肖秋夢(mèng)，鄭志宏*，李 林

（1.東華理工大學(xué)水資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西南昌，330013；2.江西師范大學(xué)，鄱陽(yáng)湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西南昌，330022）

0 引 言

浮游植物是水體的初級(jí)生產(chǎn)者，它們不僅為魚(yú)類(lèi)直接和間接提供餌料，還是水體溶氧的主要制造者。浮游植物的種類(lèi)和數(shù)量變化能影響水質(zhì)的理化性質(zhì)，其群落結(jié)構(gòu)和多樣性指數(shù)是評(píng)價(jià)湖泊水體的重要指標(biāo)，因此研究湖泊浮游植物群落結(jié)構(gòu)可用于指示湖泊水體的污染狀態(tài)[1]，如中營(yíng)養(yǎng)湖泊中藍(lán)藻、綠藻、硅藻和隱藻門(mén)都占有一定比例，富營(yíng)養(yǎng)型湖泊常以綠藻和藍(lán)藻門(mén)占優(yōu)勢(shì)[2]。因此，了解浮游植物群落結(jié)構(gòu)演替規(guī)律，是探究湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化的基礎(chǔ)[3]。

近年來(lái)，研究者們對(duì)中國(guó)淡水湖泊浮游植物群落結(jié)構(gòu)做了大量研究，包括浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征、物種豐富度與多樣性、群落結(jié)構(gòu)演替與環(huán)境因子響應(yīng)關(guān)系等。浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化是多個(gè)水環(huán)境理化指標(biāo)共同作用的結(jié)果[4]。葉艷婷等[5]人的研究表明，東湖水體中浮游植物的空間分布主要受硝態(tài)氮（NO3-－N） 和氨氮（NH4+－N）的影響。對(duì)于洞庭湖這種大型的通江湖泊，浮游植物群落結(jié)構(gòu)不僅受SD、懸浮物及營(yíng)養(yǎng)鹽的影響，而且在很大程度上受水文水動(dòng)力條件的影響[6]。

位于江西省東北部的鄱陽(yáng)縣，境內(nèi)有大小湖泊1 067個(gè)，這些湖泊是鄱陽(yáng)縣淡水系統(tǒng)的重要組成部分，擁有調(diào)節(jié)氣候、調(diào)蓄水量、灌溉、養(yǎng)殖、發(fā)電和旅游等多種功能，在改善當(dāng)?shù)貧夂蚝途S護(hù)周?chē)貐^(qū)生態(tài)平衡等方面起著巨大的作用。杜冰雪等[7]采用TLI（綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)）法評(píng)價(jià)了鄱陽(yáng)湖水質(zhì)的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，總體上處于輕度-中度富營(yíng)養(yǎng)。周慜等[8]的研究表明鄱陽(yáng)湖的子湖-珠湖的浮游植物群落結(jié)構(gòu)受TN、CODMn、TP、WT 等因素的影響。以上研究從不同角度揭示了鄱陽(yáng)湖及其子湖浮游植物變化，但對(duì)于鄱陽(yáng)縣境內(nèi)湖泊浮游植物長(zhǎng)時(shí)間尺度上的變化鮮有研究。本文基于2018-2021 年浮游植物群落結(jié)構(gòu)和水質(zhì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選取自然湖泊道汊湖、城市景觀湖東湖、養(yǎng)殖性湖泊上土湖以探究近年來(lái)鄱陽(yáng)縣境內(nèi)湖泊浮游植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子之間的關(guān)系，為鄱陽(yáng)縣水體污染防治、水域生態(tài)環(huán)境改善以及保障水生態(tài)安全提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)概況

鄱陽(yáng)縣位于江西省東北部[9]，鄱陽(yáng)湖的東岸，介于東經(jīng)116°23'45″-117°06'15″，北緯28°46'26″-29°42'03″之間。北與彭澤縣和安徽省東至縣交界；南同余干縣、萬(wàn)年縣接壤；東與景德鎮(zhèn)市昌江區(qū)、浮梁縣、樂(lè)平市為鄰；西北同都昌縣山水相連；屬典型的中亞熱帶季風(fēng)區(qū)，四季分明，熱量豐富，雨量充沛，年平均日照數(shù)達(dá)2 098 h，平均氣溫在16.9℃～17.7℃，年平均降雨量1 300～1 700mm。

