淮南花家湖浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征及季節(jié)變化

鄧佩瑤

摘 要：在西淝河下游淮南花家湖設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，從2017年9月至2018年8月分4個(gè)季度進(jìn)行水質(zhì)調(diào)查，并采集浮游植物樣品進(jìn)行鑒定和群落結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)到的浮游植物共計(jì)8門61種，其中浮游植物的細(xì)胞密度夏季時(shí)最大，為5783.50×104?L-1，以藍(lán)藻門的小顫藻、細(xì)小平裂藻、偽魚腥藻屬為主要優(yōu)勢(shì)種;冬季細(xì)胞密度最小，為7.38×104?L-1，以錐囊藻屬為第1優(yōu)勢(shì)種。浮游植物種類夏季最多，為8門51種;冬季最少，為8門26種;4個(gè)季節(jié)均以綠藻門浮游植物種類最多。

關(guān)鍵詞：花家湖;浮游植物;季節(jié)演替;環(huán)境因子

中圖分類號(hào) Q948.8? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2020）17-0149-04

Community Structure and Seasonal Variation of Phytoplankton in Huajiahu Lake， Huainan City

DENG Peiyao

（School of Earth and Environment， Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， China）

Abstract：In this research， we selected three sampling sites in Huajiahu Lake， investigating the seasonal water quality and phytoplankton community from September of 2017 to August of 2018.A total of 61 species in phylum had been identified， with highest cell density of 5783.50×104?L-1 in summer.The species of Oscillatoria tenuis、Merismopedia minima、Pseudoanabaena are the dominant during summer.The cell density of phytoplankton is the smalles ， with a value of 7.38×104?L-1.The species of Dinobryon is dominant during winter.There were 57 species in 8 phyla， and there 26 species in 8 phyla in winter.The green algae phytoplankton species is the most abundant across the four seasons.

Key words：Huajuahu Lake; Phytoplankton; Seasonal succession; Water quality

1 引言

浮游植物是水體生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，是食物鏈的起點(diǎn)，同時(shí)也承擔(dān)著能量與流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的重要功能，因而在水生生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)基礎(chǔ)地位[1，2]。此外，浮游植物的群落結(jié)構(gòu)對(duì)水體環(huán)境的變化有著重要的指示作用，湖泊水體中浮游植物的數(shù)量分布、優(yōu)勢(shì)種及豐度等會(huì)隨季節(jié)而發(fā)生變化。因此，對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的研究具有十分重要的基礎(chǔ)意義。目前，我國湖泊水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，藍(lán)藻水華頻發(fā)，各類富營養(yǎng)化湖泊中浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系得到了廣泛的研究。相關(guān)研究表明，我國長(zhǎng)江中下游湖泊水文條件和閘壩阻隔是延長(zhǎng)湖泊水力停留時(shí)間、加速水體富營養(yǎng)化的重要原因，其浮游植物群落的結(jié)構(gòu)也發(fā)生著重要變化。

淮河作為我國7大河流之一，由于防洪和水資源利用的需要，干流及支流上建立了大量的閘壩，從而對(duì)流域水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了潛在的影響，特別是淮河支流閘控型湖泊眾多，在防洪、水資源供給、漁業(yè)養(yǎng)殖等方面發(fā)揮著重要功能。但是，目前對(duì)這些河道型湖泊浮游植物群落結(jié)構(gòu)的研究仍相對(duì)較少，其對(duì)水文環(huán)境條件的響應(yīng)也知之甚少。為此，本研究以淮河支流上河道型湖泊花家湖為對(duì)象，對(duì)其浮游植物的群里結(jié)構(gòu)特征及季節(jié)變化規(guī)律進(jìn)行了分析和探究，以獲得此類湖泊生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，明確影響其群落結(jié)構(gòu)的因素，為湖泊生態(tài)環(huán)境的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)域概況 花家湖位于安徽省鳳臺(tái)縣城西北10km處，為西淝河下游的一個(gè)河灣帶。東西長(zhǎng)7km，南北寬1.5～3km，水域面積1533.33hm2[3]。而西淝河是淮河北岸較大的支流之一，全長(zhǎng)250km，流域面積4750km2。在西淝河出口通過西淝河閘調(diào)節(jié)其和淮河的水交換，當(dāng)淮河水位高于閘上水位時(shí)，閘門關(guān)閉防止淮河水倒灌。因此，花家湖為典型的河道型湖泊。

