劉華

（湛江師范學(xué)院 生態(tài)經(jīng)濟研究所，廣東 湛江524048）

鶴 地 水 庫 （21°42′—22°22′N，109°54′—110°25′E）是于1958年在九洲江中游興建的一座國家級大（Ⅰ）型水庫。該水庫地跨廣東廣西兩省，主庫區(qū)位于廣東省湛江市廉江河唇鎮(zhèn)，庫區(qū)北起文官，南至渠首，控制地域廣闊，集雨面積1 496km2，庫長21.6km，平均水深10.1m，水庫最大庫容達1.19×1 010m3，是廣東省內(nèi)最大的人造海，也是廣東省5個大型飲用水源地之一［1］，水庫年均供水量約1.55×1010m3，該水庫是粵西沿海地區(qū)重要的水源地，肩負著防洪、供水、灌溉和發(fā)電、觀光旅游等綜合功能。然而，近幾年隨著城市化、工業(yè)化程度的提高，農(nóng)業(yè)化肥、農(nóng)藥用量的增多，水庫上游的九洲江沿岸工業(yè)和生活污水、庫區(qū)周邊的農(nóng)業(yè)污水不斷增多，使水庫水質(zhì)受到嚴重影響，水質(zhì)呈現(xiàn)富營養(yǎng)化趨勢，已引起相關(guān)部門的重視［2］。

浮游植物及其生產(chǎn)力在水庫的水環(huán)境中扮演著十分重要的角色，它是初級生產(chǎn)者和食物鏈的基礎(chǔ)，肩負著維持水庫水生態(tài)平衡的作用［3］。浮游植物又稱浮游藻類，是懸浮在水中的藻類植物的總稱。它屬于微型生物（Micro－organisms），對水體條件變化的響應(yīng)靈敏，是水質(zhì)監(jiān)測的重要生物類群。浮游植物數(shù)量的變化與生長的水環(huán)境密切相關(guān)，因此本文根據(jù)2012年1—12月對鶴地水庫中的浮游植物和水環(huán)境因子的調(diào)查結(jié)果，探討鶴地水庫浮游植物數(shù)量與環(huán)境因子之間的關(guān)系。進一步探討控制庫區(qū)周邊生活污水和工業(yè)污水的過量排放，對維持鶴地水庫生態(tài)系統(tǒng)的健康具有重要意義，為水庫的水質(zhì)保護和科學(xué)管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣時間與采樣地點

根據(jù)鶴地水庫的水文地理特征和進排水的特點，并結(jié)合支流位置，從上游入水口至大壩，依次設(shè)置了丹兜河口附近1號樣點（水庫上游）、蘭山河口附近2號樣點（水庫中游）和大壩附近3號樣點（水庫下游），共3個采樣位點（圖1）［4］。于2013年1月（冬季）、4月（春季）、7月（夏季）和10月（秋季）進行采樣。

1.2 樣品的采集與處理

浮游植物：定性樣品使用25號浮游生物網(wǎng)在不同方向和深度拖取，并用5%福爾馬林固定，帶回實驗室用顯微鏡進行鏡檢［5－6］。定量樣品在水表以下0.5m深處采l L水，用5%福爾馬林固定，帶回實驗室靜置沉淀，濃縮鏡檢計數(shù)。定量分析按照目鏡視野法進行記數(shù)。記數(shù)結(jié)果按照N＝［AVa／AcVs］×n計算［7］。其中，N表示每升原水樣中的浮游植物數(shù)量（個／L），A表示計數(shù)框面積（mm2），Va為計數(shù)框的體積（ml），Ac表示計數(shù)面積（mm2），Vs表示1L原水樣沉淀濃縮后的體積（ml），n表示計數(shù)所得浮游植物的數(shù)目。

