汉江中下游硅藻水华研究进展与展望

汉江流域是多个引调水工程水源地，在国家水资源配置战略中具有重要地位，其水质安全问题一直备受关注。汉江中下游自1992年首次爆发水华以来，水华事件已累计发生10余次，给沿岸居民生产生活带来严重影响。本文系统调研了汉江水华相关研究进展，归纳分析了汉江中下游水华优势藻种及其生物学特性，统计分析了汉江中下游历次水华的发生特征，从营养盐、水文水动力、气象等条件方面归纳了现有研究成果中对于汉江中下游水华爆发成因的解释，总结了汉江中下游水华预测相关模型及水华可调控环境因子的阈值。当前汉江中下游水华防控面临新的挑战，未来仍需在环境因子对硅藻水华生消的影响机理、水华预测模型与方法、水华预警和抑制水华生态调度技术等方面继续开展深入研究。     

三峡水库支流拟多甲藻（Peridiniopsis sp.）

2009年和2010年对三峡水库支流童庄河回水区和长江干流水体理化和浮游植物进行了同步连续跟踪监测。结果表明，2010年童庄河回水区和长江干流氮磷含量较2009年有所升高，同一年份童庄河回水区和长江干流氮磷含量各有高低，但差别不大。2-3月，童庄河回水区拟多甲藻细胞密度呈逐步增加并达到高峰的变化，其优势地位可从2009年第十三位、2010年第九位逐步成为第一优势种类，并在2010年2月26日出现小范围水华。拟多甲藻水华最先出现在回水区尾端，随着时间推移，逐步向中下游发展，并形成大面积水华，在维持一段时间后消退。童庄河回水区拟多甲藻密度上游最高，从上游至下游，密度呈下降趋势。同期长江干流出现拟多甲藻的次数较少、密度较低，通常在回水区最低密度30.91%以下。分析认为，2-3月回水区更适合拟多甲藻生长，能否形成水华主要受水文因子影响。     

汉丰湖入湖支流浮游植物群落结构及环境因子影响分析

为了准确反映汉丰湖的水环境状况，通过浮游植物监测和环境因子监测相结合，探讨汉丰湖入湖支流东河、桃溪河、南河、头道河浮游植物群落结构特征及其与水体理化因子的关系，对小江中上游开县汉丰湖4条主要支流的水体理化指标和浮游植物进行了采样分析，在东河、南河、桃溪河、头道河各设置3个监测点，于2013年3、6、9、12月各采样1次。结果表明，4条入湖支流共采集鉴定浮游植物8门、84属、218种（含变种），以硅藻（107种）和绿藻（64种）种类居多，其次是蓝藻（31种），这3类的种数占浮游植物总数的92.7%，其它5门的种类数较少。各支流浮游植物种类数由低到高依次为东河（83种）、桃溪河（100种）、南河（106种）、头道河（120种），其密度均值在105数量级，南河下游浮游植物密度在夏季出现最大峰值，达到1.06×107 个/L，在大部分时段均以蓝藻占优势。水体理化指标监测数据显示，汉丰湖4条主要支流的总氮、总磷、pH、溶氧、水温、CODMn和电导率均值分别为1.00~1.61 mg/L、0.03~0.11 mg/L、7.82~8.53、6.65~7.03 mg/L、17.9~20.4℃、2.07~4.57 mg/L、269.25~522.50 μS/cm；其中，南河的总氮、CODMn较高，头道河的总磷较高，各支流的水温、溶氧、pH较为接近。浮游植物与环境因子的相关性分析表明，东河的裸藻、桃溪河的绿藻以及头道河的蓝藻密度均与水温显著相关（P<0.05），南河的硅藻和绿藻密度与水温极显著正相关（P<0.01），东河的甲藻密度与总磷浓度极显著相关（P<0.01），桃溪河的硅藻和甲藻密度与总磷浓度显著相关（P<0.05），绿藻密度与总氮浓度显著负相关（P<0.05），硅藻密度与总氮浓度极显著负相关（P<0.01）；浮游植物分布及密度主要受水温、总氮和总磷的影响。     

