城市人工湖泊浮游植物群落結(jié)構(gòu)及環(huán)境因子分析

魏秘 王瑞 王竹 周連鳳 張俊芳 王輝 呂克強(qiáng) 韓增輝 彭增輝 胡菊香

摘要：探究梅溪湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系，為城市人工湖泊水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)與治理提供基礎(chǔ)資料與理論依據(jù)。2020-2021年布設(shè)7個(gè)采樣點(diǎn)按季度進(jìn)行采樣，分析浮游植物群落組成、時(shí)空分布及其與環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果顯示4個(gè)季度梅溪湖水體溶解氧、pH、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)等指標(biāo)均處于Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，總磷處于Ⅱ～Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，總氮在春秋冬季含量較高。共在梅溪湖檢出浮游植物7門96種，其中以綠藻、硅藻和藍(lán)藻種類數(shù)居多，共占總種類數(shù)的86.46%，主要優(yōu)勢(shì)種為細(xì)小隱球藻（Aphanocapsa elacjista）、小環(huán)藻（Cyclotella sp.）、鏈狀曲殼藻（Achnanthes catenata）和尖尾藍(lán)隱藻（Chroomonas acuta），優(yōu)勢(shì)種具有明顯季節(jié)交替性。浮游植物年均密度為（23.97±9.95）×106 個(gè)/L，各季度東部水域密度均高于西部水域；多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明梅溪湖水體處于中度污染和中-富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，與水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致。浮游植物與環(huán)境因子基于轉(zhuǎn)化的冗余分析結(jié)果顯示，水溫、氧化還原電位、總氮和亞硝酸鹽氮是影響梅溪湖浮游植物群落的主要驅(qū)動(dòng)因子?？刂瓶偟葼I(yíng)養(yǎng)鹽的輸入是改善梅溪湖水質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的有效手段。

關(guān)鍵詞：人工湖泊；浮游植物；環(huán)境因子；群落結(jié)構(gòu)；梅溪湖

中圖分類號(hào)：Q178.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-3075（2024）02-0092-10

浮游植物是湖泊重要的初級(jí)生產(chǎn)者，在水生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)中起著至關(guān)重要的作用（Zhao et al， 2020），其組成和生物量的變化將直接影響水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和穩(wěn)定性（Padisák et al， 2006）。同時(shí)浮游植物對(duì)環(huán)境變化高度敏感（Hutchins， 2012），研究表明，水溫、pH、光照、透明度和營(yíng)養(yǎng)鹽等環(huán)境因子的變化會(huì)對(duì)其生理活動(dòng)和群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響（Navas-Parejo et al， 2020；Shan et al， 2019；Vogt et al， 2015；余濤，2010）。因此，浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化也常用于反映湖泊營(yíng)養(yǎng)狀況和受污染狀況（Ding et al， 2017）。

城市人工湖泊具有防洪排澇、調(diào)節(jié)城市局部氣候、美化居住環(huán)境、為市民提供休憩場(chǎng)所等生態(tài)服務(wù)功能，在城市生態(tài)文明建設(shè)中有著重要意義（唐清華等，2014）。但城市湖泊一般水深較淺，面積相對(duì)較小，與自然湖泊相比，水環(huán)境容量較小，導(dǎo)致水體自凈能力較差。我國(guó)城市湖泊往往存在污染嚴(yán)重、富營(yíng)養(yǎng)化程度較高、暴發(fā)各類藻類水華、水體出現(xiàn)黑臭等水質(zhì)惡化現(xiàn)象（李俊， 2016；汪尚朋等， 2021）。長(zhǎng)沙梅溪湖屬于城市人工湖泊，于2012年建造完成，功能定位是國(guó)家級(jí)新區(qū)湘江新區(qū)核心區(qū)域的城市“海綿體”。作為新生水體，梅溪湖水體自凈能力較差，且存在點(diǎn)源污染和面源污染。雖然通過(guò)應(yīng)用生態(tài)治理技術(shù)，湖泊水質(zhì)得到了明顯優(yōu)化，初步形成了“水清岸綠”的風(fēng)景（張小春等，2021），但隨著梅溪湖周邊集中開(kāi)發(fā)，居民陸續(xù)入住，人流量加大，湖體水質(zhì)與水生生物正在發(fā)生變化。基于此，本研究對(duì)城市人工湖泊梅溪湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)和環(huán)境因子進(jìn)行季度監(jiān)測(cè)，探究梅溪湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成、時(shí)空分布及其與環(huán)境因子之間的關(guān)系，以期為城市人工湖泊水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)與治理提供基礎(chǔ)資料與理論依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?研究區(qū)域

