采煤塌陷區池塘夏季浮游植物群落結構及環境評價

鞏俊霞，張金路，王新美，王志忠，田功太，杜興華，張明磊，陳秀麗

（1.山東省淡水漁業研究院，山東 濟南 250013；2.山東省新泰市青云街道辦事處，山東 新泰 271200）

采煤塌陷區池塘夏季浮游植物群落結構及環境評價

鞏俊霞1，張金路1，王新美2，王志忠1，田功太1，杜興華1，張明磊1，陳秀麗1

（1.山東省淡水漁業研究院，山東 濟南 250013；2.山東省新泰市青云街道辦事處，山東 新泰 271200）

2013年7～9月研究了采煤塌陷地池塘夏季浮游植物的群落結構。結果顯示：共檢出浮游植物8門112個屬種，其中綠藻門種類最多；浮游植物密度變化在（5.44～136.30）×106ind./L之間，平均密度為40.18×106ind. /L，其中藍藻的密度最大，其次為綠藻，硅藻和隱藻，裸藻、甲藻和金藻的密度較小；生物量變動范圍為3.82～77.97mg/L，平均生物量20.36mg/L；其中裸藻的生物量最高，其次為硅藻、甲藻和隱藻。采煤塌陷區池塘浮游植物多樣性指數（H’）變動在2.16～3.95之間，均值為3.04；均勻度（J）在0.44～0.85之間，均值為0.64；物種豐富度指數（d）在3.37～5.45之間，均值為4.30。H’、J、d均處于較高的水平，說明池塘浮游植物種類較多，群落結構穩定，分布均勻。結果表明：采煤塌陷區池塘水體環境質量屬清潔水平。

采煤塌陷區池塘；浮游植物；群落結構；環境評價

浮游植物是采煤塌陷區養殖水域生態系統的重要組成部分和主要初級生產者，對水域生態系統的物質循環、能量流動、信息傳遞等都起著至關重要的作用[1-3]。2013年7～9月調查了采煤塌陷地區池塘高溫季節浮游植物群落組成和變動規律，探討水體微生態系統的結構特征及變化特點，以期為采煤塌陷地的可持續高效漁業利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗池塘

試驗池塘為山東省魚臺縣浩洋生物有限公司采煤塌陷區面積為2～3.33km2、水深1.5～1.8m的1#、2#、3#池塘；1#、2#、3#池分別主養草魚Ctenopharyngodon idellus、團頭魴Megalobrama cumblycephala、青魚Mylopharyngdon piceus，池塘中間設置采樣點，每個池塘采上下層混合水樣1L。采樣水溫28.8～32.6℃，pH7.82～9.17。

1.2 浮游植物樣品的采集、處理與計數

試驗于2013年7月6日開始，9月14日結束，每10d采集浮游植物樣品1次。每次從上午8:00～9:00采樣。樣品的采集、分類和計數均按照《內陸水域漁業自然資源調查手冊》[4]、《淡水浮游生物圖譜》[[6]和《淡水浮游生物研究方法》[7]的要求進行。

1.3 浮游植物優勢度優勢度[8]（D）采用McNaughton指數：D=（ni/N）×fi

式中，fi為屬于種i的個體在各站位中出現的頻率，N為樣品的總個數；ni為樣品中i種的個數。取浮游植物優勢度D≥0.02的種為本文優勢種[8]。

1.4 浮游植物多樣性

采用浮游植物的多樣性指數[9]、均勻度[10]和物種豐富度指數[11]等分析浮游植物群落結構的變化，評價采煤塌陷區池塘養殖水體環境質量，其相應的環境質量評價標準見表1。

表1 浮游植物的多樣性指數、物種豐富度指數和均勻度指數的環境質量評價標準Tab.1 Environmental quality evaluation criteria for diversity index,species richness index and evenness index

