【作者】 李玲玉
【关键词】 相关性分析 除趋势典范对应分析 鄱阳湖 营养物 沉水植物 重金属
【导师姓名】简敏菲
【学位名称】硕士
【学位年度】2015
【授予单位】江西师范大学
【分类号】 X524;|Q948.8
【录入时间】2017-05-14
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【摘要】随着各种营养盐与重金属等污染物质不断排入鄱阳湖,以及人类活动干扰的增强,鄱阳湖的水生生态系统及沉水植物群落已受到严重影响。课题选择鄱阳湖的南矶山、吴城、鄱阳县白沙洲与龙口、都昌县周溪与西源等典型湖滨湿地作为研究区,分别于2013年秋季及2014年春季等两个不同季节调查沉水植物群落并采集水体与底泥样品,测定分析各样点水体与底泥中氮、磷等营养盐以及重金属铜(Cu)、铅(Pb)、镉(Cd)等污染物的含量。以此为基础对鄱阳湖沉水植物的种类分布、植物群落与生物多样性进行研究;采用水质富营养化评价方法与TSIM回归模型对鄱阳湖水体进行评价;运用地累积指数法和潜在生态危害指数法对底泥重金属的污染现状进行评价;通过相关性分析和除趋势典范对应分析,寻找影响沉水植物群落的主要环境因子。论文得到国家自然科学基金(D41161035):“鄱阳湖典型湿地沉水植物群落结构及其水环境因子定量研究”的支持与资助。主要研究结果如下:(1)两个不同季节在研究区共发现沉水植物15种隶属于9科11属。其中,2014年春季共发现沉水植物11种,隶属于7科9属,其中轮藻(Chara vulgaris)为大型沉水藻类,其余种类皆为水生维管束植物。研究区分布较为广泛的物种为苦草(Valliisneria spiralis)和黑藻(Hydrilla vertivilla),而轮藻和大茨藻(Najas marina)是分布相对较少的物种。共发现12种沉水植物群丛类型,其中以苦草群丛与苦草+黑藻群丛居多。苦草是各个湖泊的优势植物,不同湿地优势物种及组成均有所不同。南矶山湿地白沙湖与常湖的沉水植物物种多样性较丰富,且分布较均匀。都昌与鄱阳白沙洲的物种多样性不高,且分布不均匀。两个不同季节中,南矶山湿地的白沙湖、常湖、三泥湾等各湖泊的物种组成比较稳定,优势植物都为苦草、黑藻和小茨藻,其群丛类型有所不同;白沙湖与常湖生物多样性指数变化不大,而三泥湾由于春季植物种群减少和分布不均匀,导致其生物多样性减少。(2)研究区水质良好,水质状况排序为:白沙洲、吴城南矶山都昌龙口,前3个研究区水体的总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)基本达到地表水环境质量Ⅲ类水标准,龙口的水质最差,超出Ⅴ类水的标准。水体富营养化的两种评价方法结果都显示各样地的水体呈富营养状态。综合分析底泥中的全氮(TN)、全磷(TP)和有机碳(OC)含量,南矶山的常湖与三泥湾的营养盐含量均较高,都昌和鄱阳县龙口的营养物质含量都比较低,各样地底泥的有机质主要来源于高等植物,底泥有机质是其氮的主要来源。两个不同季节调查结果显示南矶山水体均达到Ⅲ类水标准,且秋季水体呈中营养状态,春季为富营养。两季中南矶山水体营养物质有显著性差异,而底泥无显著性差异。(3)各样点水体中(除都昌县周溪湿地Pb含量外),3种重金属含量均未超过地表水环境质量Ⅱ类标准限值,且3种重金属含量的大小为:ρ(Cu)ρ(Pb)ρ(Cd),鄱阳县龙口湖滨区的3种重金属含量相对较高,而白沙洲的较低。