衡水湖浮游藻類群落調(diào)查及藍藻水華預(yù)警分析

楊吉 郝肖陽 安瑩 王程怡 蘆站根

摘要 通過2021年4—9月對衡水湖浮游藻類進行逐月的采樣調(diào)查，共鑒定浮游藻類54屬，主要是由綠藻門（29.63%）、硅藻門（29.63%）和藍藻門（27.78%）等組成。分析衡水湖浮游藻類藻密度的動態(tài)變化和浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的變化，并對衡水湖藍藻水華發(fā)生的可能性提出預(yù)警性分析，從而對水體富營養(yǎng)化防治和湖泊的生態(tài)修復(fù)等提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 衡水湖;浮游藻類;藻密度;藍藻水華

中圖分類號：X173 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）12–0041–02

近年來，浮游藻類在水體生態(tài)監(jiān)測、水質(zhì)污染和營養(yǎng)水平評價中取得廣泛應(yīng)用。浮游藻類是水生態(tài)環(huán)境中的初級生產(chǎn)者，其群落結(jié)構(gòu)、種群數(shù)量會因水環(huán)境而發(fā)生變化。因浮游藻類生活周期短，對水環(huán)境變化極其敏感，藻類特征的變化也可以是衡量水質(zhì)變化的良好指標(biāo)，同時更是評價湖泊水體質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。浮游藻類形體微小、種類繁多，是生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對水生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡有重要作用，因此，浮游藻類可作為評價衡水湖水質(zhì)的重要對象[1]。

衡水湖作為我國北方內(nèi)陸封閉型湖泊，是華北平原單體面積最大的淡水湖和國家級自然保護區(qū)，具有維護生物多樣性、涵養(yǎng)水源等重要的生態(tài)服務(wù)功能。但其流動性差、水域面積小、易污染、水體自凈能力較低，且近10年跨流域調(diào)水輸入的大量營養(yǎng)物質(zhì)，需密切關(guān)注衡水湖水質(zhì)。防控藻類水華風(fēng)險具有重要的生態(tài)意義，應(yīng)找到能及時準(zhǔn)確、綜合反映水環(huán)境狀況的方法，并及時預(yù)警[2]。

1 研究方法

根據(jù)衡水湖的形態(tài)，結(jié)合采樣的實際情況，共在衡水湖的湖北、湖南、湖西、湖東和湖心設(shè)定10個采樣點，以此代表衡水湖整體水質(zhì)狀況。每月采集水樣1次。衡水湖平均水深小于5 m，水樣在離湖面0.5 m深處用標(biāo)準(zhǔn)水樣采集器進行采集。采水時，每瓶樣品必須貼上標(biāo)簽，應(yīng)標(biāo)明采集的時間、地點和采水體積等，其他詳細內(nèi)容應(yīng)另行做好記錄，以備查對，避免造成錯誤。現(xiàn)場采集水樣l L后，用15 mL魯哥氏液固定，水樣存于棕色瓶并于24 h內(nèi)運回實驗室。

水樣在實驗室沉淀48 h后，去掉上清液，定容至100～200 mL，視水質(zhì)狀況而定。加入4 mL的2～4%的甲醛固定液（福爾馬林），以利于長期保存。

用40×高倍顯微鏡對水樣進行種類鑒定和計數(shù)。方法如下：濃縮沉淀后，將水樣充分搖勻，立即用0.1 mL移液槍吸出0.1 mL樣品，注入0.1 mL計數(shù)框內(nèi)（計數(shù)框的表面積最好是20 mm×20 mm），小心蓋上蓋玻片，在蓋蓋玻片時，要求計數(shù)框內(nèi)沒有氣泡，樣品不溢出計數(shù)框，然后顯微鏡下觀察計數(shù)[3]。

浮游藻類種類鑒定以《中國淡水藻類：系統(tǒng)分類及生態(tài)》（胡鴻鈞、魏印心著）[4]、《中國常見淡水浮游藻類圖譜》（翁建中、徐恒省）[5]、《長江中三角常見淡水湖浮游藻類圖譜》《遼河流域藻類監(jiān)測圖鑒》[6]等為基礎(chǔ)。

2 結(jié)果與分析

2.1 衡水湖浮游藻類的種類

試驗期間，共從衡水湖水樣檢出浮游植物7門54屬，其中綠藻門、硅藻門占比最多，各為16屬，各占藻類總數(shù)29.63%;其次為藍藻門共15屬，占藻類總數(shù)27.78%;另外甲藻門2屬，金藻門2屬，裸藻門2屬，隱藻門1屬。群落種類組成中主要優(yōu)勢屬為：藍藻門的平裂藻屬、微囊藻屬、螺旋藻屬;綠藻門的柵藻屬、新月藻屬、鼓藻屬、卵囊藻屬、十字藻屬，硅藻門的針桿藻屬、直鏈藻屬、小環(huán)藻屬、橋彎藻屬、舟形藻。而隱球藻屬、束絲藻屬、色球藻屬為次優(yōu)勢屬，出現(xiàn)頻次和豐度均較高，擬柱胞藻屬仍然存在，但不是優(yōu)勢屬，少量的裸藻、甲藻、隱藻出現(xiàn)。因此，優(yōu)勢種類為藍藻門的微小平裂藻、燦爛顫藻、銅綠微囊藻、惠氏微囊藻、節(jié)旋藻、湖泊色球藻、拉氏擬柱胞藻、偽魚腥藻等，硅藻門的近緣針桿藻、尖頭橋灣藻、扁圓舟形藻、尖布紋藻等，綠藻門的雙對柵藻、四角十字藻等。

