淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群的季節演替及其驅動因子

易齊濤, 陳求穩, 趙德慧, 徐　鑫

1 安徽理工大學地球與環境學院，淮南　232001 2 中國科學院生態環境研究中心，北京　100085 3 南京水利科學研究院生態環境研究中心，南京　210024

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淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群的季節演替及其驅動因子

易齊濤1,2, 陳求穩3,*, 趙德慧1, 徐鑫1

1 安徽理工大學地球與環境學院，淮南232001 2 中國科學院生態環境研究中心，北京100085 3 南京水利科學研究院生態環境研究中心，南京210024

在淮南礦區設置潘謝潘集站(PXPJ)、潘謝顧橋站(PXGQ)和潘謝謝橋站(PXXQ)等3個塌陷湖泊站點，分別代表3種典型礦區湖泊水文生態條件，于2013—2014年分4個季度采樣并分析了3個湖泊浮游植物功能群組成、季節演替規律及其與環境和生物因子的關系。結果顯示，3個湖泊的浮游植物種類可歸入16個功能群，其主要優勢功能群反映了小型富營養化湖泊水體的生境特征。PXPJ春季S1、X2和Y為主要優勢功能群，分別以偽魚腥藻(Pseudanabaenasp.)、具尾藍隱藻(ChroomonascaudataGeitler)和卵形隱藻(CryptomonasovataEhr.)為代表種屬，隨后3個季節C為第1優勢功能群，以鏈形小環藻(Cyclotellacatenata)為代表物種。PXGQ春夏秋3個季節中均以偽魚腥藻為代表的S1功能群占絕對優勢地位，冬季向C(以鏈形小環藻為代表)和D(以尖針桿藻為代表)為主的功能群演替。PXXQ春季X2和Y為主要優勢功能群，分別以具尾藍隱藻和卵形隱藻為代表，夏秋季以偽魚腥藻為代表的S1功能群占據優勢地位，冬季向C(鏈形小環藻為代表)和E(長錐形錐囊藻為代表)功能群為主的群落結構演替。水溫和光照條件是驅動淮南采煤塌陷湖泊浮游植物功能群季節演替的關鍵環境因子，而營養鹽和生物因素是導致3個湖泊功能群組成差異的重要原因。

塌陷湖泊；浮游植物；功能群；季節演替；環境因子

淮南礦區由于特定水文地質條件，煤炭資源持續大規模開采導致了大面積的土地沉陷和積水，形成了大量以小型塌陷湖泊為主的水生態景觀，其水資源儲備和利用對區域社會、經濟和環境的可持續發展意義重大[1]。塌陷湖泊生態系統結構完整與功能健康是礦區水資源可持續利用的基礎，浮游植物是水生態系統的初級生產者，在生態系統的能量流動和物質循環功能中占據基礎性地位，其群落結構和演替規律對水體生境特征具有重要的指示作用。因此，浮游植物相關研究在湖泊生態學中具有十分重要的的意義[2-4]。

淮南礦區內塌陷湖泊水文生態條件及人為影響各異，水質和營養狀況差異較大[5]，從而導致浮游植物群落結構不同湖泊水體中出現較大差異[6- 8]。此前礦區塌陷湖泊浮游植物調查研究分析一般都是基于傳統的分類法進行，該方法能夠在一定程度上反映浮游植物群落結構組成及變化，但不能更精確描述浮游植物的生態學功能[9]。浮游植物功能群分類方法是以形態、生理、生態特性為基礎，將具有相似環境適應性的浮游植物歸為一類，能夠很好對應浮游植物與生境之間的關系，在水環境生態學及水質管理領域顯示出良好的應用前景[10- 12]，在流域河流水系[13- 14]、湖泊濕地[15- 16]、分層水庫[17- 19]等不同類型水生態系統中均有相關報道。本研究將以傳統的分類法為基礎，結合功能群分類方法對淮南礦區不同類型塌陷湖泊中浮游植物群落結構信息進行表征，分析優勢功能類群與環境因子之間的關系，揭示其在不同環境和生物因素影響下浮游植物群落結構特征與演替規律，為深入理解這一類型水生態系統結構與功能提供理論依據。

