蘭　佳，吳志旭，李　俊，朱溆君

杭州市淳安縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，浙江 杭州 311700

浮游植物群落的種類組成和數(shù)量結(jié)構(gòu)的變化具有一定規(guī)律，主要受相關(guān)的物理、化學(xué)和生物等環(huán)境因子的影響[1-2]。在不同類型的水庫(kù)中，起主導(dǎo)作用的環(huán)境因子在不同條件下的作用也有差別。 一般而言，營(yíng)養(yǎng)鹽和水溫是影響浮游植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子[3-4]。水溫的季節(jié)變化直接影響浮游植物生長(zhǎng)， 同時(shí)也通過(guò)影響水體的其他物理和化學(xué)因子，進(jìn)一步影響浮游植物種群和數(shù)量組成。 在熱帶與亞熱帶地區(qū)，溫度與光照季節(jié)性變化不如溫帶地區(qū)顯著，水動(dòng)力學(xué)的季節(jié)變化通常會(huì)引起浮游植物群落的季節(jié)性變化[5]。水庫(kù)從入水口到壩前分為3個(gè)不同的生態(tài)特征區(qū)域，在不同水動(dòng)力過(guò)程驅(qū)動(dòng)下，3個(gè)區(qū)域的物理、化學(xué)、生物過(guò)程存在著明顯的空間梯度[6]，但很多水庫(kù)通常存在著漁業(yè)養(yǎng)殖行為，在下行效應(yīng)驅(qū)動(dòng)下，又會(huì)影響該空間的梯度變化，特別是浮游植物的種群密度。

新安江水庫(kù)位于浙江省西部與安徽省南部交界的淳安縣境內(nèi)(29°22′～29°50′N，118°34′～119°15′E)，為1959年新安江水電站大壩建成蓄水后形成的特大型深水水庫(kù)。 大壩以上控制流域面積10 442 km2，其中58.4％位于安徽省境內(nèi)，41.6％位于浙江省境內(nèi)。巨大的水資源量對(duì)當(dāng)?shù)丶伴L(zhǎng)三角的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有極其重要的影響。近年來(lái)，隨著庫(kù)區(qū)及上游流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和資源的不合理利用，水庫(kù)污染負(fù)荷相應(yīng)增加，水體營(yíng)養(yǎng)狀況發(fā)生顯著變化，出現(xiàn)明顯的富營(yíng)養(yǎng)化加速跡象。筆者對(duì)其理化因子及浮游植物的組成與分布進(jìn)行研究，探討該水庫(kù)浮游植物群落的種類組成與數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化特征，為科學(xué)保護(hù)新安江水庫(kù)水環(huán)境提供一定的理論依據(jù)，同時(shí)也為豐富中國(guó)水庫(kù)生態(tài)學(xué)理論提供了重要的基礎(chǔ)資料。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1采樣時(shí)間和采樣點(diǎn)設(shè)置

于2008年1月—2009年12月對(duì)新安江水庫(kù)采樣，逢單月采樣1次。根據(jù)新安江水庫(kù)湖盆特點(diǎn)設(shè)置6個(gè)采樣點(diǎn)，分別是S1、S2、S3、S4、S5、S6。具體設(shè)置如表1和圖1所示。

表1　新安江水庫(kù)各采樣點(diǎn)設(shè)置

注：底圖審圖號(hào)為GS(2010)6006號(hào)

1.2樣品采集、處理和分析

用塞氏圓盤法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水體透明度； 水溫、溶解氧采用YSI-52型溶解氧測(cè)定儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定； 理化項(xiàng)目分析在實(shí)驗(yàn)室完成，分析方法按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》； 采用丙酮萃取分光光度法測(cè)定水樣Chl-a濃度。

