哈爾濱西泉眼水庫夏季浮游植物群落結(jié)構(gòu)動態(tài)特征*

王建國，于洪賢，馬成學，姚允龍，汪義杰，馬金龍，唐紅亮，劉壯添，李 麗

(1:珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣州510611)

(2:東北林業(yè)大學野生動物資源學院，哈爾濱150040)

水庫及其流域水系是內(nèi)陸水體的重要組成部分，也是人類生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展需要的重要基礎.隨著水庫流域經(jīng)濟的發(fā)展，其接受的污染負荷日益增加，從而導致其水環(huán)境質(zhì)量惡化，水體富營養(yǎng)化加速，已成為制約我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的限制性因素［1］.據(jù)2009年《中國環(huán)境狀況公報》數(shù)據(jù)，在我國26個國控重點湖泊(水庫)中，IV類及以下水質(zhì)有20個.盡管大部分湖庫已經(jīng)嚴重富營養(yǎng)化并部分暴發(fā)藍藻水華，但仍不得不作為飲用水源地［2］，從而對居民飲水安全埋下隱患.浮游植物是生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者［3］，其種類組成和群落結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化將直接影響水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，對維持淡水生態(tài)系統(tǒng)平衡起到至關(guān)重要的作用［4-5］.已有研究發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)鹽、水溫、光照強度及浮游動物的捕食是影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)的主要因素［6-7］.氮或者磷通常成為淡水、河口和沿海生態(tài)系統(tǒng)中生物初級生產(chǎn)力的限制因子［8］，水溫對太湖浮游植物組成起到重要作用［2］，但目前對我國東北地區(qū)的水庫及河流藻類研究較少，尤其是哈爾濱這一北部高寒區(qū)與其他地區(qū)顯著不同，如溫度低、降水少、營養(yǎng)鹽遠低于我國南方平原庫區(qū).2005年松花江水污染事件后，西泉眼水庫作為哈爾濱市第二飲用水源地，對其研究不斷增多.如王越等［9］、遲晉峰等［10］對西泉眼水庫的營養(yǎng)鹽來源、水環(huán)境現(xiàn)狀進行初步分析，陳翠翠等［11］對西泉眼水庫消落帶的水生植物群落結(jié)構(gòu)進行研究，高孜娟等［12］對西泉眼水庫魚類多樣性與群落結(jié)構(gòu)進行初步分析，呂東珂［13］對西泉眼水庫這一泥炭型水庫水-氣界面CO2通量進行研究.然而，已有研究往往缺少對浮游植物種群動態(tài)與水環(huán)境因子更深層次的分析與探討，且未對水庫和來源入庫河流水體進行對比性分析研究.因此，本文對西泉眼水庫夏季浮游植物群落特征與水環(huán)境因子的主要驅(qū)動因子動態(tài)變化關(guān)系進行研究，可為我國東北地區(qū)重要水源地的保護和生態(tài)治理提供基礎依據(jù).

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)域概況

西泉眼水庫(45°12'～45°20'N，127°17'～127°25'E)位于哈爾濱市境內(nèi)，于 1996 年竣工，大(Ⅱ)型水庫，常水位庫容為4.78×108m3，平均水深約為12 m.該水庫是攔蓄松花江一級支流阿什河而成，并另有二道河和黃泥河匯入.西泉眼水庫控制流域面積為1146 km2，占全流域面積的32%;流域內(nèi)生長著大片次生林，土壤為黑土，周邊森林覆蓋率高.該區(qū)域?qū)儆诖箨懶詼貛Ъ撅L氣候，夏季高溫、多雨，多年平均降雨量為563 mm，其中6--9月份降水占全年降水量的70%.

1.2 調(diào)查方法

1.2.1 樣點位置 根據(jù)西泉眼水庫庫盆形狀及流域地理特征，本研究共布設13個采樣點(圖1)，具體如下:1#、2#和3#(阿什河入庫口左、中、右);4#(黃泥河入庫口);5#、6#和7#(庫心左、中、右);8#(雙龜山);9#(大壩出水口);10#(平山鐵路橋);11#(平山西橋);12#(平山南橋);13#(阿什河二道河匯流處).同時，采樣點用Garmin公司生產(chǎn)的GPS12型全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位.采樣時間為2010年7、8月.

