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        漳河岳城水庫浮游植物多樣性及富營養(yǎng)化研究

        2023-08-29 08:07:00
        現(xiàn)代農(nóng)村科技 2023年9期
        關(guān)鍵詞:綠藻藍藻平均值

        高 迪

        (水利部海委漳衛(wèi)南運河管理局 山東 德州 253009)

        岳城水庫是漳衛(wèi)南流域漳河上的一座大(Ⅰ)型控制性水利工程,它的主要任務(wù)是防洪、灌溉、城市供水,同時兼顧發(fā)電,是下游河北、河南、山東20 余縣市和京廣、京滬鐵路及京港澳等數(shù)條高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施防洪的重要屏障。岳城水庫作為國家一級水源地,也是北京供水的備用水源地,已被列入《全國重要飲用水水源地名錄》,解決邯鄲、安陽兩市工業(yè)及生活用水,同時也為兩市及下游相關(guān)地區(qū)提供農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)用水。

        浮游植物是指生活在水體表層、體積微小的植物。浮游植物主要是指浮游藻類,屬于浮游生物中的自養(yǎng)生物[1]。浮游植物對于水體水質(zhì)狀況的變化十分敏感,尤其是對水質(zhì)要求較高[2],它的變化可以反應(yīng)出水體狀況和營養(yǎng)程度的變化。因此,研究浮游植物的數(shù)量及多樣性特征對于監(jiān)測、評估湖庫水體的營養(yǎng)狀況、水生生態(tài)系統(tǒng)的健康以及采取相應(yīng)的管理措施具有重要意義。

        1 材料與方法

        1.1 研究區(qū)概況。岳城水庫位于漳河干流出山口處,控制流域面積18 100 km2,占漳河流域山區(qū)面積的99.4%,總庫容13 億m3。本流域處于溫帶半干旱季風性氣候區(qū),冬季寒冷干燥,夏季炎熱多雨,年內(nèi)氣候變化較大,降水量年際變化和時空分布很不均勻,流域多年平均降水量578.6 mm,岳城水庫多年平均降水量為502mm,全年降水量的70%~80%集中在6~9 月。

        1.2 采樣方法。在水庫的庫心和壩前位置各設(shè)置1 個采樣點,調(diào)查采集水庫的浮游植物樣品。定性樣品用25號浮游生物網(wǎng)在水面下0.15m 處作“∞”形拖曳3min[3],將收集到的浮游植物裝入100 ml 標本瓶中,加3 ml固定液(甲醛∶丙三醇∶水為1∶1∶8)現(xiàn)場保存;定量樣品在相同位置取1 L 水樣于樣品瓶中,加入15 ml魯戈氏液固定,帶回實驗室靜置后分析。2022 年5 ~10 月份,每月采集1 次,共進行6 次。

        1.3 測定指標。葉綠素a 用哈希HACH Hydrolab 多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀進行測定。

        1.3.1 浮游植物的鑒定。定性樣品沉淀24 h 后,分別依次取底層沉積物和搖勻后的中間層水樣制作臨時封片,顯微鏡(Scope A1)下觀察浮游植物形態(tài)特征并結(jié)合《Freshwater Algae of North America:Ecology and Classification》 《中國淡水藻類—系統(tǒng)、分類及生態(tài)》和《中國淡水生物圖譜》對浮游植物鑒定[4]。

        1.3.2 Shannon 多樣性指數(shù)(H 值)測定。Shannon 多樣性指數(shù)是現(xiàn)代生態(tài)科學中最常用的指數(shù)之一,是用于調(diào)查植物群落局域生境內(nèi)多樣性的指數(shù),多用于大型湖庫浮游植物多樣性研究工作。富營養(yǎng)化評價標準,H 值在0 ~2,表明水體富營養(yǎng);2 ~3 表明水體中營養(yǎng);大于3 時表明水體貧營養(yǎng)[5]。其計算公式為:

        式中:S為樣品中種類總數(shù);N為樣品中浮游植物總個體數(shù);ni為樣品中第i種浮游植物個體數(shù)。

        1.3.3 水體富營養(yǎng)化。指的是水體中N、P 等營養(yǎng)鹽含量過多而引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象。評價指標包含總磷(TP)、總氮(TN)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、透明度(SD)和葉綠素a(chla),其計算公式為:

        式中:EI 為營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù);En為評價項目賦分值;N 為評價項目個數(shù)。以《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程》為評價標準,湖庫營養(yǎng)狀態(tài)分級:貧營養(yǎng)(0≤EI≤20);中營養(yǎng)(20≤EI≤50);輕度富營養(yǎng)(50<EI≤60);中度富營養(yǎng)(60<EI≤80);重度富營養(yǎng)(80<EI≤100)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成

        2.1.1 浮游植物種類組成。對岳城水庫各監(jiān)測點位進行浮游植物調(diào)查,結(jié)果如表1,5 ~10 月份共進行6次調(diào)查,共發(fā)現(xiàn)5 門13 種,其中8 月份共檢出浮游植物4 門11 種,以綠藻門最多,其次為硅藻門和藍藻門,其它門類較少;9 月份和10 月份分別檢出浮游植物4 門6 種,以綠藻門和藍藻門最多,其次為硅藻門和甲藻門。

