長壽湖浮游植物多樣性及水質評價

閆蘇蘇，劉朔孺,，雷波

(1.重慶大學城市建設與環境工程學院，重慶 400045; 2.重慶市環境科學研究院，重慶 401147)

長壽湖浮游植物多樣性及水質評價

閆蘇蘇1，劉朔孺1,2，雷波2

(1.重慶大學城市建設與環境工程學院，重慶 400045; 2.重慶市環境科學研究院，重慶 401147)

2013年3月至2014年2月對長壽湖7個采樣點進行逐月調查，共鑒定出浮游植物84種，隸屬7門55屬，綠藻門和硅藻門為長壽湖浮游植物最主要群落組成。全年Margalef 種類豐富度指數d的變化范圍為1.08～2.00，Shannon-Wiener 多樣性指數H′的變化范圍為2.03～3.95，Pielou均勻度指數J的變化范圍為0.39～0.76，秋、冬季水質狀況優于春、夏季。各區域采樣點多樣性指數差異較小，Margalef 種類豐富度指數d表現為西北部湖區較高，中部東部湖區采樣點次之；Shannon-Wiener 多樣性指數H′及Pielou均勻度指數J均表現為中部湖區較高，西北部、東部湖區次之，西北部及中部湖區水質狀況優于東部湖區。綜合三種多樣性指數初步評價，研究區域全年水質處于中-無污染狀態。

浮游植物；多樣性指數；水質評價

長壽湖又稱獅子灘水庫，建成于1954年，大壩位于重慶市長壽區長壽湖鎮，主要來水為龍溪河，是龍溪河流域下游控制性水庫，湖水流經長壽城區匯入長江。長壽湖由中部湖區、東部湖區和西北部湖區構成，是長壽區重要的飲用水水源地，具有生物多樣性保護、生態旅游等重要的生態功能。目前對長壽中氮磷、重金屬污染情況研究較多[1-4]，而浮游植物及水質評價的相關研究報道較少。

浮游植物是湖泊水域生物群落的重要組成部分，是水生生態系統的重要初級生產者,其演替規律受到相關物理、化學、生物和氣候等環境因子的影響[5-8]。浮游植物可以綜合反映水質狀況，在水質監測中常被用作水質污染指示生物及評價水質污染狀況[9-11]。因此，對長壽湖浮游植物多樣性指數在時間和空間上的變化進行分析，探究其反映水生態環境的穩定性及在時空上的變化規律，從而進行水質評價，為全面了解長壽湖水環境質量提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點及采樣時間

為全面了解長壽湖各區域環境因子及浮游植物的變化規律，設置7個點位：打鼓坪、石塔坡、興龍灣、觀音橋、萬壽、三臺和大壩口(圖1)。其中打鼓坪、石塔坡和興龍灣位于湖區西北部；觀音橋和萬壽位于湖區中部；三臺和大壩口位于湖區東部。采樣時間為2013年3月至2014年2月(春季3—5月、夏季6—9月、秋季10—11月、冬季12—2月)，每月采樣一次。

圖1 長壽湖采樣點分布Fig.1 The sampling sites in Changshou Lake

1.2 樣品采集與分析

浮游植物樣品是取表層以下0.5 m處水樣1000 mL，加入15 mL魯哥試劑固定，在實驗室中靜置沉淀48 h后濃縮至50 mL，使用0.1 mL計數框進行鑒定[12]。

1.3 數據分析

用Excle對浮游植物生物多樣性指數： Margalef 種類豐富度指數(d)、Shannon-Wiener 多樣性指數(H′)和 Pielou 均勻度指數(J)進行計算。

Margalef 種類豐富度指數：d=(S-1)/log2N

Pielou 均勻度指數：J=H′/log2S

式中，Pi為第i種浮游植物個體數在總個體數中的比例；N為浮游植物所有種個體總數；S為浮游植物總種類。

Shannon-Wiener 多樣性指數和Margalef 種類豐富度指數在0～1時為重污染、1～3時為中污染、大于3時為輕污染；Pielou 均勻度指數在0～0.3時為重污染、0.3～0.5時為中污染、大于0.5時為輕污染。