1　材料與方法

1.1研究區域與湖泊站點

研究區域為淮南潘謝礦區，其位于安徽省淮河北岸的沖擊平原，礦區東西長近58km，南北寬6—25km，面積約865km2，是淮南井田分布最為密集、沉陷積水規模最大的礦區。礦區內天然河道主要有西淝河、港河、黑河、濟河、泥河和架河，人工河道有永辛河，均由西北向東南流入淮河。在礦區的東、中、西部諸多沉陷區水域內各選1個代表性的小型塌陷湖泊為研究站點，分別由潘一礦、顧橋礦和謝橋礦采煤沉陷而形成，3個湖泊站點命名為PXPJ、PXGQ和PXXQ。

其中PXPJ塌陷湖泊和泥河聯通，常年接納泥河徑流，PXGQ塌陷湖泊，為封閉型水體，和礦區河流沒有水力學聯系，而PXXQ塌陷湖泊則主要通過節制閘與其南邊的濟河聯通，在汛期接納濟河季節性引水，水位波動較大。3個湖泊均為失地農民進行漁業活動，但無餌料添加和肥料投放，利用外界輸入的營養元素提供生態系統的初級生產和漁業生產，主要投放魚苗為鰱鳙魚。因此，3個湖泊站點代表了淮南礦區不同類型小型塌陷湖泊水體的3種典型生態環境條件，各站點具體信息如表1所示。

圖1　淮南潘謝礦區內沉陷區、河流水系及研究站點分布示意Fig.1　Distribution of local rivers, subsidence areas and research sites in the Huainan Panxie coal mine areas

站點Site面積Area/km2深度Depth/m容積Volume/104m3形成年齡Formationage/a聯通狀況Connectionwithrivers環境狀況SurroundingenvironmentsPXPJ3.54.7164520和泥河常年聯通河流輸入、農業面源PXGQ10.05.454005相對封閉農業面源PXXQ4.06.8272015濟河季節性聯通河流輸入農業面源

PXPJ： 潘謝潘集站點；PXGQ： 潘謝顧橋站點；PXXQ： 潘謝謝橋站點

1.2水樣、浮游生物樣品采集與分析

浮游生物樣品分2013—2014年的夏、秋、冬、春4個季度進行。2013年夏季PXPJ、PXGQ和PXXQ等3個站點具體采樣時間分別為7月2日、7月25日和7月11日；秋季分別為10月21日、9月25日和10月19日，冬季分別為12月17日，2013年12月27日和12月27日；2014年春季3個站點采樣時間分別為4月20日、5月6日和5月15日。采樣時間不同使得部分季節溫度存在一定的差異。浮游植物和浮游動物定性樣品分別用25號和13號浮游生物網采集，定量樣品用5 L采水器根據水深在上、中、下層采集，浮游植物混合樣品后裝入1 L采集瓶后加入10%的魯哥氏液固定，甲殼類浮游動物樣品混合后用25號浮游生物網過濾后加5%的福爾馬林固定。浮游生物樣品鑒定分析參照相關的手冊和研究方法[20- 21]。

和采集浮游生物樣品同步采集水質樣品，水質調查及分析指標包括：水溫(Tem)、透明度(SD)、電導率(EC)、pH、溶解氧(DO)、化學需氧量(CODcr)、堿度(ALK)、總氮(TN)、總磷(TP)、葉綠素a(Chla)。其中Tem、pH、DO和pH用水質參數儀(DO200和pH100，YSI公司)、SD用賽氏盤、EC用電導率儀現場進行測定。水質分析方法主要參照國家相關標準進行[22]，具體指標使用方法分別為：ALK用酸堿指示劑滴定法、TN用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法、TP用過硫酸鉀消解-鉬酸銨分光光度法、COD采用重鉻酸鉀法、Chla用分子熒光法分析測定。湖泊營養狀態綜合指數(TSI)根據同相關文獻[5]。

1.3數據分析

2　結果與分析

2.13個塌陷湖泊水質特征

3個湖泊4個季度調查期間水溫范圍在5.7—32.0 ℃之間，pH在7.68—9.18之間，透明度最低約為0.5 m，最高達1.0 m, 均具有較大的變化范圍，可以滿足生物與環境因子相關分析所需的環境梯度(表2)。

