太原汾河景區(qū)浮游生物群落特征及影響因素

馮佳，裴海光，王飛，楊靜，張蕾，謝樹蓮*

（1.山西大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山西 太原 030006；2.山西大學(xué) 體育學(xué)院，山西 太原 030006；3.太原師范學(xué)院 管理系，山西 晉中 030619）

0 引言

浮游生物（包括浮游植物和浮游動(dòng)物）是水生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)鍵樞紐［1-2］，是水域生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者，為其他生物提供餌料和必需的能量［3-5］。水域水質(zhì)與浮游植物的豐富程度及群落組成有著密不可分的關(guān)系［6］。浮游動(dòng)物是中上層水域中魚類和其他水生動(dòng)物的重要餌料、水生態(tài)系統(tǒng)中的次級(jí)生產(chǎn)者，在食物網(wǎng)起著承上啟下的作用［1，7］。因?qū)λh(huán)境變化敏感，許多種類的浮游生物可作為水污染指示生物。在不同水域中，導(dǎo)致浮游生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的因素也不盡相同［8］。

太原汾河景區(qū)全長(zhǎng)31 km，自北向南穿太原城而過。汾河河漫灘和沼澤面積256.4 km2，兩側(cè)濕地緩沖區(qū)近50 m，濕地面積約占全省濕地總面積的1/6。作為典型的城市河流景區(qū)，為城市的泄洪排澇、提供水資源、維護(hù)城市生物多樣性、調(diào)節(jié)小氣候、補(bǔ)充太原市地下水、吸納城市污水、旅游等方面起到了重要作用。為了系統(tǒng)的了解太原汾河景區(qū)浮游生物的群落結(jié)構(gòu)組成及影響因素，本研究于2019年對(duì)太原汾河景區(qū)進(jìn)行生物與環(huán)境的綜合調(diào)查，運(yùn)用多元統(tǒng)計(jì)分析方法探討浮游生物群落的分布特征及影響其季節(jié)分布的關(guān)鍵性環(huán)境因子，對(duì)水環(huán)境質(zhì)量做出科學(xué)評(píng)價(jià)。以期為太原汾河景區(qū)提供寶貴的基礎(chǔ)科研資料，并為其水體富營(yíng)養(yǎng)化的生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)合理的建議。

1 研究區(qū)域及研究方法

1.1 采樣點(diǎn)的設(shè)置

于2019年1月、4月、7月、10月對(duì)太原汾河景區(qū)的浮游生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查。按照全面性、代表性原則，從上游至下游共設(shè)置6個(gè)取樣點(diǎn)，分別為勝利橋北（S1），勝利橋-漪汾橋（S2），漪汾橋-迎澤橋（S3），迎澤橋-長(zhǎng)風(fēng)橋（S4），長(zhǎng)風(fēng)橋-南中環(huán)橋（S5），南中環(huán)橋-祥云橋（S6）（圖1）。

圖1 太原汾河景區(qū)采樣點(diǎn)分布Fig.1 Distribution of sampling points in Taiyuan Fenhe Scenic Area

1.2 樣品的采集與處理

浮游植物定性樣品使用25#浮游生物網(wǎng)采集，定量樣品使用1 L采水器采集，采集后加入魯戈試劑固定；避光靜置48 h濃縮至50 mL進(jìn)行樣品的鑒定與計(jì)數(shù)。浮游動(dòng)物定性樣品使用13#浮游生物網(wǎng)采集，采集后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的甲醛溶液固定，沉淀濃縮后在顯微鏡下進(jìn)行樣品的鑒定［9-11］。

