陽澄湖浮游植物調查及其與水體營養化關系分析

蔡曉鈺 姜 宇 張占恩 朱興東

陽澄湖浮游植物調查及其與水體營養化關系分析

蔡曉鈺1，2姜 宇1張占恩2朱興東1

浮游植物是湖泊、水庫生態系統的主要再生資源，在維持生態平衡中起著重要的調節作用，浮游植物既可以調節水質，增加魚類的餌料，又可以成為惡化水質、危害養殖動物和人類的根源，因此，對養殖水體浮游植物的調查具有重要意義。本文通過對2014 年1～12月陽澄湖水質及浮游植物進行每月一次的取樣調查分析，研究陽澄湖浮游植物的群落結構特征及生物多樣性與水體營養化關系。

一、采樣點的布設與采樣時間

陽澄湖位于蘇州市區的東北部，跨蘇州市區、工業園區、相城區、昆山市及常熟市，面積約120km2，湖中縱列沙埂2條，將陽澄湖分為東、中、西3湖。東湖最大，水深1.7～2.5m；中湖和西湖，水深1.5～3.0m。由于東、中、西3湖是三個相對獨立的水體，因此在東、中、西湖的中部分別設置一個監測點，監測點位置見圖1，每月下旬進行采樣監測。

二、浮游植物樣品的采集與處理

1.樣品采集

采樣工具：有機玻璃采水器，25號浮游生物網。

采樣深度：由于陽澄湖水體較淺，大部分水域水深2m以內，且透明度較高，故僅在0.5m左右深處采集亞表層水樣。

采樣量：原則是浮游植物密度高，采水樣少；密度低采水量多。

2.樣品處理

水樣固定：水樣采集之后，馬上加固定液固定，以免時間延長樣品變質，每升水樣加入15ml魯哥氏劑固定保存。

水樣濃縮：搖勻水樣，倒入固定在架子上的1000ml沉淀器中，2h后將沉淀器輕輕旋轉一會，使沉淀器壁上盡量少附著浮游植物，再靜置24h。充分沉淀后，用虹吸管小心抽掉上層清液，余下20～25 ml沉淀物放入定量瓶中，用少量上層清液沖洗沉淀器2～3次一并倒入樣品瓶中，并定容到30 ml（或50 ml）。

三、浮游植物調查結果

1.陽澄湖總體情況

2014年陽澄湖共鑒定浮游植物8 門95屬175種：綠藻門最多，為40屬81種，占46.3%；其次為硅藻門，為2屬48種，占27.4%；藍藻門15屬25種，占14.3%；裸藻門7屬17種，占9.7%；隱藻門2屬3種，占1.7%；甲藻門2屬 3種，占1.7%；金藻門6屬6種，占3.4%；黃藻門2屬2種占1.1%。

從陽澄湖2014年浮游植物種類組成月份變化來看，綠藻門種類數最豐富（39～74種）；硅藻門（27～38種）種類數常年較為穩定；藍藻門種類數（6～24種）冬季最低，春季有所增長，夏秋保持在較高水平；裸藻門的種類數（7～14）則是夏秋高于春冬；隱藻門（1～3種）、甲藻門（1～3種）、黃藻門（1～2種）和金藻門（1～4種）常年種類較少。而從種類數月份變化來看，1月種類最少，為98種，8月種類數最豐富，為159種；種類數有明顯的季節變化，春冬季種類數比較少，夏秋季種類數比較多。

2.陽澄湖浮游植物優勢種的組成和變化

圖1 陽澄湖浮游植物調查點分布圖

2014年全湖浮游植物優勢種共有10種，為硅藻門的顆粒直鏈藻、廣緣小環藻、簡單舟形藻、偏腫橋彎藻，綠藻門的小球藻、月牙藻、四尾柵藻，藍藻門的銅綠微囊藻，隱藻門的尖尾藍隱藻、卵形隱藻，優勢度分別為0.11、0.08、0.05、0.03、0.05、0.03、0.02、0.09、0.05、0.02。四季的優勢種的種類數幾乎相等，各門的種類組成也較為相近，冬季優勢種以綠藻門和硅藻門的喜低溫種為主，春季藍藻門的優勢種開始增加，夏秋兩季以藍藻門、綠藻門和硅藻門為主。

從三個湖區來看，西湖、中湖和東湖全年優勢種都有9種；14種為富營養型湖泊的指示優勢種。三個湖區優勢種頻次出現在4次及以上有10種，其中富營養型的指示優勢種為7種，出現頻次較高的分別為顆粒直鏈藻（12次）、小環藻（11次）、小球藻（7次）、銅綠微囊藻（6次），皆為湖泊富營養型的指示優勢種。