由于3個湖泊面積、深度等物理環境相似，生境差異主要體現營養鹽含量和結構的差異上(圖2)。PXPJ常年受納泥河污染負荷，其水體TN、TP濃度較高，二者年均值為1.68 mg/L和0.10 mg/L，分別超過或接近IV類水質標準。濟河高濃度氮輸入使PXXQ湖泊水體中TN年均濃度均超過V類水質標準，春季更是高達5 mg/L以上，而TP平均濃度僅為0.045 mg/L，略低于III類水質標準。封閉湖泊PXGQ中TN年均濃度略低于3類水質標準，TP均值為0.075 mg/L，介于Ⅲ—Ⅳ水體之間。PXXQ湖泊Chla濃度明顯高于其他兩個站點，和浮游植物豐度一致，但3個湖泊營養狀態指數差別不大，分別為65，62和64，均處于中度富營養化狀態，表現為水體DO濃度較高而SD較低。3個湖泊站點Chla濃度和浮游植物細胞密度具有明顯的季節變化特征，即生長較高而冬季最低，PXXQ站點要高于PXPJ和PXGQ站點。

2.2浮游植物物種組成、功能群特征與季節變化

3個湖泊4個季度調查期間觀察到浮游植物共計7門9綱18目34科70屬131種，其中綠藻門種類最多，共59種，占浮游植物總種數的45.0%；其次是藍藻，共24種，占浮游植物總種數18.3%；硅藻22種，占浮游植物總種數16.8%；裸藻14種，占浮游植物總種數10.7%；甲藻7種，占浮游植物總種數5.3%，隱藻3種，占浮游植物總種數2.3%，金藻2種，占浮游植物總種數1.5%。如附表1所示，PXPJ春季第1主要優勢種為具尾藍隱藻(ChroomonascaudataGeitler)，夏季、秋季和冬季第1主要優勢種均為鏈形小環藻(Cyclotellacatenata(Brun) Bach.)；PXGQ春夏秋季第1優勢種均為偽魚腥藻(Pseudanabaenasp.)，冬季則為鏈形小環藻；PXXQ第1主要優勢種在春季為具尾藍隱藻，夏秋季為偽魚腥藻，冬季則為鏈形小環藻。

表2　PXPJ、PXGQ和PXXQ3個研究湖泊水體水質指標

圖2　PXPJ、PXGQ和PXXQ3個研究湖泊水體總磷、總氮、葉綠素a濃度和浮游植物細胞密度的季節分布Fig.2　Seasonal distribution for concentrations of total phosphorus (TP), total nitrogen (TN) and chlorophyll a, and phytoplankton cell density in the three studied artificial lakes at Site PXPJ, PXGQ and PXXQ

3個湖泊4個季度樣品中出現的物種可以歸入到16個功能群，分別為C、D、E、F、H1、J、Lo、M、P、S1、SN、W1、X1、X2、X3和Y，其中11個優勢功能群及其所反映的生境特征見表3。

從具體站點來看，3個湖泊功能群具有較大的相似性，C、M、S1和Y這4個優勢功能群在3個站點中均有出現，分別以鏈形小環藻、銅綠微囊藻(MicrocystisaeruginosaKützing)、偽魚腥藻、卵形隱藻(CryptomonasovataEhr.)為代表性物種，主要適應富營養化湖泊生境，PXGQ和PXXQ功能群組成較為單一而PXPJ站點功能群組成相對復雜且分布較為均勻(圖3)。PXPJ在春季S1、X2和Y優勢功能群為主，分別以偽魚腥藻、具尾藍隱藻和卵形隱藻為代表種屬，隨后3個季節均以C為第1優勢功能群，以鏈形小環藻為代表物種。PXGQ春夏秋3個季節中S1功能群(以偽魚腥藻為代表)占絕對優勢地位，冬季向C和D(以尖針桿藻為代表)為主的功能群演替。PXXQ春季X2和Y為優勢功能群，分別以具尾藍隱藻和卵形隱藻為代表，夏秋2個季節以偽魚腥藻為代表的S1功能群占據優勢地位，冬季向C(鏈形小環藻為代表)和E(長錐形錐囊藻為代表)為主的群落結構演替。

2.3浮游植物功能群與環境因子的關系

DCA分析結果顯示第一梯度長為3.51，所以繼續采用CCA進行相關性分析(圖4)，結果顯示第一軸和第二軸的特征值分別為0.707和0.434，能夠解釋屬種與環境因子累計方差的72.2%。從CCA分析圖中可以看出，與軸1相關性較強的環境因子主要有SD、Tem和pH，相關系數分別為0.813、-0.674和-0.561，其中SD和Tem、pH呈負相關。而與軸2相關性較強的環境因子為TN和TP，其中和TN相關系數為-0.645。甲殼類浮游動物豐度和Tem呈正相關。

