Research Paper

Spatial autocorrelation of phytoplankton biomass is weak in the rivers of Lake Taihu Basin, China

L'autocorrélation spatiale de la biomasse phytoplanctonique est faible dans les rivières du bassin du lac Taihu, en Chine

¹ State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing, 210008, PR China
² Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing, 210042, PR China
³ Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science, Nanjing, 210036, PR China
⁴ Sino-Danish College, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, PR China

^* Corresponding author: kyli@niglas.ac.cn

Received: 7 May 2019
Accepted: 23 July 2019

Abstract

We investigated the characteristic of phytoplankton community structure across the entire Lake Taihu Basin (LTB), one of the most developed areas in China. A morphologically based functional group (MBFG) proposed by Kruk et al. (2010), especially potential toxic cyanobacteria (group III and VII), was also illustrated. Samples were collected at 96 sites along main rivers throughout the four seasons from September 2014 to January 2016. Significant differences in the phytoplankton community structure were observed at spatial (particularly between Huangpu/Tiaoxi and the other 4 river systems) and seasonal scales. On a spatial basis, high variability was observed in the mean phytoplankton biomass, with a relatively high value of 3.13 mg L⁻¹ in Yanjiang system and a relatively low value in Huangpu (1.23 mg L⁻¹) and Tiaoxi (1.44 mg L⁻¹) systems. The mean biomass of potential toxic cyanobacteria accounted for 18.28% of the mean total biomass spatially, which was more abundant in Nanhe and Yanjiang systems. Spatial autocorrelation was weak for the total biomass and its four main components (bacillariophyta, chlorophyta, euglenophyta, and cyanobacteria) at whole basin scale regardless of season. Regarding the river system, significant autocorrelation was scarcely observed in all the river systems except Huangpu, especially in the inflows. The characteristic in terms of hydrological and environmental conditions may determine the community structure of the 6 river systems. Our study highlighted the importance of monitoring based on a large spatial scale, and more attention should be paid to potential toxic cyanobacteria for water quality management purposes.

Résumé

Nous avons étudié les caractéristiques de la structure de la communauté phytoplanctonique dans l'ensemble du bassin du lac Taihu (LTB), l'une des régions les plus développées de Chine. Un groupe fonctionnel morphologique (MBFG) proposé par Kruk et al. (2010), en particulier les cyanobactéries toxiques potentielles (groupes III et VII), a également été décrit. Des échantillons ont été prélevés en 96 sites le long des principales rivières au cours des quatre saisons de septembre 2014 à janvier 2016. Des différences significatives dans la structure de la communauté phytoplanctonique ont été observées à l'échelle spatiale (en particulier entre Huangpu/Tiaoxi et les 4 autres systèmes fluviaux) et saisonnière. A l’échelle spatiale, une grande variabilité a été observée dans la biomasse moyenne du phytoplancton, avec une valeur relativement élevée de 3,13 mg L⁻¹ dans le système Yanjiang et une valeur relativement faible dans les systèmes Huangpu (1,23 mg L⁻¹) et Tiaoxi (1,44 mg L⁻¹). La biomasse moyenne des cyanobactéries potentiellement toxiques représentait 18,28 % de la biomasse totale moyenne spatialisée, qui était plus abondante dans les systèmes Nanhe et Yanjiang. L'autocorrélation spatiale était faible pour la biomasse totale et ses quatre principales composantes (bacillariophytes, chlorophytes, euglénophytes et cyanobactéries) à l'échelle du bassin, quelque soit la saison. En ce qui concerne le système fluvial, une autocorrélation significative n'a guère été observée dans tous les systèmes fluviaux à l'exception de Huangpu, en particulier dans les apports d'eau. Les caractéristiques en termes de conditions hydrologiques et environnementales peuvent déterminer la structure des communautés des 6 systèmes fluviaux. Notre étude a souligné l'importance d'une surveillance à grande échelle spatiale, et il faudrait accorder plus d'attention aux cyanobactéries potentiellement toxiques aux fins de gestion de la qualité de l'eau.