馮佳,裴海光,王飛,楊靜,張蕾,謝樹蓮*
(1.山西大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,山西 太原 030006;2.山西大學(xué) 體育學(xué)院,山西 太原 030006;3.太原師范學(xué)院 管理系,山西 晉中 030619)
浮游生物(包括浮游植物和浮游動物)是水生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分,是物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關(guān)鍵樞紐[1-2],是水域生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者,為其他生物提供餌料和必需的能量[3-5]。水域水質(zhì)與浮游植物的豐富程度及群落組成有著密不可分的關(guān)系[6]。浮游動物是中上層水域中魚類和其他水生動物的重要餌料、水生態(tài)系統(tǒng)中的次級生產(chǎn)者,在食物網(wǎng)起著承上啟下的作用[1,7]。因?qū)λh(huán)境變化敏感,許多種類的浮游生物可作為水污染指示生物。在不同水域中,導(dǎo)致浮游生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的因素也不盡相同[8]。
太原汾河景區(qū)全長31 km,自北向南穿太原城而過。汾河河漫灘和沼澤面積256.4 km2,兩側(cè)濕地緩沖區(qū)近50 m,濕地面積約占全省濕地總面積的1/6。作為典型的城市河流景區(qū),為城市的泄洪排澇、提供水資源、維護城市生物多樣性、調(diào)節(jié)小氣候、補充太原市地下水、吸納城市污水、旅游等方面起到了重要作用。為了系統(tǒng)的了解太原汾河景區(qū)浮游生物的群落結(jié)構(gòu)組成及影響因素,本研究于2019年對太原汾河景區(qū)進行生物與環(huán)境的綜合調(diào)查,運用多元統(tǒng)計分析方法探討浮游生物群落的分布特征及影響其季節(jié)分布的關(guān)鍵性環(huán)境因子,對水環(huán)境質(zhì)量做出科學(xué)評價。以期為太原汾河景區(qū)提供寶貴的基礎(chǔ)科研資料,并為其水體富營養(yǎng)化的生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)合理的建議。
于2019年1月、4月、7月、10月對太原汾河景區(qū)的浮游生物群落結(jié)構(gòu)進行調(diào)查。按照全面性、代表性原則,從上游至下游共設(shè)置6個取樣點,分別為勝利橋北(S1),勝利橋-漪汾橋(S2),漪汾橋-迎澤橋(S3),迎澤橋-長風(fēng)橋(S4),長風(fēng)橋-南中環(huán)橋(S5),南中環(huán)橋-祥云橋(S6)(圖1)。
圖1 太原汾河景區(qū)采樣點分布Fig.1 Distribution of sampling points in Taiyuan Fenhe Scenic Area
浮游植物定性樣品使用25#浮游生物網(wǎng)采集,定量樣品使用1 L采水器采集,采集后加入魯戈試劑固定;避光靜置48 h濃縮至50 mL進行樣品的鑒定與計數(shù)。浮游動物定性樣品使用13#浮游生物網(wǎng)采集,采集后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的甲醛溶液固定,沉淀濃縮后在顯微鏡下進行樣品的鑒定[9-11]。
1.3.1 基因組DNA的提取及處理
將水樣中的浮游生物進行富集,提取基因組DNA(QMEGA,E.Z.A.NTM Mag-Bind DNA Kit),進行瓊脂糖電泳檢測。對基因組DNA精確定量(Life,Qubit 2.0 DNA),以確定PCR反應(yīng)所加入的DNA量。對18S rDNA基因的V4區(qū)域以及16S rDNA基因的V3-V4區(qū)域進行了擴增,用Vazyme VAHTSTM DNA Clean Beads對DNA進行純化、定量,根據(jù)測得的DNA濃度,將所有樣品按照1∶1的比例進行混合,混合后充分震蕩均勻,用于后續(xù)的樣品建庫與測序。