長(zhǎng)沙梅溪湖（28°11′52″～28°11′2″N，112°54′39″～112°52′48″E）已建湖體總面積約165萬(wàn)m2，正常蓄水位35 m，總庫(kù)容434.1萬(wàn)m3，在梅溪湖東湖建有泵站，用于調(diào)控湖泊水位，汛期可以確保梅溪湖水位穩(wěn)定在正常蓄水位。梅溪湖為淺水湖泊，最大水深6 m，水深0～2 m區(qū)域占湖區(qū)總面積的32.4%。梅溪湖屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，區(qū)域內(nèi)4-9月為汛期，豐水期流量約0.3 m3/s，枯水期流量為0.07 m3/s，多年平均流量約0.15 m3/s，湖體換水和流動(dòng)性較差。

1.2? ?樣品采集與處理

根據(jù)梅溪湖形態(tài)和環(huán)境特征，共在梅溪湖布設(shè)7個(gè)采樣點(diǎn)（表1），分別為S1～S7（圖1），于2020年11月（秋季）、2021年1月（冬季）、4月（春季）、7月（夏季）按照季度進(jìn)行采樣。

浮游植物定量樣品用采水器采集表層0.5 m和底層上0.5 m處，混合后取1 L水樣用魯哥氏液固定，用量為水樣體積的1.5%；定性樣品用25號(hào)浮游生物網(wǎng)（孔徑64 μm），在水下0～0.3 m處呈“∞”形緩慢拖曳采集，使用福爾馬林固定，用量為水樣體積的4%。定性樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后直接在光學(xué)顯微鏡下鑒定種類（胡鴻鈞和魏印心，2006），定量樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后靜止沉淀48 h，濃縮至30 mL，吸取0.1 mL樣品注入0.1 mL的計(jì)數(shù)框中進(jìn)行視野法鑒定種類并計(jì)數(shù)（章宗涉和黃祥飛，1991）。

使用YSI Pro Plus水質(zhì)分析儀原位測(cè)定各采樣點(diǎn)0.5 m深度下的水溫（WT）、溶解氧（DO）、總懸浮顆粒物（TDS）、氧化還原電位（ORP）和pH。在各樣點(diǎn)采集浮游植物同時(shí)采集2份500 mL水樣，其中1份當(dāng)天進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾后的水樣帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定氨氮（NH3-N）、硝酸鹽氮（NO3--N）、亞硝酸鹽氮（NO2--N），未過(guò)濾的水樣帶回實(shí)驗(yàn)室后測(cè)定總氮（TN）、總磷（TP）和高錳酸鹽指數(shù)（CODMn），測(cè)定方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2002）進(jìn)行。

1.3? ?數(shù)據(jù)處理

根據(jù)浮游植物物種優(yōu)勢(shì)度確定優(yōu)勢(shì)種，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)公式為：

式中：ni為全年物種i的細(xì)胞密度，N為梅溪湖浮游植物總細(xì)胞密度，fi為物種i在各點(diǎn)位出現(xiàn)的頻率，Y>0.02的物種為優(yōu)勢(shì)種（Huo et al， 2019），Y>0.1的物種為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種。

浮游植物多樣性運(yùn)用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）和Margalef豐富度指數(shù)（d）進(jìn)行分析（Xu et al， 2017），計(jì)算公式如下：