道汊湖位于鄱陽(yáng)縣北部，屬自然湖泊；東湖坐落在鄱陽(yáng)縣饒州街道辦事處境內(nèi)，位于鄱陽(yáng)縣城東部，為鄱陽(yáng)縣城市景觀湖；上土湖位于鄱陽(yáng)縣饒州街道辦境內(nèi)，為養(yǎng)殖性湖泊。三個(gè)湖泊采樣點(diǎn)經(jīng)緯度、水域面積如表1 所列，采樣點(diǎn)布設(shè)如圖1。

表1 三個(gè)湖泊的監(jiān)測(cè)斷面經(jīng)緯度、面積

圖1 采樣點(diǎn)分布圖

1.2 樣品采集與處理

水樣采集期2018-2021 年，每年5 月、10 月中旬于監(jiān)測(cè)斷面處各采樣1 次。

采集方法遵照《地表水和污水檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T91-2002）[10]。浮游植物的采集包括定性采集和定量采集，依照《水環(huán)境檢測(cè)規(guī)范》（SL219-2013）[11]。定性采集采用25 號(hào)篩絹制成的浮游生物網(wǎng)在水中拖曳采集。定量采集則采用2 500mL 有機(jī)玻璃采水器取上、中、下層水樣，經(jīng)充分混合后，取1 000mL 水樣。計(jì)數(shù)用水樣應(yīng)立即用10mL 魯哥氏液加以固定（固定劑量為水樣的1%）。樣品需長(zhǎng)期保存，再在水樣中加入5mL 左右福爾馬林液。計(jì)數(shù)前充分搖勻，吸取0.1mL 濃縮液，置于浮游植物計(jì)數(shù)框內(nèi)，在光學(xué)顯微鏡下采用40×10 倍鏡觀察計(jì)數(shù)。參照《內(nèi)陸水域浮游植物監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程》（SL733-2016）[12]。

1.3 理化指標(biāo)測(cè)定

SD 采用塞氏盤(pán)在野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。DO、pH 值、WT 采用多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)儀（EXO2，YSI）測(cè)定，其它指標(biāo)如TP、TN 和氨氮（NH4+-N）以及Chla 均使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（ UV-1700，美析）于室內(nèi)測(cè)定，CODMn的測(cè)定方法參考《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第4 版）[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

浮游植物群落相關(guān)指數(shù)及計(jì)算方法如下：

Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)：

Margalef 豐富度指數(shù)：

Pielou 均勻度指數(shù)：

物種優(yōu)勢(shì)度：

式中：N 為樣品總個(gè)體數(shù)；S 為樣品分類(lèi)單元總數(shù)；ni為第i 個(gè)分類(lèi)單元個(gè)體數(shù)；fi為第i 種的出現(xiàn)頻率。以Y＞0.02 確定優(yōu)勢(shì)種[14]。

浮游植物水質(zhì)生物學(xué)評(píng)價(jià)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)水庫(kù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI（∑）：

式中：wj為第j 個(gè)參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相對(duì)權(quán)重，而TLIj為第j 個(gè)參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。各種營(yíng)養(yǎng)指數(shù)的計(jì)算公式和分類(lèi)，參考現(xiàn)有文獻(xiàn)中的方法[15-16]。湖泊綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 湖泊綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

使用SPSS 26 對(duì)2018-2021 年三個(gè)湖泊的浮游植物與環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析，采用Pearson 系數(shù)雙側(cè)檢驗(yàn)，P＜0.05 為顯著相關(guān)，P＜0.01 為極顯著相關(guān)。運(yùn)用Arcgis10.1 制作研究區(qū)域圖。

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 浮游植物種類(lèi)