1.3.2 測序數(shù)據(jù)分析
測序得到的數(shù)據(jù),進行拼接、過濾,得到有效數(shù)據(jù)。基于有效數(shù)據(jù)進行OTUs(Operational Taxonomic Units)聚類分析,根據(jù)OTUs聚類結(jié)果,得到對應(yīng)的物種信息和物種的豐度分布情況,同時對物種多樣性指數(shù)(Shannon-wiener)計算分析,計算公式如下:
其中,ni為第i個OTU包含的序列數(shù),N為所有個體數(shù)目,此處為序列總數(shù)。
水溫(WT)和pH的測定使用便攜式水質(zhì)分析儀HORIBA-U52(日本);硝酸鹽(NO3-N)、亞硝酸鹽(NO2-N)、磷酸鹽(PO43-P)、葉綠素-a(Chl-a)等指數(shù)的測定方法參照國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[12-13]。
LEfse(Linear discriminant analysis Effect Size)是用于發(fā)現(xiàn)不同生物條件或環(huán)境下的兩組及以上樣本中最能解釋組間差異的基因或功能特征,以及這些特征對組間差異的影響程度。LEfse適用于多層次的生物學(xué)標(biāo)識和特征的發(fā)現(xiàn)和解釋[14-15]。其操作流程在網(wǎng)址 http://huttenhower.sph.harvard.edu/galaxy/root/index上進行。首先利用Kruskal-Wallis檢測組間豐度顯著差異的特征,并使用 LDA(Linear discriminant analysis)判別分析這些差異特征對組間區(qū)別的影響大小。LDA閾值的設(shè)置:less_strict設(shè)為2或more_strict設(shè)為4。本文將LDA的閾值默認(rèn)設(shè)置為2,只有LDA的絕對值大于2才會在圖中顯示出來,考慮具有統(tǒng)計學(xué)意義。典型相關(guān)性分析(CCA)可以更直觀地反映物種和環(huán)境因子間的關(guān)系。本研究選取優(yōu)勢種的豐度數(shù)據(jù)做響應(yīng)變量,進行去趨勢分析(DCA),DCA分析結(jié)果顯示,排序軸中最大的長度梯度為3.8,單峰模型和線性模型均合適,本研究用CCA(CANOCO 5.0軟件)來解釋浮游生物群落與環(huán)境因子的關(guān)系,找出影響浮游生物群落的主要環(huán)境因子[16-17]。用SPSS 21.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析、逐步回歸統(tǒng)計分析及Duncan多重比較;采用Origin 2018軟件作圖。
經(jīng)鑒定,太原汾河景區(qū)共有浮游植物8門224屬,其中綠藻137屬,藍藻35屬,硅藻32屬,黃藻13屬,金藻3屬,甲藻2屬,裸藻1屬,隱藻1屬。春季浮游植物8門163個屬,綠藻和硅藻的屬類最多,綠藻120屬占浮游植物總屬數(shù)的73.6%、硅藻25屬占總屬數(shù)的15.3%、其他門類的浮游植物占總屬數(shù)的11.1%。春季浮游植物的平均豐度為23.97×106cells·L-1(圖 2),變化范圍在 8.39×106cells·L-1~38.76×106cells·L-1間;綠藻門和硅藻門豐度最高,分別占據(jù)總豐度的37.9%和29.15%;優(yōu)勢種有鏈帶藻屬(Desmodesmus)、小球藻屬(Chlorella)、小環(huán)藻屬(Cyclotella)、盤星藻屬(Pediastrum)等。