三峡水库支流童庄河拟多甲藻水华的监测

2009年和2010年对三峡水库支流童庄河回水区和长江干流水体理化和浮游植物进行了同步连续跟踪监测.结果表明,2010年童庄河回水区和长江干流氮、磷含量较2009年有所升高,相同年份童庄河回水区和长江干流氮、磷含量各有高低,但差别不大.2-3月,童庄河回水区拟多甲藻(Peridiniopsis sp.)细胞密度逐步增加并达到高峰,其细胞密度可从2009年第13位、2010年2月26日的第9位,在2010年3月17日迅速上升为第1位,成为第一优势种类,并在2010年2-3月形成水华.拟多甲藻水华最先出现在回水区尾端,随着时间推移,逐步向中下游发展,并形成大面积水华,在维持一段时间后消退.童庄河回水区拟多甲藻密度上游最高,从上游至下游,密度逐渐下降.同期长江干流出现拟多甲藻的次数较少、密度较低,通常在回水区最低密度的30.91％以下.分析认为,2-3月回水区更适合拟多甲藻生长,能否形成水华主要受水文因子的影响.     

2022年夏季汉江中下游水华生消驱动因子及其贡献率量化研究

2022年夏季，长江流域遭遇了罕见的“汛期反枯”极端水文事件，在此期间，汉江中下游首次发现了蓝藻水华。本研究选取叶绿素a浓度作为衡量水华的关键指标，基于偏最小二乘回归（Partial least squares regression，PLSR）量化了不同环境因子对2022年夏季汉江中下游（仙桃、宗关断面）水华生消的贡献率。结果表明：（1）仙桃和宗关断面叶绿素a浓度与溶解氧、pH值和水温均呈现出显著的正相关关系。溶解氧、pH值和水温对2022年夏季汉江中下游水华生消的贡献程度最高，三者对仙桃和宗关断面水华生消的贡献率分别为15.18%、13.68%、14.50%和18.06%、15.93%、15.65%。（2）基于偏最小二乘路径模型（Partial Least Squares Path Modeling，PLS-PM），本研究进一步解析了各环境因子对叶绿素a浓度变化的影响路径。结果表明气象因子是2022年夏季汉江中下游蓝藻水华暴发的诱导因子，高温无雨的极端天气导致水温和pH上升，加速了藻类的代谢反应速率。同时，河道流量减小延长了有机物和营养盐的传输和滞留时间，为藻类生长提供了稳定的营养条件。并且水华“萌发”时段可能与汉江中下游“涝旱急转”时段重叠。因此，本文建议下一步研究应结合准确的中长期气象预报信息，在“涝旱急转”时段实时优化汉江中下游水华防控调度的下泄流量与下泄时机，这将有可能大大提高水华防控的效率和效果。     

闽江口以南海域夏季浮游植物群落特征及其与环境因子的关系

对2011—2014年夏季福建省闽江口以南海域浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系进行了分析。结果表明:2011—2014年夏季福建省闽江口以南海域共鉴定出浮游植物4门51属193种,以硅藻为主;年平均浮游植物细胞密度在1.20×105~3.87×105个/dm3之间,浮游植物细胞密度平面分布总体呈由近岸向外海、湾内向湾外逐渐降低的趋势,而多样性指数平面分布却呈与之相反趋势;浮游植物细胞密度与活性硅酸盐、活性磷酸盐、铵盐、硝酸盐和无机氮呈明显正相关;浮游植物对无机氮的吸收主要以铵盐的形式,其次为硝酸盐。     

