丹江口水庫浮游植物時空變化特征*

王英華，陳　雷，牛　遠, 余　輝，羅明科

(1:吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境學(xué)院，長春 130118) (2:中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準與風(fēng)險評估國家重點實驗室，北京 100012)

?

丹江口水庫浮游植物時空變化特征*

王英華1,2，陳雷1，牛遠2, 余輝2**，羅明科2

(1:吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境學(xué)院，長春 130118) (2:中國環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境基準與風(fēng)險評估國家重點實驗室，北京 100012)

為研究丹江口浮游植物的群落特征，探討影響浮游植物時空分布的環(huán)境因子，于2014年5月-2015年4月對丹江口水庫進行了為期1年的調(diào)查. 此次調(diào)查共采集到浮游植物66種，隸屬于7門21科38屬. 浮游植物全年平均生物量為0.35mg/L，平均密度為9.08×105cells/L. 優(yōu)勢種為脆桿藻、小環(huán)藻、直鏈藻和柵藻，其中脆桿藻所占比例最大，平均生物量為0.089mg/L，占總生物量的25.43%. 近些年丹江口水庫營養(yǎng)水平的提高可能是脆桿藻生物量升高的主要原因. 綠藻和藍藻在夏季大量繁殖，硅藻為春、秋和冬季優(yōu)勢門類. 漢江庫區(qū)浮游植物生物量大于丹江庫區(qū)，兩個庫區(qū)的浮游植物種類組成存在明顯的差異，丹江庫區(qū)優(yōu)勢門類為硅藻門，而漢江庫區(qū)為綠藻門. 浮游植物生物量與環(huán)境因子的相關(guān)分析表明，浮游植物生物量的主要影響因子是總磷濃度、pH值和溶解氧濃度.RDA分析表明，影響浮游植物組成的主要環(huán)境因子是溶解氧濃度、pH值、總磷濃度和水溫. 為控制浮游植物的生物量，防止其異常增殖造成水華，應(yīng)嚴格控制外源營養(yǎng)鹽特別是磷元素的輸入. 本研究可為丹江口水庫的水質(zhì)改善及富營養(yǎng)化防治提供一定的科學(xué)依據(jù).

丹江口水庫；浮游植物；時空變化

浮游植物是水域生態(tài)系統(tǒng)主要的初級生產(chǎn)者，同時維持食物鏈穩(wěn)定. 浮游植物的過度繁殖或減少，對水域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性構(gòu)成極大威脅. 浮游植物群落結(jié)構(gòu)、種類組成及季節(jié)變化與水質(zhì)有極為密切的關(guān)系，影響系統(tǒng)內(nèi)能量流和物質(zhì)循環(huán)[1-2]. 浮游植物研究者主要從溫度、光照、營養(yǎng)鹽、水動力及浮游動物攝食等方面研究浮游植物的群落結(jié)構(gòu)和分布特征[3-5]. 浮游植物作為水質(zhì)的指示生物，在水體中尤其是湖泊、水庫水體監(jiān)測中起著極為重要的作用[6-7].

丹江口水庫位于豫、鄂、陜交界的河南省南陽市淅川縣和湖北省丹江口市境內(nèi)，是國家一級水源保護區(qū)，是以供水、防洪、發(fā)電為主，兼具灌溉、養(yǎng)殖等功能的大型水庫[8]，屬多年調(diào)節(jié)型水庫，興建于1958年，1973年竣工. 庫區(qū)呈“V”字型，漢江庫區(qū)較細長，丹江庫區(qū)較寬闊[9]. 水庫初期蓄水位為157m，壩頂高程為162m[10]，作為南水北調(diào)中線工程的重要水源區(qū)對大壩進行加高處理，將蓄水位提升至170m，庫容增加至290.5×108m3，年調(diào)水量達130×108m3，有效調(diào)水量為95×108m3[11]. 我國南水北調(diào)中線工程從丹江口水庫調(diào)水，著重解決北京、天津、石家莊等沿線20多座大中城市的水資源問題，因此水庫水質(zhì)狀況對工程十分重要[12].