1.2.2 浮游植物樣品采集、保存及鑒定 定性樣品采用25#浮游生物網(wǎng)在水面下0.5 m處進行“∞”字形撈取.定量樣品采用5 L采水器根據(jù)水層深度分表層(水下0.5 m)、中層、底層(距底0.5 m)采集混合水樣，所有樣品均用魯哥試劑固定，靜置24 h后虹吸，再靜置48 h后濃縮至30 ml.吸取0.1 ml水樣置于0.1 ml浮游生物計數(shù)框內(nèi)用Motic BA400顯微鏡計數(shù)、分析、鑒定［14］.

圖1 西泉眼水庫浮游植物采樣點Fig.1 Sampling sites of phytoplankton in Xiquanyan Reservoir

1.2.3 水環(huán)境理化指標測定 水溫、pH、溶解氧(DO)、電導率(COND)等指標用美國YSI-6200多功能水質(zhì)分析儀于現(xiàn)場測定;透明度用塞氏盤法測定;總氮(TN)、總磷(TP)、硝態(tài)氮(-N)、氨態(tài)氮(NH3-N)、葉綠素a(Chl.a)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和Cl－均參照文獻［15］進行測定.

1.3 數(shù)據(jù)分析

浮游植物豐度、生物量的計算參照《淡水浮游生物研究方法》［16］;按照Lampitt等提出的優(yōu)勢度指數(shù)(y)，以優(yōu)勢度 y＞0.02來確定優(yōu)勢種［17］;并采用 Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H')［18］對浮游植物生物多樣性進行分析.典范對應分析(CCA)是基于種類數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)集合的排序方法［19-20］，本文在對環(huán)境因子進行正態(tài)分布檢驗后，應用CCA對西泉眼水庫浮游植物群落與水環(huán)境因子進行相關(guān)分析.

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及制圖運用OriginPro 8.1軟件.利用CANOCO 4.5軟件包進行CCA分析，采用浮游植物豐度指標來反映浮游植物種群與水環(huán)境的關(guān)系，為浮游植物豐度的數(shù)據(jù)獲得正態(tài)分布，對浮游植物豐度值進行l(wèi)g(x+1)轉(zhuǎn)換.

2 結(jié)果與分析

2.1 西泉眼水庫水體理化參數(shù)

研究期間，西泉眼水庫水深在0.3～16.5 m之間，庫區(qū)顯著高于入庫河流區(qū);水溫在18.65～26.25℃之間，庫區(qū)略高于入庫河流區(qū);透明度在0.30～1.35 m之間，濁度在5.1～34.4 FTU之間，與透明度呈相反的變化趨勢;pH值在7.4～9.92之間，庫區(qū)略高于入庫河流區(qū);DO濃度在4.75～7.53 mg/L之間，入庫河流區(qū)明顯高于庫區(qū)水體;COND在0.002～0.204 μS/cm之間，入庫河流區(qū)明顯高于庫區(qū)水體;Cl－濃度在2.7～13.5 mg/L 之間;-N濃度在0.21～1.67 mg/L之間，入庫河流區(qū)明顯高于庫區(qū)水體;CODMn在3.0～6.4 mg/L之間，庫區(qū)略高于入庫河流(表1).總體來看，西泉眼水庫庫區(qū)與入庫河流區(qū)的理化指標之間差異顯著(P＜0.05，n=10)，夏季水溫的逐漸上升也比較適于大部分浮游植物種類的快速生長，尤其是綠藻門和藍藻門種類.

表1 西泉眼水庫夏季水環(huán)境因子時空分布特征Tab.1 The spatial-temporal disrtibution of environmental variables in the summer in Xiquanyan Reservoir

同時，根據(jù)GB 3838 -2002評價標準，西泉眼水庫的NH3-N總體優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)標準;TP和TN濃度在大多數(shù)監(jiān)測點位超出了Ⅲ類水質(zhì)標準，尤其在7月(除2#、9#等個別點位外)，均明顯高于8月份(圖2)，表明夏季水庫庫區(qū)及入庫河流區(qū)的營養(yǎng)鹽濃度較高，為浮游植物的快速生長提供了營養(yǎng)源.此外，根據(jù)Chl.a富營養(yǎng)化評價標準［21］，8月Chl.a濃度明顯高于7月，既表明水體已呈現(xiàn)富營養(yǎng)化趨勢，也表明浮游植物豐度對營養(yǎng)物質(zhì)的響應呈一定的滯后性.總體來看，7月和8月的水環(huán)境因子中Chl.a濃度差異顯著(P＜0.05，n=10)，其余各指標整體差異不顯著(P ＞0.05，n=10).