大渡河河口浮游植物群落时空分布特征及其与环境因子的关系

为了探究安谷水电站建成后浮游植物群落时空分布特征及其与水环境因子的关系，于2015年5月至2016年9月对其所在的大渡河河口开展了调查。结果表明，调查区域共采集到浮游植物7门、49属、138种，主要由硅藻（种类数占71.02%）、绿藻（15.95%）、蓝藻（9.42%）、裸藻（1.45%）组成。大渡河河口主河道浮游植物种类数较高，特别是安谷水电站坝下断面最高。浮游植物密度为31.20×104~66.69×104个/L，其组成以硅藻为主，秋季浮游植物密度高于春季。大渡河主河道各样点浮游植物密度水平分布变化大，安谷水电站库区和坝下样点密度显著高于调查河段的其他样点。对比安谷水库蓄水前后，浮游植物种类的季节分布无明显差异，而密度的季节分布则差异明显；浮游植物群落的空间分布发生了显著变化，特别是安谷水电站库区和坝下浮游植物种类和密度明显增加。Person相关性分析显示，影响浮游植物密度的主要因子是水温、流速、透明度，与氮、磷元素的浓度则未显出相关性；RDA分析表明，水温、溶解氧、流速、透明度、总氮是影响浮游植物组成的主要因素。安谷水电站的建设使得水体理化指标及水文情势分布因素发生改变，对浮游植物群落的时空分布造成了直接影响，特别是电站库区和坝下，浮游植物的种类和密度变化明显。     

亚热带水库浮游植物群落结构季节演替及其春季水华分析——以浙江汤浦水库为例

汤浦水库位于浙江省曹娥江支流的小舜江流域，是绍虞平原区域性供水专用水源地。为了研究其浮游植物群落结构季节演替及其水质状况，于2010年5、8、11月及次年2月连续四个季节分别对其浮游植物、水文特征和理化因子进行调查分析。共鉴定到浮游植物7门58属105种，主要由绿藻、硅藻和蓝藻组成。浮游植物物种数季节变化为：夏>秋>冬>春。各样点物种数呈现出由库尾至取水口递减的变化趋势。浮游植物丰度变幅较大，在3.27×106~128.90×106 Cells /L之间，其中冬季丰度最低，春季最高。春季浮游植物主要由硅藻和蓝藻组成，夏季主要由蓝藻和绿藻组成，秋季为隐藻和硅藻，冬季主要由硅藻组成。浮游植物丰度及其多样性指数均表明春季水质最差，且暴发藻类水华，其中微型硅藻链状弯壳藻(Achnanthidium catenatum)为春季水华的绝对优势种。此次水华暴发可能受降水、水库调度、营养盐等因素的综合影响所致。     

海河干流浮游植物群落结构特征研究张萍1，2，刘宪斌1，李宝华2，白明2，李彤2，王娟娟2

2009—2013年选取春末、夏中、秋初3个季节对海河干流浮游植物进行连续5年的调查与监测，系统分析了海河干流浮游植物种类组成、密度、生物量、优势种、优势度、群落结构以及生物多样性组成，探讨其变化趋势和主要原因，运用单因子方差分析（ ANOVA）分别对各年度间密度和生物量进行差异显著性检验，并利用马加利夫（ Margalef）物种丰富度指数对水质状况进行了评价。结果表明：海河干流浮游植物隶属8门92属181种。绿藻门在细胞密度和种类组成上都占绝对优势，其次为蓝藻门和硅藻门。主要优势种为：绿藻门的四尾栅藻、小球藻、卵囊藻、月牙藻和卡德藻；蓝藻门的微囊藻、胶鞘藻、螺旋藻、颤藻和蓝纤维藻；硅藻门的小环藻、菱形藻和舟形藻；隐藻门的啮蚀隐藻和卵形隐藻。海河干流浮游植物密度和生物量整体变化呈逐年下降的趋势。密度以2009年5月最高，为14936.63×104 cells／L，而在2013年5月最低，为493.6×104 cells ／L；生物量峰值为206.82 mg／L，最低值为4.74 mg／L。经ANOVA检验，这两者在各年份间的差异均不显著（P＞0.05）；五年间，浮游植物群落多样性指数变化不大，基本持平，丰富度指数呈逐年下降趋势，均匀度呈逐年上升态势。海河干流浮游植物多样性指数较低，群落稳定性较差。丰富度指数分析表明，海河干流的水质处于α中污—重污型阶段。     