近年來隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，人口數(shù)量不斷增加，丹江口水庫水質(zhì)污染加重. 丹江口水庫是南水北調(diào)中線工程水源地，水質(zhì)影響人民健康生活以及社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展. 自水庫興建開始就有很多關(guān)于浮游植物的研究. 1958年波魯茨基等[13]對水庫進行了一次大范圍的水生生物調(diào)查. 1986-1987年楊廣等[14]、1992-1993年鄔紅娟等[9]、2007-2008年申恒倫等[15]和2009-2010年譚香等[10]進行了具體的調(diào)查. 近年來在南水北調(diào)的關(guān)鍵時期缺乏研究，本調(diào)查于2014年5月-2015年4月對丹江口水庫浮游植物和理化環(huán)境進行了更詳盡的研究，旨在了解丹江口水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)以及時空變化，對水質(zhì)現(xiàn)狀進行綜合分析和生態(tài)評價，為保障水質(zhì)安全和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域與樣點設(shè)置

2014年5月，根據(jù)丹江口水庫(32°36′～33°48′N，110°49′～110°59′E)基本形狀特征，在丹江庫區(qū)和漢江庫區(qū)分別設(shè)置14(D1～D14)和10個(D15～D24)采樣點(圖1)，采樣點設(shè)置參見文獻[16].

圖1 丹江口水庫采樣點位分布Fig.1 Distribution of sampling sites at Danjiangkou Reservoir

1.2 樣品采集與分析

采集水樣分為兩份，其中一份用于浮游植物的定量分析，供鏡檢使用. 另一份帶回實驗室做水化學(xué)指標分析.

供鏡檢使用水樣為1L濃縮液置于塑料水樣瓶中，加入15ml魯哥試劑固定，將水樣沉淀48h后，采用虹吸法棄去上清液，將水樣濃縮至50ml，加入數(shù)滴福爾馬林保存，用于后期浮游植物的鑒定和定量分析[17]. 定量分析前充分搖勻樣品，使用0.1ml計數(shù)框(20mm×20mm)進行鏡檢[18]，在10×40倍視野下進行浮游植物的定量計數(shù)，每次計數(shù)100個視野，每個樣品統(tǒng)計兩次，取平均值. 1L水樣中的浮游植物密度(N)計算公式為[19]：

N = (Cs·V ) / (Fs·Fn·U )·Pn

(1)

式中，Cs為計數(shù)框的面積(mm2)，F(xiàn)s為顯微鏡的視野面積(mm2)，F(xiàn)n為計數(shù)的視野數(shù)，V為1L水樣濃縮后的體積(ml)，U為計數(shù)框的體積(ml)，Pn為計數(shù)出的浮游植物個數(shù).

選擇10～30個浮游植物個體測定體積平均值，用體積估算法計算浮游植物生物量(B)，公式為[20]：

B=N·V/109

(2)

式中，N為浮游植物密度，V為浮游植物體積. 浮游植物的鑒定參照《中國淡水藻類——系統(tǒng)、分類及生態(tài)》[21].

1.3 理化參數(shù)分析

采用加拿大RBR公司的XRX-620快速多參數(shù)水質(zhì)剖面儀測定水溫(WT)、pH值、溶解氧(DO)等連續(xù)數(shù)據(jù). 水體化學(xué)指標總磷(TP)、總氮(TN)、可溶性總磷(TDP)、可溶性總氮(TDN)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)濃度等測定參照《湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》[22]. 用塞氏盤法現(xiàn)場測定透明度(SD).

1.4 統(tǒng)計分析

利用SPSS軟件中的Pearson相關(guān)分析研究浮游植物生物量與環(huán)境因子之間的關(guān)系，并建立相關(guān)性矩陣. 運用RDA(CANOCO4.5，MicrocomputerPower,Ithaca,NY,USA)分析浮游植物與環(huán)境因子之間的關(guān)系，所選種類的平均生物量占到總生物量的5%以上. 去趨勢對應(yīng)分析(DCA)可以揭示影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)的潛在環(huán)境變量，在lengthsofgradient中梯度最大值小于3即可選擇線性模型進行RDA分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 浮游植物種類組成及優(yōu)勢種

表1 丹江口水庫浮游植物生物量和密度Tab.1 Phytoplankton biomass and density inDanjiangkou Reservoir

門類平均生物量/(mg/L)平均密度/(×105cells/L)綠藻0.0763.50硅藻0.2213.22藍藻0.0281.86甲藻0.0170.06隱藻0.0050.03金藻0.0050.01裸藻0.00020.005

此次調(diào)查共采集到浮游植物66種，隸屬于7門21科38屬. 其中綠藻門13屬26種，硅藻門9屬21種，藍藻門8屬9種，甲藻門3屬3種，隱藻門 2屬4種，裸藻門2屬2種，金藻門1屬1種. 硅藻門生物量占所有門類總生物量的62.85%，綠藻門生物量占總生物量的21.55%，藍藻門生物量占總生物量的7.99%. 1958年丹江口水庫中硅藻門生物量占總生物量的92.30%，是硅藻型水庫[13]. 此次調(diào)查中硅藻門和綠藻門生物量共占總生物量的84.40%，其中綠藻門生物量從2009年占總生物量的9.59%[23]增加至21.55%，已轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮柙濉G藻”型水庫. 調(diào)查結(jié)果表明，丹江口水庫的浮游植物平均生物量為0.35mg/L，平均密度為9.08×105cells/L，各門浮游植物的生物量和密度見表1.

