巢湖水質現狀及浮游生物群落結構特征

李懷國　楊長明　王育來

摘要[目的]了解巢湖浮游生物群落結構特征。[方法]以巢湖為研究對象，分析巢湖全湖水體生源要素空間分布特征，監測巢湖浮游植物和浮游動物群落組成特征及多樣性。[結果]巢湖氮磷比仍較適宜藍藻生長，巢湖水域共鑒定出7門42屬93種浮游植物，其中綠藻門為優勢種（50種），浮游植物密度在1.48×107～17.44×107 cells/L，且浮游植物群落結構不穩定，易受外界環境影響；浮游動物4門35屬70種，其中輪蟲種類數最多，占浮游動物總種類的45.71%，巢湖浮游動物多樣性比較豐富，群落結構穩定性好。[結論]研究結果為巢湖生態恢復提供了基礎數據。

關鍵詞巢湖；浮游植物；浮游動物；生物多樣性

中圖分類號X524文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）22-0013-04

Abstract[Objective] The aim was to understand community structure characteristics of plankton in Chaohu Lake.[Method] We investigated water quality for Chaohu Lake.Simultaneously，we investigated the community structure of phytoplankton and zooplankton，including plankton composition，cell density and their biodiversity.[Result] The ratio of N/P was suitable to the growth of bluegreen algae，and we identified 7 phyla， 42 genera and 93 species for phytoplankton in Chaohu Lake，and Cryptophyta was the dominant species（50 species）.Phytoplankton cell density in Chaohu Lake ranged from 1.48×107 cells/L to 17.44×107 cells/L，and the phytoplankton community structure was unstable，which was affected by other environmental factors.Simultaneous，there were high richness biodiversity for zooplanktonin Chaohu Lake，including 4 phyla， 35 genera and 70 species，and we observed rotifer was the dominant species，which contributed to 45.71% of zooplankton in Chaohu Lake，but the phytoplankton community structure was stable.[Conclusion] These results would provide the basic data and novel ideas for ecological restoration.

Key wordsChaohu Lake；Phytoplankton；Zooplankton；Biodiversity

隨著城市化進程的加速，人類對流域水資源的過渡開發與利用導致了流域水資源“質”和“量”方面的退化，進而影響了流域水生態系統的健康[1]。巢湖是我國五大淡水湖之一，位于長江中下游左岸，屬長江流域重要支流，屬過流性湖泊。隨著巢湖流域社會經濟的快速發展和人口數量的急劇增加，大量污染物和營養鹽不斷排入巢湖，水環境質量與水生態功能日趨惡化。

生源要素（如氮和磷）是藻類生長最重要的營養因子，李哲等[2]對三峽水庫小江回水區進行調查研究，認為較低水平的氮磷比會誘使固氮型藍藻迅速生長，并最終促成水華。在營養程度高的水體，光對浮游植物的群落結構影響非常重要；而在營養程度低或水力條件相對穩定的情況下，營養鹽對浮游植物群落的結構影響較大[3]。另外，有研究表明，除了營養狀態的因素，浮游動物可能是控制浮游植物現存量的主要因子之一，“上行效應”和“下行效應”同時調節著浮游植物和浮游動物豐度的動態變化[4]。提出浮游動物的生物量不僅是營養負荷的反映，而且取決于魚類的存在，因為魚類能夠降低浮游動物的生物量，進一步引起浮游植物生長；武漢東湖利用放養鰱、鳙的辦法控制了微囊藻的水華，至今效果長達10余年。筆者以巢湖為研究對象，考察了巢湖水體營養要素、浮游植物與浮游動物空間分布特征，并初步探討了巢湖增殖放流的可能環境效益，以期為巢湖流域水域生態健康與可持續漁業發展提供新思路。

1研究區概況與研究方法

1.1研究區概況

巢湖（117°16′54″～117°51′46″ E， 31°25′28″～31°43′28″ N）是我國第五大淡水湖，位于長江下游的安徽省中部，是合肥沿湖縣（市）區的重要飲用水源地，具有工業用水、農業灌溉、交通航運、漁業、防洪和旅游等多種功能。巢湖流域屬北亞熱帶季風氣候，四季分明，雨量適中，巢湖流域面積達13 350 km2，正常水位湖面面積為780 km2，平均深度為3 m。

1.2研究方法

1.2.1樣品采集。在巢湖全湖設置20個調查樣點（圖1），于2015年7月20日采集水樣，開展水質指標與浮游植物和浮游動物調查。水樣于4 ℃保存并運回實驗室進行分析。

1.2.2水質分析方法。

巢湖水體總氮（TN）、總磷（TP）、溶解性總氮（DTN）、溶解性總磷（DTP）、NH+4、NO-3、NO-2、PO3-4和CODMn采用國家水質標準監測分析方法[5]。葉綠素a含量使用浮游植物熒光儀（Phyto-PAM，Walz）通過活體藻細胞葉綠素熒光測定，并通過傳統方法（熱乙醇法）[6]進行校正。

