陽宗海浮游生物群落結(jié)構(gòu)研究

謝永紅,李春永,楊中蘭

(云南省水文水資源局,云南 昆明 650106)

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陽宗海浮游生物群落結(jié)構(gòu)研究

謝永紅,李春永,楊中蘭

(云南省水文水資源局,云南 昆明 650106)

采用生物多樣性指數(shù)方法,對2013年陽宗海湖泊的浮游生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。結(jié)果表明,陽宗海湖泊共檢出浮游植物7門39屬,藍(lán)藻門的擬魚腥藻和澤絲藻為優(yōu)勢種群;浮游動物鑒定出33種,輪蟲為優(yōu)勢種;浮游植物和浮游動物的香濃多樣性指數(shù)在1.10～2.83之間,均勻度指數(shù)在0.37～0.88之間,屬于中度污染,陽宗海湖泊已處于中營養(yǎng)狀態(tài),并有向富營養(yǎng)化過渡的趨勢。

浮游生物;群落結(jié)構(gòu);生物多樣性指數(shù);均勻度指數(shù);陽宗海

浮游生物是水體生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量的供應(yīng)者、傳遞者和調(diào)節(jié)者,在水生態(tài)系統(tǒng)和物質(zhì)循環(huán)中起著十分重要的作用。浮游生物處于水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的最底層,浮游動物攝食浮游植物,在一定程度上,浮游動物可以控制浮游植物及微生物的數(shù)量和種類組成,因此,浮游生物群的結(jié)構(gòu)、數(shù)量變化以及優(yōu)勢種和污染指示種的變化,可作為湖泊群落演替的重要依據(jù),也可作為水質(zhì)監(jiān)測重要指標(biāo),間接反映水體的水質(zhì)狀況。近年來利用浮游生物學(xué)進(jìn)行水質(zhì)評價,已成為水質(zhì)研究的重要內(nèi)容。筆者對陽宗海湖泊的浮游生物群落結(jié)構(gòu)及其物種多樣性等進(jìn)行調(diào)查研究,旨在為陽宗海環(huán)境資源保護(hù)及治理提供參考,為浮游生物在環(huán)境評價中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

陽宗海位于云南省昆明市呈貢縣、宜良縣以及玉溪市澄江縣之間,距昆明市35 km,湖面面積31.9 km2,湖水容積6.04億m3,湖體南北長12.7 km,東西平均寬2.5 km,最大水深30.0m,湖岸線長32.3 km。根據(jù)1997年12月公布的《云南省陽宗海保護(hù)條例》,陽宗海最高運行水位1 770.75 m,最低運行水位1 767.00 m。據(jù)湯池水文站觀測,陽宗海歷年最高水位1 771.32 m(1954年),最低水位1 768.99 m,多年平均出湖水量0.457 2億m3。主要入陽宗海的河流有南部的陽宗河、七里河。

1 材料與方法

1.1 采樣點位置

于2013年的2月、4月、6月、8月、11月、12月共6次對陽宗海湖泊進(jìn)行采樣分析,在湖泊中心和出口各設(shè)置1個監(jiān)測站點。

1.2 樣品采集與處理

a.水質(zhì)理化指標(biāo)與測定。水質(zhì)理化監(jiān)測指標(biāo)選取GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的水質(zhì)參數(shù)。采水器在水面下0.5 m處采樣,樣品的分析方法和保存方法參照國家標(biāo)準(zhǔn)方法[9]。

b.浮游生物的測定。浮游植物、浮游動物的定性和定量樣品的采樣、計數(shù)、種類鑒定參考文獻(xiàn)[2-4]進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用生物多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)進(jìn)行評價。

a.采用Shannon-Weaner指數(shù)法測定生物的多樣性指數(shù)。計算公式為

(1)

式中:H′為生物多樣性指數(shù);S為樣品中的種類總數(shù);Pi為第i種生物的個體數(shù)與總體數(shù)的比值。

評價標(biāo)準(zhǔn)是:H′≥3,清潔或輕度污染;3>H′≥1,中度污染;H′<1,嚴(yán)重污染。

b.均勻度指數(shù)。計算公式為

(2)