式中：N為浮游植物的總密度，[Pi]為第i種浮游植物的密度與總密度N的比值，S為群落中的種類數(shù)。

優(yōu)勢(shì)度使用EXCEL_2019計(jì)算，生物多樣性指數(shù)使用數(shù)據(jù)分析軟件PAST_4.04（Hammer et al， 2001）計(jì)算。使用R_3.6.3中的ggplot2包繪制小提琴圖和PCA雙序圖，調(diào)查點(diǎn)位分布圖與插值圖使用ArcGis_10.5完成，插值圖采用反距離權(quán)重法構(gòu)建（Jiang et al， 2014）。

使用R_3.6.3中的vegan包對(duì)全年浮游植物與環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析（Redundancy analysis， RDA）（楊瀟等，2021），由于梅溪湖浮游植物群落部分密度數(shù)據(jù)為零值，在分析前需進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，故選擇基于轉(zhuǎn)化的RDA（Transformation-based redundancy analysis，tb-RDA）進(jìn)行浮游植物與環(huán)境因子的排序分析（Legendre and Gallagher ， 2001）。

建立時(shí)間虛擬變量T和空間虛擬變量S，其中T為采樣時(shí)間，S為采樣斷面，浮游植物物種數(shù)據(jù)選取各門類在各季度不同采樣點(diǎn)的細(xì)胞密度，并進(jìn)行Hellinger轉(zhuǎn)化，使用R_3.6.3中的vegan包進(jìn)行方差分解，可將浮游植物物種數(shù)據(jù)的總方差分解為時(shí)間和空間所能獨(dú)自解釋的部分以及共同解釋的方差部分（馬沛明等，2016；Borcard et al， 2014）。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?環(huán)境因子變化

梅溪湖WT年均值為20.27℃，最低9.41℃，最高32.6℃。DO年均值為8.71 mg/L，冬季最高，夏季最低，僅6.53 mg/L（表2），DO在各季度間差異極顯著（P<0.01）。pH年均值為8.41，在各季度間存在明顯差異，秋季pH顯著高于冬季和春季，且pH變化范圍較大，水體水質(zhì)整體偏弱堿性。TN年均值為1.28 mg/L，冬季最高，均值高達(dá)1.83 mg/L，夏季最低，均值為0.41 mg/L，整體含量較高。TP年均值為0.027 mg/L，夏季最高，春季最低，夏季含量最高可達(dá)0.067 mg/L。NH3-N和CODMn在各季節(jié)均不高。

使用主成分分析（Principal? Component Analysis，PCA）探究不同季節(jié)梅溪湖環(huán)境因子關(guān)系（圖2），結(jié)果表明：PC1和PC2軸解釋約78.18%的總方差，可以表達(dá)大部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息，其中春季和冬季各點(diǎn)位水環(huán)境因子較為相似，ORP和DO較高，WT、pH和TP較低；夏季W(wǎng)T、pH和TP含量較高，其他環(huán)境因子水平較低，秋季各點(diǎn)位環(huán)境因子差異明顯，部分點(diǎn)位NH3-N和NO2--N含量較高。TN和NO3--N、NH3-N和NO2--N、TP和pH都高度正相關(guān)，DO、ORP和pH、TP呈負(fù)相關(guān)，WT與CODMn幾乎正交，表明它們的相關(guān)系數(shù)接近為0?？傮w來(lái)看，各營(yíng)養(yǎng)鹽（TN、NO-3-N、NH3-N、NO-2-N等）高度相關(guān)，但水體常規(guī)理化因子（WT、DO、TDS等）相關(guān)性較差。

2.2? ?浮游植物群落結(jié)構(gòu)

2.2.1? ?種類組成? ?梅溪湖共檢出浮游植物7門96種，其中綠藻門37種，占比38.54%；硅藻門33種，占比34.38%；藍(lán)藻門13種，占比13.54%。以上3門藻類共占總種數(shù)的86.46%。其他門類種數(shù)較少，金藻門5種，占比5.21%；甲藻門4種，占比4.17%；隱藻門3種，占比3.13%；黃藻門1種，占比1.04%。

