黃蘭貴 殷環(huán)環(huán) 張航 吳越

摘要：為研究鄱陽湖出口浮游植物群落與環(huán)境因子關(guān)系，2017年對湖口斷面浮游植物群落組成及環(huán)境因子變化進行了調(diào)查。藻類群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA分析顯示，隱藻屬、舟形藻屬、直鏈藻屬3種優(yōu)勢種受環(huán)境因子影響程度較為相似，主要受總磷、氨氮的負相關(guān)影響。研究表明：氣溫、氨氮、水溫、總磷、溶解氧、氯化物為湖口斷面藻類分布的主要影響因素;其中，氣溫、水溫等環(huán)境因子對藍藻門影響最大，硅藻門受環(huán)境因子影響較小。

關(guān)鍵詞：浮游植物群落;環(huán)境因子;RDA;藻類;優(yōu)勢種;鄱陽湖

中圖法分類號：X824文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.08.015

文章編號：1006 - 0081（2021）08 - 0077- 06

1 研究背景

浮游植物[1-2]在地球上的分布很廣，從炎熱的赤道至常年冰封的極地，無論是江河、湖海、溝渠、塘堰，各種臨時性積水，或是潮濕地表、墻壁、樹干、巖石;甚至沙漠、積雪上都有其蹤跡。浮游植物種群在熱帶、亞熱帶、溫帶地區(qū)發(fā)生變化，內(nèi)陸水體浮游植物的組成和數(shù)量在1 a內(nèi)的不同季節(jié)有規(guī)律地發(fā)生變化。水溫較低的春季和秋末冬初適合于甲藻和硅藻的生長;夏季以及春末秋初水溫高的季節(jié)有利于綠藻和藍藻繁殖。而且，浮游植物是測量水質(zhì)的指示生物，與浮游植物的藍綠藻爆發(fā)導(dǎo)致的水華豐富程度和群落組成有著密不可分的關(guān)系，浮游植物的減少或過度繁殖，預(yù)示該片水域水質(zhì)正趨向惡化。湖泊（水庫）浮游植物數(shù)量的增加，特別是藍藻瘋長和生長季節(jié)的延長就是湖泊（水庫）富營養(yǎng)化的一個重要標志。

隨著近幾十年來江西省工業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)藥、化肥、工業(yè)廢水、生活污水排放等使水污染不斷加重，已成為影響鄱陽湖生態(tài)環(huán)境的重要因素。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境的承載能力成為制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。2017年對鄱陽湖出口處浮游植物組成、多樣性指數(shù)、環(huán)境因子進行了監(jiān)測，為鄱陽湖生態(tài)修復(fù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時也為尋求其水質(zhì)發(fā)展變化原因和趨勢提供了一定參考。

2 研究區(qū)域概況

2.1 河流狀況

湖口站位于鄱陽湖[3]水道最末端順直處，上游有贛、撫、信、修、饒5條江河入?yún)R鄱陽湖，湖面面積為5 100 km2，區(qū)間集水面積為2 600 km2，由于上游湖面寬大，因此風浪大，測驗較困難。該站測流斷面上距鄱陽湖大橋約1 km;下距江湖匯流處1 km，左岸灘地在1964年修建圩堤后逐年培厚加高，堤頂高程 22.08 m，右岸有上、下石鐘山分居斷面上、下游，兩山之間建有防洪堤，堤頂高程 24.30 m。水流出口后約1 km ，與張家洲尾端相遇，洲長約1.5 km，自九江新港鎮(zhèn)起分水流為二，因距河口太近，受長江來水嚴重頂托影響時水流紊亂，每年7，8月產(chǎn)生倒流。

2.2 氣候條件

湖口站位于北亞熱帶濕潤性氣候區(qū)，熱量豐富，雨量充沛，四季分明。該區(qū)域年平均氣溫17.4 ℃;最冷月（1月）平均氣溫4.2 ℃，最熱月（7～8月）平均氣溫28.8 ℃，有記載極端最低溫-10.3 ℃、極端最高溫40.3 ℃;常年無霜期258.8 d;年平均降水量1 442.5 mm;全年實際日照總時數(shù)平均1 983.8 h，日照率為45%。受寒潮和季風影響，湖口災(zāi)害性天氣主要有春季低溫陰雨、春夏季暴雨、夏秋干旱和干熱風以及冬季寒潮大風和凍害。其中，以暴雨與長江、鄱陽湖外澇引起的洪澇造成危害最大。據(jù)統(tǒng)計，三峽水庫建成前，大水（水位年內(nèi)變幅大于30%）平均8 a一遇，中水（水位變幅10%～30%）平均4 a一遇;歷史最高水位22.58 m（1998年8月1日），最低水位5.9 m（1963年2月6日）