圖1 鶴地水庫采樣點設(shè)置

在采集浮游植物樣品的同時，同步采集水質(zhì)樣品，每次采樣于晴天上午9∶00—11∶00完成，用5L有機玻璃桶狀采水器采集每個站點離表層0.5m水樣，進行各指標(biāo)的測定。其中水溫（T）、酸堿度（pH）、溶解氧（DO）用水質(zhì)分析儀現(xiàn)場測定，透明度用塞氏羅盤（Secchi disk depth，SD）測定；總磷（TP）、總氮（TN）、銨態(tài)氮（NH4－N）、硝態(tài)氮（NO3－N）、化學(xué)需氧量（COD）參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》［8］中的方法在室內(nèi)測定。葉綠素a（Chl a）采用改進后的反復(fù)凍融—浸提法測定［9］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 18.0統(tǒng)計學(xué)軟件對鶴地水庫環(huán)境因子的數(shù)據(jù)和浮游植物數(shù)量、生物量的數(shù)據(jù)進行單因素方差分析（ANOVA）和相關(guān)性分析，探討浮游植物數(shù)量、生物量和環(huán)境因子的時空差異以及它們之間相關(guān)性的強弱。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物

采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件，對鶴地水庫3個樣點浮游植物數(shù)量、生物量進行單因素方差分析的Tukey HsD多重比較，得出以下時空分布規(guī)律。

2.1.1 浮游植物數(shù)量分布特征 如圖2所示，鶴地水庫浮游植物數(shù)量在132～3 584萬個／L，3個樣點Tukey HsD多重比較，組內(nèi)差異是樣點的差異；組間差異是季節(jié)差異。分析結(jié)果是：各季節(jié)各采樣點間均存在顯著差異（P＜0.05）。浮游植物數(shù)量在時間分布上以夏季最多（2 794.67萬個／L），春秋季次之（1 999.88萬個／L），冬季最低（194.31萬個／L）；在空間分布上，表現(xiàn)為2號樣點最多（c），1號次之（b），3號最低（a），但秋季3號略高于1號。從單因素方差分析的F值看出，水庫浮游植物數(shù)量在水庫上游（1號）、中游（2號）、下游（3號）的差異大小順序是：夏季＞春季＞秋季＞冬季，可見，夏季水庫浮游植物數(shù)量最多，各點差異也最大；冬季最少，各點差異也最小。

圖2 鶴地水庫浮游植物數(shù)量分布特征

2.1.2 浮游植物生物量分布特征 如圖3所示，鶴地水庫浮游植物生物量在0.156～2.688mg／L，3個樣點Tukey HsD多重比較，組內(nèi)差異是樣點的差異；組間差異是季節(jié)差異。分析結(jié)果是：各季節(jié)間均存在顯著差異（P＜0.05）。浮游植物生物量在時間分布上以夏季最多（2.617mg／L），春秋季次之（1.931 mg／L），冬季最低（0.316mg／L）；在空間分布上，表現(xiàn)為1號樣點最多（c），2號次之（b），3號最低（a），并且每個季節(jié)都表現(xiàn)為相同的空間分布規(guī)律。從單因素方差分析的F值看出，水庫浮游植物生物量在水庫上游（1號）、中游（2號）、下游（3號）的差異大小順序是：秋季＞冬季＞春季＞夏季，可見，夏季水庫浮游植物生物量最多，各點差異最小，1號與2號樣點之間無顯著差異（P＝0.304）；冬季水庫浮游植物生物量最少，但秋季各點差異最大。

圖3 鶴地水庫浮游植物生物量分布特征

2.2 環(huán)境因子特征

上述鶴地水庫浮游生物數(shù)量和生物量的時空分布規(guī)律是由水庫環(huán)境因子所決定的。通過調(diào)查測定，鶴地水庫環(huán)境因子如表1所示。3個樣點單因素方差分析Tukey HsD多重比較，分析結(jié)果為：