2.2 浮游植物種類組成

經(jīng)鏡檢，共鑒定出浮游植物7門169種(含變種及變型)，其中綠藻門最多，83種，占總種數(shù)的49.11%;硅藻門次之，47種，占總種數(shù)的27.81%;藍藻門15種，占總種數(shù)的8.88%，而裸藻門(12種，7.10%)和金藻門(6種，3.6%)相對較少，甲藻門(4種，2.4%)和隱藻門(2種，1.2%)則最低.結(jié)果表明，西泉眼水庫夏季浮游植物群落以綠藻-硅藻-藍藻型為主.

水庫庫區(qū)的浮游植物群落結(jié)構(gòu)為綠藻-硅藻-藍藻型，而入庫河流則為硅藻-綠藻-藍藻型;庫區(qū)綠藻和藍藻種數(shù)分別為入庫河流區(qū)的3倍多，而入庫河流區(qū)的硅藻種數(shù)則是庫區(qū)的近2倍(圖3).對比研究發(fā)現(xiàn)，西泉眼水庫庫區(qū)與入庫河流區(qū)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的差異顯著(P＜0.05，n=13).分析認為，由于水庫綠藻和藍藻種數(shù)遠多于入庫河流區(qū)，說明水庫庫區(qū)暴發(fā)綠藻、藍藻水華的潛在風險較大，尤其8月份庫區(qū)各采樣點的Chl.a濃度均超出10 μg/L;而入庫河流區(qū)的天然流水生境比庫區(qū)緩流水體更適宜硅藻生存.

根據(jù)浮游植物在各采樣點出現(xiàn)的頻率與豐度，夏季7月和8月共發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢種10種，形成以硅藻門、綠藻門和藍藻門占優(yōu)勢地位的群落結(jié)構(gòu)(表2).而且，從浮游植物優(yōu)勢種的污染指示等級來看，西泉眼水庫已處于中度富營養(yǎng)水平，并呈現(xiàn)出由中度富營養(yǎng)型水體向重度富營養(yǎng)型過渡的趨勢.

圖2 西泉眼水庫主要營養(yǎng)鹽及Chl.a濃度時空變化特征Fig.2 The spatial-temporal variations of the main nutrients and chlorophyll-a concentration in Xiquanyan Reservoir

另外，值得注意的是，在夏季7月，藍藻門中的阿氏席藻豐度低于肘狀針桿藻和尖針桿藻，為第三優(yōu)勢種;在夏季8月雖然綠藻門優(yōu)勢種類相對較少，但是綠藻門中的游絲藻豐度卻最高，為第一優(yōu)勢種，阿氏席藻仍為第三優(yōu)勢種.研究表明，西泉眼水庫藍藻種群具備良好的種質(zhì)資源，一旦水溫適宜、營養(yǎng)物質(zhì)充足，藍藻種群的某些種類可能會急劇生長，甚至暴發(fā)水華.

圖3 西泉眼水庫夏季庫內(nèi)與入庫河流區(qū)浮游植物定量種類組成對比Fig.3 The species of phytoplankton in reservoir area compared with inflow-river area in Xiquanyan Reservoir

2.3 浮游植物豐度、生物量及群落多樣性

西泉眼水庫庫區(qū)浮游植物的豐度和生物量從阿什河入庫口(1#、2#和3#)和黃泥河入庫口(4#)向庫心處(5#、6#和7#)、大壩口處(8#和9#)呈遞減趨勢;入庫河流區(qū)各樣點浮游植物豐度和生物量變化波動不大，差異不明顯;同時，庫區(qū)內(nèi)各采樣點浮游植物的豐度和生物量均大于入庫河流水體各采樣點;而且，阿什河入庫口(1#、2#和3#)和黃泥河入庫口(4#)浮游植物的豐度和生物量遠高于其他采樣點(圖4).此外，8月5#采樣點的Chl.a濃度略低于6#采樣點和4#采樣點，但其生物量最高;分析認為，這與8月5#采樣點浮游植物定量樣品中采集到數(shù)量較多且個體較大的尖針桿藻和某種游絲藻有關(guān)，而其個體體積對生物量的貢獻量高過其對 Chl.a濃度的影響.

表2 西泉眼水庫夏季浮游植物優(yōu)勢種及其豐度、污染指示等級*Tab.2 Dominant species and abundance，environmental indicator class of phytoplankton in summer in Xiquanyan Reservoir

總體上看，西泉眼水庫庫區(qū)浮游植物豐度和生物量在7月和8月變化趨勢高度擬合.分析認為，在水庫庫區(qū)這一緩流水體中更適于綠藻和藍藻種類的生長，而入庫河流區(qū)的天然流水則對硅藻尤其對著生硅藻更為適宜;而河流與水庫交匯處，則由于營養(yǎng)鹽充足且水體流態(tài)多樣，從而為藻類大量繁衍提供了良好的生境條件.