2 結果與分析

2.1 浮游植物組成

2013年3月至2014年2月對長壽湖流域7個采樣點位進行逐月調查，共鑒定出浮游植物84種，隸屬7門、11綱、18目、30科、55屬。綠藻門和硅藻門為長壽湖浮游植物最主要群落組成，其中，綠藻門種類數最多，為23屬41種，占浮游植物種數的48.81%。藍藻門細胞密度比例最高，占總密度的48.48%，隱藻門、硅藻門次之，分別占總密度的18.81%和18.08%。

2.2 浮游植物多樣性指數季節變化

長壽湖多樣性指數季節變化見表1。Margalef 種類豐富度指數d的季節變化表現為：秋季(1.63)>冬季(1.60)>夏季(1.56)>春季(1.45)，全年變化范圍為1.08～2.00。Shannon-Wiener 多樣性指數H′的季節變化表現為：秋季(3.64)>夏季(3.31)>冬季(3.27)>春季(3.02)，全年變化范圍為2.03～3.95。Pielou均勻度指數J的季節變化表現為：秋季(0.71)>冬季(0.62)>夏季(0.61)>春季(0.57)，全年變化范圍為0.39～0.76。

2.3 多樣性指數空間變化

長壽湖多樣性指數的四季空間變化趨勢見圖2、3、4、5。春季Margalef 種類豐富度指數d的變化范圍為1.08～1.94，最高值和最低值分別出現在觀音橋和大壩口；Shannon-Wiener 多樣性指數H′的變化范圍為2.03～3.73，浮動范圍較大，最高值采樣點與Margalef 種類豐富度指數d相同，出現在觀音橋，最低值出現在三臺；Pielou均勻度指數J的變化范圍為0.39～0.66，浮動范圍較小，與Margalef 種類豐富度指數d及Shannon-Wiener 多樣性指數H′最高值采樣點相同，出現在觀音橋，最低值采樣點與Shannon-Wiener 多樣性指數H′相同，出現在三臺。

夏季Margalef 種類豐富度指數d的變化范圍為1.28～2.00，最高值出現在石塔坡，最低值出現在大壩口，與春季最低值采樣點相同；Shannon-Wiener 多樣性指數H′的變化范圍為2.83～3.95，變化趨勢與Margalef 種類豐富度指數d較為相似，最高值出現在打鼓坪，最低值出現在萬壽；Pielou均勻度指數J的變化范圍為0.55～0.71，與Shannon-Wiener 多樣性指數H′一樣，最高值出現在打鼓坪，最低值出現在萬壽。

表1 長壽湖多樣性指數變化

圖2 春季浮游植物多樣性指數變化Fig.2 The phytoplankton diversity index changes in spring

圖3 夏季季浮游植物多樣性指數變化Fig.3 The phytoplankton diversity index changes in summer

圖4 秋季季浮游植物多樣性指數變化Fig.4 The phytoplankton diversity index changes in autumn

圖5 冬季浮游植物多樣性指數變化Fig.5 The phytoplankton diversity index changes in winter

秋季Margalef 種類豐富度指數d的變化范圍為1.41～2.00，最高值出現在打鼓坪，最低值出現在三臺；Shannon-Wiener 多樣性指數H′的變化范圍為3.25～3.95，最高值出現在打鼓坪，與夏季最高值采樣點相同，最低值出現在石塔坡；Pielou均勻度指數J的變化范圍為0.62～0.76，最高值出現在萬壽，最低值出現在石塔坡。

冬季Margalef 種類豐富度指數d的變化范圍為1.44～1.69，變化范圍為四季最小，最高值出現在大壩口，最低值出現在三臺，與秋季最低值采樣點相同；Shannon-Wiener 多樣性指數H′的變化范圍為2.61～3.72，最高值出現在三臺，最低值出現在石塔坡，與夏、秋季最低值采樣點相同；Pielou均勻度指數J的變化范圍為0.50～0.72，，最高值出現在三臺，最低值出現在石塔坡，與秋季最低值采樣點相同。

整體來看，各區域采樣點差異較小，Margalef 種類豐富度指數d表現為西北部湖區較高，中部東部湖區采樣點次之；Shannon-Wiener 多樣性指數H′及Pielou均勻度指數J均表現為中部湖區較高，西北部、東部湖區次之。