2 結果與分析

2.1 浮游植物的種類組成

共檢出浮游植物8門112個屬種，其中綠藻門種類最多（43種），占38.39%；藍藻門（21）種次之，占18.75%；裸藻門19種，占16.96%；硅藻門16種，占14.29%；甲藻門5種，占4.46%；隱藻門4種，占3.57%；金藻門3種，黃藻門1種。

2.2 浮游植物的密度和生物量

3口試驗池塘浮游植物的密度變化在（5.44～136.30）×106ind./L之間，平均密度為40.18×106ind./L（圖 1）；生物量變動范圍為3.82～77.97mg/L，平均生物量為20.36 mg/L（圖2）。1#池塘的浮游植物密度（78.36×106ind./L）和生物量（34.95mg/L）最高；2#池塘次之，分別為35.11×106ind./L和18.70 mg/L；3#池塘最低，分別為16.72× 106ind./L和10.65 mg/L。造成這種差異的主要原因可能與各池塘養殖模式、投喂數量與質量、浮游植物優勢種群等因素的不同有關。

試驗池塘中藍藻的密度最大，為29.07×106ind./L，占總量的66.99%；其次為綠藻，密度均值為5.32×106ind./L，占12.27%；再次為硅藻和隱藻，分別占9.45%和7.84%；裸藻、甲藻和金藻的密度較低。1#池塘7月藍藻門、綠藻門和硅藻門密度值較高，分別為18.38×106ind./L、7.32×106ind./L、4.48× 106ind./L，各占53.20%、21.18%和12.97%；8月藍藻迅速增長，密度為43.70×106ind./L，綠藻下降，密度為5.59×106ind./L，硅藻密度上升，為11.17×106ind./ L，各占65.67%、8.40%、16.78%；9月藍藻、綠藻和硅藻繼續增長趨勢，密度分別為77.68×106ind./L、18.38×106ind./L、15.25×106ind./L，各占 57.97%、13.72%、11.38%。2#池塘7月藍藻、綠藻和硅藻的密度分別為 10.57×106ind./L、8.43×106ind./L和1.41×106ind./L，各占45.67%、36.42%、6.07%；8月的變化趨勢與1#池塘基本相同，藍藻和硅藻增長，綠藻密度有所下降，9月藍藻、綠藻增長，硅藻下降，密度分別為 39.29×106ind./L、3.18×106ind./L和0.96×106ind./L，各占85.46%、6.92%、2.09%。3#池塘7月藍藻、甲藻和綠藻密度分別為5.5×106ind./L、1.44×106ind./L和0.98×106ind./L，占有較高的比例，分別為57.70%、15.13%和10.30%；8月硅藻和綠藻密度迅速增長，藍藻、硅藻和綠藻密度分別為10.45×106ind./L、1.03×106ind./L和0.75×106ind./L，在池塘密度值中占有較高的比例，分別為78.78%、7.77%、5.63%；9月藍藻、硅藻和綠藻密度繼續增長，密度為 24.10×106ind./L、1.49×106ind./L和0.93×106ind./L，各占88.06%、5.43%、3.38%。