1.2.3浮游植物分析方法。

浮游植物樣品使用1 L 的有機玻璃采水器于水面下0.5 m 左右采樣，轉移到塑料采樣瓶后立即加入15 mL 魯哥試劑進行固定。帶回實驗室后，將水樣充分搖蕩后倒入廣口玻璃瓶內，靜止24～48 h使浮游藻類自動沉淀下來，利用虹吸法將沉淀器中上清液緩慢吸出，剩余沉淀收集到定量瓶內濃縮至50 mL，以待鏡檢鑒定。種類鑒定參考用書為《中國淡水藻志》《淡水藻類寫真（第一卷）》，每個樣品重復3次。

采用25 號浮游生物網采集（ 網孔0.064 mm） ，于水面以下作“∞”狀拖動浮游動物網數次，將濃縮于網頭的水樣收集于50 mL標本瓶中，用4%甲醛溶液現場固定，以待鏡檢鑒定。種類鑒定參照《淡水微型生物圖譜》《淡水浮游生物研究方法》《中國淡水輪蟲志》《中國動物志淡水枝角類》《中國動物志淡水橈足類》，每個樣品重復3次。

1.2.4數據處理。采用物種多樣性指數——Shannon-Wiener 指數（H′）、物種豐富度指數——Margalef 指數（d） 和物種均勻度指數——Pielou指數（J） 。

Shannon-Wiener 指數（H′）：H′2=-si=1Pi×lnPi

Pi=ni/N

Margalef 指數（d）：dMa=（S-1）lnN

Pielou指數（J）：J=H′Hmax，Hmax=log2S

式中，S為群落中所有物種數目；N為群落中所有個體數量；ni為群落中第i個種的個體數量。

2結果與分析

2.1巢湖水質現狀分析

由表1可知，TN和TP分別為（5.11±0.73）和（0.074±0.055）mg/L， DTN和DTP含量分別為（3.58±0.76）和（0.030±0.026）mg/L，氨氮濃度為（0.71±0.28）mg/L，CODMn含量為（3.95±1.53）mg/L，葉綠素a含量為（14.15±8.78）μg/L。巢湖水體污染主要是TP和TN超標，東半湖氮磷比基本維持在10.0～25.0；西半湖氮磷比近年來明顯升高，但仍在25.0以下，基本維持在5.0～25.0，仍較適宜藍藻生長。

2.2巢湖浮游植物群落結構特征

2.2.1巢湖浮游植物組成。

2015年夏季通過對巢湖水域20個采樣點的采樣調查，共鑒定出綠藻門（Chlorophyta）、硅藻門（Bacillariophyta）、藍藻門（Cyanophyta）、隱藻門（Cryptophyta）、甲藻門（Pyrrophyta）、金藻門（Chrysophyta）和裸藻門（Euglenophyta）共7門42屬93種（包括變種和變型）。其中，綠藻門種類最多，為50種，占浮游植物種類總數的53.76%；其次為裸藻門，共計14種，占浮游植物種類總數的15.05%；藍藻門共計12種，占浮游植物種類總數的12.90%；硅藻門共計11種，占浮游植物種類總數的11.83%；隱藻門3種，占浮游植物種類總數的3.23%；甲藻門共計2種，占浮游植物種類總數的2.15%；金藻門種類最少，為1種，占浮游植物種類總數的1.08%。

以優勢度指數Y>0.02定為優勢種，通過2015年調查采樣，巢湖共發現浮游植物優勢類群為1門2屬2種，分別為藍藻門微囊藻屬的微囊藻（Microcystis spp.）和假魚腥藻屬的假魚腥藻（Pseudanabaena sp.），其優勢度分別為0.90和0.02。

2.2.2浮游植物現存量。由圖2可知，2015年調查采樣巢湖20個采樣點浮游植物密度在1.48×107～17.44×107 cells/L，平均密度為6.46×107cells/L。其中，浮游植物最大密度出現在13號采樣點，其次為16號采樣點，浮游植物最小密度出現在11號采樣點。巢湖水域20個采樣點浮游植物生物量在1.80～12.21 mg/L，平均生物量為5.16 mg/L。浮游植物最大生物量出現在13號采樣點，其次為16號采樣點，浮游植物最小生物量出現在5號采樣點。