定性樣品采集使用25#浮游生物網(wǎng)， 在水面上0.5 m深處作“∞”字型緩慢繞動(dòng)數(shù)分鐘，帶回實(shí)驗(yàn)室置于生物顯微鏡下觀察(10×40倍)，進(jìn)行種屬鑒定；定量樣品取表層2.5 L水， 現(xiàn)場(chǎng)用魯哥氏液固定，帶回實(shí)驗(yàn)室沉淀濃縮至30 mL用顯微鏡分類計(jì)數(shù)；浮游植物物種鑒定和計(jì)數(shù)等參考文獻(xiàn)[7]。降水量數(shù)據(jù)由氣象部門提供，入庫(kù)流量數(shù)據(jù)由水利部門提供。

1.3數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel分析，顯著性差異采用SPSS19.0軟件One-way ANOVA分析方法，P<0.05認(rèn)為差異顯著，圖表中各區(qū)域數(shù)據(jù)采用各區(qū)域點(diǎn)位平均值，年均值數(shù)據(jù)采用所有點(diǎn)位平均值。

2　結(jié)果分析與討論

2.1水文動(dòng)態(tài)

圖2為新安江水庫(kù)降水量、入庫(kù)流量及水溫動(dòng)態(tài)變化圖。

圖2　新安江水庫(kù)降水量、入庫(kù)流量及水溫動(dòng)態(tài)變化

新安江水庫(kù)2009年降水量為803.0 mm，降水量的季節(jié)性差異較大，最大降水量出現(xiàn)在3月，為170.64 mm,最小降水量出現(xiàn)在12月，為2.82 mm。與2008年降水量相比(1 395.7 mm)， 2009年降水量偏少。

新安江水庫(kù)2008—2009年月平均入庫(kù)流量的波動(dòng)范圍為33～1 933 m3/s平均入庫(kù)流量為322 m3/s，入庫(kù)流量同降水量的變化基本一致，2009年入庫(kù)流量與2008年相比明顯偏少。

新安江水庫(kù)地處亞熱帶邊緣，受氣溫影響,表層水溫呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化，在2年的調(diào)查采樣期間，最低溫度出現(xiàn)在3月，最高溫度出現(xiàn)在7月。2008年平均水溫為20.5 ℃， 2009年平均水溫為20.2 ℃。新安江水庫(kù)3個(gè)區(qū)域的水溫變化差異不大。

2.2理化動(dòng)態(tài)

在調(diào)查期間，新安江水庫(kù)的TP年均濃度為為(0.021±0.01) mg/L，濃度范圍為0.005～0.061 mg/L，處于較低水平。水庫(kù)TP濃度季節(jié)變化不明顯(P=0.538)，見(jiàn)圖3a，但3個(gè)區(qū)域間有顯著差異(P=0.000)，河流區(qū)高于過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)。TN濃度較高，年均濃度為(0.97±0.36) mg/L。水庫(kù)TN濃度季節(jié)性變化不明顯(P=0.874)，但3個(gè)區(qū)域間有顯著差異(P=0.000)，河流區(qū)明顯高于其他2個(gè)區(qū)(圖3b)。

水庫(kù)的年均透明度為(4.14±2.06) m，變化范圍為0.6～7.3m。水庫(kù)的3個(gè)區(qū)域差異比較顯著，河流區(qū)透明度顯著低于過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)(圖3c)。水庫(kù)匯水區(qū)范圍廣闊(60％在上游安徽省境內(nèi))，且安徽來(lái)水水質(zhì)較差，影響了水庫(kù)河流區(qū)的水質(zhì)。冬季(1月)的透明度比其他月份高，主要因?yàn)槎驹孱惿L(zhǎng)緩慢，數(shù)量比其他季節(jié)低，因此透明度比其他季節(jié)高。

河流區(qū)的NH3-N季節(jié)性變化趨勢(shì)明顯，豐水期濃度明顯高于其他季節(jié)，表明新安江水庫(kù)來(lái)水呈典型的面源污染特征；過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)季節(jié)性變化趨勢(shì)不明顯(圖3d)。河流區(qū)與其他2區(qū)NH3-N濃度差異較大(P=0.005)，河流區(qū)濃度明顯高于過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)。

