東風水庫浮游植物群落結構年變化及水質生物評價

楊曉楠

（玉溪市生態環境質量分析中心，云南 玉溪 653100）

0 引言

浮游植物是水生態系統的初級生產者和食物鏈的基礎環節，其群落結構的時空變化對水生態系統的結構和功能具有重要影響，同時也是重要的反映環境污染狀況的指示物[1]。浮游植物的種類組成、豐度以及多樣性指數等是評價水體富營養化和污染狀況的重要指標[2]，因此，浮游植物群落結構特征被廣泛應用于水生態狀況的分類評價。水庫是人工在山溝或河流的狹口處建造攔河壩形成的湖泊，是一類易受人工調節干擾的水生生態系統，與河流型水生生態系統相比較，其水環境相對封閉，水體自凈能力相對較弱[3]。因此，通過研究浮游植物群落結構監測水庫水質狀況十分有必要。

東風水庫位于云南省玉溪市紅塔區東北部沙頭村，屬珠江流域西江水系。現狀水質為Ⅲ類，氣候類型為中亞熱帶半濕潤高原季風氣候，冬春干旱，夏季多雨，干濕兩季分明，溫度四季變化不大，年均氣溫13.5℃。其匯水面積309.5km2，總庫容9025萬m3，系云南省最大的中型水庫，是玉溪中心城區工業、農業和城鎮生活用水的主要水源地[4]。

目前，關于東風水庫浮游植物群落結構的研究未見報道。本研究于2019年6月—2020年5月每月對東風水庫浮游植物群落結構進行屬類鑒定和密度統計，分析了浮游植物的種群組成、優勢屬、多樣性、均勻度、物種豐富度及群落結構的年變化特征，旨在探討該水域浮游植物群落結構特征，科學評價其水質和營養狀態，為該流域內水資源保護和開發利用提供基礎性資料。

1 材料與方法

1.1 采樣點位及時間

按照《水和廢水監測分析方法》浮游生物點位設置的要求[5]，結合東風水庫地形地貌及其周邊不同的環境條件，共設置西北庫區（S1）、庫心（S2）和東南庫區（S3）3個采樣點位（圖1）。于2019年6月—2020年5月，每月上旬對各點位進行浮游植物水樣采集。

圖1 東風水庫采樣點分布

1.2 樣品采集及處理分析

浮游植物樣品采集及鑒定方法參照《水和廢水監測分析方法》[5]和《中國內陸水域常見藻類圖譜》[6]。定性樣品采集使用25號浮游生物網，在水體表層至0.5m深處以20～30cm/s的速度作∞形循回緩慢拖動1～3min，將采集的樣品收集在50mL樣品瓶中，帶回實驗室制片觀察。定量樣品采集使用有機玻璃采水器，采集0.5m處水樣1L，現場加入15mL魯哥試劑固定后帶回實驗室靜置沉淀24h，用虹吸管抽掉上清液濃縮至30mL，取0.1 mL濃縮液進行顯微分類計數，計數方法為行格計數法。定性定量樣品均鑒定到屬水平。

1.3 浮游植物群落結構參數分析

運用Shannon—Wiener多樣性指數（H′）、Pielou均勻度指數（J）、Margalef 物種豐富度指數（D）和浮游植物優勢度（Y）對東風水庫浮游植物群落結構特征和水體營養狀態進行分析和評價[7-8]，具體公式如下：

式中：Pi=Ni/N，為第i個屬細胞密度（Ni）占總細胞密度（N）的比例；S為測點定量樣品中浮游植物總屬數；fi為第i個屬出現的頻率，fi為出現的樣點數/樣點總數；Y≥0.02的屬為優勢屬。