亚热带水库浮游植物群落结构季节演替及其春季水华成因分析——以浙江汤浦水库为例

为了研究汤浦水库浮游植物群落结构季节演替及水质状况,于2010年5、8、11月及2011年2月连续4个季节分别对其浮游植物、水文特征和理化因子进行调查分析.结果表明,浮游植物有7门、58属、105种,主要由绿藻、硅藻和蓝藻组成,其物种数季节变化为:夏＞秋＞冬＞春.各样点物种数呈现出由河流区向湖泊区递减的变化趋势.浮游植物丰度变幅较大,在3.27×106～128.90×106个/L,其中冬季丰度最低,春季最高.春季浮游植物主要由硅藻和蓝藻组成,夏季主要由蓝藻和绿藻组成,秋季为隐藻和硅藻,冬季主要由硅藻组成.浮游植物丰度及其多样性指数均表明春季水质最差,且暴发藻类水华,其中微型硅藻链状弯壳藻(Achnanthidium catenatum)为春季水华的绝对优势种.水华暴发可能受降水、水库调度、营养盐等因素的综合影响所致.     

三峡水库泄、蓄水过程对小江浮游植物群落结构的影响

为阐述水位升降时三峡水库支流浮游植物生态学特征的变化,分别于2013年6月和10月对小江泄、蓄水过程的浮游植物野外监测数据进行对比分析。结果表明,三峡水库泄、蓄水过程调查期,在小江分别鉴定出浮游植物6门、70属、136种(变种)和7门、70属、136种(变种),以绿藻、硅藻、蓝藻为主,共计占总种类数的87.49%和80.87%,但2个时期种类组成略有差异;浮游植物细胞密度变化范围分别为8.1×104~127.2×104个/L和24.4×104~99.9×104个/L,泄水过程略高于蓄水过程,且随着蓄水过程的推进持续减少,随着泄水过程的推进显著增加;浮游植物数量组成分别以硅藻和蓝藻占优势,占浮游植物总细胞密度的比例均在50%以上;蓄水过程Shannon指数和Margalef指数变化范围分别为1.80~3.68和0.09~0.61,与泄水过程相比,此2项指数明显较高且变化幅度大;泄水过程和蓄水过程的浮游植物群落分别聚在一组内,但各组内变化情况不同;在三峡水库泄、蓄水过程中,水温和营养盐对浮游植物的生长均有很重要的影响,而水文特征变化对浮游植物生长影响作用十分有限。三峡水库泄、蓄水过程中小江浮游植物群落结构特征存在差异,水温、营养盐是主要影响因子,其中泄水后期浮游植物细胞密度会显著增加,且随着水位的进一步降低会持续增加,水华暴发潜在风险增大,需引起关注。     

淮河流域西淝河浮游植物群落结构特征

为探究淮河流域西淝河浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系,在2016年和2017年冬季(2月)、春季(4月)、夏季(8月)和秋季(11月)对淮河流域西淝河浮游植物群落结构特征进行研究。结果显示,共鉴定出浮游植物236种(含变种和变型),隶属于8门、103属。其中,绿藻门(Chlorophyta)最多,有37属、83种,占浮游植物物种总数的35.17%;其次为硅藻门(Bacillariophyta)28属、78种,占33.05%;蓝藻门(Cyanophyta)20属、40种,占16.95%。浮游植物群落结构组成及变化显示,蓝藻门物种的细胞密度占绝对优势,其次为绿藻门,分别占总细胞密度的57.04%、17.66%。硅藻门物种的相对生物量最大,其次为绿藻门,分别占总生物量的35.69%和28.81%,且浮游植物细胞密度与生物量均在夏季达到最大值。浮游植物细胞密度为(7.24±1.13)×10~7个/L,生物量年均值为(34.08±3.20) mg/L。Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数为3.27～4.66、2.75～6.10和0.73～0.94。Pearson相关性与RDA分析表明,影响浮游植物群落结构的主要因子有溶解氧、水温、水生植被盖度、电导率、营养盐和透明度。研究结果可为揭示淮河流域浮游植物群落结构特征提供基础理论依据。     