        表1 岳城水庫浮游植物各門種類數(shù)量統(tǒng)計

        2.1.2 岳城水庫浮游植物空間分布情況。由表2 可知,5 ~10 月份調(diào)查結(jié)果表明,8 月份監(jiān)測點檢出的浮游植物種類最多,庫心檢出的浮游植物有綠藻門、硅藻門、藍藻門和甲藻門,共4 門,合計10 種;壩前檢出的浮游植物有綠藻門、硅藻門、藍藻門和甲藻門,共4 門,合計10 種。7 月份監(jiān)測點檢出的浮游植物種類最少,庫心檢出的浮游植物有綠藻門、硅藻門和藍藻門,共3 門,合計3 種;壩前檢出的浮游植物有綠藻門、硅藻門和藍藻門,共3 門,合計4 種。5 ~10 月份整體情況,庫心檢出的浮游植物有綠藻門、硅藻們、藍藻門、甲藻門和金藻門,共5 門,合計12種;壩前檢出的浮游植物有綠藻門、硅藻門、藍藻門、甲藻門和金藻門,共5 門,合計12 種。

        表2 岳城水庫浮游植物空間分布情況

        2.1.3 浮游植物密度與水華。5 ~10 月份,對岳城水庫2 個監(jiān)測點位進行了浮游植物密度統(tǒng)計(如表3)。5月份浮游植物平均值為2.80×106個/L,6 月份浮游植物平均值為1.70×106個/L,7 月份浮游植物平均值為2.38×106個/L,8 月份浮游植物平均值為45.16×106個/L,9 月份浮游植物平均值為10.82×106個/L,10 月份浮游植物平均值為14.64 ×106個/L。其中6月份浮游植物密度最小,8 月份浮游植物密度最大。根據(jù)《水華遙感與地面監(jiān)測評價技術(shù)規(guī)范(試行)(HJ 1098-2020)》,當水體中藻密度達到1.0×107個/L 或藻類聚集區(qū)達到湖泊面積的10%時,即發(fā)生了輕度水華;當水體中藻密度達到1.0×108個/L 或藻類聚集區(qū)達到湖泊面積的60%時,則發(fā)生了重度水華。由此可以看出,岳城水庫在8 月、9 月和10 月份都有發(fā)生輕度水華的風險。

        表3 岳城水庫浮游植物密度統(tǒng)計(106 個/L)

        2.2 浮游植物多樣性指數(shù)。由圖1 可知,岳城水庫5月浮游植物Shannon 多樣性指數(shù)平均值為1.02,6 月浮游植物Shannon 多樣性指數(shù)平均值為0.92,7 月浮游植物Shannon 多樣性指數(shù)平均值為0.30,8 月浮游植物Shannon 多樣性指數(shù)平均值為0.68,9 月浮游植物Shannon 多樣性指數(shù)平均值為0.81,10 月浮游植物Shannon 多樣性指數(shù)平均值為1.08。由此看出,5 ~10月份Shannon 多樣性指數(shù)平均值均在0 ~2 范圍內(nèi),水體營養(yǎng)類型為富營養(yǎng),其中多樣性指數(shù)較低值出現(xiàn)在7、8 月份。

        圖1 岳城水庫浮游植物多樣性指數(shù)動態(tài)變化

        2.3 岳城水庫營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及分級。由表4 可知,岳城水庫5 月份庫心和壩前的營養(yǎng)狀態(tài)均為中營養(yǎng);6月份庫心和壩前的營養(yǎng)狀態(tài)均為輕度富營養(yǎng);7 月份庫心和壩前的營養(yǎng)狀態(tài)均為輕度富營養(yǎng);8 月份庫心和壩前的營養(yǎng)狀態(tài)均為輕度富營養(yǎng);9 月份庫心和壩前的營養(yǎng)狀態(tài)均為中營養(yǎng);10 月份庫心的營養(yǎng)狀態(tài)為中營養(yǎng),壩前的營養(yǎng)狀態(tài)為輕度富營養(yǎng)。由此看出,營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)總體呈先升高后下降的趨勢,6 月、7月和8 月份的數(shù)值較大,說明汛期的營養(yǎng)狀態(tài)為輕度富營養(yǎng)。

        表4 岳城水庫營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)及分級

        3 結(jié)論與討論

        對2022 年5 ~10 月份岳城水庫浮游植物調(diào)查研究表明,岳城水庫浮游植物群落由綠藻、藍藻、硅藻、甲藻、金藻門構(gòu)成,種類組成較為豐富,優(yōu)勢種為綠藻門和藍藻門,本次浮游植物調(diào)查結(jié)果與張淼在2017 年藻類調(diào)查的結(jié)果基本一致[4]。

        汛期浮游植物密度最大值出現(xiàn)在8 月份,較非汛期高。水華是指由于水體富營養(yǎng)化,藻類過度繁殖并在水體表面大量聚集的現(xiàn)象,是淡水水體中的一種自然生態(tài)現(xiàn)象。以浮游植物密度和水華的關(guān)系為依據(jù),可以得出,岳城水庫汛期處于輕度水華的狀態(tài),應(yīng)加強對其的關(guān)注程度。

        Shannon 多樣性指數(shù)數(shù)值越大水質(zhì)越好,0 ~1 表示水體為富營養(yǎng)化,1 ~2 表示中富營養(yǎng)化,2 ~3 表示中營養(yǎng)化,大于3 表示貧營養(yǎng)化。岳城水庫的Shannon 多樣性指數(shù)數(shù)值呈現(xiàn)春季高、夏季低、秋季高的趨勢,最低值出現(xiàn)在7 月。可能夏季溫度較高,氣候適宜水庫中藻類的生長,造成水質(zhì)受到了影響。岳城水庫5 ~10 月份的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)在43.6 ~55.5,處于中、高營養(yǎng)水平。

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