表3PXPJ、PXGQ和PXXQ3個研究湖泊中浮游藻類功能群組成及其所反映的生境特征

Table 3Functional groups of phytoplankton and their representative habitats in the three studied artificial lakes at Site PXPJ, PXGQ and PXXQ

代碼Condon代表類群Typicalrepresentativesinthisresearch生境Habitats/耐受性Tolerance/敏感性Sensitivi-ty[11-12]C鏈形小環藻Cyclotellacatenata(Brun)Bach.梅尼小環藻CyclotellameneghinianaKützing混合、富營養化的中小型湖泊/弱光,碳缺乏/低硅及分層D尖針桿藻SynedraacusKützing肘狀針桿藻SynedraulnaEhrenberg河流在內淺的渾濁的水體/沖刷/低營養鹽E長錐形錐囊藻DinobryonbavaricumImhof寡營養型小型淺水湖泊或非自養的池塘/低營養鹽/碳缺乏J雙對柵藻Scenedesmusbijuga(Turp.)Lagerheim四尾柵藻Scenedesmusquadricauda(Turp.)Brébisson四星藻屬TetrastrumChod.四刺頂棘藻ChodatellaquadrisetaLemm淺水、混合型富營養水體/-/弱光Lo坎寧頓多甲藻PeridiniumcunningtonniiLemm色球藻屬ChrococcaceaeN?geli.Elenkin纖維藻AnkistrodesmusCorda寡營養型到富營養型,大中型深水或淺水湖泊/低營養/深層混合M銅綠微囊藻MicrocystisaeruginosaKützing富營養到高度富營養中小型湖泊/高度隔離/頻繁擾動、弱光P顆粒直鏈藻Melosiragranulate(Ehr.)Ralfs顆粒直鏈藻極狹變種Melosiragranulatevar.angustissimaO.Müller富營養化水體溫躍層/弱光及低碳/分層及低硅S1偽魚腥藻Pseudanabaenasp.席藻屬PhormidiumKützing均勻渾濁水體的混合層/弱光/沖刷X1小球藻屬ChlorellaBeijierinck鐮形纖維藻Ankistrodesmusfalcatus(Cord.)Ralfs纖維藻Ankistrodesmus.sp富營養化的淺水環境/分層/低營養、慮食X2具尾藍隱藻ChroomonascaudataGeitler衣藻屬ChlamydomonasEhrenberg中度富營養化水體/分層/混合及慮食Y卵形隱藻CryptomonasovataEhr.嚙蝕隱藻CryptomonaserosaEhr.小型富營養化湖泊/弱光/牧食

圖3　PXPJ、PXGQ、PXXQ 3個湖泊浮游植物優勢功能類群組成與季節變化Fig.3　Composition and seasonal changes of the dominant functional groups of phytoplankton in the three studied artificial lakes at Site PXPJ, PXGQ and PXXQ

圖4　浮游植物功能群與環境因子的CCA 分析　Fig.4　CCA bi-plot for functional groups of phytoplankton and environmental factors

盡管D、X1、E和C功能群與SD呈正相關，但除E(以長錐形錐囊藻為代表物種)可能在透明度較高水體生境中具有較好適應性外，C、D和X1均能耐受弱光環境，可能主要適應于低溫的環境，表現為和Tem的負相關，在冬季浮游植物功能群群落結構中體現尤為明顯。X2和Y功能群與TN和TP正相關，分別以隱藻門中的具尾藍隱藻和卵形隱藻為代表物種，春季PXPJ和PXXQ兩個湖泊隱藻豐度較高。一方面，河流輸入為湖泊帶來了豐富的營養鹽元素，使得隱藻生長迅速，另一方面，水溫偏低的春季浮游動物捕食壓力較小也可能使得其在群落結構中占據優勢地位。S1和J功能群與pH和水溫Tem呈正相關，和SD成負相關，表明這兩個功能群適應透明度低和水溫較高的水環境特征，特別是夏秋季S1功能群在PXGQ和PXXQ浮游植物群落結構占據絕對優勢地位。生物因子中，枝角類浮游動物(Cladocera)豐度同X2和Y功能群正相關，而橈足類浮游動物(Copepods)豐度同S1和J功能群正相關。

