鄧金燕

(內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系, 四川 內(nèi)江 641100)

-N，TP，高錳酸鉀指數(shù)，BOD5和CODcr濃度呈一致的變化規(guī)律，隨季節(jié)的變化呈先增加后降低趨勢，秋季最高，春季和冬季較低，其中水溫在夏季最高，透明度隨季節(jié)變化呈“V”字形規(guī)律，在春季最高，秋季最低，而水溫和TP濃度在水利開發(fā)區(qū)和對照區(qū)并沒有明顯差異；不同季節(jié)

-N，高錳酸鉀指數(shù)，BOD5和CODcr濃度均表現(xiàn)為水利開發(fā)區(qū)高于對照區(qū)，局部有所波動，在冬季二者的差異不明顯，說明了水利開發(fā)對二灘水庫冬季水質(zhì)的影響較?。?4) 相關(guān)性分析表明二灘水庫浮游植物群落多樣性與水溫和TN濃度呈顯著或極顯著正相關(guān)，與pH呈顯著負(fù)相關(guān)，說明pH、水溫和TN含量是影響二灘水庫浮游植物多樣性的主要因素。

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水利開發(fā)對二灘水庫浮游植物及水質(zhì)狀況季節(jié)性影響

鄧金燕

(內(nèi)江職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程系, 四川 內(nèi)江 641100)

水利開發(fā); 二灘水庫; 浮游植物; 水質(zhì)狀況; 季節(jié)變化

浮游植物作為淡水生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基礎(chǔ)，其群落結(jié)構(gòu)會引起生態(tài)系統(tǒng)中食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改變[1-3]，從而影響著水生生態(tài)系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)和信息傳遞[4-6]。由于浮游植物對環(huán)境因子的響應(yīng)十分敏感，其種類組成、數(shù)量分布、群落結(jié)構(gòu)等是評價水環(huán)境質(zhì)量的重要指示作用，成為用來評價江河、湖泊、水庫等水質(zhì)變化的敏感指標(biāo)，在水體的監(jiān)測和評價中起極為重要的應(yīng)用意義[1,7-8]。浮游植物的群落結(jié)構(gòu)與生活的水質(zhì)狀況密切相關(guān)，利用浮游植物來評價和監(jiān)測水質(zhì)的研究也在逐步開展[9-11]。近年來，對水庫水質(zhì)理化指標(biāo)的研究比較多，但關(guān)于浮游植物群落結(jié)構(gòu)及水質(zhì)的季節(jié)變化較少。

二灘水庫是四川省重要的生態(tài)屏障，也是重要的漁業(yè)基地和水利區(qū)，發(fā)揮著調(diào)節(jié)氣候[12]、保護生物多樣性[13]、發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟[14]、維護生態(tài)平衡[15]、水土保持[16]等重要功能。在全球氣候變化和人類活動影響下二灘水庫水環(huán)境發(fā)生了嚴(yán)重的改變，已面臨農(nóng)業(yè)面源污染、有機污染、生活垃圾污染等嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問題[17-19]。一方面，水利開發(fā)和建設(shè)帶來了灌溉、供水、旅游、航運、養(yǎng)殖等經(jīng)濟效益，在保障電網(wǎng)安全、節(jié)能減排等方面也發(fā)揮了重要的作用[20]；另一方面，水利開發(fā)尤其是水電站的建設(shè)，改變了天然河道浮游植物及水質(zhì)分布規(guī)律，不可避免地給流域生物多樣性和生態(tài)環(huán)境帶來一些負(fù)面影響，已成為水利開發(fā)建設(shè)與管理中不容忽視的環(huán)境問題[21-22]。本文連續(xù)5 a較系統(tǒng)地調(diào)查和分析不同季節(jié)二灘水庫浮游植物群落組成及水質(zhì)狀況特征，應(yīng)用冗余分析(RDA)探討二灘水庫浮游植物群落與環(huán)境因子間的關(guān)系和評價其水質(zhì)狀況，以期為二灘水庫水資源開發(fā)、水環(huán)境保護及污染防治對策提供生物學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1樣點布設(shè)