丹江口水庫的優(yōu)勢種分別是硅藻門的具星小環(huán)藻(Cyclotella stelligera)、中型脆桿藻(Fragilaria intermedia)和顆粒直鏈藻(Melosira granulate)，綠藻門的雙對柵藻(Scenedesmaceae bijuga)和單生卵囊藻(Oocystaceae solitaria)，其中中型脆桿藻所占比例最大，平均生物量為0.089mg/L，占總生物量的25.43%. 具星小環(huán)藻平均生物量為0.066mg/L，是除脆桿藻外的主要優(yōu)勢種. 與以往年份相同月份對比，本次調(diào)查結(jié)果顯示脆桿藻的生物量與鄔紅娟等[9]對丹江口水庫的調(diào)查結(jié)果相比增長了2倍，1958年TP濃度從0.013mg/L[15]增加至本次調(diào)查的0.039mg/L(表2)，而脆桿藻更適宜在中營養(yǎng)水質(zhì)中生存的生理特性[24]表明，近年來丹江口水庫營養(yǎng)水平是脆桿藻生物量增加的主要原因. 另外硅酸鹽濃度與硅藻的生長密切相關(guān)，不過此次調(diào)查缺乏這方面的數(shù)據(jù)，擬在今后的研究中完善.

表2丹江口水庫理化指標統(tǒng)計(平均值±標準差)Tab.2 Average and standard error of physical and chemical parameters at Danjiangkou Reservoir

2.2 浮游植物群落的季節(jié)變化

春季，丹江口水庫浮游植物平均生物量最大，達0.508mg/L，而冬季的生物量為全年最低，平均生物量僅為0.112mg/L(圖2).

圖2 丹江口水庫浮游植物生物量的季節(jié)變化Fig.2 Seasonal variation of phytoplankton biomass in Danjiangkou Reservoir

丹江口水庫浮游植物不僅總體生物量隨季節(jié)有變化，各門的生物量也隨季節(jié)產(chǎn)生差異. 本次調(diào)查結(jié)果表明，春、秋和冬季硅藻門生物量最大，明顯高于其他門類，夏季藍藻和綠藻為優(yōu)勢門類(圖3). 申恒倫等[15]在2007-2008年對丹江口水庫浮游植物的調(diào)查結(jié)果顯示春季浮游植物以硅藻和藍藻型為主，夏、秋季演替成隱藻—藍藻型，冬季發(fā)展為硅藻—隱藻—甲藻型，春季和秋季硅藻所占比例最大. 譚香等[10]在2009-2010年對丹江口水庫浮游植物展開深入調(diào)查，指出春、秋和冬季硅藻在數(shù)量上占絕對優(yōu)勢，夏季藍藻為優(yōu)勢門類. 此次調(diào)查與以往研究結(jié)果大致相同，春季和冬季均為硅藻占優(yōu)勢. 因為硅藻比較適合在低溫的環(huán)境下生長繁殖. 與以往研究結(jié)果不同在于，本次研究夏季綠藻占優(yōu)勢，生物量超過硅藻和藍藻. 夏季水溫最高、光照最強，綠藻具有競爭優(yōu)勢，生物量達到峰值. 浮游植物是通過葉綠素生產(chǎn)力[25-27]和細胞分裂速度的改變[28]來適應(yīng)溫度的變化，溫度改變的范圍有利于浮游植物生長，細胞分裂速度也增加[29].

圖3 丹江口水庫浮游植物各門類生物量的季節(jié)變化Fig.3 Seasonal variations in different phyla of phytoplankton in Danjiangkou Reservoir

2.3 浮游植物的空間分布特征

丹江口水庫漢江庫區(qū)采樣點(D15～D24)浮游植物平均生物量為0.49mg/L，丹江庫區(qū)采樣點(D1～D14)浮游植物平均生物量為0.25mg/L，漢江庫區(qū)總生物量大于丹江庫區(qū)(圖4). 丹江庫區(qū)硅藻門占比例最大，占丹江庫區(qū)總生物量的73.91%，漢江庫區(qū)綠藻門、藍藻門、甲藻門和隱藻門生物量明顯高于丹江庫區(qū). 申恒倫等[15]在2007-2008年對丹江口水庫浮游植物調(diào)查中指出，硅藻、藍藻在丹江庫區(qū)占比例大，甲藻和隱藻在漢江庫區(qū)多，漢江庫區(qū)藻類密度高于丹江庫區(qū). 譚香等[10]在2009-2010年對丹江口水庫浮游植物的研究指出，丹江庫區(qū)硅藻門占比例大，而在漢江庫區(qū)藍藻和隱藻種群數(shù)量較高. 此次調(diào)查與以往調(diào)查結(jié)果相近，丹江庫區(qū)以硅藻門為主，漢江庫區(qū)中綠藻門、藍藻門、甲藻門和隱藻門生物量都明顯高于丹江庫區(qū). 由于丹江庫區(qū)與漢江庫區(qū)的容量相近，庫型和庫長有很大區(qū)別，丹江庫區(qū)水域?qū)拸V，水庫岸線短，漢江水庫岸線長且支流多，水面長窄，地表徑流帶來的外源性營養(yǎng)面廣，造成浮游植物多樣性增加，導(dǎo)致丹江庫區(qū)和漢江庫區(qū)浮游植物種類和生物量的空間差異[9].