西泉眼水庫及其入庫河流浮游植物Shannon-Wiener指數(shù)的空間異質(zhì)性分布變化特征見圖5.根據(jù)評價標準［21］，7月僅有5#采樣點的H'為2.73，低于中污染水平基準線，其余各采樣點位均高于此標準;8月5#～9#采樣點位的H'均低于中污染基準線，其余采樣點位高于此標準.同時，入庫河流浮游植物的Shannon-Wiener指數(shù)均高于庫區(qū).結(jié)果表明，入庫天然河流的水質(zhì)整體上要優(yōu)于水庫緩流水體，且水庫庫區(qū)的水質(zhì)從河流入庫口處到庫心區(qū)，再到大壩口處，水質(zhì)呈一定的惡化趨勢.

圖4 西泉眼水庫及入庫河流夏季浮游植物豐度(a)和生物量(b)的空間分布Fig.4 The spatial distribution of phytoplankton's abundance(a)and biomass(b)in Xiquanyan Reservoir and the inflow-rivers

2.4 浮游植物與環(huán)境因子的關(guān)系

對西泉眼水庫庫區(qū)6個典型樣點和入庫河流區(qū)的4個樣點，按出現(xiàn)頻度及其豐度進行選擇，并將夏季7、8月環(huán)境因子數(shù)據(jù)和浮游植物豐度合并分析:庫區(qū)種類:頻次≥4;入庫河流區(qū)種類:頻次≥3;在豐度上保證所選種類豐度占整個水庫浮游植物豐度的95%以上，以確保所選主要浮游植物種類構(gòu)成及豐度與西泉眼水庫整體狀況基本一致(表 3).

參照董旭輝等［22］的研究成果，對包括所有環(huán)境變量的數(shù)據(jù)庫進行初步CCA分析，對膨脹因子(VIF)大于20的環(huán)境變量進行選擇性刪除.通過CCA表明，環(huán)境變量中的水深、水溫、透明度、pH值、濁度5個變量的VIF均大于20，予以刪除.

西泉眼水庫浮游植物群落CCA分析的統(tǒng)計信息(表4)可以看出，水庫庫區(qū)的總變量為0.3761，可解釋擬合變量占85.64%(可解釋變量占76.77%);排列測試結(jié)果顯示所有軸pseudo-F=3.2，P=0.002;入庫河流區(qū)的總變量為0.3071，可解釋擬合變量占81.60%(可解釋變量占74.25%);排列測試結(jié)果:所有軸pseudo-F=4.3，P=0.005.總體來看，西泉眼水庫庫區(qū)和入庫河流區(qū)軸1的特征值均明顯大于其它各軸的特征值，能夠更好地描述物種與環(huán)境因子的關(guān)系;同時，軸1貢獻的可解釋變量的累計百分比、可解釋擬合變量的累計百分比均比其余各軸高.因此CCA分析可以很好地反映浮游植物群落與環(huán)境因子之間的相關(guān)關(guān)系.

CCA分析結(jié)果(圖6A，B)表明，浮游植物物種與環(huán)境因子的排序，大體反映了該物種的綜合環(huán)境生態(tài)位和生態(tài)學特征.即排序圖中空間位置聚集在一起的物種，其對水環(huán)境因子等生境要求較為相近;而空間位置分散的物種，說明物種之間對生境的要求差異較大.

CCA排序圖6A和圖6B顯示，在西泉眼水庫庫區(qū)和入庫河流區(qū)均明顯地將夏季7月和8月劃分開來，其中庫區(qū)以軸2為界，入庫河流區(qū)以軸1為界，表明相同區(qū)域相同季節(jié)內(nèi)不同月份也呈現(xiàn)明顯的時間異質(zhì)性.同時，還可以看出，庫區(qū)樣點河流入庫口處(2#和4#)、庫心(6#和8#)、大壩口處(9#)空間異質(zhì)性分布規(guī)律明顯;入庫河流樣點上游(10#和11#)、中游(12#)和下游(13#)空間異質(zhì)性分布顯著.