基于浮游生物完整性的汉江中下游生态健康评价

在汉江下游开展浮游生物调查，构建浮游生物完整性指数进行健康评估，为流域环境管理提供科学依据。2020年春秋两季在汉江干流雅口-兴隆河段开展了2次浮游植物与浮游动物调查，并采用基于因子分析的生物完整性指数，对调查河段开展了浮游生物生态完整性评价。研究结果显示：两次调查共检出浮游植物6门95种（属）。春秋两季调查区水体中干流浮游植物的平均密度分别为616×104 个/L和803×104 个/L，平均生物量分别为1.26 mg/L和1.63 mg/L；2次调查共检出浮游动物37属62种，以原生动物和轮虫为主。春秋两季浮游动物平均密度为1036 个/L和1791 个/L，平均生物量分别为0.91 mg/L和1.40 mg/L。调查河段各采样点之间浮游动植物密度相差不大，但是不同季节浮游动植物生物量则存在明显差异。采用因子分析对浮游动植物数据开展分析，筛选了4个公因子（累积解释率65%）。进一步辨析了4个公因子的生态意义，可以看到第一公因子主要反映了浮游生物生物总量，以及浮游动植物比例关系，而其余3个公因子依次反映了浮游植物群落多样性、浮游植物群落丰富度、群落生境流态。在总因子得分表明调查河段秋季生态状况优于春季，并且不同公因子得分从不同的角度反映了调查河段不同季节与位置的水生态状况的差异，进一步结合汉江流域生态特征，表明该方法能够较好地应用于调查河段。     

湖北长湖蓝藻季节动态及其驱动因子分析

长湖是调控长江中游地区生态平衡的重要湿地生态系统，为了解长湖蓝藻季节动态并进一步探究蓝藻与环境因子的相关关系，根据其湖形特征设置5个采样点，于2020年4月至2021年3月对长湖进行了逐月采样调查与分析。结果显示，调查期间共检出蓝藻18种（属），主要优势种为棒胶藻属（Rhabdogloea sp.）、惠氏微囊藻（Microcystis wesenbergii）和伪鱼腥藻属（Pseudanabaena sp.）。二维非度量多维尺度（NMDS）分析显示，长湖蓝藻生物量季节变化明显，5、6、8月的蓝藻生物量较高，为6.88~15.50 mg/L，占浮游植物总生物量的24.0%~43.8%；冬季和初春较低，为0.13~0.29 mg/L，占浮游植物总生物量的0.5%~2.8%。逐步回归分析显示，气温、气压、总磷、降雨量和溶解氧是影响蓝藻的重要因素，共解释了蓝藻生物量变化的70.0%。结构方程模型展示了环境因子与蓝藻生物量的关系，气温和溶解氧的上升可促进蓝藻的生长，而气压、总磷和降雨量正好相反，环境因子可直接或间接地通过改变湖泊的湖沼学特征影响蓝藻生物量。本研究可为长湖蓝藻水华防控提供参考依据。     

Variability in timing and magnitude of spring bloom in the Oyashio region, the western subarctic Pacific off Hokkaido, Japan

The spring bloom of phytoplankton is a well-established, regular, seasonal event in the western subarctic Pacific and is considered one of the most important conditions of massive production of pelagic fishes. A series of 12 cruises was conducted from 1990 to 1992 to examine the timing and magnitude of the spring phytoplankton bloom in the Oyashio region, the western subarctic Pacific off Hokkaido, Japan. An interannual variability in the bloom events was also analysed. On the basis of hydrographical characteristics, the study area was divided into three water masses: the Oyashio Water Mass, the Mixed Water Mass, and the Coastal Water Mass. Spring blooms were observed first in April in the Oyashio and the Coastal Water Masses, and continued to May in 1991 and 1992. However, no bloom was recorded in the Mixed Water Mass. High nutrient supply into the surface mixed layer during winter is likely to be one of the factors supporting an intense spring bloom in the Oyashio Water Mass. A significant positive relationship between log-transformed surface chlorophyll a concentration and maximum density gradient (MDG) within the euphotic layer was obtained in April, indicating the importance of vertical stability of the water column in the initiation of spring blooms in the Oyashio and the Coastal Water Masses. The spring blooms in 1991 were much more extensive and lasted longer than in 1990. It is suggested that meteorological conditions and abundance of grazers were responsible for this interannual difference.     