式中:J為均勻度;H′為生物多樣性指數(shù)。

評價標(biāo)準(zhǔn)是:1≥J≥0.5,清潔或輕度污染;0.5>J≥0.3,中度污染;0.3>J≥0,嚴(yán)重污染。

2 結(jié)果與分析

2.1 種類組成與分布

2013年陽宗海湖泊共檢出藻類7門39屬,其中藍(lán)藻門13屬,占33.3%;綠藻門9屬,占23.1%;硅藻門8屬,占20.5%;甲藻門4屬,占10.3%;裸藻門3屬,占7.7%;隱藻門1屬,黃藻門1屬,各占2.6%。組成上藍(lán)、綠、硅藻門占優(yōu)勢。春季浮游植物出現(xiàn)的種類較多,以藍(lán)藻門魚腥藻屬(Anabeana)的擬魚腥藻屬(Anabaenopsissp.)和澤絲藻(Limnothrixsp.)為優(yōu)勢種群。

陽宗海浮游動物鑒定出33種,其中輪蟲26種,占78.9%;原生動物5種,占18.2%;橈足類、枝角類各1種。從組成上看,輪蟲占優(yōu)勢,其次是原生動物。優(yōu)勢種主要是針簇多肢輪蟲(Polyarthrarotifer)、螺形龜甲輪蟲(Keratellacochlearis)、橈足類無節(jié)幼體(Copepodnauplii)、原生動物俠盜蟲(Stribilidiumgyrans),見表1。

2.2 密度

陽宗海湖心和湯池兩個監(jiān)測點浮游植物密度在57.86～6 610.40萬個/L,平均為2 792.68萬個/L;藍(lán)藻密度平均為2 654.00萬個/L。兩個監(jiān)測點的浮游植物密度年內(nèi)呈上升趨勢,在12月份達(dá)到最大值,見圖1。浮游植物密度在一定程度上可以反映水體富營養(yǎng)化程度,藍(lán)藻作為耐污性較強(qiáng)的種類,其藻細(xì)胞密度越高,表明水體富營養(yǎng)化程度越嚴(yán)重。陽宗海的藍(lán)藻密度極高,表明陽宗海水質(zhì)存在向富營養(yǎng)化水平演變的趨勢。

圖1 陽宗海浮游植物密度變化趨勢

陽宗海湖心和湯池兩個監(jiān)測點的浮游動物以輪蟲和俠盜蟲種類居多,其浮游動物豐度在42.00～1 485.00個/L,平均為575.30個/L。湯池11月、湖心12月浮游動物豐度達(dá)到年內(nèi)最高值,見圖2。

圖2 陽宗海浮游動物豐度變化趨勢

2.3 生物多樣性

陽宗海湖心和湯池兩個監(jiān)測點的浮游植物Shannon-Weaner多樣性指數(shù)在1.10～2.42之間,平均值為1.71,均屬于中度污染;兩個監(jiān)測點的Shannon-Weaner多樣性指數(shù)最大值均出現(xiàn)在6月。兩個監(jiān)測點的浮游植物均勻度指數(shù)(Pielou)在0.37～0.73之間,平均值為0.48,屬于輕度污染—中度污染;兩個監(jiān)測點的浮游植物均勻度指數(shù)最大值也出現(xiàn)在6月(圖3)。浮游植物是水體中重要的初級生產(chǎn)者,其群落結(jié)構(gòu)特征常作為水環(huán)境評價的重要指標(biāo)。一般而言,清潔的水體中浮游植物多樣性指數(shù)高,而污染水體的浮游植物多樣性指數(shù)低。陽宗海浮游植物Shannon-Weaner多樣性指數(shù)(H′)值均小于3。浮游植物群落多樣性指數(shù)不高,主要與物種均勻度不高有關(guān)。依據(jù)浮游植物Shannon-Weaner多樣性指數(shù),可判斷陽宗海處于輕度污染—中度污染狀態(tài)。