1.3 宏基因組測(cè)序流程

1.3.1 基因組DNA的提取及處理

將水樣中的浮游生物進(jìn)行富集，提取基因組DNA（QMEGA，E.Z.A.NTM Mag-Bind DNA Kit），進(jìn)行瓊脂糖電泳檢測(cè)。對(duì)基因組DNA精確定量（Life，Qubit 2.0 DNA），以確定PCR反應(yīng)所加入的DNA量。對(duì)18S rDNA基因的V4區(qū)域以及16S rDNA基因的V3-V4區(qū)域進(jìn)行了擴(kuò)增，用Vazyme VAHTSTM DNA Clean Beads對(duì)DNA進(jìn)行純化、定量，根據(jù)測(cè)得的DNA濃度，將所有樣品按照1∶1的比例進(jìn)行混合，混合后充分震蕩均勻，用于后續(xù)的樣品建庫(kù)與測(cè)序。

1.3.2 測(cè)序數(shù)據(jù)分析

測(cè)序得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行拼接、過濾，得到有效數(shù)據(jù)?；谟行?shù)據(jù)進(jìn)行OTUs（Operational Taxonomic Units）聚類分析，根據(jù)OTUs聚類結(jié)果，得到對(duì)應(yīng)的物種信息和物種的豐度分布情況，同時(shí)對(duì)物種多樣性指數(shù)（Shannon-wiener）計(jì)算分析，計(jì)算公式如下：

其中，ni為第i個(gè)OTU包含的序列數(shù)，N為所有個(gè)體數(shù)目，此處為序列總數(shù)。

1.4 理化因子及葉綠素a的測(cè)量

水溫（WT）和pH的測(cè)定使用便攜式水質(zhì)分析儀HORIBA-U52（日本）；硝酸鹽（NO3-N）、亞硝酸鹽（NO2-N）、磷酸鹽（PO43-P）、葉綠素-a（Chl-a）等指數(shù)的測(cè)定方法參照國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［12-13］。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

LEfse（Linear discriminant analysis Effect Size）是用于發(fā)現(xiàn)不同生物條件或環(huán)境下的兩組及以上樣本中最能解釋組間差異的基因或功能特征，以及這些特征對(duì)組間差異的影響程度。LEfse適用于多層次的生物學(xué)標(biāo)識(shí)和特征的發(fā)現(xiàn)和解釋［14-15］。其操作流程在網(wǎng)址 http：//huttenhower.sph.harvard.edu/galaxy/root/index上進(jìn)行。首先利用Kruskal-Wallis檢測(cè)組間豐度顯著差異的特征，并使用 LDA（Linear discriminant analysis）判別分析這些差異特征對(duì)組間區(qū)別的影響大小。LDA閾值的設(shè)置：less_strict設(shè)為2或more_strict設(shè)為4。本文將LDA的閾值默認(rèn)設(shè)置為2，只有LDA的絕對(duì)值大于2才會(huì)在圖中顯示出來(lái)，考慮具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。典型相關(guān)性分析（CCA）可以更直觀地反映物種和環(huán)境因子間的關(guān)系。本研究選取優(yōu)勢(shì)種的豐度數(shù)據(jù)做響應(yīng)變量，進(jìn)行去趨勢(shì)分析（DCA），DCA分析結(jié)果顯示，排序軸中最大的長(zhǎng)度梯度為3.8，單峰模型和線性模型均合適，本研究用CCA（CANOCO 5.0軟件）來(lái)解釋浮游生物群落與環(huán)境因子的關(guān)系，找出影響浮游生物群落的主要環(huán)境因子［16-17］。用SPSS 21.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析、逐步回歸統(tǒng)計(jì)分析及Duncan多重比較；采用Origin 2018軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)及季節(jié)分布特征