夏季浮游植物8門176屬,屬類組成主要以綠藻、藍藻和硅藻為主,其中綠藻106屬占總屬數(shù)的60.2%、藍藻34屬占總屬數(shù)19.3%、硅藻24屬占總屬數(shù)的13.6%、其他門類的浮游植物占總屬數(shù)的6.9%。夏季太原汾河景區(qū)的平均豐度為20.87×106cells·L-1,變化范圍在7.08×106cells·L-1~36.60×106cells·L-1間;藍藻門和綠藻門豐度最高,分別占總豐度的69.6%和21.8%,優(yōu)勢種有多芒藻屬(Golenkinia)、空球藻屬(Eudorina)、鏈帶藻屬、假魚腥藻屬(Pseudanabaena)等。秋季浮游植物7門133屬,屬類組成以綠藻、硅藻和藍藻為主,其中綠藻占總屬數(shù)的72.2%、硅藻占總屬數(shù)13.5%、藍藻占總屬數(shù)的9.8%、其他門類的浮游植物占總屬數(shù)的4.5%。秋季太原汾河景區(qū)的平均豐度為46.51×106cells·L-1,變化范圍在25.66×106cells·L-1~70.74×106cells·L-1間;藍藻門、綠藻門和硅藻門豐度最高,分別占據(jù)總豐度的48.4%、41.8%及25.9%,優(yōu)勢種有假魚腥藻屬、柵藻屬(Scenedesmus)、多突藻屬(Polyedriopsis)、盤星藻屬、小環(huán)藻屬等。冬季浮游植物4門40屬,屬類組成以綠藻、硅藻為主,其中綠藻占總屬數(shù)的75%、硅藻占總屬數(shù)12.5%、其他門類的浮游植物屬數(shù)占總屬數(shù)的12.5%。冬季太原汾河景區(qū)的平均豐度為5.04×106cells·L-1,變化范圍在1.38×106cells·L-1~10.04×106cells·L-1間;藍藻門、綠藻門豐度最高,分別占據(jù)總豐度的31.5%、61.8%,優(yōu)勢種有集胞藻屬(Synechocystis)、單殼縫藻屬(Monoraphidium)等。
圖2 太原汾河景區(qū)不同季節(jié)浮游植物豐度變化特征Fig.2 Variation characteristics of phytoplankton abundance in different seasons in Taiyuan Fenhe Scenic Area,2019
太原汾河景區(qū)浮游動物共4門70屬,主要以輪蟲為主,線形動物次之,橈足類和原生動物最少,其中輪蟲29屬、線形動物21屬、橈足類11屬、原生動物10屬。通過對OTUs代表序列進行物種注釋,各門相對豐度柱形累加圖如圖3。春季浮游動物41屬,其中原生動物6屬,輪蟲18屬,線形動物13屬,橈足類4屬。輪蟲和線形動物作為優(yōu)勢種群,其平均相對豐度為43.91%和48.74%;優(yōu)勢種有疣毛輪蟲屬(Synchaeta)、旋輪蟲屬(Philodina)、拱唇線蟲屬(Labronema)。夏季浮游動物55屬,其中原生動物5屬,輪蟲27屬,線形動物13屬,橈足類10屬。原生動物和輪蟲作為優(yōu)勢種群,其平均相對豐度為29.11%和44.11%;優(yōu)勢種有隱孢子蟲屬(Cryptosporidium)、須足輪蟲屬(Euchlanis)、曉柱輪蟲屬(Eothinia)。秋季浮游動物39屬,其中原生動物3屬,輪蟲22屬,線形動物7屬,橈足類7屬。輪蟲作為優(yōu)勢種群,平均相對豐度達到91.12%,優(yōu)勢種有疣毛輪蟲屬、大豬吻輪蟲屬(Dicranophorus)、膠鞘輪蟲(Collotheca)、龜甲輪蟲屬(Keratella)、臂尾輪蟲屬(Brachionus)。冬季浮游動物17屬,其中原生動物3屬,輪蟲6屬,線形動物5屬,橈足類3屬。輪蟲依然為優(yōu)勢類群,平均相對豐度為67.41%。優(yōu)勢種有臂尾輪蟲屬、長三肢輪蟲屬(Filinia)。
圖3 太原汾河景區(qū)不同季節(jié)浮游動物的相對豐度變化特征Fig.3 Variation characteristics of relative abundance of zooplankton in different seasons in Taiyuan Fenhe Scenic Area,2019