二灘水庫位于四川省攀枝花市境內(nèi)的雅礱江下游河段二灘峽谷區(qū)域(河道型水庫)，距攀枝花市約46 km，系雅礱江梯級開發(fā)的第一期開發(fā)工程，最大水深188 m，干流庫區(qū)水面平均寬度約400 m，形成前河段為連續(xù)天然河道，平均流速為1.0～2.5 m/s，水深5.5～9.4 m，年平均水溫11.7～15℃，水位500～1 000 m；水庫形成后二灘大壩將研究河段一分為二，水庫上游仍維持天然河道的特征，最大水深增至180 m，流速大幅度減少，呈現(xiàn)湖庫特征；水庫下游除了水溫等指標(biāo)發(fā)生變化外，仍保持天然河道的特征[17]。本研究中水利開發(fā)區(qū)選擇二灘水庫下游距離水電站周邊5 km的區(qū)域，該區(qū)域位于雅礱江下游金龍溝和中灘溝之間長約1 km的峽谷內(nèi)，最大壩高240 m；對照區(qū)選擇水庫上游，距離水電站約50 km。

1.2采樣方法

2010—2014年連續(xù)5 a不同季節(jié)(春季2月、夏季5月、秋季8月、冬季11月)定期(月中)、定點(每個區(qū)15個采樣點)采集樣品(采集深度50 cm)，現(xiàn)場測定水溫、透明度，pH采用多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀(HI9828)，定性、定量采集樣品測定浮游植物多樣性及水質(zhì)狀況。浮游植物(定性測量樣品)以國際標(biāo)準(zhǔn)的25號浮游生物網(wǎng)在水面表層呈“∞”字形緩慢來回拖取3～5 min撈取浮游植物樣品，濃縮生物網(wǎng)中的水到100 ml后1～2 ml魯哥試劑固定，帶回實驗室以備鏡檢，另取表層水樣1 L，搖勻后帶回實驗室用于測定水質(zhì)狀況；浮游植物(定量測量樣品)使用有機玻璃采水器在表層采取水樣1 L，10～15 ml魯哥試劑固定，帶回實驗室后經(jīng)24 h沉淀濃縮至30 ml，加入4%甲醛溶液保存以備鏡檢[7-8]。

1.3樣品測定

將定量樣品搖勻后，在顯微鏡(400 x)下進行，采用特定的浮游生物計數(shù)框(Palmer Counting Cell)計數(shù)，選取20～40個視野，每個樣本重復(fù)計數(shù)3次，有效統(tǒng)計數(shù)值。計算結(jié)果為藻類細(xì)胞密度，即單位體積內(nèi)藻類細(xì)胞個體數(shù)表示，對于比較難判斷的藻類，則任選20個個體在高倍鏡下觀察，測出細(xì)胞數(shù)取均值，依據(jù)《中國淡水藻類志》鑒定藻類組成[23]。

選用Margalef豐富度指數(shù)(S)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)(JP)分析浮游植物物種多樣性[1-2]：

S=(N-1)/lnN

(1)

H=-∑(PilnPi)

(2)

JP=H/lnS

(3)

式中：S——總物種數(shù)；N——樣品中生物總個體數(shù)量；Pi——第i種的個體數(shù)量(ni)在總個體數(shù)量(N)中的比例。Shannon-Wiener指數(shù)值為0～1時，水體為重污染；值為1～3時，水體為中污染，其中，值為1～2時，水體為α-中污染，值為2～3時，水體為β-中污染；其值>3時，水體為輕污染或無污染[1-2,7-8]。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和方差分析檢驗，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示(Mean±SD)，所有原始數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉(zhuǎn)換，變量的顯著性通過蒙特卡洛(Monte Carlo)檢驗(499次)，CANOCO 4.5對浮游植物多樣性與環(huán)境因子進行RDA(Redundancy Analysis)冗余分析[26]；采用Pearson相關(guān)分析法檢驗各環(huán)境因子的獨立性與浮游植物多樣性的相關(guān)性[27]，利用Origin 7.5作圖。