圖4 丹江口水庫浮游植物各門類生物量的空間分布Fig.4 Spatial distribution of different phyla of phytoplankton in Danjiangkou Reservoir

2.4 浮游植物生物量與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

Pearson相關(guān)分析結(jié)果表明(表3)，浮游植物生物量與DO濃度、pH值和TP濃度呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，其中TP濃度是影響浮游植物群落的主要因素. 由于對化肥的不合理大量使用，水體內(nèi)排入大量污染廢水，導(dǎo)致水體磷元素濃度升高. 因為磷肥中有可溶性的磷酸鹽，可溶性磷酸鹽很大一部分被藻類利用轉(zhuǎn)化成細胞內(nèi)磷，從而水體中磷元素濃度升高，磷元素的升高會引起浮游植物生物量的提高，所以表現(xiàn)為TP濃度影響藻類生物量. 在以往的研究中也指出磷元素是影響丹江口水庫浮游植物生物量的主要因子，申恒倫等[15]在2007-2008年對丹江口水庫浮游植物展開深入調(diào)查，結(jié)果顯示磷濃度是影響丹江口水庫浮游植物密度的主要因子. 譚香等[10]在2009-2010年對丹江口水庫浮游植物的研究指出漢江庫區(qū)浮游植物受磷元素影響，在秋季磷為整個庫區(qū)的主要影響因子. 此次調(diào)查結(jié)果與以往研究結(jié)果基本一致. 淡水水體中營養(yǎng)鹽，如磷是影響浮游植物演替的主要因素，與浮游植物生長密切相關(guān)[30]. 控制磷元素的流入，降低水庫營養(yǎng)水平，有利于丹江口水庫水生生態(tài)系統(tǒng)健康.

pH值和浮游植物生長繁殖是相互影響的，在pH值低的水體中浮游植物生長會受到限制，個體數(shù)量會減少，pH值高的堿性水體更有利于浮游植物進行光合作用形成有機質(zhì)[31]，浮游植物繁殖數(shù)量增加. 如pH值在7.5～9.0的范圍內(nèi)更有利于硅藻和藍藻的生長，當(dāng)夏季溫度較高時適宜的pH值范圍最利于藻類的繁殖，形成大規(guī)模水華[32].pH值和浮游植物總生物量呈極顯著正相關(guān)，表明pH值的升高有利于浮游植物生物量的增加，pH值是影響浮游植物時空變化格局的主要因子. 浮游植物光合作用吸收水體中的二氧化碳，改變水體pH值，藻類自身活動也會改變水體pH值，從而影響水體環(huán)境酸堿度[33]. 浮游植物光合作用也會引起水體中pH值指標的改變，它們之間的影響是雙向的.

當(dāng)DO濃度緩慢增加時，浮游植物密度也越來越高[34]，本研究也表明丹江口水庫浮游植物生物量與DO濃度也存在著類似的關(guān)系(表3). 浮游植物光合作用制氧是DO的主要來源，浮游植物呼吸及死亡是DO的最大消耗途徑[35]. 需要注意的是，浮游植物的生物量與水體物理化學(xué)指標之間的影響是相互的，浮游植物生物量的變化也會引起水體中DO濃度、pH值等指標的改變.

表3 丹江口水庫浮游植物生物量與環(huán)境指標的相關(guān)性矩陣Tab.3 Correlation matrix of phytoplankton biomass and environmental indicators in Danjiangkou Reservoir

*表示顯著性水平為 0.05(顯著)，**表示顯著性水平為 0.01(極顯著).