經(jīng)鑒定，太原汾河景區(qū)共有浮游植物8門224屬，其中綠藻137屬，藍(lán)藻35屬，硅藻32屬，黃藻13屬，金藻3屬，甲藻2屬，裸藻1屬，隱藻1屬。春季浮游植物8門163個(gè)屬，綠藻和硅藻的屬類最多，綠藻120屬占浮游植物總屬數(shù)的73.6%、硅藻25屬占總屬數(shù)的15.3%、其他門類的浮游植物占總屬數(shù)的11.1%。春季浮游植物的平均豐度為23.97×106cells·L-1（圖 2），變化范圍在 8.39×106cells·L-1～38.76×106cells·L-1間；綠藻門和硅藻門豐度最高，分別占據(jù)總豐度的37.9%和29.15%；優(yōu)勢(shì)種有鏈帶藻屬（Desmodesmus）、小球藻屬（Chlorella）、小環(huán)藻屬（Cyclotella）、盤星藻屬（Pediastrum）等。夏季浮游植物8門176屬，屬類組成主要以綠藻、藍(lán)藻和硅藻為主，其中綠藻106屬占總屬數(shù)的60.2%、藍(lán)藻34屬占總屬數(shù)19.3%、硅藻24屬占總屬數(shù)的13.6%、其他門類的浮游植物占總屬數(shù)的6.9%。夏季太原汾河景區(qū)的平均豐度為20.87×106cells·L-1，變化范圍在7.08×106cells·L-1～36.60×106cells·L-1間；藍(lán)藻門和綠藻門豐度最高，分別占總豐度的69.6%和21.8%，優(yōu)勢(shì)種有多芒藻屬（Golenkinia）、空球藻屬（Eudorina）、鏈帶藻屬、假魚腥藻屬（Pseudanabaena）等。秋季浮游植物7門133屬，屬類組成以綠藻、硅藻和藍(lán)藻為主，其中綠藻占總屬數(shù)的72.2%、硅藻占總屬數(shù)13.5%、藍(lán)藻占總屬數(shù)的9.8%、其他門類的浮游植物占總屬數(shù)的4.5%。秋季太原汾河景區(qū)的平均豐度為46.51×106cells·L-1，變化范圍在25.66×106cells·L-1～70.74×106cells·L-1間；藍(lán)藻門、綠藻門和硅藻門豐度最高，分別占據(jù)總豐度的48.4%、41.8%及25.9%，優(yōu)勢(shì)種有假魚腥藻屬、柵藻屬（Scenedesmus）、多突藻屬（Polyedriopsis）、盤星藻屬、小環(huán)藻屬等。冬季浮游植物4門40屬，屬類組成以綠藻、硅藻為主，其中綠藻占總屬數(shù)的75%、硅藻占總屬數(shù)12.5%、其他門類的浮游植物屬數(shù)占總屬數(shù)的12.5%。冬季太原汾河景區(qū)的平均豐度為5.04×106cells·L-1，變化范圍在1.38×106cells·L-1～10.04×106cells·L-1間；藍(lán)藻門、綠藻門豐度最高，分別占據(jù)總豐度的31.5%、61.8%，優(yōu)勢(shì)種有集胞藻屬（Synechocystis）、單殼縫藻屬（Monoraphidium）等。

圖2 太原汾河景區(qū)不同季節(jié)浮游植物豐度變化特征Fig.2 Variation characteristics of phytoplankton abundance in different seasons in Taiyuan Fenhe Scenic Area，2019