此外，從庫區(qū)的浮游植物種類組成來看(圖6A)，藍藻門和部分綠藻門、硅藻門的種類主要分布在軸2右側(cè)，而部分綠藻門、金藻門、裸藻門和隱藻門的藻類主要分布在軸1左側(cè)，尤其藍藻門種類全部集中分布在軸2右側(cè)，而左側(cè)的綠藻門種類明顯多于右側(cè).同時，軸1與-N、NH3-N、TN濃度和CODMn呈顯著正相關(guān)，表明庫區(qū)氮類營養(yǎng)鹽和CODMn是藍藻門種類和部分喜氮綠藻門的主要環(huán)境變量;而與DO、電導率則呈顯著負相關(guān)，也表明庫區(qū)充足的DO、電導率也是大部分綠藻門和金藻門種類的主要環(huán)境變量.從入庫河流區(qū)的浮游植物種類組成來看(圖6B)，金藻門和大部分硅藻門種類主要分布在軸1上方，表明入庫河流中充足的DO是金藻和大部分硅藻的主要環(huán)境變量;而絕大多數(shù)綠藻門種類、部分硅藻門種類，以及某些裸藻門種類主要分布在軸1下方，表明入庫河流中氮類營養(yǎng)鹽和CODMn是其主要環(huán)境變量.總體來看，庫區(qū)浮游植物種類組成及豐度主要與NH3-N等氮類營養(yǎng)鹽濃度顯著相關(guān)，卻幾乎不受TP濃度的影響;而入庫河流區(qū)浮游植物種類組成及豐度則受氮、磷等營養(yǎng)鹽物的雙重影響.

圖5 西泉眼水庫及入庫河流浮游植物Shannon-Wiener指數(shù)變化趨勢Fig.5 The distribution trend of Shannon-Wiener index of phytoplankton in Xiquanyan Reservoir and the inflow-rivers

表3 西泉眼水庫及入庫河流夏季浮游植物主要種類組成及編碼Tab.3 Phytoplankton species composition and codes of Xiquanyan Reservoir and the inflow-rivers in summer

表4 CCA排序圖各軸的特征值及種類與環(huán)境排序軸間的統(tǒng)計量Tab.4 Eigen values and correlation coefficients of species and environmental factors on the axes of CCA

圖6 西泉眼水庫夏季浮游植物豐度與環(huán)境因子的CCA三維排序圖(A:庫區(qū);B:入庫河流)(① Δ:物種;О:樣點;→:環(huán)境因子.②浮游植物編碼見表3.③采樣斷面的編碼為“樣點編號+采樣月份”，如“2#-7”表示“2#斷面7月份樣品”)Fig.6 CCA triplots between phytoplankton abundance and environmental factors in summer in Xiquanyan Reservoir(A:reservoir area;B:inflow-rivers)

3 討論

3.1 浮游植物種類組成

西泉眼水庫作為大型(Ⅱ)水利樞紐工程，為半天然半人工的水體，近年來水環(huán)境質(zhì)量日益惡化，導致水體富營養(yǎng)化加速;而入庫河流為天然水體，水環(huán)境質(zhì)量相對較好.為此本研究鑒定出浮游植物種數(shù)要明顯高于單一類型水體(圖3).同時，研究表明，西泉眼水庫庫區(qū)以綠藻門、硅藻門和藍藻門為主.然而，庫區(qū)藍藻門種數(shù)要明顯高于入庫河流區(qū)，一方面表明西泉眼水庫庫區(qū)水質(zhì)由于流動性較低而比入庫河流區(qū)差，即從入庫河流區(qū)到庫區(qū)水質(zhì)有惡化的趨勢;另一方面也表明水庫這種靜止水體藍、綠藻水華暴發(fā)的潛在幾率要高于天然流動水體.西泉眼水庫已有研究［23］也表明，庫區(qū)浮游植物種類以綠藻門、藍藻門和硅藻門為主，而且夏季豐水期種類最多.鏡泊湖［24］、海浪河［25］浮游植物的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，其浮游植物種類組成同樣以綠藻門、硅藻門和藍藻門為主.對比來看，即使同處于高緯度地區(qū)，藻類組成相似，但在天然湖泊與人工湖泊(水庫)之間、天然河流之間的浮游植物種數(shù)具有區(qū)域性的差異.