2.5 浮游植物優(yōu)勢種與環(huán)境因子的關(guān)系

選擇生物量所占比例大于5%的浮游植物脆桿藻、小環(huán)藻、直鏈藻、柵藻和卵囊藻(卵囊藻占4.87%，接近5%，也納入了分析)與9個環(huán)境變量(WT、SD、pH、DO、TN、TDN、TP、TDP和CODMn)進行RDA分析. 浮游植物與RDA的分析結(jié)果顯示，第1排序軸和第2排序軸特征值分別是0.702和0.063，兩軸累計變異百分率解釋了物種數(shù)據(jù)的76.5%，解釋了物種與環(huán)境之間關(guān)系的98.5%，表明5種浮游植物與9個環(huán)境變量之間存在顯著相關(guān)性(表4). 其中最重要的因子是pH值，解釋了總變異率的31.65%，其次是TP(26.20%)、DO(17.73%)、TDP(7.52%)、TDN(5.21%)、WT(3.96%)、SD(3.38%)、TN(1.92%)和CODMn(1.53%).

表4 浮游植物與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系Tab.4 The correlation relationship between phytoplankton and environmental factors

RDA分析顯示，脆桿藻生物量與pH值、TP濃度和DO濃度呈正相關(guān)，與SD呈極顯著負相關(guān)，與WT、TDN濃度、TDP濃度和CODMn呈正相關(guān)；小環(huán)藻生物量與CODMn、DO濃度、pH值和TP濃度呈正相關(guān)，與TN濃度呈負相關(guān)，與SD相關(guān)性不顯著；直鏈藻生物量與TP濃度呈極顯著正相關(guān)，直鏈藻生物量與DO濃度和pH值呈正相關(guān)；柵藻生物量和卵囊藻生物量與WT呈顯著正相關(guān)，與DO濃度和pH值相關(guān)性不顯著. 總體來說，硅藻門 (脆桿藻、小環(huán)藻、直鏈藻)生物量與DO濃度、pH值和TP濃度的相關(guān)性顯著，綠藻門(柵藻、卵囊藻)生物量與WT呈顯著正相關(guān)(圖5).

圖5 基于RDA分析物種與環(huán)境變量雙序圖 (S1為脆桿藻，S2為小環(huán)藻，S3為直鏈藻，S4為柵藻，S5為卵囊藻)Fig.5 RDA double sequence diagram analysis of species and the environment variables (S1: Fragilaria, S2: Cyclotella, S3: Melosira, S4: Scenedesmus, S5: Oocystis)

3 結(jié)論

1)丹江口水庫浮游植物有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，春、秋和冬季硅藻門生物量最大，夏季綠藻門大量生長繁殖，超過硅藻門. 丹江口水庫的優(yōu)勢門類為硅藻門，生物量占總生物量的62.85%，綠藻門生物量占總生物量的21.55%，藍藻門生物量占總生物量的7.99%，其中綠藻門的種類數(shù)在各門類中最多. 從1958年建壩到2015年，水庫浮游植物群落從硅藻型水庫轉(zhuǎn)變成硅藻—綠藻型水庫.

2)丹江口水庫浮游植物具有明顯的空間分布特征. 丹江庫區(qū)(D1～D14)硅藻門生物量所占比例最大(73.91%)，漢江庫區(qū)(D15～D24)藍藻、綠藻為主要類群，硅藻門生物量所占比例比丹江庫區(qū)低. 漢江庫區(qū)浮游植物總生物量大于丹江庫區(qū)總生物量.

3)Pearson相關(guān)分析結(jié)果表明，總體來說TP和DO濃度是影響丹江口水庫總生物量的主要因子，水溫也有一定影響，其中pH值和浮游植物生物量之間的影響是相互的.TP濃度是影響浮游植物演替的主要因子，與浮游植物生長密切相關(guān). 控制磷元素流入，降低水庫營養(yǎng)水平，有利于維持丹江口水庫水生生態(tài)系統(tǒng)健康.

4)RDA分析顯示，pH值和TP濃度是影響藻類生物量的主要因子. 硅藻門生物量與DO濃度、pH值和TP濃度相關(guān)性顯著，綠藻門生物量與水溫相關(guān)性顯著.

[1]ZhaoWened.AquaculturalecologyandhealthculuturetheoryofSeaCucumber(Aportichopus juponicusSelenka)inponds.Beijing:SciencePress, 2009: 109(inChinese).[趙文. 刺參池塘養(yǎng)殖生態(tài)學(xué)及健康養(yǎng)殖理論. 北京: 科學(xué)出版社, 2009: 109.]

[2]HuangLiangmin,ZhangSi,WangHankuiet aleds.EcologicalenvironmentandbiologicalresourcesinSanyaBay.Beijing:SciencePress, 2007: 105(inChinese).[黃良民, 張偲, 王漢奎等. 三亞灣生態(tài)環(huán)境與生物資源. 北京: 科學(xué)出版社, 2007: 105.]