試驗池塘裸藻的生物量均值最高，為5.47mg/L，占25.50%；其次為硅藻、甲藻、和隱藻，分別為4.24 mg/L、3.74 mg/L和3.27 mg/L，各占19.80%、17.46%和15.26%。1#池塘7月份硅藻、裸藻和綠藻生物量分別為4.38mg/L、4.32 mg/L和2.06 mg/L，比例較高，各占26.37%、25.99%和12.40%；8月硅藻（10.34 mg/L）、裸藻（5.59 mg/L）和藍藻（2.69 mg/L）的生物量迅速增長，占有較高的比例，各占42.63%、23.03%和11.09%；9月裸藻、硅藻和隱藻生物量分別為16.63 mg/L、15.16 mg/L和14.54 mg/L，各占25.99%、23.68%和22.72%。2#池塘7月甲藻、裸藻和綠藻生物量分別為6.33 mg/L、5.83 mg/L和4.34 mg/L，各占28.19%、25.98%、19.35%；8月藍藻生物量迅速增長，生物量為 6.88 mg/L，占總量的44.02%，裸藻、甲藻生物量與7月相比下降迅速，生物量分別為4.22 mg/L和1.60 mg/L；9月藍藻、裸藻和甲藻生物量分別為5.96 mg/L、4.23 mg/L和2.93 mg/L，各占33.08%、23.50%和16.26%。3#池塘7月甲藻和裸藻占有較高的比例，生物量分別為9.11 mg/L、4.06 mg/L，各占56.49%、25.16%；8月裸藻、甲藻的生物量迅速下降，綠藻和藍藻的生物量上升，裸藻、硅藻和藍藻的生物量分別為2.72 mg/L、1.61 mg/L和1.223mg/L，各占35.11%、20.73%、15.80%；9月硅藻、甲藻和裸藻占有較高比例，生物量分別為1.96 mg/L、1.95 mg/L和1.59 mg/L，各占24.34%、24.19%和9.70%。

圖1 試驗池塘不同采樣時間浮游植物密度Fig.1 Phytoplankton abundance in the experimental ponds during different times

由圖1可知，2#池塘7月6日浮游植物的密度最大（31.64×106ind./L），然后呈下降趨勢，8月4日降到最低值（9.89×106ind./L），8月13日又逐漸上升；3#池塘7月6日浮游植物的密度值為8.53× 106ind./L，爾后迅速增長，7月 16日值最高，為25.84×106ind./L，然后一直下降。不同月份浮游植物密度差異顯著。1#池塘浮游植物密度開始時較高（28.62×106ind./L），隨后直線下降，至7月26日最低（3.82×106ind./L），而后又上升，9月4日達到最高值（77.97×106ind./L），9月14日又下降至50.03× 106ind./L。總體來看，1#池塘浮游植物的密度變化較大，7月份下降，8月份上升，9月份呈先升高后降低。

圖2 試驗池塘不同采樣時間浮游植物生物量Fig.2 Phytoplankton biomass in experimental ponds in different times

由圖2可知，1#池塘浮游植物生物量先升后降，7月26日降至最低值（14.53mg/L），然后逐漸增長至8月中旬的81.15 mg/L，然后呈下降趨勢，降至58.44 mg/L，從8月底開始又增長；2#池塘與1#池塘的生物量變動規律不同，先呈下降趨勢，7月16日降到最低值9.04mg/L，然后呈逐漸增長趨勢，8月初生物量為39.26 mg/L，然后降至22.07 mg/L，然后上升；3#池塘7月初開始增長到7月中旬，增長至最高值17.04 mg/L，然后逐漸降低至7月26日的6.12 mg/L，隨后逐步上升，8月份浮游植物生物量變化趨勢不大，9月份呈增長趨勢，9月14日的生物量最高，為35.20 mg/L。可見3口試驗池塘浮游植物夏季生物量的變動規律各不相同，這可能由于各池塘中浮游植物優勢種群、營養因子的組成與含量、浮游植物利用程度以及水環境因子等不同所致。

2.3 浮游植物的優勢種

試驗期間共檢出17個優勢種，出現頻率較高和優勢度較大的有：藍藻門的小形色球藻Chroococcus minor、藍纖維藻Dactylococcopsis sp.、尖頭藻（群體）Raphidiopsis sp.、小席藻Phormidium tenus、綠藻門的小球藻Chlorella vulgaris，硅藻門的小環藻Cyclotella，隱藻門的尖尾藍隱藻Chroomonas acuta、嚙蝕隱藻Cryptomonas erosa；其他種類如美麗顫藻Oscillatoria formosa、簡單衣藻Chlamydomonas simplex等也形成了優勢種群，但出現頻率較低（表2）。

表2 浮游植物的優勢種及優勢度Tab.2 Phytoplankton dominant species and dominance index in experimental ponds