3　討論

浮游植物功能群分類方法是根據大量溫帶湖泊生態系統研究而提出，尤其適用于小型湖泊或水庫類水體[24]。從研究結果可以看出，功能群分類方法大幅度簡化了淮南礦區采煤塌陷湖泊中浮游植物群落結構信息和季節演替特征，比較準確的反映了小型富營養化湖泊的生境特征。Winder等[25]和Wirtz等[26]相關研究結果指出地理氣候對浮游植物物種影響明顯，但對功能群影響較小，研究中3個塌陷湖泊中有許多共有的指示富營養化生境的功能群即體現了此類特征。此外，功能群代表性物種也較為相似，如鏈形小環藻、具尾藍隱藻、卵形隱藻、偽魚腥藻等均以優勢種在3個湖泊中出現，更加充分指示出這些塌陷湖泊基本生境的相似性：同一地理氣候特征條件下小型塌陷湖泊面積、深度相似且均處于中度富營養化狀態。

然而，短時間尺度內浮游植物群落結構組成及變化則其受他物理、化學或生物因素的影響，通常受“上行效應”和“下行效應”兩種機制調控，從資源限制的角度看，浮游植物生長及群落結構受到營養鹽、水溫、光照、碳源等環境因子的影響，從營養級角度看，其受浮游動物或魚類等捕食者的影響，消費者通過直接捕食或間接的營養鹽循環影響浮游植物群落結構，不同因子在不同生態系統中均可能成為控制浮游植物生長、群落結構組成與演替的關鍵因素[27-28]。和其他湖泊較為相似[29-30]，水溫和光照是驅動淮南煤礦塌陷湖泊浮游植物功能群季節演替的關鍵環境因子，而3個湖泊異同主要體現在影響營養鹽和生物因子上。營養鹽是湖泊生態系統中重要的生源要素，也是導致水體富營養化的根本原因所在，其含量和比率結構對浮游植物生物量、生產力與群落結構有著直接的影響[27]。在營養鹽含量較高的富營養化湖泊中，浮游植物生物量通常會導致光因子的限制，耐受低光環境的浮游植物類群通常會占據優勢地位[31]，3個塌陷湖泊水體處于富營養化狀態，認定的優勢功能群均具有對弱光環境的耐受特征，除冬季外，3個湖泊水體氮磷平均濃度超過Ⅲ類水質標準，Chla濃度高于20 mg/m3，特別是藍綠藻在浮游植物群落結構中占據較大比率，其中PXPJ湖泊藍綠藻種類占所有物種比率年均值為59.0%，而PXGQ和PXXQ則高達70.0%和70.6%。此外，營養鹽比率對浮游植物群落結構影響報道較多，如Smith[32]提出藍藻水華發生的氮磷比學說，即在一定條件下(TN∶TP>29)藍藻生物量與氮磷比成負相關關系，Hakanson等[33]對83個湖泊水體的統計分析中將這一比值范圍擴展至TN∶TP>40。PXGQ湖泊無機氮缺乏，低氮磷比使其初級生產受氮元素限制[34]，在營養鹽濃度較低的情況下，可能成為生長季絲狀藍藻在其中占據優勢地位的重要原因。從生物因素來看，相關研究表明“下行效應”可能對“貧-中營養”湖泊的作用更加重要，而富營養湖泊中“上行效應”更為突出，因為兩類系統中浮游植物粒徑對浮游動物的捕食存在較大的影響[31, 35-36]，塌陷湖泊中的絲狀藍藻在缺乏有效捕食的情況下易于占據統治地位?；谏鲜鲈?，3個塌陷湖泊浮游植物群落結構組成及演替規律可以總結如下：

春季來臨時，PXPJ和PXGQ營養鹽豐富，在水溫偏低的情況下捕食者壓力相對較小，靜水中隱藻類功能群(X2和Y)生長迅速而在群落結構中占有優勢地位，由于采樣時間不同，PXPJ水體溫度僅為18℃，而PXXQ溫度達到23℃，捕食者開始大批出現，甲殼類浮游動物密度可達310 ind/L(圖5)，表現為隱藻類功能群同枝角類浮游動物豐度的正相關性(圖4)，而此時水溫較低的PXPJ和PXGQ水體中甲殼類浮游動物密度仍然較低。夏秋季水溫升高，浮游植物生物量迅速增加(圖2)，適應高溫和低光環境(由浮游植物自遮光效應所產生)的絲狀藍藻在PXGQ和PXXQ中迅速占據絕對優勢地位，其具有抵御浮游動物捕食的形態特性，甲殼類浮游動物中大型枝角類豐度較小而小型橈足類浮游動物占據優勢，表現為橈足類同絲狀藍藻的正相關(圖4)。但PXPJ中以隱藻、硅藻類代表的功能群為主，這可能與生物濾食有關，經現場調查，漁民為提高魚類產量每年向PXPJ湖泊投放有大量的鰱鳙魚苗，可能給絲狀藍藻和甲殼浮游動物帶來了較大的濾食壓力并顯著降低了它們的豐度(圖5)。進入冬季后，水溫降低，硅藻代表的功能群在3個湖泊浮游植物群落結構中占據優勢地位。