2　結(jié)果與分析

2.1水利開發(fā)對二灘水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響

由表1可知，在四川二灘水庫采樣水體中，水利開發(fā)區(qū)共檢出浮游植物7門251種，其中，綠藻門90種，所占比例為35.86%，硅藻門65種，所占比例為25.90%，藍(lán)藻門36種，所占比例為14.34%，隱藻門30種，所占比例為11.95%，甲藻門17種，所占比例為6.77%，金藻門8種，所占比例為3.19%，裸藻門5種，所占比例為1.99%；對照區(qū)共檢出浮游植物7門166種，其中，綠藻門68種，所占比例為40.96%，硅藻門51種，所占比例為30.72%，藍(lán)藻門20種，所占比例為12.05%，隱藻門11種，所占比例為6.63%，甲藻門6種，所占比例為3.61%，金藻門5種，所占比例為3.01%，裸藻門5種，所占比例為3.01%。水利開發(fā)區(qū)和對照區(qū)浮游植物種類在夏季和秋季達(dá)到較高，春季和冬季較低。

表1水利開發(fā)對二灘水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響種

區(qū)域季節(jié)綠藻門硅藻門藍(lán)藻門隱藻門甲藻門金藻門裸藻門合計春季24178652264水利開發(fā)區(qū)夏季211510752161秋季261911943173冬季19147831153春季18135422145對照區(qū)夏季15115321138秋季19156211246冬季16124211137

2.2水利開發(fā)對二灘水庫浮游植物多樣性的影響

浮游植物群落的多樣性指數(shù)具有生態(tài)學(xué)指示作用，為避免采用單一的多樣性指數(shù)來解釋浮游植物群落的多樣性出現(xiàn)偏差，本研究采用以浮游植物數(shù)量進行計算的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、Pielou均勻度指數(shù)(JP)、Margalef種類豐富度指數(shù)(S)以及浮游植物密度(D)，從不同季節(jié)對二灘水庫春、夏、秋、冬季浮游植物多樣性進行分析。4種多樣性指數(shù)顯示(圖1)，二灘水庫水利開發(fā)區(qū)和對照區(qū)浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Margalef種類豐富度指數(shù)在夏季和秋季較高，春季和冬季較低，隨季節(jié)呈先增加后降低趨勢，而浮游密度在秋季達(dá)到最低。水利開發(fā)區(qū)浮游植物密度變化范圍為5×105～1.9×106cells/L，多樣性指數(shù)變化范圍為0.72～1.68，均勻度指數(shù)變化范圍為6.2～9.5，豐富度指數(shù)變化范圍為0.53～0.82；對照區(qū)浮游植物密度變化范圍為3×105～1.6×106cells/L，多樣性指數(shù)變化范圍為2.45～3.14，均勻度指數(shù)變化范圍為5.2～6.7，豐富度指數(shù)變化范圍為0.74～0.93。不同季節(jié)浮游植物密度和豐富度指數(shù)均表現(xiàn)為水利開發(fā)區(qū)顯著或者極顯著高于對照區(qū)，多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均表現(xiàn)為對照區(qū)極顯著高于水利開發(fā)區(qū)(p<0.01)。

2.3水利開發(fā)對二灘水庫水質(zhì)狀況的影響

注：**表示差異性在0.01水平顯著；*表示差異性0.05水平上顯著，下圖同。

圖1水利開發(fā)對浮游植物多樣性的影響

圖2水利開發(fā)對二灘水庫水質(zhì)狀況的影響

2.4二灘水庫浮游植物群落指標(biāo)與水體理化因子的關(guān)系

將各環(huán)境因子與二灘水庫浮游植物群落多樣性分別進行相關(guān)分析，以水利開發(fā)區(qū)和對照區(qū)的每個樣本的水質(zhì)指標(biāo)為自變量，浮游植物群落指標(biāo)為因變量作相關(guān)分析。

表2二灘水庫浮游植物群落多樣性與水質(zhì)指標(biāo)的關(guān)系

影響因子水利開發(fā)區(qū)Margalef豐富度指數(shù)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)Pielou均勻度指數(shù)對照區(qū)Margalef豐富度指數(shù)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)Pielou均勻度指數(shù)水溫0.562**0.661**0.489*0.671**0.714**0.501**透明度-0.1400.0560.0980.2100.1070.051pH-0.103-0.256-0.173-0.230-0.114-0.205TN濃度0.703**0.569**0.662**0.485*0.512**0.301TP濃度0.351-0.271-0.3010.105-0.214-0.109NH+4-N濃度0.556**0.423*0.621**0.712**0.605**0.463*BOD5濃度-0.169-0.0140.078-0.321-0.1070.185CODcr濃度-0.125-0.231-0.089-0.235-0.421*-0.124高錳酸鉀指數(shù)-0.089-0.1230.231-0.301-0.256-0.157