[3]FangTao,LiDaoji,YuLihuaet al.Effectofirradianceandphosphateongrowthofnanophytoplanktonandpicophytoplankton. Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(9): 2783-2790(inChinesewithEnglishabstract).[方濤，李道季，余立華等. 光照和營養(yǎng)鹽磷對微型及微微型浮游植物生長的影響. 生態(tài)學(xué)報, 2006, 26(9): 2783-2790.]

[4]ShenPP,ShiQ,HuaZCet al.AnalysisofmicrocystinsincyanobacteriabloomsandsurfacewatersamplesfromMeiliangBay,TaihuLake,China. Environment International, 2003, 29(5): 641-647.

[5]SchindlerD. 1977.Evolutionofphosphoruslimitationinlakes. Science, 1977, 195(4275): 260-262.

[6]ZhangX,XieP,ChenFZet al.PresentstatusandchangesofthephytoplanktoncommunityafterinvasionofNeosalanx taihuensissince1982inadeepoligotrophicplateaulake,LakeFuxianinthesubtropicalChina. Journal of Environmental Sciences, 2005, 17(3): 389-394.

[7]ReynoldsCS.Theecologyofplanktonicblue-greenalgaeintheNorthShropshireMeres. Field Studies, 1971, 3(2): 409-431.

[8]StraskrabaM,TundisiJG,DuncanAeds.Stateoftheartofreservoirlimnologyandwaterqualitymanagement.Netherlands:KulwerAcademicPublisher, 1993: 213-288.

[9]WuHongjuan,PengJianhua,HanDeju.CompositionandecologicalchancesofphytoplanktoninDanJiangKouReservoir. J Lake Sci, 1996, 8(1): 43-50(inChinesewithEnglishabstract).DOI: 10.18307/1996.0106. [鄔紅娟, 彭建華, 韓德舉. 丹江口水庫浮游植物及其演變. 湖泊科學(xué), 1996, 8(1): 43-50.]

[10]TanXiang,XiaXiaoling,ChengXiaoliet al.TemporalandspatialpatternofphytoplanktoncommunityanditsbiodiversityindicesintheDanjiangkouReservoir. Environmental Science, 2011, 32(10): 2875-2882(inChinesewithEnglishabstract).[譚香, 夏小玲, 程曉莉等. 丹江口水庫浮游植物群落時空動態(tài)及其多樣性指數(shù). 環(huán)境科學(xué), 2011, 32(10): 2875-2882.]

[11]HeXiaocong,KangLing.RunoffperiodanalysisofDanjiangkouReservoir:thesourceareaofMiddleRouteofSouth-to-NorthWaterTransferProject. Engineering Journal of Wuhan University, 2010, 43(1): 30-33(inChinesewithEnglishabstract).[何小聰, 康玲. 南水北調(diào)中線工程水源區(qū)丹江口水庫徑流周期分析. 武漢大學(xué)學(xué)報: 工學(xué)版, 2010, 43(1): 30-33.]

[12]FuXinping.SituationofwaterresourcesinChinaandthemiddlerouteofthesouthtoNorthWaterTransferProject. Water Resources & South to North Water Diversion, 2008, (1): 1-2(inChinesewithEnglishabstract).[傅新平. 我國水資源狀況與南水北調(diào)中線工程. 河南水利與南水北調(diào), 2008, (1): 1-2.]

[13]BoLucijiEB,WuXianwen,BaiGuodonget al.Hydrobiologicalsurveyoftheregionoftheprojecteddam-reservoirofdanjiangkou,withpropositionsforfisheriesmanagement. Acta Hydrobiologica Sinica, 1959, (1): 33-56(inChinesewithEnglishabstract).[波魯茨基EB, 伍獻文, 白國棟等. 丹江口水庫庫區(qū)水生生物調(diào)查和漁業(yè)利用的意見. 水生生物學(xué)報, 1959, (1): 33-56.]

[14]YangGuang,YangGanrong,LiuJinlan.PlanktonresourcesurveyofDanjiangkouReservoir. Journal of Hubei Agricultural College, 1996, 8(1): 43-50(inChinesewithEnglishabstract).[楊廣, 楊干榮, 劉金蘭. 丹江口水庫浮游生物資源調(diào)查. 湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報, 1996, 8(1): 43-50.]

[15]ShenHenglun,XuYaoyang,WangLanet al.SpatialandtemporalvariationsofphytoplanktoninDanjiangkouReservoiranditsaffectingfactors. Plank Science Journal, 2011, 29(6): 683-690(inChinesewithEnglishabstract).[申恒倫, 徐耀陽, 王嵐等. 丹江口水庫浮游植物時空動態(tài)及影響因素.植物科學(xué)學(xué)報, 2011, 29(6): 683-690.]