2.2.3浮游植物群落多樣性。

浮游植物作為水域中生命有機體的最原始生產者，其組成與多樣性的變化將直接影響到江湖生態系統的結構與功能。多樣性指數隨藻類種（屬）數的增多而增大，在受污染的水體中，Shannon-Weiner指數減小，相似性增大，一些耐受污染的種類細胞數（個體數）明顯增加，所以多樣性指數越小，水體富營養化程度越嚴重。均勻度是實際多樣性指數與理論上最大多樣性指數的比值，是一個相對值，其數值在0～1，用它來評價生物群落的多樣性更為直觀、清晰，能夠反映出各物種個體數目分配的均勻程度。通常以均勻度大于0.3作為生物群落多樣性較好的標準進行綜合評價。一般而言，較為穩定的群落具有較高的多樣性和均勻度。通過分析浮游生物群落的多樣性能更好地反映調查水域的生態環境質量。

巢湖20個采樣點浮游植物密度的調查結果（圖3）表明，該水域浮游植物的Shannon-Weiner指數在0.11～1.85，均值為0.86，Shannon-Weiner指數最大值出現在9號采樣點，最小值出現在4號采樣點。浮游植物Shannon-Weiner指數是表示其種群多樣性的特征值，一般認為大于1屬于浮游植物生長正常，小于1時可能受到環境因素的影響，Shannon-Weiner指數越大，水質越好。浮游植物群落Shannon-Weiner指數計算結果表明，巢湖水域浮游植物群落結構不穩定，易受外來因素的影響。

巢湖20個采樣點浮游植物群落均勻度指數在0.03～0.42，平均為0.19。浮游植物群落均勻度指數最大值出現在9號采樣點，最小值出現于4號采樣點。巢湖水域浮游植物豐富度指數在0.43～1.77，平均為0.86。浮游植物群落豐富度指數最大值出現在18號采樣點，最小值出現于4號采樣點。

2.3巢湖浮游動物群落結構特征

2.3.1浮游動物群落組成。

2015年通過對巢湖20個采樣點的定性采樣調查，共鑒定浮游動物4門35屬70種，其中輪蟲種類數最多，為16屬32種，占浮游動物總種類的45.71%；原生動物次之，為5屬22種，占浮游動物總種類的31.43%；枝角類7屬9種，占浮游動物總種類的12.86%；橈足類種類數最少，為7屬7種（包含橈足幼體和無節幼體），占浮游動物總種類的10.00%。

以優勢度指數Y>0.02定為優勢種，通過2015年的調查采樣，巢湖共發現浮游動物優勢類群3門5屬5種，分別為原生動物、輪蟲和橈足類，其中原生動物和橈足類優勢種均為1種，而輪蟲優勢種類最多為3種。第一優勢種為原生動物的雷殿似鈴殼蟲（Tintinnopsis leidyi sp.），優勢度為0.28，第二優勢種為輪蟲類的針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla），其優勢度為0.09，之后為輪蟲類的曲腿龜甲輪蟲（KeratelIa valaa）和橈足類的無節幼體（Copepod nauplii），優勢度分別為0.09和0.05，而第五優勢種為輪蟲類的瘤甲腔輪蟲（Lecane nodosa），其優勢度為0.02。

2.3.2浮游動物群落現存量。

2015年巢湖20個采樣點浮游動物的調查結果（圖4）表明，巢湖浮游動物平均密度為2 734.05 ind./L，變化幅度為748.35～13 788.15 ind./L，其中浮游動物最大密度出現在15號采樣點，2號采樣點浮游動物密度最小；浮游動物生物量在1.21～5.90 mg/L，浮游動物平均生物量為2.90 mg/L，其中浮游動物最大密度出現在19號采樣點，4號采樣點浮游動物密度最小。

2.3.3浮游動物群落多樣性。

2015年巢湖浮游動物調查結果（圖5）表明，巢湖浮游動物Shannon-Weiner指數在1.64～3.85，平均值為2.83，其中浮游動物多樣性指數最高值出現在10號采樣點，最低值出現在15號采樣點；浮游動物均勻度指數在0.39～0.79，平均值為0.67，浮游動物均勻度指數最高值出現在19號采樣點，最低值出現在15號采樣點；浮游動物豐富度指數在0.86～2.87，平均值為1.67，其中浮游動物豐富度指數最高值出現在10號采樣點，最低值出現在9號采樣點。根據生物多樣性閾值的分級評價標準，巢湖浮游動物多樣性比較豐富；根據均勻度指數，群落結構穩定性較好。

3結論

巢湖水體污染主要是總磷和總氮超標，氮磷比基本維持在5.0～25.0，仍較適宜藍藻生長。巢湖水域共鑒定出7門42屬93種浮游植物，其中綠藻門為優勢種（50種），占浮游植物種類總數的53.76%，浮游植物密度在1.48×107～17.44×107 cells/L，且浮游植物群落結構不穩定，易受外界環境影響；巢湖水域共鑒定浮游動物4門35屬70種，其中輪蟲種類數最多，為16屬32種，占浮游動物總種類的45.71%。巢湖浮游動物多樣性比較豐富，群落結構穩定性較好。

參考文獻

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