根據(jù)線性判別分析,太原汾河景區(qū)各季節(jié)LDA score>2、具有顯著性差異的物種。春季太原汾河景區(qū)在S1、S2、S4、S5采樣點均識別出顯著性差異物種:浮游植物有梅尼小環(huán)藻(Cyclotellameneghiniana)、Discostella、麥可藻屬(Mychonastes)、橫裂甲藻(Dinophyceae);浮游動物有線蟲屬(Nematoda)、疣毛輪蟲屬、雙并鞭蟲(Bicosoecida)(圖4)。夏季只在S5、S6采樣點識別出有顯著性差異的物種:有圓小樁藻屬(Pseudoschroederia)、原殼小球藻(Auxenochlorella)、多芒藻屬(圖5)。秋季在S1、S2、S3、S5、S6采樣點均識別出有顯著性差異物種:浮游植物有麥可藻屬、小環(huán)藻屬、索囊藻屬(Choricystis)、多甲藻(Peridiniales)、Symbiodinium、新鏈藻屬(Neodesmus)、多突藻屬、多芒藻屬;浮游動物有中華哲水蚤屬(Sinocalanus)、疣毛輪蟲屬、大豬吻輪蟲屬、異尾輪蟲屬(Trichocerca)、龜甲輪蟲屬、臂尾輪蟲屬(圖6)。冬季在S1、S2、S3、S5、S6采樣點均識別出有顯著性差異物種:浮游植物有棕鞭藻(Ochromonadaceae)、螺旋纖維藻(Trebouxiophyceae)、單殼縫藻屬、Parietochloris;浮游動物有未培養(yǎng)的纖毛蟲(unculturedciliate)、臂尾輪蟲屬、三肢輪蟲屬、擬鈴蟲屬(Tintinnopsis)(圖7)。
圖4 太原汾河景區(qū)春季浮游生物L(fēng)Efse分析(a.環(huán)形樹狀圖;b.柱狀圖)Fig.4 LEfse analysis of Taiyuan Fenhe Scenic Area in spring,2019(a.Circular tree;b.Histogram)
圖5 太原汾河景區(qū)夏季浮游生物L(fēng)Efse分析(a.環(huán)形樹狀圖;b.柱狀圖)Fig.5 LEfse analysis of Taiyuan Fenhe Scenic Area in in summer,2019(a.Circular tree;b.Histogram)
圖6 太原汾河景區(qū)秋季浮游生物L(fēng)Efse分析(a.環(huán)形樹狀圖;b.柱狀圖)Fig.6 LEfse analysis of Taiyuan Fenhe Scenic Area in autumn(a.Circular tree;b.Histogram),2019
圖7 太原汾河景區(qū)冬季浮游生物L(fēng)Efse分析(a.環(huán)形樹狀圖;b.柱狀圖)Fig.7 LEfse analysis of Taiyuan Fenhe Scenic Area in winter(a.Circular tree;b.Histogram),2019
Shannon-wiener指數(shù)是用來估算樣品中生物多樣性的指數(shù)之一,值越大,說明群落多樣性越高。統(tǒng)計顯示(圖8),春季浮游植物Shannon-wiener指數(shù)為2.92,區(qū)域間的變化范圍在2.69~3.09;夏季為 2.77,變化范圍在 2.59~2.97;秋季為 2.76,變化范圍在 2.49~2.95;冬季為 2.19,變化范圍在1.92~2.63(每個季節(jié)樣本數(shù)為18);春季浮游植物的群落多樣性要顯著高于其他三季(P<0.05)。春季浮游動物Shannon-wiener指數(shù)為1.48,區(qū)域間的變化范圍在1.10~2.04;夏季為1.54,變化范圍在 1.43~1.74;秋季為 1.70,變范圍在1.49~2.05;冬季為1.40,變化范圍在1.10~2.12;秋季浮游動物的群落多樣性顯著高于其他三季(P<0.05)。
