張 振，張樂源

（1.江蘇省水文水資源勘測局鎮(zhèn)江分局,江蘇 鎮(zhèn)江 212000；2.江蘇省水文水資源勘測局南通分局,江蘇 南通 226000）

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要的貢獻者和參與者,對水生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量交換發(fā)揮著重要的作用[1]。有研究指出,浮游植物可以作為水生態(tài)環(huán)境變化的重要指示生物,且不同浮游植物種群對水生態(tài)環(huán)境因子的響應也不相同,因此,浮游植物群落結構可以對環(huán)境因子的變化起到指示作用,特別是浮游植物群落結構組成、多樣性的變化[2-3]。水生態(tài)環(huán)境因子主要包括水體pH、溶解氧、營養(yǎng)鹽等含量,通過分析浮游植物群落結構與水生態(tài)環(huán)境因子之間的關系,可以客觀評價水體營養(yǎng)與群落變化之間的關系,為水體健康提供基礎數(shù)據(jù)和理論依據(jù)[4-5]。

凌塘水庫,屬太湖湖西水系,位于江蘇省鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)南部低丘陵區(qū)小金河上游,地形大致呈西高東低。水庫集水面積25.5 km2,總庫容1433 萬m3,是鎮(zhèn)江市南部地區(qū)重要的防洪、灌溉工程。凌塘水庫,共劃分1個水功能區(qū),為凌塘水庫丹徒飲用水水源、漁業(yè)用水區(qū),2020 年水功能區(qū)水質目標為Ⅱ類。凌塘水庫常規(guī)的水質監(jiān)測多集中于水體物理、化學養(yǎng)分的測算,而鮮有對于水體浮游植物群落結構的變化及其與環(huán)境因子之間的關系的報道。本研究主要是通過對凌塘水庫2020 年不同季節(jié)浮游植物與環(huán)境因子進行調查,摸索凌塘水庫浮游植物群落結構隨季節(jié)的變化情況,以及不同季節(jié)浮游植物群落結構與環(huán)境因子之間的相互關系,力爭為本區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)的安全、評價及防治提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 采樣點設置與采樣時間

于2020 年2 月～11 月對鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)凌塘水庫進行采樣調查,取樣點為凌塘水庫長期監(jiān)測點位,其坐標為：119°24'4.07",32°4'29.03"。

1.2 樣品采集與分析

（1）浮游植物樣品的采集：用采水器取水下50 cm處水樣1000 mL,放置在塑料瓶中,并加入1.5%魯哥試劑進行固定,在實驗室靜置24 h后取100 L樣品放置在電子顯微鏡下進行鑒定和技術[6]。

（2）總氮測定：依照《水質 紫外分解后總氮的測定——用流動分析法（CFA與FIA）和光譜檢測法》（ISO 29441-2010）中描述的方法進行測定；

（3）總磷測定：依照《水質 液流分析測定正磷酸鹽和總磷含量—第2部分：連續(xù)流動分析法》（ISO 15681-2003）中描述的方法進行測定；

（4）透明度測定：依照《透明度的測定 透明度計法、圓盤法》（SL 87-1994）中描述的方法進行測定；

（5）高錳酸鹽指數(shù)測定（CODMn）：依照《水質 高錳酸鹽指數(shù)的測定 酸性高錳酸鉀法》（GB/T 11892-1989）中描述的方法進行測定；

（6）葉綠色a測定：采用乙醇免研法測定水體中葉綠素a[7]。

1.3 營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算

根據(jù)《湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評價方法及分級技術規(guī)定》,利用總氮、總磷、透明度、葉綠色a、高錳酸鹽指數(shù)進行計算得出。

1.4 多樣性指數(shù)計算

（1）Shannon-wiener指數(shù)（H指數(shù)）計算公式[8]：

式中：S為藻類種類, pi為第i種藻類占整個藻類個體數(shù)的比例。

（2）Pielov均勻度指數(shù)（J指數(shù)）計算：

式中：H'為Shannon-wiener指數(shù)；S為藻類種類。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS18.0 分析數(shù)據(jù)的差異性和Pearson相關性,采用Excel2007 軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 水體浮游植物的群落組成

表1 所示為不同季節(jié)凌塘水庫浮游植物群落結構數(shù)量變化。由表1 可知,浮游植物總量在73.0×104/L～119.0×104/L,其中6 月份時浮游植物數(shù)量最多,而2月份時浮游植物總量降至最低。通過測定,共鑒定出6 門49 屬65 種浮游植物,其中以綠藻門和硅藻門浮游植物全年密度最大,綠藻門浮游植物在6 月份時密度最大,達48.4×104/L,硅藻門浮游植物密度在9 月份時最大,達28.0×104/L；裸藻門浮游植物全年密度最低,且在6 月份時密度達到最小值；而藍藻門浮游植物在2 月份時沒有被檢測出,金藻門浮游植物在11 月份時未檢測到。

表1 不同季節(jié)浮游植物群落結構變化

2.2 不同浮游植物的優(yōu)勢度變化

圖1所示為不同季節(jié)浮游植物群落優(yōu)勢度變化情況。由圖可知,在2月份時,以綠藻門和硅藻門浮游植物優(yōu)勢度最大,合計占總密度的71.4%；6月份時,綠藻門浮游植物優(yōu)勢度最大,達40.7%,其次是金藻門23.7%和硅藻門20.3%；9月份時,綠藻門浮游植物優(yōu)勢度最大44.4%,其次是硅藻門浮游植物,占比達25.9%；11月份時,綠藻門浮游植物優(yōu)勢度最高,達46.5%,其次是硅藻門和隱藻門浮游植物,優(yōu)勢度分別為24.8%和18.8%。

