桃江水庫浮游植物群落結構特征及其與理化因子的關系

陶志英，王海華，馬本賀，吳斌，金友萍

(江西省水產科學研究所，江西 南昌 330039)

桃江水庫位于江西省贛州境內，水庫正常蓄水位174.00 m，總庫容3710萬m3，水庫每年人工增殖品種主要有青魚、草魚、鰱、鳙，其余品種均由外源流入或自繁所獲得魚類。為了全面了解水庫的資源現(xiàn)狀，科學合理的利用水庫發(fā)展?jié)O業(yè)生產，筆者于2018年1月—2019年1月對桃江水庫的水體理化性質、浮游生物種類、現(xiàn)存量等進行了調查，以期確定水體的營養(yǎng)類型，為改善漁業(yè)生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化放養(yǎng)模式提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設及采樣頻率安排

根據(jù)其桃江水庫進出水口、庫灣、中游等分布特點，水質調查共設4個采樣點(圖1)。共采樣4次，時間為2018年4月、6月、8月及9月，選擇在每月中旬晴天上午進行。

圖1 采樣點位示意圖

圖2 桃江水庫浮游植物細胞豐度月變化

圖3 桃江水庫浮游植物生物量月變化

圖4 桃江水庫浮游植物多樣性指數(shù)月變化

1.2 樣品的采集和處理

按照908專項《生物生態(tài)調查技術規(guī)程》對桃江水庫浮游植物水樣進行采樣[1]，將上、中、下三層處水混合后取1 L，立即滴加15 ml魯哥氏液固定，帶回實驗室靜置沉淀48 h棄上清濃縮至50 ml后滴加福爾馬林保存，顯微鏡鏡檢，進行浮游植物的分類和計數(shù)，種類鑒定參考饒欽止、韓茂森和束蘊芳、施之新等、胡鴻鈞和魏印心[2-4]。水溫、溶解氧、酸堿(pH)均用YSI85-25便攜式水質分析儀現(xiàn)場測定，透明度用透明度盤測定。取水置500 ml聚乙烯瓶中避光低溫保存，用于氨氮、亞硝酸鹽、磷酸鹽、總硬度、總堿度等測定，按《水和廢水監(jiān)測分析方法》[5]均在24 h內完成測定。

浮游植物多樣性指數(shù)采用Shannon指數(shù)(H)，均勻度指數(shù)(J)，豐富度指數(shù)R：

(1)

R=(S-1)/InN

(2)

J=H/log2S

(3)

式中：s為水樣中的總種數(shù)，ni為水箱中第i種的個數(shù)；N為水樣中浮游植物總個數(shù)。所有數(shù)據(jù)用Excel軟件進行統(tǒng)計分析后獲得。

利用SPSS 17.0軟件對浮游植物和環(huán)境因子進行相關性分析。采用Canoco for Windows 4.5軟件對浮游植物中優(yōu)勢種細胞豐度和環(huán)境因子進行CCA分析，排序結果用各藻-環(huán)境因子關系的雙序圖表示[7、8]。

2 結果與分析

2.1 水質理化指標

桃江水庫水體理化狀況見表1。參考我國地表水質量標準[9]，對比測定的部分指標，該水庫水質屬于Ⅱ～Ⅲ類。

表1 桃江水庫水體環(huán)境因子值

2 浮游植物群落結構

2.2.1 浮游植物的種類組成

桃江水庫浮游植物種類組成情況如表2。共采集到浮游植物7門30屬47種，其中綠藻門種類最多，有23種，占總種類數(shù)的49%，其次為藍藻門，有7種，占15%；硅藻門6種，占13%；裸藻門、隱藻門各4種，均占8.5%；甲藻門2種，占4%；黃藻門1種，占2%。

表2 桃江水庫浮游植物主要優(yōu)勢種的月變化

2.2.2 浮游植物優(yōu)勢種及其更替

2.2.3 浮游植物細胞豐度、生物量及生物多樣性指數(shù)