The timing of inorganic fertilization of sunfish ponds

Fertilization with diammonium phosphate (20 kg/ha per application) was initiated at different dates in each of four treatments replicated three times in 0.04-ha ponds. Although there were some differences in averages of total and filtrable orthophosphate concentrations and phytoplankton abundance among treatments (P < 0.05), sunfish production was not influenced by the timing of fertilization (P > 0.05). Phytoplankton blooms did not develop in any of the treatments until late spring or early summer. The failure of phytoplankton to respond to fertilization in late winter and early spring was apparently related to low water temperature and competition by macrophytes. In larger, deeper ponds (> 0.5 ha), inorganic fertilization will cause phytoplankton blooms in early spring even when water temperatures are low.     

广东韩江潮州段浮游植物群落结构特征与水质评价

为探究广东韩江潮州市饮用水源保护江段浮游植物群落结构特征及水质富营养化状况，于2019年2月至2020年1月在潮州段设立4个采样点，进行浮游植物群落结构和水质定点监测。结果表明，韩江潮州共鉴定出浮游植物290种，隶属8门103属，其中绿藻门42属99种，硅藻门21属87种，蓝藻门24属70种。全年有9个月的种类组成以硅藻门为绝对优势种，绿藻门仅在6、9、10月种类数多于硅藻门，表明该江段浮游植物组成为硅藻-绿藻型。浮游植物丰度月变化在0.83×106～1.99×106个/L，月均丰度为0.90×106 个/L，全年以硅藻门丰度最高，占47.01%。优势种11种，硅藻门5种，隐藻门4种，蓝藻门和裸藻门各1种，其中颗粒沟链藻(Melosira granulata)是绝对优势种。Shannon-Wiener多样性指数（H）为3.14～5.08，平均值4.40；Pielou均匀度指数（J）为0.69～0.99，平均值0.87；Margalef丰富度指数（D）为2.60～6.85，平均值5.08，表明水质为轻度污染。Cluster聚类和NMDS排序分析显示，物种构成可分为2个类群，类群I包括2019年2–7月，类群II包括2019年8–12月和2020年1月。Pearson相关性和冗余分析表明，影响浮游植物优势种的水环境因子主要是透明度和亚硝态氮，影响颗粒沟链藻分布的是盐度和水温，影响隐藻门分布的主要是透明度、pH和水温。参照地表水环境质量标准，韩江潮州段为Ⅱ类水，多样性指数显示为轻度污染，浮游植物群落结构和优势物种显示水体为偏中营养型。     

黑龙江中游浮游植物多样性动态变化及水质评价

运用灰关联分析、单因子评价与生物多样性指数相结合的方法,于2010年5月、7月、9月通过对黑龙江浮游植物的多样性及其季节变动的研究,评价黑龙江中游(黑河?抚远江段)水质现状。结果表明:黑龙江中游浮游植物共计8门115种属,种类组成以硅藻为主。浮游植物的多样性丰富(H’、J三季均值分别在3.66～3.86、0.83～0.88之间);多样性指数的最大值和最小值分别出现在绥滨、黑河、三江口江段;黑龙江中游浮游植物的多样性表现出明显的季节变化规律,夏季较春、秋季丰富。应用灰关联分析评价黑龙江中游水质类别,呈现黑河、逊克、嘉荫、萝北、绥滨、三江口、抚远采样点水质与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的Ⅰ类水质的关联度最大,分别为0.788、0.903、0.851、0.856、0.864、0.791和0.879。结合生物多样性指数及灰关联分析、单因子评价法综合分析,黑龙江中游(黑河-抚远江段)水质现状良好,属于寡污-清洁型河流,水质类别为Ⅰ-Ⅱ类,能够满足珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼索饵场的水质要求。同时,黑龙江中游江段浮游植物多样性丰富,水质现状良好,也为恢复渔业资源,保护水生生物提供了条件。本研究旨在为黑龙江中游生态环境评价以及合理制定资源恢复策略提供科学依据。