本次研究共鑒定出浮游植物門(mén)類(lèi)為：藍(lán)藻門(mén)、隱藻門(mén)、甲藻門(mén)、硅藻門(mén)、裸藻門(mén)、綠藻門(mén)、金藻門(mén)、黃藻門(mén)，共計(jì)8 門(mén)73 種。其中綠藻門(mén)31 種，硅藻門(mén)15 種，藍(lán)藻門(mén)15 種，裸藻門(mén)4 種，甲藻門(mén)3 種，黃藻門(mén)2 種，隱藻門(mén)2 種，金藻門(mén)1 種，分別占總數(shù)的42%、21%、21%、5%、4%、3%、3%、1%。

2018-2021 年三個(gè)湖泊浮游植物種類(lèi)組成見(jiàn)表3?？梢钥闯?，三個(gè)湖泊均以硅藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)占比最大；綠藻門(mén)在道汊湖中占比逐年增大，硅藻門(mén)在道汊湖中占比呈下降趨勢(shì)，2018-2020 年藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)在上土湖中占比逐年減小，2021 年有所增大，2018-2020 年硅藻門(mén)在上土湖中的占比逐年增大，2021 年有所減小。

表3 2018-2021 年道汊湖、東湖、上土湖浮游植物種類(lèi)組成 種

依據(jù)浮游植物密度，道汊湖優(yōu)勢(shì)屬有色球藻、微囊藻、平裂藻、魚(yú)腥藻、長(zhǎng)孢藻；東湖綠藻門(mén)優(yōu)勢(shì)屬有衣藻、十字藻、盤(pán)星藻，藍(lán)藻門(mén)優(yōu)勢(shì)屬有色球藻、微囊藻、長(zhǎng)孢藻；上土湖優(yōu)勢(shì)屬有微囊藻、平裂藻、魚(yú)腥藻、長(zhǎng)孢藻。

2.2 浮游植物豐度和生物量

2018-2021 年道汊湖、東湖、上土湖浮游植物最高豐度均出現(xiàn)在2019 年春季，道汊湖、東湖最低豐度均出現(xiàn)在2018 年春季，上土湖最低豐度出現(xiàn)在2020 年春季（見(jiàn)圖2）。2018-2019 年道汊湖浮游藻類(lèi)最高豐度均是藍(lán)藻，2020-2021 年春季浮游植物最高豐度是藍(lán)藻和綠藻，秋季浮游植物最高豐度是硅藻；2018年春季東湖浮游藻類(lèi)最高豐度是隱藻，秋季是綠藻，2019-2020 年春季東湖浮游植物最高豐度是綠藻，秋季是藍(lán)藻，2021 年春季和秋季東湖浮游植物最高豐度都是藍(lán)藻；2018-2020 年春季和秋季上土湖浮游藻類(lèi)最高豐度均是藍(lán)藻，2021 年春季東湖浮游植物最高豐度是綠藻和藍(lán)藻，秋季是藍(lán)藻和硅藻。2018-2021 年道汊湖和東湖浮游植物生物量總量最大值出現(xiàn)在2021 年秋季，東湖浮游植物生物量總量最大值出現(xiàn)在2018 年秋季，道汊湖浮游植物生物量最小值出現(xiàn)在2018 年春季，東湖浮游植物生物量最小值出現(xiàn)在2019 年秋季，上土湖浮游植物生物量最小值出現(xiàn)在2020 年春季（見(jiàn)圖3）。2018 年春季-2020 年春季道汊湖浮游藻類(lèi)最高豐度由硅藻到綠藻，2020 年秋季-2021 年秋季浮游植物最高豐度再由硅藻到綠藻，2018-2021 年?yáng)|湖浮游藻類(lèi)最高豐度由甲藻到綠藻到藍(lán)藻再到綠藻、硅藻，2018-2021 年上土湖浮游藻類(lèi)最高豐度由硅藻到綠藻、藍(lán)藻再到硅藻、綠藻。

圖2 道汊湖、東湖、上土湖不同年份浮游植物各類(lèi)群豐度占比和生物量總量及占比

圖3 道汊湖、東湖、上土湖不同年份浮游植物多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)