Chl-a年均濃度(0.006 2±0.001 5) mg/L，變化范圍為0.001 1～0.022 4 mg/L。濃度季節(jié)性變化明顯，整體呈現(xiàn)春秋季雙峰型分布，年最高值出現(xiàn)在5月，最低值出現(xiàn)在1月(圖3e)。水庫(kù)3個(gè)區(qū)域之間差異不顯著(P=0.453)。

圖3　新安江水庫(kù)水體理化指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化

2.3浮游植物群落動(dòng)態(tài)

2.3.1組成變化

調(diào)查期間共檢出浮游植物103種，隸屬8門70屬，見(jiàn)圖4。其中綠藻(Chlorophyta)最多，為54種，占總數(shù)的52％；藍(lán)藻(Cyanophyta)有19種，占18％；硅藻(Bacillariophyta)有13種，占13％；甲藻(Pyrrophyta)有5種, 占5％；金藻(Chrysophyta)有5種，占5％；隱藻(Cryptophyta)有4種，占4％；黃藻(Xanthophyta)有2種，占2％；裸藻(Euglenophyta)有1種，占1％。

圖4　新安江水庫(kù)水體浮游藻類種群構(gòu)成

在新安江水庫(kù)出現(xiàn)頻率較高的常見(jiàn)類群有：藍(lán)藻門的魚(yú)腥藻(Anabaena)、藍(lán)纖維藻(Dactyloccopsissp.)、平裂藻(Merismopedia)、束絲藻(Aphauizamenon)、顫藻(Oscillatoriasp.)、微囊藻(Microcystis)、色球藻(Chroococcus)；綠藻門的實(shí)球藻(Pandorinamorum)、盤星藻(Pediastrum)、空星藻(Coelastrum)、十字藻(Crucugenia)、柵藻(Scenedesmus)、小球藻(Chlorellavulgaris)、纖維藻(Ankistrodwsmussp.)、鼓藻(Peniumsp.)、四角藻(Tetraedron)、角星鼓藻(Staurastrumsp.)、集星藻(Actinastrumhantzschii)；硅藻門的直鏈藻(Melosira)、小環(huán)藻(Cyclotella)、舟形藻(Naviculasp.)、曲殼藻(Achnanthes)、針桿藻(Synedrasp.)、脆桿藻(Fragukaria)、橋彎藻(Cymbella)；隱藻門的藍(lán)隱藻(Chroomonassp.)、卵形隱藻(Cryptomonasovata)；甲藻門的多甲藻(Peridiniumsp.)、角甲藻(Ceratium)、金藻門的錐囊藻(Dinobryon)。

浮游植物種類組成呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化，一年中各種藻類的優(yōu)勢(shì)種群交替出現(xiàn)，春季和冬季硅藻、隱藻占優(yōu)勢(shì)，夏季藍(lán)藻、綠藻占優(yōu)勢(shì)，秋季藍(lán)藻、硅藻占優(yōu)勢(shì)。

2.3.2密度和個(gè)體豐度變化

新安江水庫(kù)浮游植物密度季節(jié)變化明顯，整體呈現(xiàn)春秋季雙峰型分布，不同月份之間密度差異顯著(P=0.000)。水庫(kù)3個(gè)區(qū)域之間密度差異不顯著(P=0.310)。水庫(kù)各采樣點(diǎn)的浮游植物密度為1.46×106～2.55×107cells/L，2008年月均值為5.59×106cells/L，2009年月均值為6.59×106cells/L。年最高值出現(xiàn)在春季(5月)，最低值出現(xiàn)在冬季(1月)，見(jiàn)圖5。