浮游植物四季種類數(shù)均較少，春季46種、夏季56種、秋季59種、冬季41種，季節(jié)間種類數(shù)無(wú)顯著差異（圖3）。但各門類存在一定的季節(jié)差異，綠藻在春、夏和秋季種類較多，分別為15、24和21種，冬季種類最少，僅9種；硅藻在秋季和冬季種類多，分別為22種和17種，春季最少，僅12種；藍(lán)藻種類在春季最多，共10種，冬季最少，共5種；其他門類在各個(gè)季節(jié)種類數(shù)均不超過(guò)5種，黃藻僅在春季出現(xiàn)，且僅有1種。

2.2.2? ?優(yōu)勢(shì)種? ?梅溪湖浮游植物主要優(yōu)勢(shì)種為細(xì)小隱球藻（Aphanocapsa elacjista）、小環(huán)藻（Cyclotella sp.）、鏈狀曲殼藻（Achnanthes catenata）和尖尾藍(lán)隱藻（Chroomonas acuta），全年優(yōu)勢(shì)度大于0.1（表3）。微囊藻（Microcystis sp.）在4個(gè)季度均為優(yōu)勢(shì)種，但優(yōu)勢(shì)度均小于0.1。浮游植物優(yōu)勢(shì)種的季節(jié)差異較大，其中春季有優(yōu)勢(shì)種7種，主要為硅藻、隱藻和藍(lán)藻；夏季優(yōu)勢(shì)種僅3種，主要為藍(lán)藻和綠藻；秋季優(yōu)勢(shì)種最多，有8種，主要為硅藻、藍(lán)藻和綠藻；冬季有5種優(yōu)勢(shì)種，主要為硅藻和隱藻。浮游植物優(yōu)勢(shì)種既有季節(jié)差異，又有相互聯(lián)系，表現(xiàn)出明顯的季節(jié)交替性。硅藻在秋、冬、春季為優(yōu)勢(shì)種，隱藻在冬、春季為優(yōu)勢(shì)種，藍(lán)藻在春、夏、秋季為優(yōu)勢(shì)種，綠藻為夏、秋季優(yōu)勢(shì)種。

2.2.3? ?密度? ?梅溪湖浮游植物年均密度為（23.97±9.95）×[106]個(gè)/L，夏季密度最高（33.13±18.47）×[106]個(gè)/L，其次為春季（31.46±9.23）×[106]個(gè)/L 和冬季（18.72±9.49）×[106] 個(gè)/L，秋季最低為（12.59±13.69）×[106]個(gè)/L，各季度間浮游植物密度無(wú)顯著性差異（圖4）。春季和冬季浮游植物密度均以S6樣點(diǎn)最高，S1樣點(diǎn)最低；夏季浮游植物密度以S4樣點(diǎn)最高，S1樣點(diǎn)最低，各樣點(diǎn)間浮游植物密度變化較大，秋季除S6樣點(diǎn)密度極高外，其他樣點(diǎn)均較低。從空間分布來(lái)看，梅溪湖東部水域浮游植物密度在各季節(jié)均高于西部水域（圖5）。從群落組成來(lái)看，梅溪湖全年藍(lán)藻細(xì)胞密度最高，占全年浮游植物總密度的42.84%，藍(lán)藻在夏季密度最高，平均密度23.03×[106]個(gè)/L，占夏季浮游植物密度的69.51%，主要為細(xì)小隱球藻；藍(lán)藻密度在冬季最低，平均密度僅為1.36×[106] 個(gè)/L。