西泉眼水庫的優(yōu)勢種群主要是硅藻門、綠藻門和藍藻門的種類，金藻門和隱藻門的個別種類也為優(yōu)勢種.其中夏季8月的游絲藻豐度、生物量和優(yōu)勢度均最高，屬于第一優(yōu)勢種，而取樣時TP濃度在30～110 mg/m3之間，均值為60 mg/m3.Jensen等對比了丹麥境內(nèi)不同營養(yǎng)水平的湖泊，總結(jié)出當湖泊中TP濃度超出1000 mg/m3時，藍藻通常被綠藻所取代［26］.而在我國太湖，當TP濃度在150～200 mg/m3時，絲狀綠藻中的某種游絲藻在藻類暴發(fā)時占優(yōu)勢［2］.Scheffer研究認為，這種現(xiàn)象有可能是依賴于湖泊的自然環(huán)境、緯度以及浮游植物種群的“內(nèi)穩(wěn)態(tài)”機制［27］.然而，本研究中游絲藻急劇增加時，其TP濃度并不高;通過CCA排序圖(圖6A)也表明，TP濃度與游絲藻無顯著相關(guān)性.分析認為，某種游絲藻占明顯優(yōu)勢，不僅要分析TP濃度的影響，還應將其納入到浮游植物群落層次進行探討.

3.2 浮游植物豐度與生物量的變化

西泉眼水庫夏季浮游植物豐度和生物量的時空分布特征變化趨勢較為一致(圖4).在溫帶地區(qū)，水溫是引起水體浮游生物季節(jié)性變化的主要因素之一［28］.當夏季7月水溫最高時，浮游植物藍藻的種類數(shù)量、豐度、生物量達到峰值，尤其在水庫庫區(qū)各樣點.同時，夏季浮游植物豐度和生物量大量增加，與營養(yǎng)鹽的增加有密切聯(lián)系.而本文選取夏季作為典型季節(jié)，其各月的水體溫差相對較小，但在CCA排序圖中仍將7月(均值為24.16℃)和8月(均值為21.88℃)的采樣斷面明顯分開，表明水溫對浮游植物群落結(jié)構(gòu)在同一季節(jié)內(nèi)仍有明顯的影響.同時，西泉眼水庫7月水溫高于8月，其藍藻豐度和生物量也明顯高于8月，在一定程度上表明，水溫與藍藻豐度及其生物量存在顯著正相關(guān)關(guān)系.分析認為，一方面由于采樣月份的水溫均較高，另一方面，采樣月份西泉眼水庫屬于豐水期，營養(yǎng)鹽來源相對較多，面源污染物可能有所增加.

水環(huán)境質(zhì)量決定生物種群和群落結(jié)構(gòu)特征，而生物種群和群落也對水環(huán)境質(zhì)量的變化及時作出響應，可以客觀反映水體質(zhì)量的變化.實際應用中，Shannon-Wiener指數(shù)是使用最多的多樣性指數(shù)［29］.生物多樣性分析表明，西泉眼水庫庫區(qū)夏季屬于中度富營養(yǎng)型水體，入庫河流屬于輕度富營養(yǎng)型水體.分析認為，入庫河流區(qū)流經(jīng)低山丘陵區(qū)，森林覆蓋率高達80%，加之常年流動，水質(zhì)相對較好;而庫區(qū)水體由于流動性差，加上建庫時淹沒的大量農(nóng)田和林地，庫底存在大量的營養(yǎng)鹽類沉積物，在水溫較高和豐水期沖刷的干擾下，沉積物中營養(yǎng)鹽上泛，從而導致其水質(zhì)下降.

3.3 浮游植物與環(huán)境因子的關(guān)系

研究表明，浮游植物與水環(huán)境因子之間的關(guān)系非常密切［30］.浮游植物的生長需要在一定的光照和水溫下進行，在溫帶和寒帶地區(qū)，水溫通常是限制因子，影響著浮游植物的生長［3，31］.Komarkova等通過CCA分析發(fā)現(xiàn)，微囊藻與較高的水溫和高Na+濃度有較強的相關(guān)性，而脆桿藻和甲藻則與夏季水溫上升有關(guān)［32］.Chen等對太湖的研究表明，短時期浮游植物消長基本上受水溫、風和濁度的影響，而長期浮游植物生物量的動態(tài)變化則受到營養(yǎng)水平的影響［2］.在亞熱帶地區(qū)，水溫和營養(yǎng)鹽負荷是影響大鏡山水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)動態(tài)變化的主要驅(qū)動因子［33］，而降雨、水溫及水力滯留時間則是影響富春江水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)及密度變化的主要驅(qū)動因子［34］.本研究表明，西泉眼水庫屬于溫帶地區(qū)，夏季水溫顯著增高，其中7月水溫均值為24.16℃、8月為21.88℃，滿足浮游植物藍藻門和綠藻門種類快速繁殖的溫度條件，水溫與藻類種數(shù)、豐度呈一定的正相關(guān).此外，研究發(fā)現(xiàn)，西泉眼水庫庫區(qū)多數(shù)綠藻門和藍藻門種類與NH3-N等氮類營養(yǎng)鹽濃度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，而入庫河流區(qū)的多數(shù)綠藻門、隱藻門和硅藻門種類與NH3-N等氮類營養(yǎng)鹽、TP濃度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，表明NH3-N、-N、TN和TP濃度是影響西泉眼水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)及豐度的主要驅(qū)動因子.