3 樣品采集與處理分析

3.1 浮游植物樣品采集及處理

樣品采集和處理主要根據(jù)SL167-2014《水庫漁業(yè)資源調(diào)查規(guī)范》。2017年1～12月每月采集一次，測定水環(huán)境因子。

（1）樣品采集。定量樣品用采水器采集，采樣點應(yīng)采集水樣1 000 mL。定性樣品采用25號（0.064 mm）浮游生物網(wǎng)在表層按照“∞”緩慢拖拽采集。

（2）樣品固定。 樣品采用魯哥氏液固定，用量為水樣體積的1.0%～1.5%。如樣品需要較長時間保存，則再加入40%甲醛溶液，用量為水樣體積的4%。

（3）水樣沉淀與制備。搖勻水樣，導(dǎo)入固定在架子上的1 000 mL沉淀器中，經(jīng)過2 h后將沉淀器輕輕旋轉(zhuǎn)一會，再靜置24 h，充分沉淀后用虹吸管慢慢吸去上層清液。

3.2 水環(huán)境因子樣品采集及分析

水環(huán)境因子根據(jù)SL 219-2013《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》采集并保存，主要測定氣溫、水溫、pH值、電導(dǎo)率、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)等項目。分析均滿足規(guī)范要求。水質(zhì)類別根據(jù)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》確定。

4 數(shù)據(jù)分析與處理

4.1 藻類群落結(jié)構(gòu)特征分析

（1）多樣性指數(shù)分析。Shannon-Weaver指數(shù)H：

式中：N為同一樣品中的個體總數(shù)，ni為第i種的個體數(shù)。Shannon-Weaver指數(shù)評價[4]：03為清潔環(huán)境。

（2）優(yōu)勢種分析。優(yōu)勢種是根據(jù)物種出現(xiàn)的頻率以及個體數(shù)量來確定，在浮游植物群落中超過總藻密度的15%均為優(yōu)勢種。一般取藻密度的前3位作為優(yōu)勢種。

4.2 藻類群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子相關(guān)性分析

使用Canoco for Windows 5軟件[5-6]對物種數(shù)據(jù)以及環(huán)境因子進行相關(guān)性分析[7-11]。用species-sample做DCA分析判斷，采用RDA線性模型或CCA單峰模型。SD<3應(yīng)選擇RDA分析，3≤SD≤4選擇RDA與CCA分析均可。SD>4應(yīng)選擇CCA分析，使物種數(shù)據(jù)及環(huán)境因子數(shù)據(jù)正態(tài)分布。將物種數(shù)據(jù)以及水環(huán)境因子數(shù)據(jù)（除pH值以外）均進行l(wèi)g（x+1）轉(zhuǎn)化。

5結(jié)果與分析

5.1 湖口站浮游植物結(jié)構(gòu)特征

5.1.1浮游植物門類藻密度變化分析

結(jié)合圖1和圖2分析，2017年全年主要藻類為硅藻門、隱藻門、藍藻門。

（1）硅藻門在全年所占比例均較高，在8，9月藍藻大量爆發(fā)時也只是稍稍減少，原因可能是適應(yīng)環(huán)境突然變化能力較好、與其他藻類競爭能力較強。

（2）隱藻門在1～7月所占比例較高，在6月所占比例最高，為67.6%，與硅藻門呈競爭狀態(tài)。8月在藍藻大量爆發(fā)時所占比例下降為3.2%，原因可能是隱藻門適應(yīng)環(huán)境突然變化能力較差。9～12月恢復(fù)正常，所占比例較高。

（3）藍藻門在全年（除8，9月外）占比均較少。在8月份時出現(xiàn)微囊藻屬大量爆發(fā)，占比76.5%，并出現(xiàn)水華，原因分析可能是水溫升高，水體富營養(yǎng)化導(dǎo)致。