圖1 不同季節(jié)浮游植物優(yōu)勢度變化情況

2.3 不同浮游植物的多樣性指數(shù)變化情況

圖2所示為不同浮游植物群落結構的Shannon指數(shù)和Pielov指數(shù)變化情況,由圖可以看出,2020 年度,隨著時間的推移,水體浮游植物多樣性指數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢,2月份時,Shannon指數(shù)和Pielov指數(shù)均最高,分別達4.06 和0.89；而6 月份時,Shannon指數(shù)和Pielov指數(shù)均降至最低,分別為3.91和0.82。

圖2 浮游植物多樣性指數(shù)變化

2.4 不同季節(jié)水體環(huán)境因子變化情況

表2所示為不同季節(jié)水體環(huán)境因子變化情況。由表可知,凌塘水庫全年pH值變化不大,為8.1～8.4；溶解氧含量在2 月份時達到最大值11.1 mg/L,而9 月份時,含量最低,其濃度為7.4 mg/L；高錳酸鹽指數(shù)在2 月份和11 月份達到最大3.8 mg/L；總氮、總磷含量均在11 月份時達到最大值,其含量分別為0.71 mg/L 和0.069 mg/L；水體葉綠素a含量和透明度均在2月份時最低,而其他季節(jié)變化不大。

表2 不同季節(jié)水體環(huán)境因子變化情況

2.5 水體營養(yǎng)狀態(tài)評價

圖3 所示為不同季節(jié)水體營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)變化情況。由圖可知,2020 年2 月、6 月、9 月和11 月水體營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分別為48.3、48.7、50.0 和51.8。根據(jù)《湖泊（水庫）營養(yǎng)狀態(tài)評價標準及分級方法》規(guī)定,凌塘水庫在2020 年下半年水體處于輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)。

圖3 不同季節(jié)水體營養(yǎng)狀態(tài)評價

2.6 浮游植物群落與環(huán)境因子之間的相關性分析

表3所示為浮游植物群落結構與環(huán)境因子之間的相關性分析。由表3可知,水體總藻密度與水體總氮含量和氨氮含量呈顯著負相關關系,與藍藻門和綠藻門浮游植物密度呈顯著正相關關系；藍藻門和綠藻門浮游植物密度之間存在顯著正相關關系；金藻門和隱藻門浮游植物密度之間存在極顯著負相關關系。

表3 相關性分析

3 討論

凌塘水庫作為丹徒區(qū)重要的水源保護地和生態(tài)補償區(qū)域,其水體營養(yǎng)狀態(tài)應綜合環(huán)境因子與生物學指標進行全面的、系統(tǒng)的研究與分析。有研究表明,浮游植物在不同季節(jié),其主導群落可以概括為：夏季以綠藻門浮游植物為主要類型,秋季以硅藻門浮游植物為主要類型[9]。而在本研究中,2020 年6 月～9 月期間,綠藻門的數(shù)量約占總密度的60.84%,表現(xiàn)為優(yōu)勢種群；而硅藻門數(shù)量在全年中,以9 月份時達到最大值,屬于第二大的浮游植物種群。隨著季節(jié)的變化,表現(xiàn)出不同的群落結構,表明水體溫度對群落結構的影響較大[10]。

本研究中可以發(fā)現(xiàn),2 月份時浮游植物的多樣性指數(shù)最高,而夏秋季節(jié)浮游植物豐富度有所下降,主要是因為夏秋季節(jié),水溫相對較高,降低了水體中的溶解氧含量。有研究表明,浮游植物群落結構與溶解氧含量呈現(xiàn)顯著正相關關系,因此,溶解氧的含量對于浮游植物群落結構變化起著重要的作用[11]。春季水體Shannon指數(shù)高表明凌塘水庫春季浮游植物多樣性更高,群落結構相對穩(wěn)定性較高且復雜[12]。Pielov指數(shù)在2 月份時也達到了最大值,表明凌塘水庫在冬春季節(jié)具有更均勻的群落種類和數(shù)量[13]。

浮游植物群落結構變化受到多重因素的影響[14]。以往的研究表明,水體溶解氧、總氮、pH等均與浮游植物的密度和群落結構息息相關[15]。另外,水體中魚類對浮游植物的影響也是一大因素。凌塘水庫位于江南地區(qū),氣溫較高,受人類活動影響較大,利于浮游植物的生長,在有效控制污染源的前提下,改善水體生態(tài)環(huán)境,提升水體質量,是改善和保持浮游植物群落結構的重要因素,同時也是降低水體富營養(yǎng)化的主要舉措。

4 結論

凌塘水庫共檢測到浮游植物6 門49 屬65 種,其中綠藻門和硅藻門浮游植密度最大,且表現(xiàn)出明顯的時空差異,即夏季密度大于冬季；冬春季節(jié)浮游植物Shannon指數(shù)和Pielov指數(shù)相對較高；通過相關性分析可知,浮游植物總體密度與水體總氮含量和氨氮含量呈顯著負相關關系。