[16]LiSiyue,ChengXiaoli,GuShenget al.Hydro-chemicalcharacteristicsintheDanjiangkouReservoir(WaterSourceAreaoftheMiddleRouteoftheSouthtoNorthWaterTransferProject),China. Environmental Science, 2008, 29(8): 2111-2116.[李思悅, 程曉莉, 顧勝等.南水北調(diào)中線水源地丹江口水庫水化學(xué)特征研究. 環(huán)境科學(xué), 2008, 29(8): 2111-2116.]

[17]CaiQinghuaed.Protocolsforstandardobservationandmeasurementinaquaticecosystems.Beijing:ChinaEnvironmentalSciencePress, 2007: 29-110(inChinese).[蔡慶華. 水域生態(tài)系統(tǒng)觀測規(guī)范-中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)(CERN)長期觀測規(guī)范叢書. 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2007: 29-110.]

[18]HeZhihui.Biomassoffreshwaterplankton:anurgenttasktoimprovethequantitativeworkofplankton. Chinese Journal of Zoology, 1979, (4): 53-56(inChinesewithEnglishabstract).[何志輝. 淡水浮游生物的生物量. 動物學(xué)雜志, 1979, (4): 53-56.]

[19]MingDaoxued.Fieldexperimentandstatisticalanalysis(Thesecondedition).Beijing:SciencePress, 2008: 188(inChinese).[明道緒. 田間試驗與統(tǒng)計分析(第二版). 北京: 科學(xué)出版社, 2008: 188.]

[20]SongXiaolan,LiuZhengwen,PanHongkaiet al.PhytoplanktoncommunitystructureinMeiliangBayandLakeWuliofLakeTaihu. J Lake Sci, 2007, 19(6): 643-651(inChinesewithEnglishabstract).DOI:10.18307/2007.0604. [宋曉蘭, 劉正文, 潘宏凱等. 太湖梅梁灣與五里湖浮游植物群落的比較. 湖泊科學(xué), 2007, 19(6): 643-651.]

[21]HuHongjun,WeiYinxineds.Freshwateralgae-systems,classificationandecologyinChina.Beijing:SciencePress, 2006: 1-1023(inChinese).[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(xué)出版社, 2006: 1-1023.]

[22]JinXiangcan,TuQingyingeds.Specificationforinvestigationoflakeeutrophication(secondedition).Beijing:ChinaEnvironmentalSciencePress, 1990(inChinese).[金相燦, 屠清瑛. 湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范(第二版). 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1990.]

[23]ChangQiuling,TianMingzhong.Comprehensiveresearchonenvironmentinwatersourceregion(NanYangCity)ofthemiddlerouteprojectforsouth-to-northwaterdiversion[Dissertation].Beijing:ChinaUniversityofGeosciences, 2007(inChinesewithEnglishabstract).[常秋玲. 南水北調(diào)中線水源區(qū)(南陽市)生態(tài)環(huán)境綜合研究[學(xué)位論文]. 北京: 中國地質(zhì)大學(xué), 2007.]

[24]SalnasoN,MorabitoG,MoselloRet al.AsynopticstudyofphytoplanktoninthedeeplakessouthoftheAlps(lakesGardaIseoo,Como,LuganoandMaggiore). Journal of Limnology, 2003, 62(2): 207-227.

[25]EppleyRW.Temperatureandphytoplanktongrowthinthesea. Fish Bull, 1972, 70(4): 1063-1085.

[26]TallingJF.Therelativegrowthrateofthreeplanktondiatomsinrelationtounderwaterradiationandtemperature. New Series, 19(75): 329-341.

[27]IchmuraSed.Phytoplantkonphotosynthesis.In:JacksonDFed.Algae,manandtheenvironment.NewYork:SyracuseUnivPressSyracuse, 1968: 103-120.

[28]FoggGEed.Algalculturesandphytoplanktonecology.Madison:UniversityofWisconsinPress, 1965.

[29]KuangQijun,MaPeiming.Studyontheevaluationandtreatmentoflakeeutrophicationbymeansofalgaebiology. Journal of Safety and Environment. 2005, 4(2): 87-91(inChinesewithEnglishabstract).[況琪軍, 馬沛明. 湖泊富營養(yǎng)化的藻類生物學(xué)評價與治理研究進展. 安全與環(huán)境學(xué)報, 2005, 4(2): 87-91.]

[30]TanXiang,ShenHong,SongLirong.AnnualdynamicsofphytoplanktonabundanceandcommunitystructureintheXiongheReservoir. Acta Hydrobiologica Sinica, 2007, 31(5): 693-699(inChinesewithEnglishabstract).[譚香, 沈宏, 宋麗榮. 熊河水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)的周年變化. 水生生物學(xué)報, 2007, 31(5): 693-699.]