圖5　新安江水庫(kù)2008、2009年浮游植物密度動(dòng)態(tài)變化

2008年新安江水庫(kù)3個(gè)區(qū)域的浮游植物密度百分比組成類似：春季以硅藻最多，夏、秋季節(jié)以藍(lán)藻最多，其次是綠藻、硅藻, 其他門的藻類密度均較低；冬季以隱藻占優(yōu)勢(shì), 其次是硅藻、藍(lán)藻。2009年浮游植物的密度組成與2008年相比有明顯的變化，春季仍以硅藻為主；夏季綠藻比例明顯增加，河流區(qū)仍以藍(lán)藻為主，過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)則以綠藻為主；秋季硅藻比例增加，冬季河流區(qū)綠藻比例增加，過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)硅藻占優(yōu)勢(shì)，詳見(jiàn)圖6。

圖6　浮游植物密度百分比

2.4浮游植物的影響因素

2.4.1理化指標(biāo)與浮游植物相關(guān)性分析

經(jīng)過(guò)積距相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，浮游植物密度與幾項(xiàng)化學(xué)和生物指標(biāo)具有相關(guān)性，結(jié)果見(jiàn)表2。積距相關(guān)分析結(jié)果表明：浮游植物密度與透明度(r=-0.382，P<0.05)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與TN(r=0.284,P<0.05)以及上月降水量(r=0.343，P<0.05)呈顯著正相關(guān)，與Chl-a(r=0.658,P<0.01)非常顯著相關(guān)，與TN及其他指標(biāo)相關(guān)性不明顯。

表2　浮游植物密度與化學(xué)和生物指標(biāo)的相關(guān)性分析

2.4.2各指標(biāo)對(duì)浮游植物的影響分析

新安江水庫(kù)位于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，流域的水文季節(jié)性變化明顯影響浮游植物群落和密度的季節(jié)性變化[8]，特別是集中降雨導(dǎo)致的水文過(guò)程劇烈變化能夠顯著地影響浮游植物群落。調(diào)查期間降雨較多的月份(春、秋季)，藻類密度較大。山谷型水庫(kù)的入庫(kù)水量和降水量有高度一致性，對(duì)以面源污染為特征的新安江流域，降水的增加可明顯增加入庫(kù)營(yíng)養(yǎng)鹽總量，流域漲水后會(huì)出現(xiàn)浮游植物密度峰值短期生長(zhǎng)效應(yīng)(圖7)，但藻類生長(zhǎng)有滯后性，這與已有學(xué)者[9]的研究結(jié)論基本一致，流域的降水過(guò)程在很大程度上影響浮游植物的數(shù)量。

圖7　降水量與浮游植物密度的關(guān)系圖

圖8顯示了浮游植物密度的月分布趨勢(shì)。由圖8可見(jiàn)，浮游植物在5月出現(xiàn)高密度點(diǎn)，這主要是受降水和溫度的影響。

每年3—6月是新安江水庫(kù)的主汛期，并且5月水庫(kù)表層水溫通常在22 ℃左右，較適宜春季硅藻的生長(zhǎng)，因此該月份是新安江水庫(kù)浮游植物生長(zhǎng)的敏感月份，容易發(fā)生藻類異常繁殖事件。

圖8　浮游植物密度月分布趨勢(shì)圖

溫度不僅影響浮游植物的季節(jié)演替還影響浮游植物在水體中時(shí)空分布和組成變化[10]，圖9是溫度、營(yíng)養(yǎng)鹽與浮游植物密度的散點(diǎn)分布圖。由圖9可見(jiàn)，水溫在20～23 ℃時(shí)，浮游植物出現(xiàn)高密度點(diǎn)，與圖8結(jié)果一致。氮、磷元素長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是與浮游植物生長(zhǎng)密切相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其中磷被廣泛認(rèn)為是淡水浮游植物生長(zhǎng)的限制因子。調(diào)查期間，TN平均濃度為0.97 mg/L，TP濃度0.021 mg/L。氮磷比均大于16，平均為46，明顯高于Redfield 16∶1的比率。按Redfield定律可知新安江水庫(kù)磷是限制性因素，相關(guān)性分析表明，浮游植物密度與TP(r=0.284，P<0.05)在統(tǒng)計(jì)上有顯著相關(guān)性，與Redfield定律相符。