同時，Smith研究表明，當?shù)粗蠺N/TP＜29時，藍藻就出現(xiàn)急劇暴發(fā)水華的趨勢;而當TN/TP＞29時，藍、綠藻豐度就出現(xiàn)減少的趨勢［35］.本研究表明，西泉眼水庫夏季TN/TP平均為25.37(其中，7月為26.84、8月為24.25)，加上充足的氮源和磷源供給，更有利于藍藻和綠藻門浮游植物的急劇生長，在一定程度上導致藍藻和綠藻豐度急劇升高.而且，根據(jù)浮游植物CCA排序圖監(jiān)測斷面分析(圖6)，總體上將西泉眼水庫分為庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和入庫河流生態(tài)系統(tǒng)兩個部分，又進一步將7月和8月的時間差異性凸顯，符合西泉眼水庫生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，又能夠更好地解釋兩種生態(tài)系統(tǒng)各自的特征.

4 結(jié)論及建議

1)經(jīng)調(diào)查分析，西泉眼水庫夏季浮游植物的豐度和生物量相對較高.豐度在10.92×105～88.44×105cells/L間波動，以夏季8月的3#采樣點最高;生物量在2.61～22.44 mg/L之間波動，以夏季8月5#采樣點最高.Shannon-Wiener指數(shù)在2.46～4.69之間，以夏季7月12#采樣點最高.夏季以梅尼小環(huán)藻、肘狀針桿藻、阿氏席藻和游絲藻為主要優(yōu)勢藻類，卵形隱藻、棕鞭藻和固氮魚腥藻為次優(yōu)勢藻.

2)運用CCA分析得出，NH3-N、-N、TP和TN等營養(yǎng)鹽濃度是影響浮游植物的主要環(huán)境變量，其次是水溫、水深、透明度和濁度等因子.同時，總體上將西泉眼水庫分為水庫生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)兩部分，以及7月和8月兩個采樣時間段，符合實際狀況.而且，在庫區(qū)樣點河流入庫口處、庫心、大壩口處空間異質(zhì)性分布規(guī)律明顯;入庫河流樣點來源、中游和下游空間異質(zhì)性分布顯著.

3)西泉眼水庫庫區(qū)水體處于中度富營養(yǎng)型向重度富營養(yǎng)型水體過渡階段.為此，建議水庫管理部門建立水生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測與評估預警體系和相應的水生態(tài)管理制度，并采取適宜的生態(tài)修復技術(shù)等生態(tài)管理措施，以確保哈爾濱市供水水源安全.

致謝:感謝任磊、鞠永富、梁雄偉、費滕、高孜娟、李佳娟、陳翠翠等同學和西泉眼水庫管理處在采樣及制圖方面提供的幫助.

［1]劉建康.東湖生態(tài)學研究(二).北京:科學出版社，1995.

［2]Chen YW，Qin BQ，Teubner K et al.Long-term dynamics of phytoplankton assemblages:Microcystis-domination in Lake Taihu，a large shallow lake in China.Journal of Plankton Research，2003，25(4):445-453.

［3]Reynolds T，Cliff N.An interactive preference ordering model and its monte carlo evaluation.Psychometrika，1984，49(2):247-255.

［4]Irigoien X，Harris RP，Verheye HM et al.Copepod hatching success in marine ecosystems with high diatom concentrations.Nature，2002，419(6905):387-389.

［5]Cardinale BJ，Palmer MA，Collins SL.Species diversity enhances ecosystem functioning through interspecific facilitation.Nature，2002，415(6870):426-429.

［6]Figueredo CC，Giani A.Seasonal variation in the diversity and species richness of phytoplankton in a tropical eutrophic reservoir.Hydrobiologia，2001，445(1/2/3):165-174.

［7]Negro AI，DE Hoyos C，Vega JC.Phytoplankton structure and dynamics in Lake Sanabria and Valparaíso reservoir(NW Spain).Hydrobiologia，2000，424(1/2/3):25-37.