2.4 多樣性指數對長壽湖水質評價

Margalef 種類豐富度指數d、Shannon-Wiener 多樣性指數H′及Pielou均勻度指數J對水質的評價標準見表2。

表2 多樣性指數評價標準

長壽湖Margalef 種類豐富度指數d、Shannon-Wiener 多樣性指數H′及Pielou均勻度指數J的水質評價結果見表3至表6。

春季Margalef 種類豐富度指數d的綜合評價結果為中污染，各采樣點的評價結果也都為中污染；Shannon-Wiener 多樣性指數H′的綜合評價結果為無污染，除萬壽、三臺和大壩口為β-中污染，其余各采樣點均為無污染；Pielou均勻度指數J的綜合評價結果為無污染，除三臺為中污染外，其余各采樣點均為無污染。

表3 春季浮游植物多樣性指數評價

夏季Margalef 種類豐富度指數d的綜合評價結果為中污染，各采樣點的評價結果也都為中污染；Shannon-Wiener 多樣性指數H′的綜合評價結果為無污染，除萬壽為β-中污染，其余各采樣點均為無污染；Pielou均勻度指數J的綜合評價結果為無污染，除三臺為中污染外，其余各采樣點均為無污染。

表4 夏季浮游植物多樣性指數評價

秋季Margalef 種類豐富度指數d的綜合評價結果為中污染，各采樣點的評價結果也都為中污染；Shannon-Wiener 多樣性指數H′和Pielou均勻度指數J的綜合評價結果均為為無污染，各采樣點也均為無污染。

表5 秋季浮游植物多樣性指數評價

冬季Margalef 種類豐富度指數d的綜合評價結果與各采樣點的評價結果一致，均為中污染；Shannon-Wiener 多樣性指數H′的綜合評價結果為無污染，除石塔坡、興龍灣和觀音橋為β-中污染，其余各采樣點也均為無污染；Pielou均勻度指數J的綜合評價結果與各采樣點評價結果一致，均為無污染。

表6 冬季浮游植物多樣性指數評價

3 結論

(1)長壽湖全年Margalef 種類豐富度指數d的變化范圍為1.08～2.00，Shannon-Wiener 多樣性指數H′的變化范圍為2.03～3.95，Pielou均勻度指數J的變化范圍為0.39～0.76，秋、冬季水質狀況優于春、夏季。

(2)長壽湖各區域采樣點多樣性指數差異較小，Margalef 種類豐富度指數d表現為西北部湖區較高，中部東部湖區采樣點次之；Shannon-Wiener 多樣性指數H′及Pielou均勻度指數J均表現為中部湖區較高，西北部、東部湖區次之，西北部及中部湖區水質狀況優于東部湖區。

(3)綜合三種多樣性指數對長壽湖水質進行初步評價，研究區域的水質處于中-無污染狀態。

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Phytoplankton Diversity and Water Quality Assessment in Changshou Lake

YAN Su-su1, LIU Shuo-ru1,2, LEI Bo2

(1.Faculty of Urban Construction and Environmental Engineering, Chongqing 400045, China; 2.Chongqing Academy of Environmental Science, Chongqing 401147, China)

A total of 7 phylums, 55 genera, 84 species of phytoplankton were identified during the investigation, which was performed from March 2013 to February 2014 monthly at 7 sampling sitets, Chlorophyta, Bacillariophyta and Cyanophyta were the main phylums. The annual variation range of Margalef index (d), Shannon-Weaver index (H′) and Pielou index (J) were 1.08～2.00, 2.03～3.95 and 0.39～0.76, the water quality in autumn and winter was better than spring and summer. There was no significant differences among different region’s diversity indexs, Margalef index (d) in northwest region was higher than central and eastern region, Shannon-Weaver index (H′) and Pielou index (J) in central region were both higher than northwest and central region, the water quality in northwest and central region was better than in the eastern region. The comprehensive evaluation result showed that annual water quality is in a state of middle-non pollution.

phytoplankton; diversity index; water quality assessment

2017-04-19

重慶市基本科研業務費計劃項目(2016-hky-jcyj-01702)

閆蘇蘇 (1991—)，女，山東濟寧人，碩士，主要從事水環境生物評價工作，E-mail:yss414@foxmail.com

雷波(1978—)，男，四川人，教授級高級工程師，碩士，主要從事生態環境研究，E-mail：leilibo@hotmail.com

10.14068/j.ceia.2017.03.016

X824

A

2095-6444(2017)03-0061-05