较低，2011年空间差异较小。（3）香溪河库湾浮游植物群落结构演替模式根据CCA模型中功能组-环境因素的响应关系，香溪河库湾中氮、磷营养盐对群落演替的调控能力并不显著，而硅营养盐对群落结构的演替具有一定的限制作用，但是仅仅限于硅藻类藻种，光热条件的季节变化和水动力条件是群落演替的主要诱因。库湾中春季主要以胁迫性藻种（S型）先行占优向杂生型藻种（R型）和竞争型藻种（C型）演替的趋势，夏季与春季相反，主要以竞争型藻种（C型）先行占优向杂生型藻种（R型）和胁迫性藻种（S型）演替的趋势，秋季为多藻种混生的季节，冬季以胁迫性藻种（S型）为主。（4）香溪河库湾水生态分区及其对水库调度的响应随着季节变化及水库调蓄状态的改变，香溪河库湾呈现不同的水生态分区，其中汛前消落期共分为3个区域，分别为下游CJXX-XX03、中游XX04-XX07、上游XX08-XX10；汛期共分为3个区域，分别为CJXX、XX00-XX03、XX04-XX09；蓄水期共分为3个区域，分别为CJXX-XX05、XX06-XX08、XX09-XX10；枯水期共分为2个区域，分别为CJXX-XX07、XX08-XX10。不同区域内浮游植物群落结构受不同因素的影响，其中靠近库湾上游主要受水体分层状态及真光层深度（Zeu）与混合层深度（Zmix）之比Zeu/Zmix的影响，中游受水体分层状态及营养盐浓度的影响较大，靠近库湾下游各因素对浮游植物群落结构均有一定的影响。