（1）水庫水溫15.199～32.821℃，年均值為25.7℃，夏季最高，春秋季節(jié)過度，冬季最低；水溫季節(jié)差異顯著；空間差異不顯著，既各采樣點之間的水溫空間上變化不大。

（2）透明度1.089～1.533m，年均值為1.32m，秋冬兩季較高，夏春兩季較低；春夏差異不顯著（P＝0.261），秋冬差異不顯著（P＝0.098），春夏與秋冬差異顯著（P＜0.05）；空間上表現(xiàn)為1號春季水溫偏低，但各點差異不顯著。

（3）pH值6.766～7.447，年均值為7.198；溶解氧在4.568～10.435mg／L，年均值為7.710mg／L。pH值和溶解氧的季節(jié)變化相似，其中在春季最大，夏季次之，秋季最低；且在2號樣點較高，3號樣點較低。

（4）化學(xué)需氧量為3.21～6.30mg／L，年均值為5.211mg／L。夏季最大，冬季最低，春秋過渡；但是，春夏秋之間差異不顯著（P＝0.349），它們與冬季差異顯著（P＜0.05）。春夏都是上游量大，秋是中游量大，冬是下游量大，但各點差異不顯著。

（5）作為浮游植物生長的重要營養(yǎng)物質(zhì)的N，P營養(yǎng)鹽，其中，總磷夏季達到最大值，冬季最小，但是春與冬、秋差異都不顯著（P＝0.157，0.573），冬與夏差異顯著。

所以冬季，磷成為微生物生長的限制性因素。全磷的空間分布上，除春季外，其他季節(jié)都是上游（1號）量較大?？偟?、氨氮和硝態(tài)氮都是在冬季達到最大值，在春、夏、秋三季的值相近；空間分布上表現(xiàn)為下游偏大，但各點差異不顯著。尤其是硝態(tài)氮各季節(jié)各樣點差異都不顯著；全氮春季與其它季節(jié)之間差異顯著，夏、秋、冬之間差異不顯著（P＝0.66）；氨氮夏、秋之間差異不顯著（P＝0.083），春、秋、冬之間差異不顯著（P＝0.478）；夏與春、冬之間差異顯著，夏與秋之間有差異，但不顯著。各樣點空間分布規(guī)律不明顯。

2.3 浮游植物與環(huán)境因子相關(guān)性分析

采用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件，對鶴地水庫浮游植物數(shù)量、生物量與水溫、透明度、pH值、溶解氧等共9項理化環(huán)境因子進行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果表明：（1）浮游植物生物量和生物數(shù)量與環(huán)境因子中水溫、pH值、溶解氧、化學(xué)需氧量、全磷呈正相關(guān)，其中與水溫、化學(xué)需氧量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與全磷呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；浮游植物生物量和生物數(shù)量與透明度、全氮、氨氮、硝態(tài)氮呈負相關(guān)，其中與透明度、氨氮呈顯著負相關(guān)（P＜0.05）。（2）浮游植物數(shù)量與生物量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。（3）環(huán)境因子之間水溫影響最大，透明度、pH值其次，其他影響較小。各參數(shù)指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)見表2。

表1 鶴地水庫環(huán)境因子基本特征

表2 鶴地水庫浮游植物與環(huán)境因子相關(guān)系數(shù)矩陣

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

（1）單因素方差多重比較的結(jié)果表明，鶴地水庫浮游植物數(shù)量和生物量，各季節(jié)各采樣點間除夏季水庫生物量1，2號之間差異不顯著外，都存在顯著差異（P＜0.05）；都是夏季多，冬季少，受水溫顯著影響?？臻g分布上，浮游植物數(shù)量2號樣點最多，生物量1號最多，3號最低。原因是水庫上游河流注入的污染物多導(dǎo)致浮游植物生物量大；在水庫中游（2號），水域面積大，水流平穩(wěn)，利于浮游植物生長繁殖，故浮游植物數(shù)量增多。