表1 2013年陽宗海浮游生物名錄

圖3 陽宗海浮游植物生物多樣性變化情況

陽宗海湖心和湯池兩個監(jiān)測點的浮游動物Shannon-Weaner多樣性指數(shù)在1.30～2.83之間,均屬于中度污染;兩個監(jiān)測點的浮游動物Shannon-Weaner多樣性指數(shù)最大值出現(xiàn)在6月。均勻度指數(shù)在0.39～0.88之間,平均值為0.70,屬于輕度污染—中度污染;兩個監(jiān)測點的均勻度指數(shù)最大值也出現(xiàn)在6月(圖4)。浮游動物和浮游植物都是水體中重要的生物組成部分,其多樣性也是水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要評價指標(biāo)之一。陽宗海浮游動物與浮游植物相似,浮游動物Shannon-Weaner多樣性指數(shù)值均小于3,表明水體處于輕度污染—中度污染之間。

圖4 陽宗海浮游動物生物多樣性變化情況

利用浮游動物、浮游植物群落的多樣性和均勻性評價陽宗海水質(zhì)狀況,評價結(jié)果一致,都顯示陽宗海湖泊有中度污染的趨勢。

2.4 水質(zhì)評價

按照《云南省水功能區(qū)劃》,陽宗海的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)為Ⅱ類,但陽宗海湖心和湯池兩個監(jiān)測點在大部分監(jiān)測頻次中水質(zhì)現(xiàn)狀均未達(dá)標(biāo),為Ⅲ～劣Ⅴ類,超標(biāo)項目為TN、TP、As等。營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算結(jié)果顯示,除湯池2月、12月為輕度富營養(yǎng)外,其余月湯池和湖心都為中營養(yǎng)狀態(tài),見表2。

3 討 論

3.1 種類組成

由于不同營養(yǎng)狀態(tài)水域中所生存的浮游植物種類差異較大,一般可以將浮游植物的優(yōu)勢種作為水體營養(yǎng)狀態(tài)評價的一個綜合分析指標(biāo)。浮游植物的優(yōu)勢種檢測水質(zhì)的應(yīng)用范圍較廣[5-6]。依據(jù)浮游植物優(yōu)勢門類與水體營養(yǎng)狀態(tài)關(guān)系評價標(biāo)準(zhǔn),一般認(rèn)為:貧營養(yǎng)為金藻門,貧—中營養(yǎng)為隱藻門;中營養(yǎng)為甲藻門;中—富營養(yǎng)為硅藻門;富營養(yǎng)為硅-綠金藻門;極富營養(yǎng)為藍(lán)-綠藻門。研究結(jié)果表明,陽宗海湖泊浮游植物較豐富,種類以藍(lán)綠硅藻為主,優(yōu)勢種基本是藍(lán)藻門,藍(lán)藻和綠藻在密度上都占有優(yōu)勢,水體為藍(lán)-綠藻門型,陽宗海湖泊屬于極富營養(yǎng)型。從水質(zhì)評定級別來看, 化學(xué)評價得出的水質(zhì)等級與生物學(xué)評價得出的水質(zhì)等級存在差異,這主要是由于生物監(jiān)測能夠反映出采樣前較長一段時間內(nèi)的水質(zhì)狀況,而理化監(jiān)測只能反映采樣時的水質(zhì)狀況。但生物本身具有一定的適應(yīng)性和忍耐能力[7],而且這種忍耐力會隨其生活在污水中的時間的增加而增加,從而降低了生物監(jiān)測的靈敏度[8];同時生物監(jiān)測更多的是一種定性描述,難以進(jìn)行定量分析[9],且關(guān)于優(yōu)勢種對水質(zhì)類型的指示結(jié)果目前尚未有完全統(tǒng)一的看法,因此,在水質(zhì)監(jiān)測中,生物監(jiān)測應(yīng)與理化監(jiān)測相結(jié)合,以提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