2.2 浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及季節(jié)分布特征

太原汾河景區(qū)浮游動(dòng)物共4門70屬，主要以輪蟲為主，線形動(dòng)物次之，橈足類和原生動(dòng)物最少，其中輪蟲29屬、線形動(dòng)物21屬、橈足類11屬、原生動(dòng)物10屬。通過對(duì)OTUs代表序列進(jìn)行物種注釋，各門相對(duì)豐度柱形累加圖如圖3。春季浮游動(dòng)物41屬，其中原生動(dòng)物6屬，輪蟲18屬，線形動(dòng)物13屬，橈足類4屬。輪蟲和線形動(dòng)物作為優(yōu)勢(shì)種群，其平均相對(duì)豐度為43.91%和48.74%；優(yōu)勢(shì)種有疣毛輪蟲屬（Synchaeta）、旋輪蟲屬（Philodina）、拱唇線蟲屬（Labronema）。夏季浮游動(dòng)物55屬，其中原生動(dòng)物5屬，輪蟲27屬，線形動(dòng)物13屬，橈足類10屬。原生動(dòng)物和輪蟲作為優(yōu)勢(shì)種群，其平均相對(duì)豐度為29.11%和44.11%；優(yōu)勢(shì)種有隱孢子蟲屬（Cryptosporidium）、須足輪蟲屬（Euchlanis）、曉柱輪蟲屬（Eothinia）。秋季浮游動(dòng)物39屬，其中原生動(dòng)物3屬，輪蟲22屬，線形動(dòng)物7屬，橈足類7屬。輪蟲作為優(yōu)勢(shì)種群，平均相對(duì)豐度達(dá)到91.12%，優(yōu)勢(shì)種有疣毛輪蟲屬、大豬吻輪蟲屬（Dicranophorus）、膠鞘輪蟲（Collotheca）、龜甲輪蟲屬（Keratella）、臂尾輪蟲屬（Brachionus）。冬季浮游動(dòng)物17屬，其中原生動(dòng)物3屬，輪蟲6屬，線形動(dòng)物5屬，橈足類3屬。輪蟲依然為優(yōu)勢(shì)類群，平均相對(duì)豐度為67.41%。優(yōu)勢(shì)種有臂尾輪蟲屬、長(zhǎng)三肢輪蟲屬（Filinia）。

圖3 太原汾河景區(qū)不同季節(jié)浮游動(dòng)物的相對(duì)豐度變化特征Fig.3 Variation characteristics of relative abundance of zooplankton in different seasons in Taiyuan Fenhe Scenic Area，2019

2.3 線性判別分析

根據(jù)線性判別分析，太原汾河景區(qū)各季節(jié)LDA score＞2、具有顯著性差異的物種。春季太原汾河景區(qū)在S1、S2、S4、S5采樣點(diǎn)均識(shí)別出顯著性差異物種：浮游植物有梅尼小環(huán)藻（Cyclotellameneghiniana）、Discostella、麥可藻屬（Mychonastes）、橫裂甲藻（Dinophyceae）；浮游動(dòng)物有線蟲屬（Nematoda）、疣毛輪蟲屬、雙并鞭蟲（Bicosoecida）（圖4）。夏季只在S5、S6采樣點(diǎn)識(shí)別出有顯著性差異的物種：有圓小樁藻屬（Pseudoschroederia）、原殼小球藻（Auxenochlorella）、多芒藻屬（圖5）。秋季在S1、S2、S3、S5、S6采樣點(diǎn)均識(shí)別出有顯著性差異物種：浮游植物有麥可藻屬、小環(huán)藻屬、索囊藻屬（Choricystis）、多甲藻（Peridiniales）、Symbiodinium、新鏈藻屬（Neodesmus）、多突藻屬、多芒藻屬；浮游動(dòng)物有中華哲水蚤屬（Sinocalanus）、疣毛輪蟲屬、大豬吻輪蟲屬、異尾輪蟲屬（Trichocerca）、龜甲輪蟲屬、臂尾輪蟲屬（圖6）。冬季在S1、S2、S3、S5、S6采樣點(diǎn)均識(shí)別出有顯著性差異物種：浮游植物有棕鞭藻（Ochromonadaceae）、螺旋纖維藻（Trebouxiophyceae）、單殼縫藻屬、Parietochloris；浮游動(dòng)物有未培養(yǎng)的纖毛蟲（unculturedciliate）、臂尾輪蟲屬、三肢輪蟲屬、擬鈴蟲屬（Tintinnopsis）（圖7）。

圖4 太原汾河景區(qū)春季浮游生物L(fēng)Efse分析（a.環(huán)形樹狀圖；b.柱狀圖）Fig.4 LEfse analysis of Taiyuan Fenhe Scenic Area in spring，2019（a.Circular tree；b.Histogram）