（2）相關(guān)分析的結(jié)果表明，水庫浮游植物生物量和生物數(shù)量主要受環(huán)境因子中的水溫和化學(xué)需氧量影響；其次受全磷、透明度和氨氮影響，其他環(huán)境因子影響不顯著。

水溫是影響浮游植物生長和數(shù)量變化的極為重要的環(huán)境因子，也是影響浮游植物水平分布的一個重要因素［10－12］，鶴地水庫浮游植物生物量和數(shù)量與水溫呈極顯著正相關(guān)（r＝0.963，0.923，P＜0.01，n＝12），既隨水溫的升高而增多。

化學(xué)需氧量是以化學(xué)方法測量水樣中有機物被強氧化劑氧化時所消耗之氧的相當(dāng)量，用以表示水中有機物量的多寡，它作為有機物相對含量的綜合指標(biāo)之一，與水庫浮游植物生物量和生物數(shù)量呈極顯著正相關(guān)（r＝0.903，0.897，P＜0.01，n＝12）。

透明度能從一定程度上反映水體中浮游植物的量，浮游植物越多，水體透明度越低；反之，則透明度越高。鶴地水庫浮游植物生物量和生物數(shù)量與透明度呈顯著負相關(guān)（r＝－0.757，－0.707，P＜0.05，n＝12）［13］。透明度對浮游生物的影響屬于間接作用，主要通過對葉綠素的影響而間接影響浮游生物的生物量和數(shù)量。

一般來說，氮、磷是浮游植物生長最重要的營養(yǎng)物質(zhì)，又是常見的限制營養(yǎng)元素［14］，氮、磷營養(yǎng)元素能調(diào)節(jié)浮游植物的生長，影響浮游植物的生物量和數(shù)量［15］，鶴地水庫TN、TP的全年平均值分別為1.356和0.038mg／L，N／P＝35.68。大量研究表明，氮、磷濃度的絕對數(shù)量及相對比例與藻類增殖有密切關(guān)系，當(dāng)水庫總氮和總磷濃度的比例值在10～15時最適宜于藻類增殖，而近幾年來水庫的氮、磷比一直在35以上。當(dāng)＞10，說明水庫主要受到氮的污染，處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。

3.2 討 論

（1）鶴地水庫浮游植物數(shù)量和生物量，各季節(jié)各采樣點間除夏季水庫生物量1，2號之間差異不顯著外，都存在顯著差異（P＜0.05）；都是夏季多，冬季少，受水溫顯著影響。但浮游植物數(shù)量是夏季各點差異最大，冬季各點差異最??；而浮游植物生物量是夏季各點差異最小，1號與2號樣點之間無顯著差異（P＝0.304），秋季各點差異最大。與鄒紅菊［4］研究結(jié)果“同一采樣點浮游植物的生物量在不同季節(jié)有顯著性差異（P＜0.05），但采樣點間無顯著性差異（P＞0.05）”不同，原因有待于進一步研究。

（2）相關(guān)分析看出，鶴地水庫浮游植物數(shù)量和生物量的主要環(huán)境影響因子是水溫、透明度和全磷，說明水庫主要是氮污染。這個結(jié)論與許多研究相同［4］。但為什么不同的水庫影響浮游植物數(shù)量和生物量的主要環(huán)境因子不同，尤其是營養(yǎng)元素（TN，TP等）和pH，結(jié)論相差很大，有正相關(guān)有是負相關(guān)。磷則是水庫藻類生長速率的限制因子，豐水期極度缺乏［2］。鶴地水庫營養(yǎng)元素中，總磷與浮游植物的生物量和數(shù)量有正顯著相關(guān)（r＝0.692，0.680，P＜0.05，n＝12）；氨氮與浮游植物的生物量和數(shù)量有負顯著相關(guān)（r＝－0.628，－0.645，P＜0.05，n＝12）；硝態(tài)氮、總氮是負相關(guān)，但影響不顯著。原因有待進一步探討。

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