Effects of water temperature and nutrient enrichment on epilithic periphyton in glide zones of the streams in Wulin area

武陵地區溪流為國寶魚櫻花鉤吻鮭之重要棲息地，而藻類為溪流中主要初級生產者，因此了解溪流中藻類生物量與生產力變化有其必要性。本實驗依水質選定有勝溪下游(測站Y)，高山溪一號壩(測站K)，七家灣溪上游(測站Ch 1)，七家灣溪中游一號壩(測站Ch 2)及七家灣溪與高山溪匯流後新繁殖場(測站Ch 3)等五個測站，於2003年2月至2005年4月間每季進行藻類生產力測定，並同時測量環境因子包括水溫、pH值、濁度、流速、天空照蓋度等環境因子及水體中溶解態無機氮(DIN)及無機磷(DIP)等營養鹽濃度。環境因子中水溫以測站Y最高，測站Ch 1最低，與遮蔽度有負迴歸關係。水體DIN濃度測站Y為最高，平均為200M，測站K與測站Ch 1濃度偏低為8~9M。五個測站之DIP濃度皆在0.3 M以下。 測站Y年生產量最高為32.5 g C m-2 yr-1，測站K最低為7.5 g C m-2 yr-1，測站Ch 1與測站Ch 3兩測站分別為13.8及12.4 g C m-2 yr-1，略低於測站Ch 2之年生產量18.1 g C m-2 yr-1。單位面積生物量與生產量趨勢相似。迴歸分析結果發現，藻類生物量和綠藻藻體氮含量隨水體DIN濃度而增加，顯示綠藻對氮的需求較高，推測若藻類群聚中綠藻量較高時，將有明顯營養鹽限制發生。營養鹽添加實驗結果顯示在冬季與春季時測站Ch 1~Ch 3與測站K，有氮限制、磷限制或氮磷共同限制情形，推測營養鹽為影響生產力因子之一，但夏、秋季則不明顯。水溫與營養鹽交互作用實驗結果顯示，水溫為影響藻類生產力之主要因子。因此夏季水溫及水體營養鹽濃度升高時，藻類生物量也昇高。Effects of nutrients and water temperature on primary productivity and biomass of epilithic periphyton were studied in the streams of Wulin area. Five study sites were chosen according to the nutrient status. Experiments were conducted every season from February 2003 to April 2005. Environmental factors including water temperature, pH, current velocity, coverage, DIN and DIP were determined at the same time. Multiple regression analyses revealed that the increase of DIN and water temperature significantly explained the increase of biomass, and water temperature also explained the gross productivity. Nitrogen content (%) of green algae increase with DIN, implying the nutrient limitation. Nutrient enrichment experiments show that the primary productivity may be N limited, P limited or N and P co-limited at site Ch 1~ Ch 3 and site K in winter and autumn, but not in spring and summer. Interactive experiments of nutrient enrichment and water temperature indicate that water temperature was the main factor affecting the gross productivity. The biomass and gross production therefore might increase in summer when water temperature and nutrient loading were high.中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 目錄 Ⅲ 表目錄 Ⅴ 圖目錄 Ⅵ 第一章、前言 1 第二章、實驗設計 .6 1. 研究地區 6 2. 實驗時間 9 3. 附生藻生物量 9 4. 附生藻生產力測量 9 (1) 附生藻類生產力溶氧變化測定 9 (2) 附生藻類樣品處理 13 5. 環境因子資料 13 6. 營養鹽添加實驗 14 7. 水溫營養鹽交互作用實驗 15 8. 藻體組織中氮磷含量與穩定同位素值分析 … 16 9. 統計分析 16 第三章、實驗結果 18 1. 水質環境因子 18 (1) 水溫與遮蔽度 20 (2) 營養鹽濃度 23 (3) 流速 26 (4) 光遞減係數 27 2. 藻類生物量估計 28 3. 附生藻類生產力 30 4. 營養鹽添加實驗 34 5. 水溫與營養鹽交互作用實驗 42 6. 藻體內氮磷成分分析 47 第四章、討論 52 第五章、結論 61 第六章、參考文獻 6