1.4 水質和營養類型生物評價標準

1.4.1 水質評價標準

Shannon—Wienerer多樣性指數H′為0～1表示重污染，H′為1～2表示中污染，H′為2～3表示輕污染，H′＞3表示清潔[7]。

Pielou均勻度指數J為0～0.3表示重污染，J為0.3～0.5 表示中污染，J＞0.5表示輕污染或無污染[7]。

1.4.2 營養類型評價標準

浮游植物細胞密度≤0.5 × 106cells/L表示極貧營養，0.5～1 × 106cells/L表示貧營養，1～9 × 106cells/L表示貧中營養，10～40 × 106cells/L表示中營養，41～80 × 106cells/L表示中富營養，81～99 × 106cells/L表示富營養，≥100 × 106cells/L表示極富營養[8]。

1.5 數據分析

使用WPS Office 2019表格對基礎數據進行圖表分析處理。

2 結果與分析

2.1 浮游植物種群組成及變化

定性和定量調查分析結果顯示，東風水庫共記錄浮游植物8 門4 2屬，其中，綠藻門（Chlorophyta）20屬，占總屬數的47.62%；藍藻門（Cyanophyta）7屬，占16.67%；硅藻門（Bacillariophyta）6屬，占14.29%；甲藻門（Pyrrophyta）3屬，占7.14%；隱藻門（Cryptophyta）及裸藻門（Euglenophyta）均為2屬，各占4.76%；金藻門（Chrysophyta）、黃藻門（Xanthophyta）各為1屬，各占2.38%（表1）。

表1 東風水庫不同月份浮游植物屬數

東風水庫浮游植物種群組成在不同月份上有所差異，次年5月份浮游植物種群最多，為24屬；9月、11月最少，為15屬。各月份浮游植物種群組成上均以藍、綠、硅藻門為主。綠藻門屬數在次年5月最多，為9屬，9月、10月、11月最少，為3屬，其中，柵藻屬（Scenedesmus）和四角藻屬（Tetraedrom）2屬在全年各月均出現；藍藻門屬數在7月最多，為7屬，次年4月最少，為2屬，其中，偽魚腥藻屬（Pseudanabaena）、藍纖維藻（Dactylococcpsis）屬2屬在全年各月均出現；硅藻門屬數在次年3、5月最多，為6屬，8、9月和次年1月最少，為4屬，其中，小環藻屬（Cyclotella）和針桿藻屬（Synedra）2屬在全年各月均出現；隱藻門屬數在12月和次年1、3月最多，為2屬，其余各月均為1屬，其中隱藻屬（Cryptomonas）在全年各月均出現；甲藻門在次年3月最多，為2屬，6、9、10、11、12月和次年1、4月均出現1屬，其余月份未出現；金藻門在6、10月和次年5月均出現1屬，其余月份未出現；裸藻門在次年5月出現2屬，在6、9月和次年1、3、4月出現1屬，其余月份未出現；黃藻門僅在次年4月出現1屬，其余各月均未出現。

2.2 浮游植物密度的年變化

東風水庫浮游植物細胞密度各月份間波動性較大，變化范圍為73.25×104～14678.67×104Cells/L，最低出現在次年2月，最高出現在7月，相差14605.42×104Cells/L，年平均值為5576.43×104Cells/L；從季節的角度來看，浮游植物細胞密度存在季節性的顯著差異，夏季（6、7、8月）細胞密度最高，秋季（9、10、11月）次之，冬季（12月和次年1、2月）明顯降低，春季（3、4、5月）逐漸上升；從不同屬類浮游植物密度組成來看，偽魚腥藻屬的細胞密度顯著高于其他藻屬的細胞密度，并呈現顯著的季節性差異，夏季最高，秋季次之，冬季明顯降低，春季逐漸上升，與總的浮游植物細胞密度季節性變化規律相一致（圖2）。