（4）在8月發(fā)生藻類大量爆發(fā)，綠藻門、藍藻門、硅藻門、隱藻門藻密度均大量增加，其余藻類變化程度不大。其中，藍藻、硅藻增加程度最大。藍藻藻密度從0.35×104 cells/L劇增至190.35×104 cells/L，硅藻門藻密度從1.08×104 cells/L增至31.05×104 cells/L?？傇孱愒迕芏葟?.33×104 cells/L劇增至235.21×104 cells/L。結(jié)合水環(huán)境因子監(jiān)測項目原始數(shù)據(jù)（表2），分析原因可能是水溫、氣溫升高，環(huán)境條件適宜，導(dǎo)致藍藻大量爆發(fā)。

（5）在10月發(fā)生長江水倒灌至鄱陽湖特殊水情，導(dǎo)致藻類密度均大幅下降。分析原因可能是長江藻藻密度相比于湖口藻藻密度明顯較低，倒灌時湖口藻類分布和藻密度接近長江藻類分布類型。

5.1.2 常見優(yōu)勢種屬分析

2017年對湖口站進行了浮游植物調(diào)查，共鑒定出藻類6門36屬。其中，硅藻門12屬，甲藻門2屬，藍藻門8屬，裸藻門3屬，綠藻門10屬，隱藻門1屬。結(jié)合表3、圖3、圖4分析，全年常見優(yōu)勢種為隱藻屬、舟形藻屬、直鏈藻屬，而微囊藻屬在8，9月突然大量增加成為絕對優(yōu)勢種。

（1）隱藻屬全年優(yōu)勢種出現(xiàn)次數(shù)為9次，優(yōu)勢種時所占比例19.8%～67.5%，藻類藻密度從0.04萬cells/L增至16.3萬cells/L，藻密度變化程度較為明顯。藻密度變化趨勢基本從1～9月呈逐漸增加，在9月時達到最大藻密度16.3萬cells/L，9，11月基本保持一致而后藻密度逐漸減小。

（2）舟形藻屬優(yōu)勢種次數(shù)為5次，優(yōu)勢種時所占比例15.2%～31.9%，藻類藻密度從0.06萬cells/L增至24.3萬cells/L。1～7月藻密度變化程度基本不大，在8月藻類大量爆發(fā)時劇增達到最大藻密度24.3萬cells/L，9～12月藻密度逐漸減小。

（3）直鏈藻優(yōu)勢種次數(shù)為6次。優(yōu)勢種時所占比例15.7%～33.5%。藻類藻密度范圍由0.03萬cells/L增至1.63萬 cells/L，全年變化幅度不大，1～4月藻密度呈上升趨勢，5～7月呈下降趨勢，在8～12月呈下降趨勢。最大藻密度出現(xiàn)在4月。

（4）微囊藻屬優(yōu)勢種次數(shù)2次，優(yōu)勢種時所占比例34.6%、76.5%。藻類藻密度由26.3萬 cells/L增至180萬cells/L，在8，9月大量爆發(fā)，其余時間藻密度較少。

5.1.3 物種多樣性分析

Shannon-Weaver指數(shù)范圍為1.46～3.19，表明按照Shannon-Weaver指數(shù)評價，水體大部分時間為輕度污染，全年只有2，6，8月為中度污染，水體整體較好。

5.1.4 藻類群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子相關(guān)性分析

先用Species-Sample做DCA分析判斷，SD=1.1<3，因此選擇采用RDA模型分析。分析結(jié)果見圖5。從20項水質(zhì)參數(shù)中挑選出對藻類群類結(jié)構(gòu)影響程度較大的10項參數(shù)（表4）。根據(jù)水環(huán)境因子對群落變異的解釋度排序，理化因子對群落結(jié)果影響程度氣溫>氨氮>水溫>總磷>溶解氧>氯化物>氟化物>總氮>五日生化需氧量>總硬度。

（1）藍藻門、綠藻門、隱藻門。環(huán)境因子氣溫、水溫與其呈強烈的正相關(guān)，總磷、氨氮、溶解氧、氯化物與其成強烈的負相關(guān)。表明藍藻門、綠藻門、隱藻門主要受氣溫、水溫、總磷、氨氮、溶解氧、氯化物等影響。