2.2.4? ?多樣性指數(shù)? ?梅溪湖浮游植物Shannon-Wiener指數(shù)為1.57±0.35，秋季最高，冬季最低（圖6），春季與夏季、夏季與秋季、秋季與冬季間Shannon-Wiener指數(shù)均存在顯著差異（F=7.42，P<0.01）；Margalef豐富度指數(shù)為0.76±0.18，夏季最高，冬季最低，各季度間差異顯著（F=4.06，P<0.05）。

2.3? ?浮游植物tb-RDA分析與方差分解

2.3.1? ?浮游植物tb-RDA分析? ?對(duì)梅溪湖浮游植物群落的細(xì)胞密度數(shù)據(jù)進(jìn)行DCA分析，結(jié)果顯示4個(gè)排序軸中梯度最大值為1.788，最大梯度長(zhǎng)度小于3，故選擇tb-RDA分析梅溪湖浮游植物群落與環(huán)境因子的關(guān)系。對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行z-score標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)浮游植物數(shù)據(jù)進(jìn)行Hellinger轉(zhuǎn)化，而后對(duì)浮游植物群落數(shù)據(jù)執(zhí)行tb-RDA。首先將所有環(huán)境因子作為解釋變量納入tb-RDA分析，分析結(jié)果顯示11個(gè)環(huán)境因子共解釋了75.33%的物種變化，第1和第2軸分別貢獻(xiàn)了62.04%和8.70%（圖7）。WT、DO和TDS與軸1接近平行，與軸2幾乎正交，其他環(huán)境因子也與軸1正相關(guān)。各樣點(diǎn)幾乎聚在一起，表明各樣點(diǎn)群落較為相似，其中夏季浮游植物群落主要為藍(lán)藻，春季和秋季的部分樣點(diǎn)藍(lán)藻密度也較高，秋季各樣點(diǎn)主要為綠藻和隱藻，春季和冬季各樣點(diǎn)硅藻密度極高，金藻和甲藻在各樣點(diǎn)密度較低。硅藻與TP、WT、pH負(fù)相關(guān)，與其他環(huán)境因子正相關(guān)，藍(lán)藻與硅藻相反，綠藻與藍(lán)藻較為相似，隱藻與TP、WT呈負(fù)相關(guān)，與其他環(huán)境因子正相關(guān)。

環(huán)境因子間的共線性將造成回歸系數(shù)不穩(wěn)定，需對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行縮減，首先查看各個(gè)環(huán)境變量的方差膨脹因子（Variance Inflation Factor，VIF），發(fā)現(xiàn)WT、DO、TDS、ORP、NO3--N、NO2--N和TN的VIF均大于20，表明以上環(huán)境因子的共線性極其嚴(yán)重，有必要剔除一些變量。使用前向選擇（forward selection）對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行篩選，最終篩選出WT、ORP、NO2--N和TN 4個(gè)環(huán)境因子，使用以上4個(gè)環(huán)境因子重新進(jìn)行tb-RDA并作圖，結(jié)果顯示以上因子解釋了74.11%的物種變化，第1和第2排序軸分別解釋了浮游植物方差的64.92%和7.43%（圖8），表明WT、ORP、NO2--N和TN對(duì)浮游植物的物種變化解釋度與11個(gè)環(huán)境因子的解釋度相差不大，因此，影響梅溪湖浮游植物組成的主要環(huán)境變量是以上4個(gè)環(huán)境因子。

2.3.2? ?環(huán)境因子方差分解? ?根據(jù)環(huán)境因子的屬性劃分為2組：WT和ORP為常規(guī)環(huán)境理化因子（EN）；TN和NO2--N為營(yíng)養(yǎng)鹽含量（SA）。其中常規(guī)理化因子EN可解釋的浮游植物群落方差約為63.70%，單獨(dú)解釋部分約為8.20%；營(yíng)養(yǎng)鹽TN和NO2--N能解釋的浮游植物群落方差約為66.00%，其中能單獨(dú)解釋的方差約為10.50%。2組環(huán)境變量共同解釋的方差約為55.50%，均不能解釋的部分約為25.9%（圖9）。