2.3 群落多樣性

根據(jù)水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)，2018-2021 年，道汊湖D 變化范圍為0.47～2.35（見(jiàn)圖3）；東湖D 變化范圍為0.24～1.60；上土湖D 變化范圍為0.64～2.11，三個(gè)湖泊的水質(zhì)狀況總體處于重度-中度污染。2018-2021年，道汊湖H 變化范圍為1.76～3.06，多樣性最大值出現(xiàn)在2020 年春季，總體處于中-輕度污染，東湖H 變化范圍為0.8～2.03，水質(zhì)總體處于中度污染；上土湖H 變化范圍為1.72～3.58，水質(zhì)總體處于中-輕度污染。三個(gè)湖泊的多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果存在明顯差異，且同年道汊湖、上土湖的水質(zhì)狀況春季優(yōu)于秋季；東湖的水質(zhì)狀況為秋季優(yōu)于春季。

2.4 水體理化指標(biāo)

從圖4 可知，2018-2021 年?yáng)|湖、上土湖TP 均超標(biāo)，東湖每年平均分別超標(biāo)0.88 倍、3.7 倍、5.0 倍、4.7 倍，上土湖每年平均分別超標(biāo)0.62 倍、1.3 倍、1.3 倍、0.7倍；2018-2021 年三個(gè)湖泊TN 變化范圍分別為0.81～1.21mg/L、1.46～2.15mg/L、0.75～1.59mg/L，每年春季、秋季變化不大，2018-2021 年?yáng)|湖CODMn年際波動(dòng)較大，變化范圍為3.3～10.8mg/L，道汊湖、上土湖CODMn年際變化不大；三個(gè)湖泊DO 在2018 年春秋季變化較大，上土湖Chla 含量年際變化較大。2018-2021 年道汊湖的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)從中度向輕度富營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)變；東湖的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)從輕度向中度富營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)變；上土湖總體處于中度富營(yíng)養(yǎng)。

圖4 2018-2021 年各湖泊水體理化指標(biāo)變化趨勢(shì)

2.5 浮游植物群落與環(huán)境因子的關(guān)系

根據(jù)理化因子指標(biāo)，分別將道汊湖、上土湖的浮游植物的密度、生物量、DO、H、J 與WT、SD、光照強(qiáng)度、pH、TN、TP、NH4+-N、DO、Chla、CODMn等理化因子參數(shù)進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表4、5、6；由表可知，道汊湖浮游植物密度與DO 呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)為-0.938，D 與WT、CODMn呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)分別為0.751、0.782，J 與透明度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)為0.715；東湖的浮游植物密度與TP 和CODMn呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），相關(guān)系數(shù)分別為0.742、0.719，D 與透明度呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），H 與TN 呈顯著正相關(guān)；上土湖的浮游植物密度與溫度呈顯著正相關(guān)，D 與透明度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與DO 呈顯著負(fù)相關(guān)。分析可知，影響道汊湖最主要的環(huán)境因子是WT、SD、DO、CODMn；影響東湖最主要的環(huán)境因子是SD、TN、TP、CODMn；影響上土湖的主要環(huán)境因子是WT、SD、光照強(qiáng)度、DO、Chla。

表4 道汊湖浮游植物與環(huán)境因子的Pearson 相關(guān)性分析

表5 東湖浮游植物與環(huán)境因子的Pearson 相關(guān)性分析

表6 上土湖浮游植物與環(huán)境因子的Pearson 相關(guān)性分析

3 討論

3.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

2018-2021 年道汊湖浮游植物群落演替過(guò)程為：硅藻-藍(lán)藻型—藍(lán)藻-綠藻—藍(lán)藻-硅藻型；東湖浮游植物群落演替過(guò)程為：隱藻-綠藻型—綠藻-藍(lán)藻型—藍(lán)藻型；上土湖浮游植物群落演替過(guò)程為：硅藻-藍(lán)藻型—藍(lán)藻型—藍(lán)藻-硅藻型。與國(guó)內(nèi)眾多富營(yíng)養(yǎng)化河湖等研究結(jié)果相似[17]，說(shuō)明道汊湖、東湖、上土湖浮游植物群落組成特征在國(guó)內(nèi)河湖生態(tài)系統(tǒng)中比較常見(jiàn)。道汊湖是自然湖泊，人為影響相對(duì)較少；東湖是城鎮(zhèn)景觀湖，是周邊居民生活污水匯集區(qū)，水體淤泥及污染物堆積深厚，湖泊水體封閉，流動(dòng)性差，水體交換能力與自我凈化能力較弱，導(dǎo)致氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)聚集，致使水體TN含量4 年來(lái)呈上升趨勢(shì)（如圖4），以致喜污染水體的藍(lán)藻在生長(zhǎng)中具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，逐漸發(fā)展為東湖的優(yōu)勢(shì)浮游植物門(mén)類(lèi)；上土湖是養(yǎng)殖性湖泊，其藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，說(shuō)明養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)對(duì)藻類(lèi)的生長(zhǎng)具有一定的調(diào)控作用。