圖8 浮游生物多樣性指數(shù)(a.浮游植物;b.浮游動物)Fig.8 Plankton diversity index(a.phytoplankton;b.zooplankton)
太原汾河景區(qū)的水體理化因子如表1(每個季節(jié)樣本數(shù)為18),ANOVA方差分析表明除硝酸鹽含量季節(jié)之間差異不顯著(P>0.05),其余理化因子均具有季節(jié)性顯著差異(P<0.01)。Duncan多重比較表明冬季pH要顯著高于春季與秋季(P<0.01),夏季pH顯著高于秋季(P<0.05),呈冬季>夏季>春季>秋季;水溫在季節(jié)間呈夏季>秋季>春季>冬季,所有季節(jié)間差異明顯(P<0.05);對于水體營養(yǎng)鹽,硝酸鹽呈夏季>冬季>春季>秋季,但僅夏季與冬季硝酸鹽含量顯著高于秋季(P<0.05);亞硝酸鹽呈夏季>秋季>春季>冬季,夏季亞硝酸鹽含量顯著高于春季、秋季與冬季;水體含氮量在春季、夏季和冬季超過地表水IV類限值。磷酸鹽呈夏季>春季>秋季>冬季,其中春季、夏季磷酸鹽含量顯著高于秋季和冬季(P<0.05);夏季的水體含磷量超過湖泊、水庫的IV類限值,其他三季超過湖泊、水庫的Ш類限值。葉綠素a含量呈秋季>夏季>春季>冬季,其中夏季和秋季的葉綠素a含量顯著高于其他兩季(P<0.01)。
表1 太原汾河景區(qū)環(huán)境因子和Chl-a的分布特征Table 1 Distribution characteristics of environmental factors and Chl-a in Taiyuan Fenhe ScenicArea
2.6.1 浮游生物群落與環(huán)境因子的逐步回歸分析
根據(jù)逐步回歸模型,確立了太原汾河景區(qū)浮游生物與環(huán)境因子的逐步回歸方程,結(jié)果見表2。藍藻與WT之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。硅藻與pH和NO2-N之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。原生動物與pH之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05),與NO2-N之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。橈足類與WT之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)。
表2 浮游生物與環(huán)境因子的逐步回歸方程Table 2 Stepwise multiple regression between plankton and environmental factors
2.6.2 浮游生物群落與環(huán)境因子的典范對應(yīng)分析
根據(jù)宏基因組測序,選取四季中豐度較高的浮游生物作為優(yōu)勢種[18]。將優(yōu)勢種和環(huán)境因子進行排序分析(表3)。排序結(jié)果顯示,前兩個排序軸的特征值分別為0.897 9和0.238 9,物種-環(huán)境相關(guān)系數(shù)分別為0.990 2和0.774 9,物種變異累積百分比分別為39.59%和50.12%,物種-環(huán)境變異累積百分?jǐn)?shù)分別為68.01%和86.10%(表4)。前兩軸物種-環(huán)境相關(guān)系數(shù)均較高,表明浮游生物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子關(guān)系密切。通過蒙特卡洛置換檢驗對環(huán)境因子是否具有顯著性進行了篩選,結(jié)果表明P<0.01的環(huán)境因子包括WT,P<0.05的環(huán)境因子包括PO43-P,這兩個變量對浮游生物的影響較為重要。
表3 浮游生物優(yōu)勢種在CCA排序圖中的物種及編號Table 3 Nomenclature and numbers of dominant species of plankton in CCA
