漳澤水庫藻類Margalef氏多樣性指數(shù)（D）趨勢分析

史偉生

（山西省水文水資源勘測局 山西太原 030001）

1 生物監(jiān)測及其生物多樣性

1.1 生物監(jiān)測

水質(zhì)監(jiān)測的方法主要有物理、化學(xué)和生物監(jiān)測，生物監(jiān)測具有敏感性、長期性、連續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性、非破壞性和綜合性等優(yōu)勢。從微觀到宏觀，水體的生物監(jiān)測技術(shù)涉及到分子、種群、群落等不同生物學(xué)水平。藻類作為水體中的初級生產(chǎn)者，分布廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)，藻類的群落結(jié)構(gòu)特征一直是水環(huán)境監(jiān)測、水生態(tài)修復(fù)和治理的重要組成部分。

1.2 生物多樣性

生物多樣性（biodiversity）是指在一定時(shí)間和一定地區(qū)所有生物（動(dòng)物、植物、微生物）物種及其遺傳變異和生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性總稱。一般認(rèn)為生物多樣性包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個(gè)層次。物種多樣性是是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基本單位，是生物多樣性的核心，也是本文研究的主要內(nèi)容。

2 全國藻類試點(diǎn)監(jiān)測工作

為適應(yīng)水資源管理與水生態(tài)保護(hù)工作的需要，水利部水文局從2008年開始從全國選擇重點(diǎn)水庫開展藻類試點(diǎn)監(jiān)測工作，由部水文局組織各試點(diǎn)單位參加，強(qiáng)調(diào)采用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方法，加強(qiáng)各試點(diǎn)單位間的溝通，推進(jìn)藻類試點(diǎn)監(jiān)測工作更好地開展。

水利部水文局負(fù)責(zé)組織試點(diǎn)監(jiān)測工作，組織相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)，協(xié)調(diào)各試點(diǎn)單位共同參加開展工作。長江流域水環(huán)境監(jiān)測中心為試點(diǎn)工作的技術(shù)負(fù)責(zé)單位，負(fù)責(zé)組織起草統(tǒng)一的監(jiān)測方案；承擔(dān)試點(diǎn)過程中的技術(shù)指導(dǎo)及人員培訓(xùn)。

漳澤水庫作為山西省唯一參與全國藻類試點(diǎn)監(jiān)測的重點(diǎn)湖庫，從2009年開始進(jìn)行藻類監(jiān)測。監(jiān)測時(shí)間為每年的5月至11月，頻次為每月1次，如果發(fā)生水華可視情況增加監(jiān)測頻次。

2009年由于是第一年開展此項(xiàng)工作，只在漳澤水庫中選擇常規(guī)水質(zhì)采樣點(diǎn)壩上1點(diǎn)進(jìn)行藻類的采樣監(jiān)測，從2010年開始根據(jù)水庫的特點(diǎn)選擇庫中心、網(wǎng)箱附近和壩上3點(diǎn)開展藻類監(jiān)測。之后由于水庫取消了網(wǎng)箱養(yǎng)魚活動(dòng)，于2013年9月取消了網(wǎng)箱附近這一點(diǎn)。

這是山西省歷史上首次對大型水庫進(jìn)行藻類的連續(xù)監(jiān)測，對摸清漳澤水庫藻類分布狀況，主要種類和群落結(jié)構(gòu)的演替具有開創(chuàng)性意義，有助于更加直觀準(zhǔn)確地評估水庫富營養(yǎng)化程度。本文選擇漳澤水庫2010-2013年的藻類監(jiān)測資料進(jìn)行生物多樣性和污染程度分析，旨在為水庫的水環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)資料，以期為水生態(tài)健康指標(biāo)以及水生態(tài)修復(fù)評價(jià)提供理論依據(jù)，也為水庫的水資源保護(hù)提供理論指導(dǎo)。

3 分析方法

3.1 多樣性指數(shù)

一般說來，多樣性指數(shù)取決與三個(gè)因素，即種類多寡、個(gè)體豐度及均勻度。物種多樣性受到生態(tài)環(huán)境的影響，特別與污染程度有關(guān)，所以可用多樣性指數(shù)來反映污染的情況。對同一藻類監(jiān)測數(shù)據(jù)用不同的多樣性指數(shù)進(jìn)行評價(jià)，其結(jié)論雖具有一定的相關(guān)性。但是由于計(jì)算方法和判斷標(biāo)準(zhǔn)的不同，造成判斷結(jié)論的差異，也屬正常。本文使用Margalef氏物種豐富度指數(shù)（D）對漳澤水庫2010到2013年藻類進(jìn)行多樣化分析。

3.2 Margalef氏物種豐富度指數(shù)（D）

式中:S——藻類屬數(shù)；

N——藻類個(gè)體總數(shù)。

Margalef氏物種豐富度指數(shù)（D）主要是種類多少的一種反映。藻類種類愈多，個(gè)體數(shù)量分布愈均勻，所得的D值越大，指示水環(huán)境愈穩(wěn)定，水質(zhì)越好，水體污染程度越低，Margalef氏物種豐富度指數(shù)（D）代表水體污染程度詳見表1。

表1 Margalef氏物種豐富度指數(shù)（D）代表水體污染程度標(biāo)準(zhǔn)

有人應(yīng)用Margalef氏多樣性指數(shù)（D）進(jìn)行了魚類種類多樣性的比較，認(rèn)為只有在兩個(gè)區(qū)域的自然生態(tài)條件相當(dāng)時(shí)，才有較好的可比性。此公式的優(yōu)點(diǎn)是簡單易于計(jì)算，但只考慮了屬的數(shù)量與個(gè)體數(shù)之間的關(guān)系，沒有考慮個(gè)體數(shù)在各種類間的分配情況，誤差較大。