浮游植物細胞豐度隨時間推移逐漸上升，最高達2.18×107cells/L，除6月份外生物量變化趨勢與細胞豐度變化基本一致。水庫中浮游植物生物多樣性指數(shù)變化趨同，8月的豐富度指數(shù)和香農-威納指數(shù)均低于6、9月。

2.2.4 浮游植物與水質因子的關系

為較清楚地反映主要浮游植物分布與環(huán)境因子的關系，對物種數(shù)據(jù)按出現(xiàn)頻度和相對豐度進行了篩選，得到浮游植物物種與環(huán)境因子的二維排序圖5(圖中物種屬代碼見表2)。其總特征值為1.369。前2個排序軸的特征值分別為0.575和0.409，揭示了97%的信息量；前2個環(huán)境因子軸與物種排序軸之間(即EN1與SPE1，EN2與SPE2)的相關系數(shù)均為1.000，物種-環(huán)境變異累積百分數(shù)分別為42%和71.9%；前2個物種(SPE1和SPE2)排序軸垂直(相關系數(shù)為0)，前2個環(huán)境排序軸(EN1和EN2)(相關系數(shù)也為0見表3)。說明排序軸與環(huán)境因子間線性結合的程度較好地反映了物種與環(huán)境之間的關系，排序結果是可靠的[10-11]。

表3 環(huán)境因子與排序軸之間的相關關系

表4 排序軸特征值、種類與環(huán)境因子排序軸的相關系數(shù)

圖5 桃江水庫浮游植物與環(huán)境因子的CCA二維排序

箭頭表示環(huán)境因子，箭頭所處的象限表示環(huán)境因子與排序軸間的正負相關性，箭頭連線與排序軸夾角的大小表示環(huán)境因子與排序軸相關性的大小，夾角越小說明關系越密切，箭頭連線的長度表示環(huán)境因子與群落分布和種類分布間相關程度的大小，連線越長，相關性越大，反之越小[12]。其中氨氮、磷酸鹽、總硬度、pH值、亞硝酸鹽、總堿度為主要的影響因子。總堿度與第一排序軸呈強負相關(-0.809)，而氨氮(0.962)、磷酸鹽(0.909)、總硬度(0.979)與第一軸呈強正相關，pH值(0.960)及亞硝酸氮(0.863)與第二排序軸關系密切。分布pH及亞硝酸氮周圍的主要是隆頂柵藻和狹形纖維藻，分布氨氮及總硬度周圍的主要是尖尾藍隱藻和藍隱藻，分布磷酸鹽周圍的主要是擬多芒藻、集星藻、帶形裸藻、色球藻、小環(huán)藻和小球藻，分布總堿度周圍的主要是弓形藻、硬弓形藻、月牙藻、隱頭舟形藻、尖頭藻、小席藻、裸甲藻。可以看出，隱藻、硅藻、多數(shù)綠藻與湖泊中氮、磷有著很大的相關性。

3 討論

3.1 桃江水庫浮游植物特征

桃江水庫共鑒定浮游植物47種，主要集中在綠藻門，優(yōu)勢種也主要是綠藻門。隨著水溫的上升，水庫優(yōu)勢種呈綠-硅-隱藻演替變化，其原因主要是水溫上升，水庫采砂船將庫底營養(yǎng)鹽攪動上浮，使甲藻、隱藻大量增加。這與劉霞報道的軍山湖浮游植物變化一致[13]。

3.2 桃江水庫理化因子對浮游植物種群特征的影響

CCA結構表明，水庫中綠藻門多取決于水庫中亞硝酸鹽氮、磷含量及總堿度；水中氨氮、總硬度影響隱藻的分布。磷酸鹽影響著綠藻、裸藻、藍藻、硅藻。可見氮、磷是大多數(shù)藻類的限制元素，這與江立文等對江西省中小湖泊水體研究報道結果相一致[14]。