表3 試驗池塘浮游植物的多樣性指數與評價Tab.3 Phytoplankton diversity index and environmental evaluation in experimental ponds

2.4 浮游植物的多樣性指數

浮游植物多樣性指數H'變動在2.16～3.95之間，均值為3.04，其中7月H'最高，為3.35；9月份次之，為2.91；8月份最低，為2.86。均勻度J變化在0.44～0.85之間，均值為0.64，7月份J最高，為0.70；8月和9月J相等，為0.61。物種豐富度指數d變動在3.37～5.45之間，均值為4.30，7月份d最高，為4.68；9月次之，為4.12；8月最低，為4.10。

2.5 環境質量評價

由表3可知，三口試驗池塘浮游植物的多樣性指數、均勻度指數和豐富度指數均值分別為3.06、0.64和4.32，根據表1得出，采煤塌陷區池塘總體環境質量為清潔。

試驗期間1#池塘87.50%的多樣性指數H'＞3，屬于清潔，12.50%的H'介于2～3之間，屬于輕污染，表明1#池塘環境質量以清潔為主；2#池塘在試驗期間75.00%的多樣性指數H'介于2～3之間，屬于輕污染，25.00%的H'＞3，屬于清潔，表明2#池塘環境質量以輕污染為主；3#池塘50.00%的H'＞3，屬于清潔，H'介于2～3之間，屬于清潔，3#池塘環境質量評價為清潔。

1#池塘100.00%的J＞0.5，表明1#池塘的環境質量以清潔為主；2#池塘75.00%的J＞0.5，25.00%的J介于0.5～0.3之間，表明2#池塘環境質量以清潔為主；3#池塘100%的J＞0.5，3#池塘環境質量評價為清潔。

1#池塘100.00%的d＞3，環境質量評價為清潔；2#池塘100.00%的d＞3，環境質量評價為清潔；3#池塘100.00%的d＞3，環境質量評價為清潔。

3 討論

3.1 采煤塌陷區池塘高溫季節浮游植物的種類組成

采煤塌陷區池塘共檢出浮游植物8門112個屬種，其中綠藻門種類最多（43種），占38.39%；藍藻門（21種）次之，占18.75%；藍藻門和綠藻門的種類占57.14%。鄧金釵等[12]在主養草魚的池塘中，檢出8門279種浮游植物，綠藻門的種類占49.3%，硅藻門占21.1%，兩門總和占70.4%。姚宏祿[13]研究結果認為，高產池塘浮游植物主要是鞭毛藻類和硅藻、大型綠球藻等優勢種屬交替形成水華，各型魚塘浮游植物群落的共同特點均是：以隱藻為主的鞭毛藻類為優勢種屬，本研究中的優勢種屬主要為藍藻門的種類，鞭毛藻類如卵形衣藻、藍隱藻、嚙噬隱藻雖然也形成優勢種群，但出現率、優勢度不高，這可能與池塘條件、養殖方式等多方面因素有關。

3.2 采煤塌陷區池塘浮游植物的密度和生物量

采煤塌陷區池塘高溫季節浮游植物密度變動在（5.44～136.30）×106ind./L之間，平均密度為40.18×106ind/L； 生 物 量 的 變 動 范 圍 為3.82～77.97mg/L，平均生物量為20.36mg/L。藍藻的密度最大，其次為綠藻，硅藻和隱藻，裸藻、甲藻和金藻的密度較小；從生物量來看，裸藻的生物量最高，其次為硅藻、甲藻、和隱藻。李瑞嬌等[14]研究了主養草魚池塘的浮游植物，結果發現浮游植物密度在（1.77～8.83）×106ind./L之間，平均密度為4.23× 106ind./L；生物量的變動范圍為12.24～298.58mg/L，平均生物量為44.13mg/L。浮游植物的密度與本研究結果相近，而生物量遠高于本結果，這與浮游植物的優勢種群不同有關。藍藻在含氮量高、有機質豐富的堿性水體中常見，特別是在高溫季節易大量繁殖[15]。藍藻生長的最適溫度為25～35℃[16]，這與山東地區7～9月魚池較高的水溫相契合，同時每天投喂人工飼料，殘餌糞便使得池水氮、磷水平增高，為藍藻大量繁殖提供了條件。郭友紅[17]對鄒城采煤塌陷區的6種水體浮游植物的研究顯示，即使同一水域，浮游植物的密度分布也有所不同，平陽寺塌陷積水區、網箱區、北宿精養魚塘均為：藍藻門＞綠藻門＞硅藻門，平陽寺精養魚塘、北宿塌陷積水區、北宿網箱養殖區均為：綠藻門＞藍藻門＞硅藻門，其結果與本研究結果基本相同。