4 藻類生物多樣性分析

Margalef氏多樣性指數(shù)（D）越小表明水庫中藻類的生物多樣性越小，種類組成越單一，水體可能受到的污染越嚴(yán)重。當(dāng)檢測出的藻類屬的數(shù)量較多，且其相對豐度分布較平均時(shí)，相應(yīng)的指數(shù)（D）較高。而當(dāng)此月檢出的藻類屬較少，優(yōu)勢種的總優(yōu)勢度較大或者優(yōu)勢種優(yōu)勢度的分布比較集中，甚至有絕對優(yōu)勢種出現(xiàn)時(shí)，往往指數(shù)（D）較低。

1）壩上

從2010至2013年在藻類監(jiān)測期間，漳澤水庫采樣點(diǎn)壩上的Margalef氏多樣性指數(shù)（D）指數(shù)大多數(shù)時(shí)候都在2以上。按照Margalef氏多樣性指數(shù)（D）代表水體污染程度標(biāo)準(zhǔn)判斷，壩上對照的污染程度大多數(shù)都處在中度污染水平，時(shí)常也會(huì)低于2，出現(xiàn)重度污染。從變化趨勢分析，2010到2013年，壩上重度污染出現(xiàn)的頻率越來越頻繁。重度污染出現(xiàn)的月份對應(yīng)的指數(shù)（D）越小，相應(yīng)的生物多樣性也越低。多樣性指數(shù)（D）出現(xiàn)最低的月份為2013年5月，只有1.01。相應(yīng)的這個(gè)月壩上只檢出11個(gè)屬的藻類，非常少，優(yōu)勢種的優(yōu)勢度也基本集中于絕對優(yōu)勢種隱藻。多樣性指數(shù)（D）出現(xiàn)最高的月份為2010年10月，達(dá)到了3.00。當(dāng)月壩上檢出藻類屬28個(gè)，較多。而且優(yōu)勢種的優(yōu)勢度分布也很平均，詳見表2。

表2 漳澤水庫壩上藻類Margalef氏多樣性指數(shù)（D）統(tǒng)計(jì)表

2）網(wǎng)箱附近

從2010至2013年在藻類監(jiān)測期間，漳澤水庫采樣點(diǎn)網(wǎng)箱附近的Margalef氏多樣性指數(shù)指數(shù)（D）及其變化規(guī)律和壩上相似，大多數(shù)時(shí)候在2以上，對應(yīng)的污染程度為中度污染水平，時(shí)常也會(huì)低于2，出現(xiàn)重度污染。從2010到2013年，水庫網(wǎng)箱附近重度污染出現(xiàn)的頻率越來越頻繁。重度污染出現(xiàn)的月份對應(yīng)的指數(shù)（D）很小，相應(yīng)的生物多樣性也很低。多樣性指數(shù)指數(shù)（D）出現(xiàn)最低的月份是2011年8月，只有1.37，詳見表3。

表3 漳澤水庫網(wǎng)箱附近藻類Margalef氏多樣性指數(shù)（D）統(tǒng)計(jì)表

3）庫中心

從2010至2013年在藻類監(jiān)測期間，漳澤水庫采樣點(diǎn)庫中心的Margalef氏多樣性指數(shù)（D）及其變化規(guī)律和另外兩個(gè)采樣點(diǎn)相似，大多數(shù)時(shí)候在2以上，對應(yīng)的污染程度為中度污染水平，時(shí)常也會(huì)低于2，出現(xiàn)重度污染。從2010到2013年，重度污染出現(xiàn)的頻率越來越頻繁。指數(shù)（D）出現(xiàn)最低的月是2013年5月，只有1.39，本月只檢出14個(gè)屬的藻類，很少，優(yōu)勢種優(yōu)勢度基本集中于絕對優(yōu)勢種隱藻，詳見表4。

表4 漳澤水庫庫中心藻類Margalef氏多樣性指數(shù)（D）統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論

從2010至2013年在藻類監(jiān)測期間，漳澤水庫三個(gè)采樣點(diǎn)的Margalef氏多樣性指數(shù)（D）及其變化規(guī)律基本相似，大多數(shù)時(shí)候都在2以上，按照Margalef氏多樣性指數(shù)（D）代表水體污染程度標(biāo)準(zhǔn)判斷，漳澤水庫對照的污染程度大多數(shù)都處在中度污染水平，時(shí)常也會(huì)低于2，出現(xiàn)重度污染。從變化趨勢分析，2010到2013年，漳澤水庫重度污染出現(xiàn)的頻率越來越頻繁。

Margalef氏多樣性指數(shù)（D）較高的月份，藻類的生物多樣性較豐富，相應(yīng)的漳澤水庫中藻類屬的數(shù)量較多，且其相對豐度的分布較平均。優(yōu)勢種的總優(yōu)勢度不大或者優(yōu)勢種優(yōu)勢度的分布較均勻，不會(huì)有絕對優(yōu)勢種的出現(xiàn)，對應(yīng)其污染程度較低。而優(yōu)勢種的總優(yōu)勢度較大或者優(yōu)勢種優(yōu)勢度的分布比較集中，甚至有絕對優(yōu)勢種出現(xiàn)的月份，水庫的Margalef氏多樣性指數(shù)（D）較低，藻類的生物多樣性較差，水庫中藻類屬的數(shù)量也較少，對應(yīng)的污染程度較高。

總體上看漳澤水庫三個(gè)采樣點(diǎn)的藻類Margalef氏多樣性指數(shù)（D）評價(jià)結(jié)果具有一定的相關(guān)性，差異不大。藻類的生物多樣性處在中等水平，這與水庫的營養(yǎng)物質(zhì)較多，處于輕度富營養(yǎng)化的狀況相對應(yīng)。