圖5 太原汾河景區(qū)夏季浮游生物L(fēng)Efse分析（a.環(huán)形樹狀圖；b.柱狀圖）Fig.5 LEfse analysis of Taiyuan Fenhe Scenic Area in in summer，2019（a.Circular tree；b.Histogram）

圖6 太原汾河景區(qū)秋季浮游生物L(fēng)Efse分析（a.環(huán)形樹狀圖；b.柱狀圖）Fig.6 LEfse analysis of Taiyuan Fenhe Scenic Area in autumn（a.Circular tree；b.Histogram），2019

圖7 太原汾河景區(qū)冬季浮游生物L(fēng)Efse分析（a.環(huán)形樹狀圖；b.柱狀圖）Fig.7 LEfse analysis of Taiyuan Fenhe Scenic Area in winter（a.Circular tree；b.Histogram），2019

2.4 浮游生物多樣性指數(shù)

Shannon-wiener指數(shù)是用來(lái)估算樣品中生物多樣性的指數(shù)之一，值越大，說(shuō)明群落多樣性越高。統(tǒng)計(jì)顯示（圖8），春季浮游植物Shannon-wiener指數(shù)為2.92，區(qū)域間的變化范圍在2.69～3.09；夏季為 2.77，變化范圍在 2.59～2.97；秋季為 2.76，變化范圍在 2.49～2.95；冬季為 2.19，變化范圍在1.92～2.63（每個(gè)季節(jié)樣本數(shù)為18）；春季浮游植物的群落多樣性要顯著高于其他三季（P＜0.05）。春季浮游動(dòng)物Shannon-wiener指數(shù)為1.48，區(qū)域間的變化范圍在1.10～2.04；夏季為1.54，變化范圍在 1.43～1.74；秋季為 1.70，變范圍在1.49～2.05；冬季為1.40，變化范圍在1.10～2.12；秋季浮游動(dòng)物的群落多樣性顯著高于其他三季（P＜0.05）。

圖8 浮游生物多樣性指數(shù)（a.浮游植物；b.浮游動(dòng)物）Fig.8 Plankton diversity index（a.phytoplankton；b.zooplankton）

2.5 水體理化因子與Chl-a的季節(jié)特征

太原汾河景區(qū)的水體理化因子如表1（每個(gè)季節(jié)樣本數(shù)為18），ANOVA方差分析表明除硝酸鹽含量季節(jié)之間差異不顯著（P＞0.05），其余理化因子均具有季節(jié)性顯著差異（P＜0.01）。Duncan多重比較表明冬季pH要顯著高于春季與秋季（P＜0.01），夏季pH顯著高于秋季（P＜0.05），呈冬季＞夏季＞春季＞秋季；水溫在季節(jié)間呈夏季＞秋季＞春季＞冬季，所有季節(jié)間差異明顯（P＜0.05）；對(duì)于水體營(yíng)養(yǎng)鹽，硝酸鹽呈夏季＞冬季＞春季＞秋季，但僅夏季與冬季硝酸鹽含量顯著高于秋季（P＜0.05）；亞硝酸鹽呈夏季＞秋季＞春季＞冬季，夏季亞硝酸鹽含量顯著高于春季、秋季與冬季；水體含氮量在春季、夏季和冬季超過地表水IV類限值。磷酸鹽呈夏季＞春季＞秋季＞冬季，其中春季、夏季磷酸鹽含量顯著高于秋季和冬季（P＜0.05）；夏季的水體含磷量超過湖泊、水庫(kù)的IV類限值，其他三季超過湖泊、水庫(kù)的Ш類限值。葉綠素a含量呈秋季＞夏季＞春季＞冬季，其中夏季和秋季的葉綠素a含量顯著高于其他兩季（P＜0.01）。

表1 太原汾河景區(qū)環(huán)境因子和Chl-a的分布特征Table 1 Distribution characteristics of environmental factors and Chl-a in Taiyuan Fenhe ScenicArea