2.3.3? ?時(shí)空方差分解? ?時(shí)間和空間變量對(duì)梅溪湖浮游植物群落數(shù)據(jù)的總方差解釋度不高，浮游植物群落數(shù)據(jù)的方差主要由其他解釋變量貢獻(xiàn)（圖10）。其中時(shí)間變量T能解釋的浮游植物群落方差約為9.15%，其中單獨(dú)解釋部分約為9.60%，空間變量S能解釋方差約為1.42%，其中單獨(dú)解釋部分約為1.84%，時(shí)間和空間變量均不能解釋的部分約占89.00%，時(shí)間與空間變量交互作用部分的貢獻(xiàn)為0。

3? ?討論

3.1? ?水體環(huán)境因子與水質(zhì)評(píng)價(jià)

梅溪湖地處亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，水體理化因子隨季節(jié)變化顯著，WT夏季最高，冬季最低，而DO含量隨季節(jié)變換與WT相反，環(huán)境因子PCA結(jié)果也顯示，梅溪湖各環(huán)境指標(biāo)在冬春季較為相似，秋季各采樣點(diǎn)環(huán)境指標(biāo)相差較大。pH在各個(gè)季節(jié)均高于8，全年均值達(dá)8.41，梅溪湖水體呈弱堿性，這可能是由于梅溪湖水體光合作用較為強(qiáng)烈，湖中二氧化碳可利用量減少（Okello & Kurmayer， 2011），從而使pH升高。TN在春、秋和冬季含量較高，在夏季含量較少，這可能是因?yàn)橄募網(wǎng)T升高對(duì)梅溪湖水體的反硝化脫氮產(chǎn)生了推進(jìn)作用（季鵬飛等，2020），從而使TN濃度下降。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002），梅溪湖水體DO、pH、NH3-N、CODMn等指標(biāo)全年均處于Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。TN含量在夏季均值為0.41 mg/L，可視作處于Ⅱ類水質(zhì)范圍內(nèi)，春秋冬季TN含量仍然較高，均值變動(dòng)范圍為1.39～1.83 mg/L。冬春季TP含量均值都小于0.025 mg/L，可視作處于Ⅱ類水質(zhì)范圍內(nèi)，夏秋季TP含量均值為0.032～0.040 mg/L，處于Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3.2? ?浮游植物群落結(jié)構(gòu)與多樣性

研究表明，湖泊浮游植物群落存在明顯的季節(jié)演替現(xiàn)象（Sommer et al， 2012）。從浮游植物門類來(lái)看，梅溪湖浮游植物以綠藻、硅藻和藍(lán)藻為主，其中秋冬季硅藻種類數(shù)最高，春夏季綠藻種類數(shù)最高，優(yōu)勢(shì)種在夏季最少，春秋冬季種類較多。從浮游植物細(xì)胞密度來(lái)看，夏季密度最高，以藍(lán)藻為主，秋冬季密度較低。此外梅溪湖浮游植物密度在空間上也存在差異，在各個(gè)季節(jié)中S6樣點(diǎn)的密度均高于其他樣點(diǎn)，這可能是由于S6樣點(diǎn)靠近沙灘，屬于人群活動(dòng)密集區(qū)域，同時(shí)，該處水體較深，沉積物較多，沉積物受攪動(dòng)后營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)釋放至水體中，使浮游植物大量增殖，而S1～S3樣點(diǎn)基本位于人群無(wú)法到達(dá)區(qū)域，且種植較多沉水植物，已形成“水下森林”。底泥與水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽被“水下森林”充分吸收，同時(shí)，沉水植物的根部在一定程度上還增強(qiáng)了沉積物的穩(wěn)定性，進(jìn)而降低水體的濁度（劉瑞霞等，2022）。此外，沉水植物對(duì)浮游植物的化感作用也促使其密度下降，一些水生植物能產(chǎn)生含有酚和生物堿等化感代謝物質(zhì)，抑制浮游植物的過(guò)量生長(zhǎng)（吳曉輝，2005；鄧平，2007；邢春玉等，2018）。從多樣性指數(shù)來(lái)看，各季節(jié)間的Shannon-Wiener指數(shù)和Margalef豐富度指數(shù)也存在明顯差異。Shannon-Wiener指數(shù)和Margalef豐富度指數(shù)在冬季均較低，這可能是由于冬季水溫較低，致使浮游植物細(xì)胞內(nèi)酶活性和代謝速率下降（趙巧華等，2018），浮游植物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，多樣性與豐富度顯著下降；春季水溫升高，浮游植物多樣性與豐富度增加；夏季水溫可達(dá)30℃以上，適合藍(lán)藻與綠藻生長(zhǎng)（方麗娟等，2014），其他藻類受到抑制，多樣性指數(shù)降低，豐富度指數(shù)變化較大；秋季水溫降低，硅藻、隱藻等種類增加（Turner et al， 2009），此時(shí)梅溪湖物種多樣性最高，多樣性指數(shù)最大，而豐富度指數(shù)變化不大。多樣性和豐富度指數(shù)也是富營(yíng)養(yǎng)化與污染水平的間接指標(biāo)（Xu et al， 2017），梅溪湖各季節(jié)1