表4 浮游生物與環(huán)境因子的CCA分析結(jié)果Table 4 CCAresults for plankton and environmental factors
鏈帶藻屬、小球藻屬、索囊藻屬、多突藻屬、芒球藻屬(Radiococcus)、集胞藻屬、小環(huán)藻屬、微擬球藻(Nannochloropsis)等集中在軸二下方,受PO43-P含量的影響更大(圖9a)。疣毛輪蟲屬,膠鞘輪蟲與水體中Chl-a含量正相關(guān),喜歡分布在假魚腥藻屬,弓形藻屬(Schroederia),四角藻屬(Tetrastrum),盤星藻屬較多的水域,同時也表明這些藻類對Chl-a的貢獻相對較大。大多數(shù)優(yōu)勢生物分布在軸一左側(cè),它們均與WT呈正相關(guān),可能是WT的升高有利于浮游動物的大量繁殖[1,19]。臂尾輪蟲屬,桿線蟲屬(Rhabdolaimus),中華哲水蚤,真單宮屬線蟲(Eumonhystera)等浮游動物與水體pH呈正相關(guān),與WT呈負(fù)相關(guān),它們受水體環(huán)境影響較大。
CCA分析結(jié)果顯示(圖9b),每個季節(jié)的6個采樣點分布相對較為集中,秋季樣點與Chl-a的相關(guān)性較好,表明秋季樣點Chl-a含量較高,冬季采樣點與Chl-a呈負(fù)相關(guān)。亞硝酸鹽與磷酸鹽主要分布在春季與夏季采樣點附近,這些樣點尤其受磷酸鹽含量的影響更大。冬季采樣點與pH呈正相關(guān)。
圖9 浮游生物、采樣點及環(huán)境因子的CCA排序圖Fig.9 CCA ordination of plankton,sampling sites,and environmental factors
太原汾河景區(qū)全年共鑒定出浮游植物224屬,種類組成以綠藻、硅藻、藍藻為主,在春季和冬季,綠藻和硅藻門占絕對優(yōu)勢;在夏季和秋季,綠藻、藍藻和硅藻門均占優(yōu)勢,其中硅藻在春季和冬季的占比要高一些,藍藻在夏季的占比要高一些,是因為藍藻喜歡生活在溫暖的水體中,而硅藻為冷水性物種[20-21]。全年檢測出浮游動物70屬,種類組成主要以輪蟲為主,線形動物次之,橈足類和原生動物最少。太原汾河景區(qū)浮游動物相對豐度主要受輪蟲影響,與許多受污染河流中浮游動物的群落特征相似[22-23]。受季節(jié)溫度變化影響,浮游生物豐度變化明顯[24-25],各季節(jié)具有顯著性差異的物種也不相同??臻g上,太原汾河景區(qū)有機物及氮磷含量較大,當(dāng)光照、溫度等條件適宜時,充足的食物來源為浮游動物的繁殖提供了條件[26],浮游植物的數(shù)量隨之波動,對浮游動物,會產(chǎn)生較大的影響[6]。各季節(jié)的線性判別分析顯示,顯著性差異物種隨季節(jié)變化而有所不同,秋季識別出有顯著性差異的物種最多,夏季識別出有顯著性差異的物種最少。
水體理化性質(zhì)可以直接反映太原汾河景區(qū)的水質(zhì)狀況,目前采用的富營養(yǎng)化指標(biāo)是水體含氮量大于0.3 mg·L-1,含磷量大于0.02 mg·L-1,CHI-a含量(藻類生長量的標(biāo)志)大于10 mg·m-3。在浮游植物生長茂盛的夏季和秋季,其CHI-a含量均遠超10 mg·m-3。由理化指標(biāo)結(jié)果可知,調(diào)查期間太原汾河景區(qū)水質(zhì)狀況較差,全年營養(yǎng)鹽含量均較高,表明太原汾河景區(qū)水質(zhì)受到一定程度的污染。