圖9　水溫和營(yíng)養(yǎng)鹽因子與浮游植物密度的散點(diǎn)分布圖

從圖9(b)可以看出，TP在0.02～0.04 mg/L時(shí)出現(xiàn)浮游植物高密度散點(diǎn)，該區(qū)間的TP濃度比較適合藻類生長(zhǎng)，濃度低于0.02 mg/L有限制性作用，這與有關(guān)研究[11]提出要控制水庫(kù)中TP的濃度在0.02 mg/L以內(nèi)結(jié)論相一致。

TN在0.5～2.00 mg/L濃度范圍內(nèi)都有高密度點(diǎn)出現(xiàn)，如圖9(c)所示，表明新安江水庫(kù)氮的濃度已經(jīng)不是藻類生長(zhǎng)的限制性因素；氮磷比小于80時(shí)易出現(xiàn)高密度點(diǎn)，大于100則沒(méi)有，如圖9(d)所示。

因此，新安江水庫(kù)的營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)浮游植物密度的影響中，磷是一個(gè)關(guān)鍵因子，降低水體中的磷濃度可以在一定程度上控制新安江水庫(kù)水體中的藻類數(shù)量。

水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)鹽的時(shí)空分布主要受水庫(kù)的水文形勢(shì)的影響。新安江水庫(kù)在2008—2009年調(diào)查期間河流區(qū)與湖泊區(qū)、過(guò)渡區(qū)水質(zhì)在透明度、營(yíng)養(yǎng)鹽等理化指標(biāo)方面都存在顯著差異性，但是水庫(kù)中3個(gè)區(qū)域之間的浮游植物密度卻差異不明顯，可能是下行效應(yīng)對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了較大的干擾，在低營(yíng)養(yǎng)水平條件下，上行效應(yīng)無(wú)法明顯表現(xiàn)出來(lái)。因此，從流域大尺度生態(tài)效應(yīng)看，上行效應(yīng)不是新安江水庫(kù)浮游植物密度的主導(dǎo)因素。與新豐江水庫(kù)相比[12]，2個(gè)水庫(kù)氮、磷濃度基本一致，但新安江水庫(kù)浮游植物密度要高于新豐江水庫(kù)1個(gè)數(shù)量級(jí)，新安江水庫(kù)初級(jí)生產(chǎn)力明顯偏高，這可能與水庫(kù)大規(guī)模鰱魚(yú)和鳙魚(yú)放養(yǎng)有關(guān)[13-14]，濾食性的雜食性魚(yú)類對(duì)浮游動(dòng)物有較強(qiáng)的捕食能力，給浮游動(dòng)物造成較高的捕食壓力，間接促進(jìn)了浮游植物種群的增長(zhǎng)。

3　結(jié)論

新安江水庫(kù)浮游植物密度短期生長(zhǎng)效應(yīng)受降水和溫度影響，流域漲水后1個(gè)月左右浮游植物密度易出現(xiàn)峰值。磷是影響浮游植物密度的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)鹽因素，在控制水體營(yíng)養(yǎng)鹽，防治水體富營(yíng)養(yǎng)化過(guò)程中，降低磷營(yíng)養(yǎng)鹽入庫(kù)總量，保持TP超低濃度水平對(duì)降低浮游植物總量有重要作用，水庫(kù)3個(gè)不同生態(tài)特征區(qū)在氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽分布上存在顯著性差異，但浮游植物密度在3個(gè)區(qū)域中并沒(méi)有分布上的差異。因此，營(yíng)養(yǎng)鹽和食物網(wǎng)對(duì)浮游植物的影響中，下行效應(yīng)作用可能對(duì)新安江水庫(kù)浮游植物密度影響相對(duì)較大，濾食性的雜食性魚(yú)類給浮游動(dòng)物造成較高的捕食壓力，間接促進(jìn)浮游植物種群的增長(zhǎng)。

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