[31]LiuXiaojiang,ShiXinlu,QiGuilanet al.Applicationoffreshwateralgaeinmonitoringwaterqualityandsewagepurification. Journal of Biology, 2010, 27(6): 76-79(inChinesewithEnglishabstract).[劉曉江, 施新路, 齊桂蘭等.淡水藻類在監(jiān)測水質(zhì)和凈化污水中的應(yīng)用. 生物學(xué)雜志, 2010, 27(6): 76-79.]

[32]Theecologicalsocietypanelonenvironmentalissuesed.Environmentalandbiologicalindicator(watervolume).Beijing:ChinaEnvironmentalSciencePress, 1987(inChinese). [日本生態(tài)學(xué)會環(huán)境問題專門委員會. 環(huán)境和指示生物(水域分冊). 北京: 中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1987.]

[33]XuHai,LiuZhaopu,YuanLanet al.EffectofpHgrowthofseveralfreshwateralgae. Environmental Science & Technology, 2009, 32(1):27-30 (inChinesewithEnglishabstract).[許海, 劉兆普, 袁蘭, 楊林章.pH對幾種淡水藻類生長的影響.環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2009, 32(1):27-30.]

[34]LuoDonglian.StudyonthedistributionofdissolvedoxygeninShenhuBayanditsrelationshipwithphytoplanktonandsuspendedmatter. Marine Science Bulletin, 2002, 32(1): 31-36.[羅冬蓮. 深滬灣溶解氧的分布及其與浮游植物懸浮物的相關(guān)性研究. 海洋通報, 2002, 32(1):31-36.]

[35]OuyangXiaoran,ZhaoQiaohua,WeiYingzhu.ApreliminaryexplorationofdissolvedoxygenbasedonFVCOMinMeiliangBay,LakeTaihuanditsinfluencemechanism. J Lake Sci, 2013, 25(4): 478-488(inChinesewithEnglishabstract).DOI:10.18307/2013.0404. [歐陽瀟然, 趙巧華, 魏瀛珠. 基于FVCOM的太湖梅梁灣夏季水溫、溶解氧模擬及其影響機制初探. 湖泊科學(xué), 2013, 25(4): 478-488.]

Spatio-temporal variation in phytoplankton community and its influencing factors in Danjiangkou Reservoir

WANG Yinghua1,2, CHEN Lei1, NIU Yuan2, YU Hui2**& LUO Mingke2

(1: School of Municipal & Environmental Engineering, Jilin Jianzhu University, Changchun 130118, P.R.China) (2: State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, P.R.China)

InordertoexplorethespatiotemporalvariationsinphytoplanktoncommunityanditsinfluencingfactorsinDanjiangkouReservoir,weconductedaone-yearsurveyfromMay2014toApril2015.Sixty-sixspecies,including38genera, 21familiesand7phyla,wereidentifiedinthesurvey.Theaveragebiomassofphytoplanktonis0.35mg/L,whiletheaveragedensityis9.08×105cells/L.DominantspeciesareFragilariaspp., Cyclotellaspp., Melosiraspp.,andScenedesmusspp.. Fragilariaspp.isthemostdominantspecie,anditsaveragebiomassis0.089mg/L,makingup25.43%oftotalbiomass.Inrecentyears,highlevelofnutrientmaybethemaincauseofincreasementinFragilariabiomassinDanjiangkouReservoir.Chlorophytaandcyanobacteriabloomedinsummer,whilediatomdominatedinspring,autumnandwinter.TotalphytoplanktonbiomassinHanReservoirisgreaterthanthatofDanReservoir.Thereweresignificantdifferencesinphytoplanktoncompositionbetweenthesetworeservoirs.ThedominantphylumofDanReservoirisBacillariophyta,whilethedominantphylumofHanReservoirisChlorophyta.Therewassignificantcorrelationofthephytoplanktonbiomasswithphosphorus,pHanddissolvedoxygen,respectively.RDAanalysisshowedthatthemajorenvironmentalfactorsaffectingphytoplanktoncommunityweredissolvedoxygen,pH,phosphorusandtemperature.Forpreventingthealgaeblooms,strictmeasuresshouldbetakentocontroltheinputofexogenousnutrientespeciallyphosphorus.ThisstudyprovidesscientificbasisforwaterqualityimprovementandcontrolofeutrophicationatDanjiangkouReservoir.

DanjiangkouReservoir;phytoplankton;spatio-temporalvariation

*丹江口水庫生態(tài)安全調(diào)查與評估項目資助. 2015-10-15收稿；2015-12-23收修改稿. 王英華(1990～)，女，碩士研究生；E-mail: 382885639@qq.com.

**通信作者; E-mail: yuhui@craes.org.cn.