2.2 樣品采集與分析 本研究在花家湖上游布設(shè)3個(gè)采樣點(diǎn)，從2017年10月至2018年8月分4個(gè)季節(jié)對(duì)花家湖的水質(zhì)調(diào)查并采集浮游植物的樣品，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量水溫、pH、溶解氧（DO）數(shù)據(jù)，并用有機(jī)玻璃采水器采集表層水質(zhì)樣品低溫保存后帶回實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室主要分析指標(biāo)包括高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、總氮（TN）、總磷（TP）等，具體分析方法參見《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）。

浮游植物樣品采集混合樣品，視水深情況將水柱分層進(jìn)行混合，采集水樣1000mL后加入提前備好的魯哥試劑15mL進(jìn)行固定，放入保溫箱內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室后，靜置沉淀1d之后將1000mL樣品濃縮，以供后續(xù)進(jìn)行浮游植物的分析鑒定。計(jì)數(shù)時(shí)，將之前濃縮過的樣品充分搖勻，立即取0.1mL樣品于0.1mL（20mm×20mm）浮游植物計(jì)數(shù)框內(nèi)，在10×40倍光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行鑒定，采用視野計(jì)數(shù)法計(jì)算各物種的密度。浮游植物的具體鑒定分析參照相關(guān)手冊(cè)和研究方法進(jìn)行[4]。

2.3 數(shù)據(jù)處理 采用優(yōu)勢(shì)度指標(biāo)（Y）確定優(yōu)勢(shì)物種，運(yùn)用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（D）、Pielou均勻度指數(shù)（J）[5]對(duì)花家湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。各項(xiàng)指數(shù)的計(jì)算公式如下：

[Y=niN×fi]

[D=-i=1SPilog2Pi]

[Pi=niN]

[J=Dlog2S]

式中，Y為優(yōu)勢(shì)度，ni為樣品中i種浮游植物的個(gè)體數(shù)，N為樣品中浮游植物總個(gè)體數(shù)，fi為第i種浮游植物在各樣點(diǎn)出現(xiàn)的頻率，當(dāng)Y≥0.02時(shí)的物種定義為優(yōu)勢(shì)種;D為多樣性指數(shù)，J為均勻度指數(shù)，S為站位中浮游植物總種數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 花家湖水質(zhì)特征 由表1可知，花家湖水溫在7.12～30.63℃，DO濃度在8.53～14.20mg/L，pH在7.88～8.47，總體呈弱堿性。CODMn濃度在7.40～8.46mg/L，TN濃度在1.35～2.8mg/L，除夏季為Ⅲ類水外，其余3個(gè)季節(jié)均為Ⅴ類水。TP濃度在0.06～0.17mg/L，除冬季為Ⅲ類水以外，3個(gè)季節(jié)均超過了Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中TN濃度最高出現(xiàn)在3月份，為4.20mg/L。

3.2 浮游植物種類及豐度 4個(gè)季度調(diào)查期間，共監(jiān)測(cè)到浮游植物8門64種。夏季浮游植物種類最多，為8門51種;其中，綠藻門26種，藍(lán)藻門12種，硅藻門3種，裸藻門1種，甲藻門1種，黃藻門1種。冬季最少，為8門26種;其中，綠藻門9種，硅藻門7種，隱藻門3種，裸藻門1種，甲藻門2種，金藻門1種，黃藻門1種。春季8門46種，其中藍(lán)藻門、綠藻門、硅藻門、隱藻門、裸藻門、金藻門、黃藻門分別為6種、26種、5種、3種、2種、2種、1種、1種，秋季8門35種，其中藍(lán)藻門、綠藻門、硅藻門、隱藻門、裸藻門、金藻門、黃藻門分別為2種、9種、7種、3種、1種、2種、1種、1種;4個(gè)季節(jié)中種類數(shù)最多的都為綠藻門;藍(lán)藻門種類冬季最少，夏季最多;硅藻門、隱藻門、裸藻門種類數(shù)4個(gè)季節(jié)變化不明顯。

4個(gè)季度調(diào)查期間，夏季花家湖浮游植物細(xì)胞豐度最大，總密度為5783.50×104?L-1，其中藍(lán)藻門密度最大，為5141.67×104?L-1，金藻門密度最小;冬季浮游植物細(xì)胞豐度最小，總密度為7.38×104?L-1，其中金藻門占主要地位，為3.32×104?L-1，裸藻門最小;春季浮游植物細(xì)胞密度為302.86×104?L-1，其中藍(lán)藻門占據(jù)主要地位，其浮游植物細(xì)胞密度為141.94×104?L-1，秋季浮游植物細(xì)胞密度為1051.83×104?L-1，其中隱藻門占據(jù)主要地位，其細(xì)胞密度為741.00×104?L-1。