表2 2013年陽宗海水質(zhì)狀況

3.2 物種多樣性的變化

物種多樣性是衡量一定區(qū)域內(nèi)生物資源豐富程度的客觀指標(biāo)[10-11],也是衡量群落中物種組成穩(wěn)定程度及其數(shù)量分布均勻程度以及群落特征的重要指標(biāo)。均勻度也是反映群落結(jié)構(gòu)特征的重要指標(biāo)[12],較為穩(wěn)定的群落具有較高的多樣性和均勻度[13-14]。研究結(jié)果顯示,陽宗海浮游植物和浮游動物的Shannon-Weaner多樣性指數(shù)在1.10～2.83之間,均勻度指數(shù)在0.37～0.88之間,評價結(jié)果基本屬于中度污染。陽宗海多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都不是很高,群落結(jié)構(gòu)相對簡單且不穩(wěn)定。

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河海大學(xué)淮安研究院介紹

河海大學(xué)淮安研究院成立于2013年2月6日，地址在淮安科技園。

圍繞淮安市重點培育和發(fā)展新能源、新材料、生物技術(shù)和新醫(yī)藥、節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)和軟件、物聯(lián)網(wǎng)和云計算、高端裝備制造、新能源汽車、智能電網(wǎng)和海洋工程裝備等十大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)方向，在結(jié)合學(xué)校已有工作成果的基礎(chǔ)上，河海大學(xué)淮安研究院4個主要研究方向為：(1)水利云計算及物聯(lián)網(wǎng)；(2)水環(huán)境、水處理與水安全；(3)工程新材料；(4)先進(jìn)工程機(jī)電裝備。

河海大學(xué)淮安研究院主要建設(shè)內(nèi)容如下：結(jié)合地方主導(dǎo)、特色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，以及學(xué)?？萍純?yōu)勢，建設(shè)水利云計算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究中心、工程新材料研究中心、水環(huán)境與水安全研究中心、先進(jìn)工程機(jī)電裝備研發(fā)中心等領(lǐng)域的3～5個高水平的公共技術(shù)平臺；根據(jù)企業(yè)的技術(shù)需求及已有的合作領(lǐng)域，與企業(yè)共建若干個院士工作站、工程技術(shù)研究中心和聯(lián)合實驗室；合作建設(shè)淮安科技園博士后科研工作站，以及相關(guān)企業(yè)的博士后科研工作站；結(jié)合地方對高層次人才的需求，依托學(xué)校的人才培養(yǎng)優(yōu)勢，開展博士、碩士和專業(yè)學(xué)位(MBA、MPA、工程碩士)等人才培養(yǎng)工作，以及科技創(chuàng)業(yè)企業(yè)家培育、在職人員培訓(xùn)等；建設(shè)文獻(xiàn)檢索、專利代理、科技查新、科技信息服務(wù)、企業(yè)管理咨詢、法律事務(wù)服務(wù)等綜合性的公共服務(wù)平臺。

(摘自http: //kjc．hhu．edu．cn /s /37 /t /82 /p /10 /c /5347 /list．htm)

Research on plankton community structure of Yangzonghai Lake

XIE Yonghong, LI Chunyong, YANG Zhonglan

(HydrologyandResourcesBureauofYunnanProvince,Kunming650106,China)

A research on phytoplankton community structure of Yangzonghai Lake in 2013 was carried out with the method of biodiversity index.The results show that there are 7 phyla 39 genera of phytoplankton in Yangzonghai Lake, Anabaenopsis sp.and Limnothrix sp.being the dominant species of cyanophyta; and there are 33 species of zooplankton, Rotifera being its dominant species; the Shannon-Weaner index and the evenness index of phytoplankton and zooplankton are 1.10 ～2.83 and 0.37～ 0.88, respectively, belonging to the state of moderate pollution.The Yangzonghai Lake has been in the nutritional status with the trends of transition to eutrophication.

plankton; community structure; biodiversity index; evenness index; Yangzonghai Lake

10.3880/j.issn.1004-6933.2015.04.009

水利部公益性行業(yè)專項基金(201401026)

謝永紅(1966—),女,高級工程師,主要從事水資源調(diào)查監(jiān)測與分析評價工作。E-mail:xieyh718@sohu.com

楊中蘭,工程師。E-mail:49567544@qq.com

X826

A

1004-6933(2015)04-0047-05

2014-06-25 編輯：彭桃英)