2.2 衡水湖浮游藻類藻密度的動態(tài)變化

試驗期間，4月的平均藻密度為1 726 萬個/L，浮游藻類的細胞密度較低，此時衡水湖的氣溫較低且天氣大多處于晴天，各類藻類繁殖速度慢，即藻密度相對較低。5月溫度漸漸回溫，各類藻處于繁殖穩(wěn)定狀態(tài)，但稍微中營養(yǎng)化，平均藻密度為2 236 萬個/L，此時藍藻門藻類繁殖速度增加。在6月時，由于適宜溫度和環(huán)境，藍藻比較占優(yōu)勢，平裂藻、微囊藻等藍藻門藻類開始迅速繁殖，平均藻密度相對較高，為2 581萬個/L。在7月，藻類密集生長，由于區(qū)域的集中性使平均藻密度有所減少，平均藻密度為13 450 億個/L。在8月，溫度升高，水量減少，藻類植物不能很好地生存，藻密度相對降低，為21 210萬個/L，在9月，溫度逐漸降低，降雨量增多，平均藻密度提高，為2 543萬個/L（圖1）。

2.3 衡水湖浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的變化

據(jù)研究顯示，硅藻最適溫度為20℃;綠藻生長的最適溫度是30℃～35℃;藍藻的最適溫度是40℃。從時間上看，衡水湖浮游藻類群落結(jié)有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律。春季由于太陽輻射較弱，水溫和氣溫都較低，藻類主要以硅藻為主，綠藻也占有一定的比例，含有少量硅藻和藍藻。在夏季，水溫和氣溫逐漸升高，硅藻在水中優(yōu)勢逐漸減弱，硅藻所占比例逐漸下降;而藍藻、綠藻增長，藍藻增長速度快于綠藻，藍藻取得優(yōu)勢地位，群落結(jié)構(gòu)變?yōu)椋核{藻+硅藻+綠藻。5月后綠藻占比逐漸超過硅藻比例，此時藍藻已占絕對優(yōu)勢，隨著夏季水溫逐漸增高，光強逐漸增大，綠藻和藍藻迅速繁殖。6月藍藻占比超過了80%，但7月藍藻比例有所降低，8月藍藻比例達到98.82%，在各藻類的競爭上取得絕對優(yōu)勢地位，數(shù)量大量增加。秋、冬季，隨著水溫、氣溫的逐漸降低，藻類數(shù)量逐漸減少，優(yōu)勢藻種類又演變?yōu)橐怨柙鍨橹鳎鞣N屬均有發(fā)展。

3 結(jié)論與討論

（1）衡水湖浮游藻類的優(yōu)勢種群呈季節(jié)性變化。其中春、夏季以藍藻為主要優(yōu)勢種群，秋季以硅藻為主要優(yōu)勢群體。

（2）衡水湖浮游藻類的群落結(jié)構(gòu)組成呈季節(jié)性變化。衡水湖的藻類主要以藍藻、綠藻和硅藻為主要類型。在各檢測位點中，藍藻所占比例均高于其他種類。

（3）衡水湖浮游藻類藻密度季節(jié)性變化明顯。其中8月的藻密度最高，達到了2.121 億個/L。

根據(jù)衡水湖浮游藻類群落結(jié)構(gòu)季節(jié)性演替和藻密度動態(tài)變化可知，5月藍藻迅速增加，8月是藍藻密度最高的時間點。因此，5月相關(guān)人員應(yīng)引起足夠重視，及時預(yù)警并分析，制定藻類水華應(yīng)急預(yù)案，提高應(yīng)對衡水湖藍藻水華的預(yù)警、防控和應(yīng)急處理能力，以確保衡水湖不發(fā)生規(guī)模藻類水華災(zāi)害。

參考文獻

[1] 李海燕，吳雨川，張躍武，等.城市景觀水污染控制[J].自然雜志，2004（3）：132-134.

[2] 牛玉璐，鄭云翔，趙建成.衡水湖自然保護區(qū)藻類植物資源初步研究[J].河北師范大學(xué)學(xué)報，2006（3）：336-342.

[3] 丁二峰.衡水湖葉綠素a含量變化及其與氮、磷濃度關(guān)系的初步研究[J].南水北調(diào)與水利科技，2011，9（6）：87-89.

[4] 胡鴻鈞，魏印心.中國淡水藻類：系統(tǒng)分類及生態(tài)[M].北京：科學(xué)出版社 2006.

[5] 翁建中，徐恒省.中國常見淡水浮游藻類圖譜[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[6] 遼寧省環(huán)境監(jiān)測實驗中心.遼河流域藻類監(jiān)測圖鑒[M].北京：中國環(huán)境出版社，2018.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Investigation of Phytop-lankton Community and Early Warning Analysis of Cyanobacteria Bloom in Hengshui Lake

YANG Ji et al （Hengshui University， Hen-gshui， Hebei 053000）

Abstract Through the monthly sampling survey of phytoplankton in Hengshui Lake from April to September 2021， 54 genera of phytoplankton were identified， mainly composed of Chlorophyta （29.63%）， diatom （29.63%） and Cyanophyta （27.78%）. Based on the analysis of the dynamic changes of phytoplankton density and phytoplankton community structure in Hengshui Lake， the possibility of cyanobacteria bloom in Hengshui Lake was analyzed in order to provide scientific basis for water eutrophication prevention and ecological restoration of the lake.

Key words Hengshui Lake; Planktonic algae; Algal density; Cyanobacterial bloom