3.3 采煤塌陷區池塘環境質量評價

生物多樣性是反應生物群落組成的特征參數，是衡量群落穩定性的重要尺度之一。浮游植物多樣性指數反映了生物的多樣性程度，其值越高，說明物種的種類越多，群落越穩定[18]。物種豐富度指數反映了物種豐富程度，其值越大，說明物種豐富度越高[19，20]。采煤塌陷區池塘浮游植物的多樣性指數H'變動范圍為2.16～3.95，均值為3.04；均勻度J變化范圍為0.44～0.85，均值為0.64；物種豐富度指數d變動范圍為3.37～5.45，均值為4.30。H'、J、D均處于較高的水平，說明試驗池塘浮游植物種類較多，群落結構穩定，分布均勻。根據相應的環境質量評價標準[9-11]，采煤塌陷區池塘水體為清潔水平。李瑞嬌等[14]的研究中，H'為2.99，J為0.48，D為4.10，均低于本研究結果，這可能與本研究的養殖方式、養殖水域特點等不同有關。

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Phytoplankton Community and Environmental Assessment in Coal Mining Subsidence Ponds in Summer

GONG Jun-xia1,ZHANG Jin-lu1,WANG Xin-mei2,WANG Zhi-zhong1,TIAN Gong-tai1, DU Xing-hua1,ZHANG Ming-lei1,CHEN Xiu-li1
（1.Academy of Freshwater Fisheries in Shandong Province,Jinan 250013,China; 2.Qingyun Street Office of Xintai City,Shandong Province,Xintai 271200,China）

Phytoplankton community was investigated in coal mining subsidence ponds from July to September in 2013.A total of 112 phytoplankton species belonging to 8 phyla were identified,and the phytoplankton community was dominated by Chlorophyta.Phytoplankton abundance was found to be vary within（5.44～136.30）×106ind./L,with an average of 40.18×106ind./L.Cyanophyta was contributed most to the abundance,followed by Chlorophyta,Bacillariophyta and Cryptophyta,with a small contribution by Euglenophyta,Pyrrophyta and Chrysophyta.The phytoplankton biomass was ranged from 3.82 mg/L to 77.97 mg/L with an average of 20.36 mg/L,Euglenophyta accounting for the most,followed by Bacillariophyta,Pyrrophyta and Cryptophyta.Phytoplankton diversity index H'was 2.16～3.95,with an average of 3.04,evenness index J of 0.44～0.85,with an average of 0.64,and species richness index d of 3.37～5.45,with an average of 4.30,indicating that there was abundant phytoplankton species in the ponds,with stable and homogeneous community structure.In conclusion,the water environment quality of the ponds in the coal mining subsidence area is assessed as clean level.

coal mining subsidence pond;phytoplankton;community structure;environmental assessment

S932.7

A

1005-3832（2016）06-0041-06

2016-07-05

山東省現代農業產業體系魚類創新團隊項目（SDAIT-12-07）；山東省農業重大應用技術創新課題.

鞏俊霞（1975-），女，高級工程師，從事漁業生態與環境研究.