城郊界面流域浮游植物群落的特征与驱动因子

为什么这些小小的湖中漂浮者与城市生活息息相关

在快速扩张的城市边缘，湖泊和运河位于住宅区与农田相接之处。在这些水体中，称为浮游植物的微小漂浮生物通过产氧并构成食物网的基础，默默地维持着生态系统。本文研究了当城市扩张、农田径流与河水在南昌千湖系统汇合时，这些微生物如何响应。弄清哪些种群繁盛、哪些受挫以及原因，有助于保持此类水体健康并降低绿藻团块和异味对附近居民的影响风险。

一座夹在城市与乡村之间的湖泊

千湖水系位于城乡过渡带，混凝土迅速取代农田。仅五年间，流域内的建设用地扩张到近四分之三，而耕地大幅减少。水网由输送郊区和污水处理厂水量的直渠、位于中央的自然湖泊以及下游的出水运河组成。这一布局为研究人类活动与湖泊自然过程的相互作用提供了现实试验场。研究者测定了水质、绘制了浮游植物群落图谱，并试图找出哪些环境因子在控制群落结构。

水中都有哪些居民

在一个较为稳定的夏季期对42个采样点的调查显示，共记录到112种浮游植物，分属七大类。就种类数而言，绿藻最多，但在整体竞争力上，构建玻璃状细胞壁的硅藻占据优势。研究团队将其成功归因于附近施工导致的水土流失，这将溶解性硅冲入湖中，而硅是硅藻生长的关键要素。与某些耐脏且耐高营养的蓝藻一道，这些类群构成了典型的既非原始也未严重退化的水体群落。总体细胞数与生物量处于中等水平，但在运河与湖泊之间存在差异，反映出局部条件的变化。

水质、流动与小小漂浮者

科学家测量了常见水质指标，如酸碱度、溶解氧、悬浮颗粒、营养盐和水深，并分析这些指标与浮游植物格局的对应关系。按生物学标准，大部分系统仅表现出轻度污染，但营养盐水平足以支持未来的藻华，尤其在氮磷同时丰富的区域。冗余分析等统计方法表明，两项简单因子——pH 与悬浮物（SS）在决定主导藻类方面尤为重要。同时，溶解氧、流速与水深则影响藻类利用营养物的效率，以及它们是以密集斑块形式积累还是更均匀分布。

不同水道，不同压力

网络的各部分表现并不相同。在华南运河，城市径流与有限的植被覆盖创造了在略显浑浊但稳定水体中有利于绿藻和硅藻的条件。由农田和污水处理厂供水的永强运河，营养负荷远高但溶解氧偏低，尽管食物丰富却限制了藻类的生长速率。随着水流入主干渠再进入开阔湖面，外来河水稀释了营养盐、减缓流速并提升氧气含量。这些变化使得浮游植物得以积累，尤其是在千湖本体，由于滞留时间长和循环温和，形成了相对舒适的栖息环境，尽管营养浓度低于上游。

对湖泊健康的启示

对普通观察者而言，千湖可能仅显轻度受影响，然而研究表明其微小的植物性漂浮物已明显反映出强烈的人为影响。群落由少数耐受性强的类群主导，整体稳定性较低，营养盐水平提示若条件进一步变化，尤其是蓝藻，藻华发生的频率可能增加。通过凸显 pH、悬浮物、溶解氧与水流如何共同引导城乡结合部的浮游植物分布，研究提供了实用建议：治理水土流失、遏制营养物输入并谨慎管理水体调度，有助于让这些城市边缘水体更清澈、更稳定，从而更好地支持生态功能。

引用: Wang, L., Wang, C., Liu, X. et al. Characteristics and driving factors of phytoplankton community in urban-rural interface watershed. Sci Rep 16, 15761 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45995-z

关键词: 浮游植物, 城市湖泊, 水质, 富营养化, 营养物污染