3.3? ?浮游植物群落影響因子分析

浮游植物與環(huán)境因子的tb-RDA分析不做任何篩選時(shí)，前兩軸可解釋75.33%的物種變異，這僅比篩選后的4個(gè)環(huán)境因子（WT、ORP、NO2--N和TN）對(duì)物種變化的解釋度高1.22%，說(shuō)明篩選后的環(huán)境因子集能夠有效去除各因子間的共線性且能較大程度解釋物種變化信息，環(huán)境因子方差分解也有力地證明這一點(diǎn)，篩選后的環(huán)境因子集可解釋浮游植物群落方差的74.1%，其中常規(guī)環(huán)境因子（WT和ORP）可解釋63.70%，表明WT和ORP是影響梅溪湖浮游植物最大的2個(gè)環(huán)境因子。在RDA排序圖中（圖8），WT與軸1幾乎重疊，表明WT對(duì)軸1貢獻(xiàn)極大，此外WT與ORP、TN和NO-2-N呈負(fù)相關(guān)，這與PCA分析結(jié)果一致?？臻g和時(shí)間變量對(duì)浮游植物群落變化的解釋度不高，僅能解釋約11%的變化，這表明除環(huán)境因子與時(shí)間空間變量外，還有其他變量也會(huì)對(duì)浮游植物群落變化產(chǎn)生影響。Peng等（2021）認(rèn)為淺水湖泊浮游植物群落組成除受水質(zhì)理化參數(shù)影響外，流域土地利用和湖泊形態(tài)等環(huán)境因素也是重要的影響因子；浮游動(dòng)物的選擇性牧食、魚(yú)類的“下行效應(yīng)”等（景鈺湘，2012）對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)均存在影響。但水質(zhì)理化參數(shù)是影響浮游植物群落組成的最重要變量。

RDA排序圖（圖7）中，不同門類浮游植物有明顯區(qū)別，硅藻和隱藻對(duì)應(yīng)高DO、高N（包括TN、NO2--N、NO3--N）、低WT、低TP和低pH，而藍(lán)藻和綠藻則恰恰相反，這是由于硅藻是耐低溫藻，而較高的水溫更適宜藍(lán)綠藻的生長(zhǎng)繁殖（方麗娟等，2014），且偏堿性水體更適宜藍(lán)藻的生長(zhǎng)（汪星等，2016）。除WT與pH外，TP對(duì)藍(lán)綠藻的驅(qū)動(dòng)作用也較強(qiáng)，梅溪湖TP全年指標(biāo)（平均0.027 mg/L）處于較低水平，然而夏季TP含量顯著高于其他季節(jié)，夏季浮游植物現(xiàn)存量也為全年最高，磷含量的增加促使梅溪湖浮游植物密度增大，其中藍(lán)藻具有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而藍(lán)藻被認(rèn)為是富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中的主要浮游植物種類（Ma et al， 2015）。此外，梅溪湖屬于中營(yíng)養(yǎng)性湖泊，在中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的水體中綠藻和硅藻現(xiàn)存量占優(yōu)勢(shì)地位，這與多個(gè)湖泊研究結(jié)果一致（程婧蕾，2009；任杰等，2016）。

