臺灣博碩士論文加值系統

水庫優養化問題一直以來都是環境保護及水資源相關單位所關切的問題，若水庫中又存在著有害藻種的威脅，對於飲用水安全無疑是一大危機。新山水庫在每年四月下旬有嚴重藍綠藻華現象發生，對於水庫水質造成了莫大的衝擊。所以對於新山水庫，必須了解形成藻華現象的原因，方能採取適當措施，預防優養問題發生。
為釐清造成藻種間消長之原因，本研究藉由在新山水庫進行不同月份的背景採樣，蒐集新山水庫的分層水質資料以及藻類數據。並且蒐集新山水庫之歷史水質與藻類分析資料，將所得的數據進行相關性分析。
本研究根據所蒐集到的藻類數據，分析其數量和體積濃度與環境因子的相關性。再利用藻類所含色素與生理特性之不同，將藻類分成四大類，利用各類藻的出現頻度與體積濃度對環境因子與浮游動物數量做相關性分析。本研究並利用生物多樣性指標Shannon Index及藻種豐度對環境因子做相關性分析，藉此釐清環境物理性因子的變化對藻類多樣性之影響。
經統計分析藻類與環境因子之間的相關性，發現藻類的消長主要與環境物理因子相關，其中水溫分布造成之分層現象，是影響藻類生長之重要因子。在生物多樣性指標方面，發現使用體積密度比所計算出的Shannon Index，對於水庫藻類多樣性能有較好的描述。而且經分析後發現，混合深度及光線在水下之分布是影響藻種豐度多寡之重要因素。

Eutrophication in reservoirs is of great concern in terms of water quality management nowadays. Eutrophication in reservoirs often come with algae bloom, and causes water quality deteriorating. There has been serious cynobacteria bloom taking place in the last couple of weeks of every April in the Hsin-shan reservoir. Consequently, to understand the reason for forming periodic algal bloom, is necessary for improving water quality in this reservoir.
There are many factors affecting the phytoplankton succession in reservoirs. In order to understand the relationship among phytoplankton abundance and speciation, and environmental factors in Hsin-shan reservoir, we collected water and plankton samples in every two month. The parameters analyzed include algae speciation, water characteristics and nutrient concentrations. Furthermore, we conducted statistical analyses for these water quality, algal species and nutrient parameter .
By dividing algae into four groups on the basis of the pigment difference and physiological characteristics correlation analyses were performed among the abundance, either by frequency of observation or total concentration by volume, water chemical parameters and environmental factors. Finally, biodiversity indicator—Shannon index was used to understand how algal diversity be affected by environmental factors.
According to the statistic analyses, it was found that the succession of phytoplankton have great relations with physical characteristics, especially, the vertical profile of temperature, which is an important factor affecting nutrient transfer and phytoplankton mobilization. Shannon Index based on the fraction of the concentration by volume is a more suitable index to describe algae diversity in reservoir. Through investigation on the numbers of algal species and physical characteristics, we found that mixing depth and light attenuation in the water column are important factors affecting the distribution of algae species.

目錄
中文摘要
英文摘要
目錄 Ⅰ
圖目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅶ
各項目符號縮寫表 Ⅷ

第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 新山水庫所面臨的問題及現況 2
1.3 研究目的 3

第二章 背景及文獻回顧 5
2.1 水庫優養化的評估、指標 5
2.1.1 水庫優養化的評定指標 5
2.1.1.1 Carlson優養指數法 6
2.1.1.2 歧異度指標評估法 6
2.1.1.3 藻類優養指數（ATSI） 7
2.2 藻類生長因子 9
2.2.1 物理因子 9
2.2.1.1光線 9
2.2.1.2 溫度 13
2.2.1.3 水體混合及水體穩定 14
2.2.1.4 光線及水體混合層厚度所造成的影響 16
2.2.2 化學因子 17
2.2.2.1 營養鹽與藻類生長速率的關係 18
2.2.2.2 藻類與營養鹽循環 20
2.3藻類在水庫中的宿命 21
2.3.1 浮游動物捕食 21
2.4 環境因子對藻類族群結構的影響 23
2.4.1空間異質性 23
2.4.2種間競爭 23

第三章 研究內容 27
3.1 研究流程 27
3.2 研究方法 28
3.2.1 研究水域簡介 28
3.2.2 背景採樣及水質分析方法 28
3.3 利用統計軟體分析翡翠水庫水質與藻類消長之關係 31
3.3.1 統計分析方法 32
3.3.1.1 相關性分析 32
3.3.2 環境因子間之相關性分析 33
3.3.3 探討各類藻種與環境因子之相關性 33
3.3.3.1環境物理性因子的計算方式 36