水体和底泥Cu、Cd含量最大值均出现在龙口,Pb最大值出现在周溪。南矶山两季水体与底泥中的重金属Cu、Pb含量差异性显著,Cd含量变化不大。地累积指数和潜在生态危害指数两种评价方法的评价结果均表明龙口底泥重金属的污染程度为中度,是研究区重金属污染最严重的区域,其余区域的污染程度均为中度以下。潜在生态风险指数结果显示,南矶山两季底泥的重金属污染为轻度污染。(4)Pearson相关性分析结果表明,水体透明度、水深、水体总氮含量与沉水植物的鲜重呈显著负相关;水深与沉水植物物种多样性呈极显著负相关,且水体总氮、总磷、Cu、Pb含量和底泥有机碳、全氮等均有显著相关性。通过对沉水植物群落样点与环境因子的除趋势典范对应分析(DCCA),结果表明,排序轴1主要反映水体透明度和水深,排序轴2主要反映水体Cu含量。综上分析,影响春季鄱阳湖沉水植物群落的主要环境因子为水深与水体透明,其它影响较显著的环境因子还包括水体营养物质以及Cu含量。在不同季节,影响南矶山湿地沉水植物群落的主要环境因子有所不同,2013年秋季沉水植物多样性与环境因子间无显著相关性,而2014年春季沉水植物多样性与水深、水体透明度均呈显著负相关。综合研究表明,鄱阳湖的水质总体良好,基本达到地表水环境质量Ⅲ类水标准,底泥重金属污染除鄱阳县龙口为中度污染外,其余区域底泥为较轻度污染。影响沉水植物群落的关键环境因子为水深和水体透明度,大多数沉水植物群落分布在水位较浅、水质较好的区域。南矶山湿地水位浅、水质良好,沉水植物种类多,且生物多样性丰富;而都昌水位高,水质较差,其生物多样性最低。对比分析南矶山湿地春、秋两季的水土环境指标与沉水植物群落结构,发现南矶山沉水植物的群落结构比较稳定,水体各项污染物的变化比较大,不同季节底泥各项指标相对稳定,且春季的水质更差;环境因子对沉水植物群落的影响春季比秋季更大。...
【全文】随着各种营养盐与重金属等污染物质不断排入鄱阳湖,以及人类活动干扰的增强,鄱阳湖的水生生态系统及沉水植物群落已受到严重影响。课题选择鄱阳湖的南矶山、吴城、鄱阳县白沙洲与龙口、都昌县周溪与西源等典型湖滨湿地作为研究区,分别于2013年秋季及2014年春季等两个不同季节调查沉水植物群落并采集水体与底泥样品,测定分析各样点水体与底泥中氮、磷等营养盐以及重金属铜(Cu)、铅(Pb)、镉(Cd)等污染物的含量。以此为基础对鄱阳湖沉水植物的种类分布、植物群落与生物多样性进行研究;采用水质富营养化评价方法与TSIM回归模型对鄱阳湖水体进行评价;运用地累积指数法和潜在生态危害指数法对底泥重金属的污染现状进行评价;通过相关性分析和除趋势典范对应分析,寻找影响沉水植物群落的主要环境因子。论文得到国家自然科学基金(D41161035):“鄱阳湖典型湿地沉水植物群落结构及其水环境因子定量研究”的支持与资助。主要研究结果如下:(1)两个不同季节在研究区共发现沉水植物15种隶属于9科11属。其中,2014年春季共发现沉水植物11种,隶属于7科9属,其中轮藻(Chara vulgaris)为大型沉水藻类,其余种类皆为水生维管束植物。研究区分布较为广泛的物种为苦草(Valliisneria spiralis)和黑藻(Hydrilla vertivilla),而轮藻和大茨藻(Najas marina)是分布相对较少的物种。共发现12种沉水植物群丛类型,其中以苦草群丛与苦草+黑藻群丛居多。