3.2 浮游植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系

影響浮游植物生長(zhǎng)的因素有很多，有研究表明，WT、TN、TP、DO、CODMn等都能對(duì)浮游植物產(chǎn)生影響[8]，除此之外，流域土地利用情況、湖泊形態(tài)等對(duì)浮游植物群落組成也有一定的影響[18]，水動(dòng)力、浮游動(dòng)物等能夠直接影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)[19]。此次研究鄱陽(yáng)縣三個(gè)湖泊功能不同，影響其浮游植物的主要環(huán)境因子也有所不同，由于近幾年溫度異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，2018-2021 年同月的溫度相差較大，而溫度能夠直接影響浮游植物的光合作用，對(duì)浮游植物的影響也較大。道汊湖屬自然湖泊，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)其影響相對(duì)較小，TP 含量未超標(biāo)，也未達(dá)到影響浮游植物生長(zhǎng)的閾值，因而成為限制浮游植物生物量的因子。東湖是城鎮(zhèn)景觀湖，是周邊居民生活區(qū)，且水體流動(dòng)性較差，存在雨污合流制排水管，導(dǎo)致氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)聚集，致使氮磷含量超標(biāo)。上土湖為養(yǎng)殖型湖泊，外源餌料的投喂等會(huì)增加水體氮磷含量，本次研究中，東湖、上土湖TN、TP 與生物量等并沒(méi)有呈現(xiàn)相關(guān)性，說(shuō)明當(dāng)湖泊氮磷含量過(guò)于豐富，不構(gòu)成限制浮游植物生長(zhǎng)的因子。

4 結(jié)論

（1）2018-2021 年春、秋季鄱陽(yáng)縣三個(gè)湖泊共鑒定出浮游植物8 門(mén)73 種；三個(gè)湖泊浮游植物群落結(jié)構(gòu)均以硅藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)占比最大。

（2）研究期間道汊湖浮游植物群落組成由2018 年的硅藻和藍(lán)藻為主，轉(zhuǎn)變到2019 年的藍(lán)藻為主再到2020-2021 年的藍(lán)藻和硅藻為主的浮游植物群落結(jié)構(gòu)；東湖浮游植物群落組成由2018 年的隱藻和綠藻為主，轉(zhuǎn)變到2019-2020 年綠藻和藍(lán)藻為主再到2021 年以藍(lán)藻為主的浮游植物群落結(jié)構(gòu)；上土湖浮游植物群落組成由2018 年的硅藻和藍(lán)藻為主，轉(zhuǎn)變到2019-2020年藍(lán)藻為主再到2021 年以藍(lán)藻和硅藻為主的浮游植物群落結(jié)構(gòu)。

（3）2018-2021 年春季，道汊湖浮游植物生物量總體呈上升趨勢(shì)，東湖浮游植物生物量在2018 年春季達(dá)到峰值后，呈下降趨勢(shì)，上土湖浮游植物生物量2018年春季到2020 年春季呈上升后下降趨勢(shì)，2020-2021年呈現(xiàn)春季下降秋季上升趨勢(shì)。這也預(yù)示著受人類(lèi)活動(dòng)影響相對(duì)較小的自然湖泊道汊湖浮游植物生物量在未來(lái)幾年可能還會(huì)增加。

（4）經(jīng)過(guò)Pearson 相關(guān)性分析可知，影響道汊湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的主要環(huán)境因子是WT、SD、DO、CODMn；影響東湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的主要的環(huán)境因子是SD、TN、TP、CODMn；影響上土湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的主要環(huán)境因子是WT、SD、光照強(qiáng)度、DO、Chla。