第四章 結果與討論 39
4.1 定期水質監測及浮游生物採樣分析結果 39
4.1.1 水質監測結果 39
4.1.1.1 溫度 39
4.1.1.2 溶氧 41
4.1.1.3 pH值 41
4.1.2 營養鹽分析結果 44
4.1.2.1 正磷酸鹽 44
4.1.2.2 總磷及溶解性總磷 46
4.1.2.3 氨氮 49
4.1.2.4 硝酸鹽氮 49
4.1.2.5 總凱氏氮 50
4.2 浮游生物分析結果 53
4.2.1藻類密度 53
4.2.2 藻相分佈及藻類體積濃度 55
4.2.3 藻類體積濃度 58
4.2.4 浮游動物 63
4.3 新山水庫水質與藻類消長之相關性分析結果 66
4.3.1 水質因子之相關性分析 66
4.3.2 藻類與環境因子之相關性分析 68
4.3.3 藻類與水中浮游動物之相關性分析 72
4.3.4 生物多樣性指標與環境因子之相關性分析 72
4.3.5新山水庫藻種數量變化之相關性分析 79

第五章 結論與建議 83
5.1 結論 83
5.2 建議 85

參考資料 87
附錄A浮游生物圖片 附-1

圖目錄
圖1-1 新山水庫歷年之卡爾森優養指數變化 3
圖2-1 可見光在水下的穿透水深及穿透率 9
圖 2-2 各種光合色素：葉綠素a（chlorophyll-a）、類胡蘿蔔素
（carotenoids）、及藻膽色素（Phycoerythri, Phycocyanin and
allophycocyanin）之吸收波長圖譜 12
圖2-2 葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿蔔素的吸收波長圖譜 12
圖2-3 水體溫度分層現象示意圖 15
圖2-4 溫度、光線、營養鹽及葉綠素a在水體中之垂直剖面變化圖
16
圖2-5 細胞質量、營養鹽濃度與細胞營養鹽儲存量的關係 19
圖2-6 藻類生化反應系統示意圖 21
圖2-7 A. formosa.及C. meneghiniana生長速率與環境中P及Si濃度
的關係 24
圖2-8 在不同的營養鹽濃度比值下，A. formosa.與C. meneghiniana
的競爭結果 25
圖3-1 研究架構圖 27
圖3-2 新山水庫背景採樣位置圖 29
圖3-3 混合深度示意圖 37
圖4-1 新山水庫第一採樣點季節水溫變化圖 40
圖4-2 新山水庫第二採樣點季節水溫變化圖 40
圖4-3 新山水庫第一採樣點季節溶氧變化圖 42
圖4-4 新山水庫第二採樣點季節溶氧變化圖 42
圖4-5 新山水庫第一採樣點季節pH變化圖 43
圖4-6 新山水庫第二採樣點季節pH變化圖 43
圖4-7 新山水庫第一採樣點反應性磷分層濃度分布圖 45
圖4-8 新山水庫第二採樣點反應性磷分層濃度分布圖 45
圖4-9 新山水庫第一採樣點總磷分層濃度分布圖 47
圖4-10 新山水庫第二採樣點總磷分層濃度分布圖 47
圖4-11 新山水庫第一採樣點溶解性總磷分層濃度分布圖 48
圖4-12 新山水庫第二採樣點溶解性總磷分層濃度分布圖 48
圖4-13 新山水庫第一採樣點氨氮分層濃度分布圖 50
圖4-14 新山水庫第二採樣點氨氮分層濃度分布圖 51
圖4-15 新山水庫第一採樣點硝酸鹽氮分層濃度分布圖 51
圖4-16 新山水庫第二採樣點硝酸鹽氮分層濃度分布圖 52
圖4-17 新山水庫第一採樣點總凱氏氮分層濃度分布圖 52
圖4-18 新山水庫第二採樣點總凱氏氮分層濃度分布圖 53
圖4-19 新山水庫第一採樣點藻類密度分層分布圖 54
圖4-20 新山水庫第二採樣點藻類密度分層分布圖 54
圖4-21 新山水庫2006年12月藻類出現頻度 56
圖4-22 新山水庫2007年2月藻類出現頻度 57
圖4-22 新山水庫2007年3月藻類出現頻度 57
圖4-23 新山水庫2007年4月藻類出現頻度 58
圖4-24 2006年12月18日藻類體積濃度隨深度分布圖 61
圖4-25 2007年2月8日藻類體積濃度隨深度分布圖 62
圖4-26 2007年3月29日藻類體積濃度隨深度分布圖 62
圖4-27 2007年4月19日藻類體積濃度隨深度分布圖 63
圖4-28 2006年12月18日浮游動物數量隨深度分布圖 64
圖4-29 2007年2月8日浮游動物數量隨深度分布圖 64
圖4-30 2007年3月29日浮游動物數量隨深度分布圖 65
圖4-31 2007年4月19日浮游動物數量隨深度分布圖 65
圖4-32 新山水庫表水藻種數與Shannon Index隨時間變化圖 74
圖4-33 新山水庫藻類種數與Shannon Index隨時間變化圖 74
圖4-35 體積密度比例計算之總水體Shannon Index隨時間變化圖 76
圖4-36 總水體Shannon Index（以出現頻度計算）對混合度關係圖 78
圖4-37 體積密度比例計算之總水體Shannon Index（體積濃度計算）
對混合深度關係 78
圖4-38 混合深度與出現藻類最多種數之深度關係圖 80
圖4-39 沙奇盤深度與出現藻類最多種數之深度關係圖 80
圖4-40 總藻種數目與混合深度關係圖 82

參考資料
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