3.3 浮游植物多樣性、均勻性及主要優(yōu)勢(shì)種 在對(duì)花家湖4個(gè)季度調(diào)查中，春季浮游植物多樣性最大，為3.91，均勻度也最高，為0.71;秋季多樣性最低，為2.84，均勻度也最小，為0.55;夏季和冬季浮游植物多樣性分別為3.12、3.16，均勻度分別為0.55、0.67，根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou指數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，花家湖水質(zhì)屬于清潔型。

春季浮游植物優(yōu)勢(shì)度最高的是藍(lán)藻門中偽魚腥藻（Pseudoanabaena），其優(yōu)勢(shì)度為0.262;夏季優(yōu)勢(shì)度最高的是藍(lán)藻門細(xì)小平裂藻（Merismopedia minima），其優(yōu)勢(shì)度為0.281;秋季和冬季優(yōu)勢(shì)度最高的物種分別為隱藻門嚙蝕隱藻（Cryptomonas erosa）和錐囊藻（Dinobryon），優(yōu)勢(shì)度分別為0.537、0.450。

4 討論

4個(gè)季度調(diào)查期間，花家湖上游TN、TP濃度范圍分別為1.35～2.8mg/L和0.06～0.17mg/L，總體已經(jīng)處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。在營養(yǎng)鹽含量較高的富營養(yǎng)化湖泊中，浮游植物生物量通常會(huì)引起光因子的限制，通常耐受低光環(huán)境的浮游植物類群會(huì)占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位[6-8]，花家湖處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，優(yōu)勢(shì)種小顫藻（Oscillatoria tenuis）、偽魚腥藻（Pseudoanabaena）、細(xì)小平裂藻（Merismopedia minima）、嚙蝕隱藻（Cryptomonas erosa）等均對(duì)弱光環(huán)境有耐受特征，但綠藻門在浮游植物群落結(jié)構(gòu)中占據(jù)較大的比率，其種類在所有物種中所占比率年均值為49.82%。

PEG（plankton ecology group）模式一般被用來描述富營養(yǎng)化湖泊中浮游植物的季節(jié)演替規(guī)律[4，9]，該模式大致過程為：浮游植物由冬春季的隱藻-硅藻轉(zhuǎn)變?yōu)橄募镜木G藻，到夏末秋初則藍(lán)藻占優(yōu)勢(shì)，而到了秋季硅藻的重要性再次上升。本文研究區(qū)域中，秋冬季隱藻門占據(jù)優(yōu)勢(shì)，春季和夏季藍(lán)綠藻占據(jù)優(yōu)勢(shì)，夏末時(shí)則藍(lán)藻占優(yōu)勢(shì)，這與PEG模式較為一致[10-11]，但硅藻類群并未在花家湖上游研究區(qū)域內(nèi)占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)。

另一方面，物種多樣性和均勻度通?？梢泽w現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)物種的豐富程度與結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。花家湖上游區(qū)域多樣性指數(shù)年均值為3.26，均勻度指數(shù)年均值為0.62，表明所研究區(qū)域的浮游植物多樣性比較豐富，且均勻度較好，群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜且較為穩(wěn)定，而秋冬隱藻和春夏季藍(lán)藻占據(jù)了浮游植物群落結(jié)構(gòu)中的主要地位，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)較為單一。

總體上看，花家湖所在流域?qū)儆谵r(nóng)業(yè)活動(dòng)區(qū)域，農(nóng)業(yè)徑流輸入為湖泊帶來了豐富的營養(yǎng)元素，支撐了浮游植物相當(dāng)大的初級(jí)生產(chǎn)[12]，浮游植物的細(xì)胞密度在夏季達(dá)到最高，為5783.50×104?L-1。浮游植物是水生生態(tài)系統(tǒng)生物鏈的起點(diǎn)，是浮游動(dòng)物和濾食性魚類良好的天然的餌料，湖泊漁業(yè)養(yǎng)殖也可能給浮游植物帶了相當(dāng)?shù)牟妒硥毫12]，這有利于降低浮游植物細(xì)胞密度和多樣性，控制藻類水華的暴發(fā)。因此，后續(xù)加強(qiáng)此類河道型湖泊浮游植物群落結(jié)構(gòu)在生態(tài)系統(tǒng)中的作用的研究將十分重要。

5 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，花家湖監(jiān)測(cè)到的浮游植物共計(jì)8門61種;根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou指數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，花家湖屬于清潔型，但水質(zhì)處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。從浮游植物門類來看，4個(gè)季節(jié)綠藻門種類數(shù)最多;季節(jié)變上，秋冬季以隱藻門為主，夏秋季以藍(lán)藻門為主?；液嫌螀^(qū)域浮游植物多樣性比較豐富，且均勻度較好，群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜且較為穩(wěn)定。

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（責(zé)編：張宏民）