［8]Downing JA.Marine nitrogen:phosphorus stoichiometry and the global N:P cycle.Biogeochemistry，1997，37(3):237-252.

［9]王 越，孫 強，吳 昊.西泉眼水庫富營養(yǎng)化的源分析.北方環(huán)境，2005，30(2):29-30，6.

［10]遲晉峰，劉玉黛，遲晉旭.哈爾濱市西泉眼水庫水環(huán)境現(xiàn)狀及水源保護對策.黑龍江水利科技，2010，38(1):174-175.

［11]陳翠翠，于洪賢，姚允龍等.西泉眼水庫消落帶水生植物群落及分布特點.東北林業(yè)大學學報，2012，40(1):110-113.

［12]高孜娟，于洪賢，馬成學等.西泉眼水庫魚類多樣性與群落結(jié)構(gòu)初步研究.水產(chǎn)學雜志，2012，25(1):19-24.

［13]呂東珂.哈爾濱周邊泥炭型水庫水-氣界面CO2通量研究［學位論文］.哈爾濱:東北林業(yè)大學，2013.

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

［15]國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法:第4版.北京:中國環(huán)境科學出版社，2002.

［16]章宗涉，黃祥飛.淡水浮游生物研究方法.北京:科學出版社，1991.

［17]Lampitt S，Wishner E，Turley M et al.Marine snow studies in the Northeast Atlantic Ocean:distribution，composition and roles as a food source for migrating plankton.Marine Biology，1993，116:680-702.

［18]Shannon CE.A mathematical theory of communication.ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review，2001，5(1):3-55.

［19]胡勝華，張世羊，賀 鋒等.武漢月湖水體主要元素與浮游植物的PCA與CCA分析.生態(tài)環(huán)境學報，2010，19(1):17-22.

［20］TER Braak CJF.CANOCO -an extension of DECORANA to analyze species-environment relationships.Hydrobiologia，1989，184(3):169-170.

［21]沈韞芬，章宗涉，龔循矩等.微型生物監(jiān)測新技術(shù).北京:中國建筑工業(yè)出版社，1990.

［22]董旭輝，羊向東，王 榮等.長江中下游地區(qū)湖泊硅藻-總磷轉(zhuǎn)換函數(shù).湖泊科學，2006，18(1):1-12.

［23]張 穎，白羽軍，白 昕等.西泉眼水庫富營養(yǎng)化狀況及浮游藻類群落分析.哈爾濱商業(yè)大學學報:自然科學版，2007，23(5):523-525，567.

［24]馬成學，劉曼紅，黃璞祎等.鏡泊湖枯水期和豐水期浮游植物群落結(jié)構(gòu).東北林業(yè)大學學報，2010，38(2):35-37.

［25]張麗娜.海浪河浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征和水質(zhì)營養(yǎng)狀態(tài)評價［學位論文］.哈爾濱:東北林業(yè)大學，2010.

［26]Jensen J，Jeppesen E，Olrik K et al.Impact of nutrients and physical factors on the shift from cyanobacterial to chlorophyte dominance in shallow Danish lakes.Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences，1994，51(8):1692-1699.

［27]Scheffer M.Ecology of shallow lakes.New York:Springer，2004.

［28]Reynolds C.The ecology of freshwater phytoplankton.Cambridge:Cambridge University Press，1984.

［29]Sournia A.Phytoplankton manual:Monographs on oceanographic methodology.UNESCO，1971，6(1):337.

［30]Scala S，Carels N，F(xiàn)alciatore A et al.Genome properties of the diatom Phaeodactylum tricornutum.Plant Physiology，2002，129(3):993.

［31]Sommer U.The impact of light intensity and daylength on silicate and nitrate competition among marine phytoplankton.Limnology and Oceanography，1994，39(7):1680-1688.

［32]Komarkova J，Tavera R.Steady state of phytoplankton assemblage in the tropical Lake Catemaco(Mexico).Hydrobiologia，2003，502(1):187-196.

［33]李秋華，韓博平.基于CCA的典型調(diào)水水庫浮游植物群落動態(tài)特征分析.生態(tài)學報，2007，27(6):2355-2364.

［34]盛海燕，虞左明，韓軼才等.亞熱帶大型河流型水庫——富春江水庫浮游植物群落及其與環(huán)境因子的關(guān)系.湖泊科學，2010，22(2):235-243.

［35]Smith VH.Low nitrogen to phosphorus ratios favor dominance by blue-green algae in lake phytoplankton.Science，1983，221(4611):669.