2.6 太原汾河景區(qū)浮游生物群落驅(qū)動(dòng)因子分析

2.6.1 浮游生物群落與環(huán)境因子的逐步回歸分析

根據(jù)逐步回歸模型，確立了太原汾河景區(qū)浮游生物與環(huán)境因子的逐步回歸方程，結(jié)果見表2。藍(lán)藻與WT之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。硅藻與pH和NO2-N之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。原生動(dòng)物與pH之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與NO2-N之間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）。橈足類與WT之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。

表2 浮游生物與環(huán)境因子的逐步回歸方程Table 2 Stepwise multiple regression between plankton and environmental factors

2.6.2 浮游生物群落與環(huán)境因子的典范對(duì)應(yīng)分析

根據(jù)宏基因組測(cè)序，選取四季中豐度較高的浮游生物作為優(yōu)勢(shì)種［18］。將優(yōu)勢(shì)種和環(huán)境因子進(jìn)行排序分析（表3）。排序結(jié)果顯示，前兩個(gè)排序軸的特征值分別為0.897 9和0.238 9，物種-環(huán)境相關(guān)系數(shù)分別為0.990 2和0.774 9，物種變異累積百分比分別為39.59%和50.12%，物種-環(huán)境變異累積百分?jǐn)?shù)分別為68.01%和86.10%（表4）。前兩軸物種-環(huán)境相關(guān)系數(shù)均較高，表明浮游生物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子關(guān)系密切。通過蒙特卡洛置換檢驗(yàn)對(duì)環(huán)境因子是否具有顯著性進(jìn)行了篩選，結(jié)果表明P＜0.01的環(huán)境因子包括WT，P＜0.05的環(huán)境因子包括PO43-P，這兩個(gè)變量對(duì)浮游生物的影響較為重要。

表3 浮游生物優(yōu)勢(shì)種在CCA排序圖中的物種及編號(hào)Table 3 Nomenclature and numbers of dominant species of plankton in CCA

表4 浮游生物與環(huán)境因子的CCA分析結(jié)果Table 4 CCAresults for plankton and environmental factors

鏈帶藻屬、小球藻屬、索囊藻屬、多突藻屬、芒球藻屬（Radiococcus）、集胞藻屬、小環(huán)藻屬、微擬球藻（Nannochloropsis）等集中在軸二下方，受PO43-P含量的影響更大（圖9a）。疣毛輪蟲屬，膠鞘輪蟲與水體中Chl-a含量正相關(guān)，喜歡分布在假魚腥藻屬，弓形藻屬（Schroederia），四角藻屬（Tetrastrum），盤星藻屬較多的水域，同時(shí)也表明這些藻類對(duì)Chl-a的貢獻(xiàn)相對(duì)較大。大多數(shù)優(yōu)勢(shì)生物分布在軸一左側(cè)，它們均與WT呈正相關(guān)，可能是WT的升高有利于浮游動(dòng)物的大量繁殖［1，19］。臂尾輪蟲屬，桿線蟲屬（Rhabdolaimus），中華哲水蚤，真單宮屬線蟲（Eumonhystera）等浮游動(dòng)物與水體pH呈正相關(guān)，與WT呈負(fù)相關(guān)，它們受水體環(huán)境影響較大。

CCA分析結(jié)果顯示（圖9b），每個(gè)季節(jié)的6個(gè)采樣點(diǎn)分布相對(duì)較為集中，秋季樣點(diǎn)與Chl-a的相關(guān)性較好，表明秋季樣點(diǎn)Chl-a含量較高，冬季采樣點(diǎn)與Chl-a呈負(fù)相關(guān)。亞硝酸鹽與磷酸鹽主要分布在春季與夏季采樣點(diǎn)附近，這些樣點(diǎn)尤其受磷酸鹽含量的影響更大。冬季采樣點(diǎn)與pH呈正相關(guān)。