圖2 東風水庫不同月份浮游植物細胞密度變化

2.3 浮游植物優勢屬和優勢度變化

東風水庫各月浮游植物優勢屬及優勢度見表2。調查期間，藍藻門中優勢屬最多，其次為綠藻門，硅藻門和隱藻門依次減少，其余各門屬浮游植物未形成優勢屬。

表2 東風水庫不同月份浮游植物優勢屬及優勢度

各優勢屬在不同季節月份表現出一定的差異性。藍藻門偽魚腥藻屬為全年優勢屬，其優勢度在0.092～0.907波動，11月最高，次年2月、4月最低，束絲藻屬除了8、9月和次年3、4、5月（春季）外，其余各月形成優勢，擬柱胞藻屬在夏秋季形成優勢，藍纖維藻屬除了9、11、12和次年3月外，其余各月形成優勢，綠藻門柵藻屬、硅藻門小環藻屬、隱藻門隱藻屬在次年各月（冬末、春季）形成優勢，分別在次年4月、2月、3月達到最高，為0.565、0.247、0.543。

絕對優勢屬隨季節的變化而變化，6—12月和次年1、5月浮游植物以藍藻門中偽魚腥藻屬占絕對優勢，次年2、3月隱藻門中隱藻屬占絕對優勢，次年4月綠藻門中柵藻屬占絕對優勢。偽魚腥藻屬在夏、秋季和冬季初（12月、次年1月）一直占據絕對優勢屬位置，秋季末、冬季數量持續下降，到冬季末（次年2月）、春季初（次年3月）隨著偽魚腥藻屬密度下降，隱藻占據絕對優勢屬位置，4月隱藻屬數量下降，綠藻數量上升，綠藻門中柵藻占據絕對優勢屬位置，5月偽魚腥藻屬數量上升，成為絕對優勢屬。

2.4 浮游植物多樣性變化

東風水庫浮游植物多樣性變化如圖3所示。調查期間，Shannon-Wiener多樣性指數（H′）變化范圍為0.54～2.69，平均為1.41，次年2月份最高（2.69），12月份最低（0.54）；Pielou均勻度指數（J）變化范圍為0.13～0.67，平均為0.35，次年2月份最高（0.67），12月份最低（0.13）；Margalef 物種豐富度指數（D）變化范圍為0.93～2.78，平均為1.48，次年3月份最高（2.78），8月份最低（0.93）。

圖3 東風水庫不同月份浮游植物多樣性指數（H′）、均勻度指數（J）和物種豐富度指數（D）

2.5 東風水庫水質生物評價

用Shannon-Wiener多樣性指數（H′）和Pielou均勻度指數（J）來評價東風水庫水質，用細胞密度來評價其營養類型，各月水質和營養類型見表3。根據年均值來看，東風水庫水質為中污染，營養類型為中富營養。

表3 東風水庫水質生物評價

3 結論

（1）調查期間，東風水庫共記錄浮游植物8門42屬，屬數以綠藻門最多，其次是藍藻門和硅藻門。浮游植物種群組成在不同月份上有所差異，次年5月份浮游植物種群最多為24屬，9月、11月最少為15屬。浮游植物細胞密度各月份間波動性較大，變化范圍為73.25×104～14678.67×104Cells/L，最低出現在次年2月，最高出現在7月，年平均值為5576.43×104Cells/L；6—12月和次年1月、5月浮游植物以藍藻門中偽魚腥藻屬占絕對優勢，次年2、3月隱藻門中隱藻屬占絕對優勢，次年4月綠藻門中柵藻屬占絕對優勢。

（2）Shannon-Wiener多樣性指數（H′）變化范圍為0.54～2.69，平均為1.41，次年2月份最高（2.69），12月份最低（0.54）；Pielou均勻度指數（J）變化范圍為0.13～0.67，平均為0.35，次年2月份最高（0.67），12月份最低（0.13）；Margalef 物種豐富度指數（D）變化范圍為0.93～2.78，平均為1.48，次年3月份最高（2.78），8月份最低（0.93）。

（3）用Shannon-Wiener多樣性指數（H′）和Pielou均勻度指數（J）來評價東風水庫水質，用細胞密度來評價其營養類型，調查期間，東風水庫水質為中污染，營養類型為中富營養。