3.陽澄湖三個湖區之間的浮游植物物種相似度情況

Jaccard相似性指數：SJ=c/（a+b-c）,式中：a、b為兩地區的物種數，c為兩群落共有的物種數。

2014年陽澄湖浮游植物種類相似度較高，如表1所示，陽澄東湖與陽澄中湖（0.70）相似性最高，陽澄東湖與陽澄西湖（0.62）相似性最低，陽澄西湖和陽澄中湖相似度指數為0.68。

4.陽澄湖浮游植物的時空分布特征

各湖區的2014年均浮游植物生物密度分別為西湖539萬cell/L、中湖429萬cell/L，東湖224萬cell/L。陽澄湖浮游植物生物密度的變化隨季節變化而呈現一定的規律，1、2、3月浮游植物生長都較為緩慢，于4月開始增長，7、8、9、10月達到高峰。從各個湖區來看，陽澄西湖浮游植物生物密度2月最低，10月最高；陽澄中湖浮游植物生物密度2月最低，8月最高；陽澄東湖浮游植物生物密度2月最低，9月最高。

浮游植物生物量周年變化與生物密度變化趨勢相近，兩者呈極顯著正相關（r=0.631，P＜0.01）。2014年全湖的年均浮游植物生物量為4.46mg/L。2014年陽澄湖西湖年均生物量最高（5.37mg/L），中湖次之（4.82mg/L），東湖最低（3.20mg/L）。全湖平均生物量最高出現在9月（6.18mg/L），最低在2月（3.36 mg/L），其中西湖生物量最高值出現在9月（7.97 mg/L），最低值出現在2月（4.09 mg/L）；中湖生物量最高值出現在8月（6.22 mg/L），最低值出現在2月（3.59mg/L）；東湖生物量最高值出現在9月（4.39 mg/L），最低值出現在12月（2.31 mg/L）。

四、浮游植物多樣性指數與水體營養化的關系

1.浮游植物多樣性指數與水體營養化指數計算

浮游植物調查后，整理出各類群的種類和數量的數據，用浮游植物的香農—威納多樣性指數、進行評價。

浮游植物的香農—威納（H'，Shannon-Wiener index）多樣性指數計算公式如下：

Pi=Ni/N

式中，H'為多樣性指數；Ni為站位中第i種的個數；N為站位中浮游植物總個數；S為站位中浮游植物總種數。

通過對水體的總磷、總氮、葉綠素α、高錳酸鹽指數和透明度的監測，對陽澄湖的營養狀態進行評價。

評價參照《地表水資源質量評價技術規程SL395-2007》湖庫營養狀態評價，得出各湖區的水體的營養指數。通過計算，得出陽澄湖的浮游植物多樣性指數與水體營養化指數，見表1。

2.浮游植物多樣性指數與水體營養化的相關性研究

皮爾遜相關系數的計算公式：

表1 陽澄湖各湖區浮游植物多樣性指數與營養化指數

表2 陽澄三湖區營養化指數與浮游植物多樣性指數相關系數

式中：N為樣本數，Xi和Yi分別為兩個變量的變量值。

用SPSS22.0軟件對陽澄湖水體營養化及浮游植物多樣性指數進行分析（見表2）。

從表2可以看出，陽澄西湖水體營養化指數和浮游植物多樣性指數相關系數為0.678，p=0.015＜0.05，差異顯著，兩者存在顯著的線性正相關關系；陽澄中湖水體營養化指數和浮游植物多樣性指數相關系數為0.410，p=0.185＞0.05，兩者呈正相關，但相關性不顯著；陽澄東湖水體營養化指數和浮游植物多樣性指數相關系數為-0.318，p=0.313＞0.05，說明兩者呈負相關，但相關性也不顯著。

五、結語

通過12個月的調查，對陽澄湖的浮游植物時空分布有了初步的了解，分析得出：陽澄西湖浮游植物和水體營養指數有著較為顯著的線性正相關關系；陽澄中湖水體營養化指數和浮游植物多樣性指數呈正相關，陽澄東湖呈負相關，但相關性均不顯著，且西湖、中湖、東湖的營養狀態和浮游植物多樣性指數呈階梯狀分布。針對目前狀況，建議制定“治理西湖、控制中湖、保護東湖”的總體方案，嚴格控制排污，完善區域污水處理系統建設，并通過實施生態修復提升環境容量，不斷改善水質，使陽澄湖成為蘇州的明珠，一扇對外展示的窗口

（作者單位1.江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局 215000 2.蘇州科技學院 215000）