快速城市化进程中环境与发展的矛盾日益突出，由城市化引起的土地利用变化，不仅改变了周围物理、化学环境条件，还对水生生态系统产生多重影响。不合理的人类活动导致一些城市化流域出现水环境恶化、水生态退化和生物多样性丧失等问题，进而威胁水资源利用、水安全保障和水文化建设。
浮游植物是水生态系统重要的初级生产者，在物质循环、污染物降解和水体自净等方面发挥基础和关键作用。绝大多数淡水浮游植物是单细胞生物、对环境变化敏感，其变化不仅能够反映水生生态系统的健康状态，还可以影响水生生态系统的结构和功能。然而，在亚热带地区小流域中，人类活动驱动的城市化对河流浮游植物群落的影响过程、效应和机制尚不清楚。
中国科学院城市环境研究所水生态健康研究组研究员杨军团队自2011年起建立了典型城市化小流域生态观测站。该研究选择厦门市第二大河流（后溪）流域为研究区，沿着城市化梯度设置采样站位，从2013到2018年连续6年进行干、湿季采样，对浮游植物群落结构和功能开展研究。共鉴定浮游植物318种，隶属7门120属，主要以硅藻、绿藻、蓝藻为主；发现城市化水平对浮游植物群落结构（生物量、群落组成和多样性）和功能（资源利用效率）均有显著影响。进一步分析表明，浮游植物群落在后溪上游（饮用水水源保护区）、中游（半城市化区）和下游（城市化区）的种类组成差异显著，由上游的绿藻优势转变为下游的硅藻优势。从上游到下游，硅藻生物量显著增加、绿藻和蓝藻生物量显著下降；浮游植物多样性和资源利用效率显著降低。浮游植物资源利用效率与物种数呈显著正相关，与均匀度指数呈显著负相关；浮游植物物种数对资源利用效率的影响在多样性较低的下游群落中更强，说明城市化通过减少浮游植物生物多样性降低浮游植物资源利用效率。流域城市建成区面积百分比、水体流速、浊度、总氮、氨氮、总磷、磷酸盐等环境因子与浮游植物生物量、多样性和资源利用效率显著相关，其中资源利用效率对环境因子的响应更强；表明城市化通过改变土地利用和水体物理化学条件，直接或间接地影响浮游植物群落结构和功能。
该研究揭示出流域城市化对河流浮游植物群落结构和功能的影响过程与效应，表明城市化通过改变环境进而降低浮游植物资源利用效率，为我国东南地区流域综合管理、河流水资源可持续利用和水生态保护修复提供了基础数据和科学依据。
相关研究成果以urbanization reduces resource use efficiency of phytoplankton community by altering the environment and decreasing biodiversity为题，发表在journal of environmental s上。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金和福建省自然科学基金等项目的资助。
城市化流域河流浮游植物群落结构和功能
研究团队单位：城市环境研究所