圖5　PXPJ、PXGQ和PXXQ 3個研究湖泊中甲殼類浮游動物密度季節動態Fig.5　Seasonal distribution of crustacean zooplankton density in the three studied artificial lakes at Site PXPJ, PXGQ and PXXQ HTSS〗

由于采樣頻率和時間影響較大，4個季度調查只能初步確定浮游植物功能群的季節演替特征，不同季節出現了一些功能群的重疊，而浮游生物群落快速交替的特征也未能得以明顯體現，后續研究中，需要進一步加大采樣頻率(如采集月樣品)，加強對優勢功能群代表性物種的生理、生態特征或生長動力學方面的研究，使塌陷湖泊生態系統結構與功能的研究更加深入。

4　結論

(1)淮南礦區3個塌陷湖泊4個季度調查期間觀察到浮游植物共計7門131種，分屬于16個功能群，其中優勢功能群有11個，從功能群適應的生境來看，均體現了小型富營養化湖泊的典型特征，和富營養化評價指數的結果一致，在同一地理氣候條件下，3個湖泊浮游植物優勢功能群和代表物種組成較為相似。

(2)3小型塌陷湖泊水交換條件和營養負荷模式差異較大，從而造成湖泊氮磷含量與比率的顯著差別，加上生物因子和季節溫度影響，從而導致3個湖泊浮游植物群落結構組成及演替規律明顯不同。春季來臨時，氮磷濃度較高PXPJ和PXXQ湖泊中隱藻所代表的功能群生長迅速，在水溫較低的情況下捕食壓力較小，使其在群落結構中占據優勢地位，而營養鹽含量和氮磷比率均較低的PXGQ湖泊中絲狀藍藻所代表的S1功能群占據優勢地位。夏秋季水溫升高，絲狀藍藻在PXXQ和PXXQ湖泊生長迅速，其抵御浮游動物捕食的特性使其在群落結構中占據絕對優勢地位，而PXPJ湖泊由于濾食性魚類的作用，絲狀藍藻和甲殼類浮游動物豐度均較小，單細胞藻類代表的功能群占據優勢地位。隨著冬季水溫下降，3個湖泊均向以C為第1優勢功能群的群落結構演替，以鏈型小環藻為代表種屬。

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附表 1　PXPJ、PXGQ和PXXQ3個湖泊水體中浮游植物優勢種名錄及優勢度分布

續表

Seasonal succession of phytoplankton functional groups and their driving factors in the artificial lakes created by mining subsidence in Huainan coal mine areas

YI Qitao1,2, CHEN Qiuwen3,*, ZHAO Dehui1, XU Xin1

1SchoolofEarthandEnvironment,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China2ResearchCenterforEco-environmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China3CEER,NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing210024,China