圖9 浮游生物、采樣點(diǎn)及環(huán)境因子的CCA排序圖Fig.9 CCA ordination of plankton，sampling sites，and environmental factors

3 分析與討論

3.1 浮游生物群落的時(shí)空分布

太原汾河景區(qū)全年共鑒定出浮游植物224屬，種類組成以綠藻、硅藻、藍(lán)藻為主，在春季和冬季，綠藻和硅藻門占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；在夏季和秋季，綠藻、藍(lán)藻和硅藻門均占優(yōu)勢(shì)，其中硅藻在春季和冬季的占比要高一些，藍(lán)藻在夏季的占比要高一些，是因?yàn)樗{(lán)藻喜歡生活在溫暖的水體中，而硅藻為冷水性物種［20-21］。全年檢測(cè)出浮游動(dòng)物70屬，種類組成主要以輪蟲為主，線形動(dòng)物次之，橈足類和原生動(dòng)物最少。太原汾河景區(qū)浮游動(dòng)物相對(duì)豐度主要受輪蟲影響，與許多受污染河流中浮游動(dòng)物的群落特征相似［22-23］。受季節(jié)溫度變化影響，浮游生物豐度變化明顯［24-25］，各季節(jié)具有顯著性差異的物種也不相同。空間上，太原汾河景區(qū)有機(jī)物及氮磷含量較大，當(dāng)光照、溫度等條件適宜時(shí)，充足的食物來(lái)源為浮游動(dòng)物的繁殖提供了條件［26］，浮游植物的數(shù)量隨之波動(dòng)，對(duì)浮游動(dòng)物，會(huì)產(chǎn)生較大的影響［6］。各季節(jié)的線性判別分析顯示，顯著性差異物種隨季節(jié)變化而有所不同，秋季識(shí)別出有顯著性差異的物種最多，夏季識(shí)別出有顯著性差異的物種最少。

3.2 水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)

水體理化性質(zhì)可以直接反映太原汾河景區(qū)的水質(zhì)狀況，目前采用的富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)是水體含氮量大于0.3 mg·L-1，含磷量大于0.02 mg·L-1，CHI-a含量（藻類生長(zhǎng)量的標(biāo)志）大于10 mg·m-3。在浮游植物生長(zhǎng)茂盛的夏季和秋季，其CHI-a含量均遠(yuǎn)超10 mg·m-3。由理化指標(biāo)結(jié)果可知，調(diào)查期間太原汾河景區(qū)水質(zhì)狀況較差，全年?duì)I養(yǎng)鹽含量均較高，表明太原汾河景區(qū)水質(zhì)受到一定程度的污染。

浮游植物的群落結(jié)構(gòu)也可以反映水體的營(yíng)養(yǎng)化程度。一般認(rèn)為，藍(lán)藻作為優(yōu)勢(shì)類群指示水體呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，綠藻指示水體呈中營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，硅藻指示水體呈貧營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)［27］。在太原汾河景區(qū)的春季和冬季，綠藻和硅藻為優(yōu)勢(shì)類群，在夏季和秋季，綠藻和藍(lán)藻為優(yōu)勢(shì)類群，表明太原汾河景區(qū)水體處于中富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。浮游植物優(yōu)勢(shì)類群中的假魚腥藻屬、微囊藻屬均為耐污種類，同時(shí)浮游動(dòng)物全年以輪蟲為主，優(yōu)勢(shì)種臂尾輪蟲屬也為耐污種類，表明太原汾河景區(qū)的水體受到了一定程度的污染［6］。浮游植物Shannonwiener指數(shù)是判斷湖泊營(yíng)養(yǎng)狀況最常用的指標(biāo)，指數(shù)處于0～1，表示水質(zhì)嚴(yán)重污染，1～2為A-中污染，2～3為B-中污染，＞3為輕度污染或清潔區(qū)域［3，28］，各季節(jié)浮游植物Shannon-wiener指數(shù)在2～3之間，水質(zhì)處于中污染狀態(tài)。綜合環(huán)境因子、浮游生物群落結(jié)構(gòu)組成、多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)，認(rèn)為太原汾河景區(qū)屬于中污染富營(yíng)養(yǎng)型水體。