浮游植物的群落結(jié)構(gòu)也可以反映水體的營養(yǎng)化程度。一般認(rèn)為,藍藻作為優(yōu)勢類群指示水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài),綠藻指示水體呈中營養(yǎng)化狀態(tài),硅藻指示水體呈貧營養(yǎng)化狀態(tài)[27]。在太原汾河景區(qū)的春季和冬季,綠藻和硅藻為優(yōu)勢類群,在夏季和秋季,綠藻和藍藻為優(yōu)勢類群,表明太原汾河景區(qū)水體處于中富營養(yǎng)化狀態(tài)。浮游植物優(yōu)勢類群中的假魚腥藻屬、微囊藻屬均為耐污種類,同時浮游動物全年以輪蟲為主,優(yōu)勢種臂尾輪蟲屬也為耐污種類,表明太原汾河景區(qū)的水體受到了一定程度的污染[6]。浮游植物Shannonwiener指數(shù)是判斷湖泊營養(yǎng)狀況最常用的指標(biāo),指數(shù)處于0~1,表示水質(zhì)嚴(yán)重污染,1~2為A-中污染,2~3為B-中污染,>3為輕度污染或清潔區(qū)域[3,28],各季節(jié)浮游植物Shannon-wiener指數(shù)在2~3之間,水質(zhì)處于中污染狀態(tài)。綜合環(huán)境因子、浮游生物群落結(jié)構(gòu)組成、多樣性指數(shù)評價,認(rèn)為太原汾河景區(qū)屬于中污染富營養(yǎng)型水體。
浮游生物群落結(jié)構(gòu)受多種環(huán)境因子影響,在不同的湖泊水體中,影響群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子也存在差異[6]。王華[29]等對滇池研究顯示,影響浮游植物季節(jié)演替的主要驅(qū)動因子為電導(dǎo)率、總氮、總磷。周然[30]等對渤海灣研究顯示,硝酸鹽、磷酸鹽和水溫等是影響春夏季浮游植物最明顯的環(huán)境因子。杜明勇[31]等對太湖流域的研究顯示,影響浮游植物群落變化的主要環(huán)境因子為NO3-N、TP和TN,影響浮游動物群落變化的主要環(huán)境因子為NO3-N、TN和WT。
本文研究顯示,浮游植物群落分布主要與WT、PO43-P、NO3-N有關(guān),大多數(shù)藻類植物均與水溫呈正相關(guān),且綠藻門的鏈帶藻屬、小球藻屬、索囊藻屬、多突藻屬,藍藻門的微囊藻屬,以及硅藻門的小環(huán)藻屬均與營養(yǎng)鹽呈正相關(guān),該結(jié)果與相關(guān)研究結(jié)果相似[32-34]。姜會超[35]等對萊州灣浮游動物群落結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn),水溫和鹽度是影響浮游動物群落的主要因子。金竹靜[36]等對新寶象河的研究表明,影響浮游植物和浮游動物的環(huán)境因子主要是水溫、懸浮顆粒物等。本研究表明,影響浮游動物分布的主要環(huán)境因子是pH、NO3-N、Chl-a。浮游動物與Chl-a為顯著相關(guān),而Chl-a含量在一定程度上能反映浮游動物餌料來源情況,說明浮游植物生物量可以影響浮游動物群落結(jié)構(gòu)[37]。通過建立Chl-a與環(huán)境因子之間的模型,發(fā)現(xiàn)在春季、秋季和冬季,環(huán)境因子和Chla之間均具有顯著相關(guān)性,其中pH和PO43-P在四個季節(jié)均對Chl-a濃度產(chǎn)生較大影響。研究認(rèn)為水體中營養(yǎng)鹽濃度的升高會引起浮游植物密度的增加(即Chl-a含量的升高),pH會影響浮游植物的群落結(jié)構(gòu)及分布[38],進而影響浮游動物的生長及分布[39]。
太原汾河景區(qū)共檢測出浮游植物224屬,以綠藻、硅藻、藍藻為主;浮游動物70屬,以輪蟲為主。LEfse分析識別到不同季節(jié)、不同區(qū)域間具有顯著性差異的物種有所不同。全年營養(yǎng)鹽含量均較高,水質(zhì)狀況較差,屬于中污染富營養(yǎng)型水體。浮游生物群落的分布在不同季節(jié)受環(huán)境因子 WT、PO43-P、NO3-N、pH、NO2-N、Chl-a、DOC的影響也不同。逐步回歸方程結(jié)果表明:硅藻、原生動物均與pH、NO2-N之間具有顯著相關(guān)關(guān)系,而藍藻、橈足類與WT之間存在顯著相關(guān)關(guān)系。CCA結(jié)果顯示W(wǎng)T和PO43-P與浮游生物群落關(guān)系最為密切。