苦草是各个湖泊的优势植物,不同湿地优势物种及组成均有所不同。南矶山湿地白沙湖与常湖的沉水植物物种多样性较丰富,且分布较均匀。都昌与鄱阳白沙洲的物种多样性不高,且分布不均匀。两个不同季节中,南矶山湿地的白沙湖、常湖、三泥湾等各湖泊的物种组成比较稳定,优势植物都为苦草、黑藻和小茨藻,其群丛类型有所不同;白沙湖与常湖生物多样性指数变化不大,而三泥湾由于春季植物种群减少和分布不均匀,导致其生物多样性减少。(2)研究区水质良好,水质状况排序为:白沙洲、吴城南矶山都昌龙口,前3个研究区水体的总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)基本达到地表水环境质量Ⅲ类水标准,龙口的水质最差,超出Ⅴ类水的标准。水体富营养化的两种评价方法结果都显示各样地的水体呈富营养状态。综合分析底泥中的全氮(TN)、全磷(TP)和有机碳(OC)含量,南矶山的常湖与三泥湾的营养盐含量均较高,都昌和鄱阳县龙口的营养物质含量都比较低,各样地底泥的有机质主要来源于高等植物,底泥有机质是其氮的主要来源。两个不同季节调查结果显示南矶山水体均达到Ⅲ类水标准,且秋季水体呈中营养状态,春季为富营养。两季中南矶山水体营养物质有显著性差异,而底泥无显著性差异。(3)各样点水体中(除都昌县周溪湿地Pb含量外),3种重金属含量均未超过地表水环境质量Ⅱ类标准限值,且3种重金属含量的大小为:ρ(Cu)ρ(Pb)ρ(Cd),鄱阳县龙口湖滨区的3种重金属含量相对较高,而白沙洲的较低。水体和底泥Cu、Cd含量最大值均出现在龙口,Pb最大值出现在周溪。南矶山两季水体与底泥中的重金属Cu、Pb含量差异性显著,Cd含量变化不大。地累积指数和潜在生态危害指数两种评价方法的评价结果均表明龙口底泥重金属的污染程度为中度,是研究区重金属污染最严重的区域,其余区域的污染程度均为中度以下。潜在生态风险指数结果显示,南矶山两季底泥的重金属污染为轻度污染。(4)Pearson相关性分析结果表明,水体透明度、水深、水体总氮含量与沉水植物的鲜重呈显著负相关;水深与沉水植物物种多样性呈极显著负相关,且水体总氮、总磷、Cu、Pb含量和底泥有机碳、全氮等均有显著相关性。通过对沉水植物群落样点与环境因子的除趋势典范对应分析(DCCA),结果表明,排序轴1主要反映水体透明度和水深,排序轴2主要反映水体Cu含量。综上分析,影响春季鄱阳湖沉水植物群落的主要环境因子为水深与水体透明,其它影响较显著的环境因子还包括水体营养物质以及Cu含量。在不同季节,影响南矶山湿地沉水植物群落的主要环境因子有所不同,2013年秋季沉水植物多样性与环境因子间无显著相关性,而2014年春季沉水植物多样性与水深、水体透明度均呈显著负相关。综合研究表明,鄱阳湖的水质总体良好,基本达到地表水环境质量Ⅲ类水标准,底泥重金属污染除鄱阳县龙口为中度污染外,其余区域底泥为较轻度污染。影响沉水植物群落的关键环境因子为水深和水体透明度,大多数沉水植物群落分布在水位较浅、水质较好的区域。南矶山湿地水位浅、水质良好,沉水植物种类多,且生物多样性丰富;而都昌水位高,水质较差,其生物多样性最低。对比分析南矶山湿地春、秋两季的水土环境指标与沉水植物群落结构,发现南矶山沉水植物的群落结构比较稳定,水体各项污染物的变化比较大,不同季节底泥各项指标相对稳定,且春季的水质更差;环境因子对沉水植物群落的影响春季比秋季更大。