3.3 浮游生物群落對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)

浮游生物群落結(jié)構(gòu)受多種環(huán)境因子影響，在不同的湖泊水體中，影響群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子也存在差異［6］。王華［29］等對(duì)滇池研究顯示，影響浮游植物季節(jié)演替的主要驅(qū)動(dòng)因子為電導(dǎo)率、總氮、總磷。周然［30］等對(duì)渤海灣研究顯示，硝酸鹽、磷酸鹽和水溫等是影響春夏季浮游植物最明顯的環(huán)境因子。杜明勇［31］等對(duì)太湖流域的研究顯示，影響浮游植物群落變化的主要環(huán)境因子為NO3-N、TP和TN，影響浮游動(dòng)物群落變化的主要環(huán)境因子為NO3-N、TN和WT。

本文研究顯示，浮游植物群落分布主要與WT、PO43-P、NO3-N有關(guān)，大多數(shù)藻類植物均與水溫呈正相關(guān)，且綠藻門的鏈帶藻屬、小球藻屬、索囊藻屬、多突藻屬，藍(lán)藻門的微囊藻屬，以及硅藻門的小環(huán)藻屬均與營(yíng)養(yǎng)鹽呈正相關(guān)，該結(jié)果與相關(guān)研究結(jié)果相似［32-34］。姜會(huì)超［35］等對(duì)萊州灣浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，水溫和鹽度是影響浮游動(dòng)物群落的主要因子。金竹靜［36］等對(duì)新寶象河的研究表明，影響浮游植物和浮游動(dòng)物的環(huán)境因子主要是水溫、懸浮顆粒物等。本研究表明，影響浮游動(dòng)物分布的主要環(huán)境因子是pH、NO3-N、Chl-a。浮游動(dòng)物與Chl-a為顯著相關(guān)，而Chl-a含量在一定程度上能反映浮游動(dòng)物餌料來(lái)源情況，說(shuō)明浮游植物生物量可以影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)［37］。通過建立Chl-a與環(huán)境因子之間的模型，發(fā)現(xiàn)在春季、秋季和冬季，環(huán)境因子和Chla之間均具有顯著相關(guān)性，其中pH和PO43-P在四個(gè)季節(jié)均對(duì)Chl-a濃度產(chǎn)生較大影響。研究認(rèn)為水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的升高會(huì)引起浮游植物密度的增加（即Chl-a含量的升高），pH會(huì)影響浮游植物的群落結(jié)構(gòu)及分布［38］，進(jìn)而影響浮游動(dòng)物的生長(zhǎng)及分布［39］。

4 結(jié)論

太原汾河景區(qū)共檢測(cè)出浮游植物224屬，以綠藻、硅藻、藍(lán)藻為主；浮游動(dòng)物70屬，以輪蟲為主。LEfse分析識(shí)別到不同季節(jié)、不同區(qū)域間具有顯著性差異的物種有所不同。全年?duì)I養(yǎng)鹽含量均較高，水質(zhì)狀況較差，屬于中污染富營(yíng)養(yǎng)型水體。浮游生物群落的分布在不同季節(jié)受環(huán)境因子 WT、PO43-P、NO3-N、pH、NO2-N、Chl-a、DOC的影響也不同。逐步回歸方程結(jié)果表明：硅藻、原生動(dòng)物均與pH、NO2-N之間具有顯著相關(guān)關(guān)系，而藍(lán)藻、橈足類與WT之間存在顯著相關(guān)關(guān)系。CCA結(jié)果顯示W(wǎng)T和PO43-P與浮游生物群落關(guān)系最為密切。