Underground coal mining in the Huainan coal mine areas, Anhui, China, has created numerous small artificial lakes, which provide excessive water storage space as well as ecological benefits. Characterization of these freshwater ecosystems might have important implications on ecological rehabilitation and recovery in the mining areas. Phytoplankton community structure can provide important eco-environmental information in different habitats besides playing fundamental roles in trophic structures of the lake ecosystem. This study aimed to classify the phytoplankton community on the basis of functional groups (FGs), which has been reported to be more useful than the traditional taxonomic grouping methods for elucidating the ecological functions of phytoplankton. Three small lakes at the PXPJ, PXGQ, and PXXQ sites in Huainan Panxie coal mine areas were selected as representative research sites considering their ecological conditions, and the phytoplankton community structure and water quality at these sites were assessed from 2013 to 2014. Next, the seasonal succession of phytoplankton FGs related to the biotic and abiotic factors in the three lakes was analyzed. The three lakes have different nutrient contents and levels. The lake at PXPJ is permanently connected with a local river that drains into the lake; thus, it has high nutrient concentration, with an annual average concentration of 0.10 mg/L of total phosphorus (TP) and 1.69 mg/L of total nitrogen (TN). The lake at the PXXQ site has the highest TN concentration of 2.81 mg/L due to seasonal drainage from a local polluted river. The lake at the PXGQ site has the lowest TN concentration of 0.91 mg/L, because it is not connected to any rivers. Moderate amount of phosphorus was detected at the PXGQ and PXXQ sites, with mean values of 0.075 mg/L and 0.045 mg/L, respectively. However, the trophic state index for the three lakes was meso-eutrophic and did not vary considerably across the three lakes. In all, 16 FGs were identified, 11 of which were predominant groups, representing features of typically eutrophic habitats in small lakes. At the PXPJ site, FGs of S1, X2, and Y sites were predominant in spring, withPseudanabaenasp.,ChroomonascaudataGeitler, andCryptomonasovataEhr. as representative species, respectively, whereas C (Cyclotellacatenataas a representative) was the first predominant group in summer, autumn, and winter. At the PXGQ site, S1 withPseudanabaenasp. as a representative was predominant in spring, summer, and autumn, which was then replaced by FGs of C (Cyclotellacatenataas a representative) and D (SynedraacusKützing as a representative). At the PXXQ site, FGs of X2 and Y were the predominant groups in spring, which were succeeded by S1 group in summer and autumn, and then replaced by C (Cyclotellacatenataas a representative) and E (DinobryonbavaricumImhof as a representative) in winter. Light and temperature were identified as the key environmental factors driving seasonal succession of phytoplankton FGs at the three lakes by using canonical correlation analysis. Nutrient and grazing pressure on phytoplankton could be the main causes for the differences in the community structure among the three sites.

artificial lakes by mining subsidence; phytoplankton; functional groups; seasonal succession; environmental factors

續表季節Season潘謝潘集站SitePXPJ潘謝顧橋站SitePXGQ潘謝謝橋站SitePXXQ冬Win.鏈形小環藻Cyclotellacatenata(Brun)Bach.(0.221)具尾藍隱藻ChroomonascaudataGeitler(0.169)小球藻屬ChlorellaBeijierinck(0.140)顆粒直鏈藻Melosiragranulate(Ehr.)Ralfs(0.126)銅綠微囊藻MicrocystisaeruginosaKützing(0.086)嚙蝕隱藻CryptomonaserosaEhr.(0.054)卵形隱藻CryptomonasovataEhr.(0.038)鏈形小環藻Cyclotellacatenata(Brun)Bach.(0.160)尖針桿藻SynedraacusKützing(0.140)小球藻屬ChlorellaBeijierinck(0.129)衣藻屬ChlamydomonasEhrenberg(0.080)銅綠微囊藻MicrocystisaeruginosaKützing(0.071)梅尼小環藻CyclotellameneghinianaKützing(0.051)具尾藍隱藻ChroomonascaudataGeitler(0.046)小型月牙藻Selenastrumminutum(N?g.)Colli-nus(0.040)嚙蝕隱藻CryptomonaserosaEhr.(0.040)四刺頂棘藻ChodatellaquadrisetaLemm(0.037)球囊藻SphaerocystisschroeteriChod(0.031)膠網藻DictyosphaeriumehrenbergianumN?g(0.029)長錐形錐囊藻DinobryonbavaricumImhof(0.023)鏈形小環藻Cyclotellacatenata(Brun)Bach.(0.233)梅尼小環藻CyclotellameneghinianaKützing(0.119)小球藻屬ChlorellaBeijierinck(0.090)尖針桿藻SynedraacusKützing(0.088)長錐形錐囊藻DinobryonbavaricumImhof(0.084)銅綠微囊藻MicrocystisaeruginosaKützing(0.066)偽魚腥藻Pseudanabaenasp.(0.061)顆粒直鏈藻極狹變種Melosiragranulatevar.angustissimaO.Müller(0.054)具尾藍隱藻ChroomonascaudataGeitler(0.040)衣藻屬ChlamydomonasEhrenberg(0.022)

中國博士后科學基金面上項目(2014M560127)；國家自然科學基金項目(51579001)；安徽省大學生創新創業計劃訓練項目(201310361126)

2015- 01- 08; 網絡出版日期:2015- 11- 16

Corresponding author.E-mail: qchen@rcees.ac.cn

10.5846/stxb201501080057

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