注：**表示相關(guān)性在0.01水平上極顯著(雙尾)；*表示相關(guān)性在0.05水平上顯著(雙尾)，下表同。

2.5二灘水庫浮游植物多樣性與環(huán)境因子的RDA冗余分析

表3RDA排序結(jié)果

排序軸軸1軸2特征值0.6280.205變量累積百分比——物種數(shù)據(jù)62.80082.300物種—環(huán)境關(guān)系62.80082.300蒙卡羅檢驗499.000499.000p值0.0010.001F值5.6904.120物種—環(huán)境相關(guān)性1.0001.000變量解釋98.240—所有特征值之和1.000—所有典范特征值之和1.000—水溫0.856**0.713**透明度0.234-0.103pH-0.592*-0.231TN濃度0.763**0.551*TP濃度0.2560.378NH+4-N濃度0.658**0.613**BOD5濃度0.2210.357CODcr濃度0.104-0.059高錳酸鉀指數(shù)0.4130.310

3　討論與結(jié)論

本研究中，二灘水庫水利開發(fā)區(qū)共檢出浮游植物7門251種，對照區(qū)共檢出浮游植物7門166種，主要種類為綠藻門，可以初步推斷二灘水庫藻類植物的群落組成主要為綠藻類型；水利開發(fā)區(qū)和對照區(qū)浮游植物種類在夏季和秋季達(dá)到較高，春季和冬季較低，水利開發(fā)區(qū)浮游植物總數(shù)顯著高于對照區(qū)，但二者浮游植物種類保持不變，并且水利開發(fā)區(qū)和對照區(qū)浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Margalef種類豐富度指數(shù)隨季節(jié)呈先增加后降低趨勢，在春季和冬季溫度較低時，二灘水庫的浮游植物種類比較少，但仍然是綠藻門和硅藻門浮游植物占主導(dǎo)，與前人的研究結(jié)果相一致[4-5,28-29]。夏季和秋季，水溫較高，在加上水質(zhì)中TN和TP濃度較高，導(dǎo)致浮游植物種類數(shù)豐富[7-8]。受水利開發(fā)等條件的影響，浮游植物密度在秋季達(dá)到最低，不同季節(jié)浮游植物密度和豐富度指數(shù)均表現(xiàn)為水利開發(fā)區(qū)顯著或者極顯著高于對照區(qū)，多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均表現(xiàn)為對照區(qū)極顯著高于水利開發(fā)區(qū)(p<0.01)，由此表明，水利開發(fā)增加了二灘水庫浮游植物總數(shù)和密度，而降低了浮游植物的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)，對浮游植物多樣性的季節(jié)分布影響并不大。

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Effect of Development of Water Conservancy on Seasonal Community Structure of Phytoplankton and Water Quality of Ertan Reservoir, Sichuan Province

DENG Jinyan

(DepartmentofArchitecturalEngineering,NeijiangVocational&TechnicalCollege,Neijiang,Sichuan641100,China)

water conservancy development; Ertan reservoir; phytoplankton; water quality; seasonal change

2015-06-24

2015-07-22

四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)研究規(guī)劃項目(2010JY0089)

鄧金燕(1983—),女,四川內(nèi)江人,本科,講師,主要從事水利工程、水利資源開發(fā)研究與教學(xué)工作。E-mail:dengjinyan_008@163.com

-N，高錳酸鉀指數(shù)，BOD5和CODcr濃度均表現(xiàn)為水利開發(fā)區(qū)高于對照區(qū)，局部有所波動，在冬季二者的差異不明顯，說明了水利開發(fā)對二灘水庫冬季水質(zhì)的影響較??；(4) 相關(guān)性分析表明二灘水庫浮游植物群落多樣性與水溫和TN濃度呈顯著或極顯著正相關(guān)，與pH呈顯著負(fù)相關(guān)，說明pH、水溫和TN含量是影響二灘水庫浮游植物多樣性的主要因素。

Q178; X524

A

1005-3409(2016)01-0349-07