3.4? ?生態(tài)修復(fù)后梅溪湖水質(zhì)與浮游植物現(xiàn)狀

梅溪湖自2012年建成后，由于周邊片區(qū)飛速發(fā)展，水生態(tài)環(huán)境受到極大考驗(yàn)。2016年開(kāi)展生態(tài)修復(fù)后，梅溪湖水質(zhì)發(fā)生明顯好轉(zhuǎn)，2019年水質(zhì)基本處于Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)（張小春等，2021）。研究湖泊浮游植物的組成與演替對(duì)湖泊水環(huán)境狀況的認(rèn)知和健康評(píng)價(jià)具有一定指引作用（周慜等，2021），但由于梅溪湖生態(tài)修復(fù)前的浮游生物資料缺失，無(wú)法對(duì)比浮游植物群落特征的變化，然而根據(jù)2020-2021年4個(gè)季度的調(diào)查，也能看出生態(tài)修復(fù)工程對(duì)梅溪湖水質(zhì)與浮游植物的影響。

作為人工湖，由于蒸發(fā)作用和熱傳遞，梅溪湖水體空間溫差不大，故作為影響梅溪湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)主要因子的溫度在空間分布上差別不大，然而各季度浮游植物密度東部水域均高于西部水域，這是由于東部水域水深超過(guò)2 m，大型水生植物較少，西部水域水深較淺，平均水深小于2 m，此處開(kāi)展生態(tài)修復(fù)工作較多，種植大量水生植物，生物量大，且每年進(jìn)行人工收割，將其固定的N、P等營(yíng)養(yǎng)物帶出水體，減少了水體營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷，也使浮游植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用量減少，從而影響浮游植物現(xiàn)存量。此外，有研究表明，生態(tài)修復(fù)后，湖泊也會(huì)出現(xiàn)水體水質(zhì)變差和富營(yíng)養(yǎng)化加重的現(xiàn)象，這是由于隨著時(shí)間推移，N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)重新積累，修復(fù)效果會(huì)減弱，將會(huì)出現(xiàn)污染恢復(fù)甚至較修復(fù)前更甚的現(xiàn)象（翟昊等，2021），目前梅溪湖春秋冬季TN含量較高，需引起注意?？偠灾?，梅溪湖作為長(zhǎng)沙市的一個(gè)新建人工湖泊，與其他新建城市湖泊一樣，水生生態(tài)系統(tǒng)仍有一定復(fù)雜性和不穩(wěn)定性（李詩(shī)琦等，2021），建議后期加強(qiáng)梅溪湖水生生態(tài)調(diào)查與評(píng)價(jià)，為梅溪湖水生態(tài)建設(shè)與治理提供有力理論依據(jù)。

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（責(zé)任編輯? ?鄭金秀）

收稿日期：2022-03-16? ? ? 修回日期：2023-07-14

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目（U21A2002）；長(zhǎng)沙市科技計(jì)劃項(xiàng)目（kh2201040）；國(guó)家自然青年科學(xué)基金（32202944）；梅溪湖湖泊水質(zhì)保障工程水質(zhì)和水生態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)估服務(wù)項(xiàng)目（XXSW20201101）。

作者簡(jiǎn)介：魏秘，1995年生，男，碩士，主要研究方向?yàn)樗鷳B(tài)學(xué)。E-mail：1031254519@qq.com

通信作者：胡菊香，1966年生，女，研究員，主要研究方向?yàn)樗鷳B(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。E-mail：hujx@mail.ihe.ac.cn