（2）硅藻門。受環(huán)境影響較小，主要與總磷、氨氮、氟化物、成較強負相關(guān)性、與五日生化需氧量成正相關(guān)。

（3）甲藻門。主要與氯化物成負相關(guān)性。

（4）隱藻、舟形藻、直鏈藻3種優(yōu)勢種，受環(huán)境因子影響程度較為相似，主要受總磷、氨氮負相關(guān)影響。

（5）藍藻門、綠藻門、隱藻門為受環(huán)境因子影響較大的3種門類。原因分析：①2017年湖口站氣溫變化大致范圍為：8.8 ℃～35.0 ℃，水溫變化范圍：11.0 ℃～31.7℃。氣溫、水溫與藻類數(shù)量呈強烈的正相關(guān)，隨著溫度慢慢升高，陽光照射條件越來越好，環(huán)境越來適宜藻類繁殖。②總磷、氨氮與藻類數(shù)量成強烈的負相關(guān)，平常湖口環(huán)境氮磷濃度為浮游植物的適宜濃度，但是超過一定濃度后反而會抑制浮游藻類繁殖。③溶解氧與藻類數(shù)量成強烈的負相關(guān)，浮游植物增加，繁殖、生長過程中耗氧導(dǎo)致水中溶解氧濃度降低。④氯化物與藻類數(shù)量成強烈的負相關(guān)，排入湖口生活污水中含次氯酸，會影響藻類繁殖。

本研究表明，氣溫、氨氮、水溫、總磷、溶解氧、氯化物為湖口斷面藻類分布的主要影響因素。其中，氣溫、水溫等環(huán)境因子對藍藻門影響最大，硅藻門受環(huán)境因子影響較小。

5.2 水環(huán)境因子變化特征

在整個采樣周期內(nèi)測定水環(huán)境因子原始數(shù)據(jù)見表2，2017年湖口表層水環(huán)境因子變化范圍見表5。數(shù)據(jù)變化規(guī)律見圖6。監(jiān)測結(jié)果表明，湖口水質(zhì)全年處于Ⅲ-Ⅳ類水。2017年湖口主要水環(huán)境污染因子為總氮、總磷，可能是因為采樣周邊受人為活動影響較大，因此必須嚴格控制生活污水的排放。其余參數(shù)均在Ⅰ-Ⅱ類，表明湖口水環(huán)境因子整體較好，在未進入汛期前1～5月水質(zhì)變化整體較為平穩(wěn)。而進入汛期后6～9月大部分水質(zhì)參數(shù)明顯變好，分析原因可能是湖口流量明顯增大，而排入湖中污染物沒有明顯增加，污染物被稀釋使得檢出濃度變低。10月水質(zhì)突然變差，分析原因可能是在湖口處發(fā)生長江水倒灌進入鄱陽湖所致。而長江水與鄱陽湖水質(zhì)相比較差。11～12月整體水質(zhì)變化整體較為平穩(wěn)。為了改善湖口水質(zhì)，必須重點關(guān)注湖口總氮、總磷兩個參數(shù)的變化，嚴格控制生活污水的排放。

6 結(jié) 論

（1）監(jiān)測結(jié)果表明湖口水質(zhì)全年處于Ⅲ-Ⅳ類水，湖口2017年主要污染水環(huán)境因子為總氮、總磷，其余參數(shù)均在Ⅰ～Ⅱ類，整體較好。

（2）2017年對湖口斷面進行了浮游植物的調(diào)查，共鑒定出藻類6門36屬。其中，硅藻門12屬，甲藻門2屬、藍藻門8屬、裸藻門3屬、綠藻門10屬、隱藻門1屬。全年常見優(yōu)勢種為隱藻屬、舟形藻屬、直鏈藻屬。其中，隱藻屬、舟形藻屬、直鏈藻屬3種為優(yōu)勢種，受環(huán)境因子影響程度較為相似，主要受總磷、氨氮負相關(guān)影響。

（3）氣溫、氨氮、水溫、總磷、溶解氧、氯化物為湖口斷面藻類分布的主要影響因素。藍藻門受環(huán)境因子影響最大，硅藻門受環(huán)境因子影響較小。

（4）對于藍藻門、綠藻門、隱藻門，環(huán)境因子氣溫、水溫與其呈強烈的正相關(guān)關(guān)系，總磷、氨氮、溶解氧、氯化物與其成強烈的負相關(guān)關(guān)系。這表明，藍藻門、綠藻門、隱藻門主要受氣溫、水溫、總磷、氨氮、溶解氧、氯化物等環(huán)境因子影響。

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（編輯：李 晗）