镜泊湖浮游植物多样性现状分析

刘玉勇，周绪申，侯炳江，罗 阳

（1.黑龙江省水环境监测中心，哈尔滨 150001；2.水利部海河水利委员会，天津 300170）

湖泊水体是人类重要的淡水资源，随着现代经济的高速发展和人口剧增，工农业污染物不断注入湖泊，使湖泊水体富营养化日益严重，引起湖泊中的浮游植物大量繁殖，水质恶化而丧失其功能，成为当今举世瞩目的环境向题之一[1]。浮游植物为水域生态系统的重要组成成分，是湖泊生态系统的主要初级生产者，对维持淡水生态系统平衡起重要作用，其数量、种群组成的变化对湖泊生态系统产生显著的影响[2]。

镜泊湖是中国最大的高山堰塞湖，在淡水养殖、旅游、发电、运输以及饮水水源等方面具有重要经济效益[3]，但由于其不断地开发、上游污染源、湖区污染源和农牧渔业及水土流失对湖区的污染等原因，镜泊湖环境污染也日益加剧[4]。为了解镜泊湖的浮游植物多样性现状，笔者于2011年8月对镜泊湖的浮游植物进行了调查，从浮游植物群落的种类组成、密度、群落结构以及多样性指数等角度对镜泊湖浮游植物进行分析和评价，为镜泊湖生物资源的保护和利用提供生物学资料，也为镜泊湖水生生态环境及水生生物资源保护提供基础资料与科学依据。

1 研究区概况及研究方法

1.1 研究区概况

镜泊湖，历史上称阿卜湖，在行政区划上属于黑龙江省宁安市，位于黑龙江省东南部张广才岭与老爷岭之间，即宁安市西南50km处，距牡丹江市区110km，地处E120°30′～E129°10′，N43°46′～N44°18′，总面积约200km2，该湖南接吉林省的敦化县，西靠海林市，北连牡丹江[3]。它为大约10000a前，约在第四纪的中晚期火山爆发，玄武岩浆堵塞牡丹江河道而形成的火山熔岩堰塞湖泊，是中国最大的典型熔岩堰塞湖。

镜泊湖水深平均为40m，由南向北逐渐加深，最深处达62m，湖身纵长50km，最宽处9km，最窄处枯水期约300m，在350m水位高程时（平均水位）湖岸线长198km，湖面面积91.5km2，湖泊容积11.8×108m3。全湖分为北湖、中湖、南湖和上湖4个湖区，由WS～EN走向，蜿蜒曲折，呈 “S”型，湖岸多港湾。湖盆形态由南向北逐渐加深，底质南部多为腐泥，北部多为砂岩，并有少量的砂、淤泥沉积；湖周围尚有30余入湖山间河流，较大者有大夹吉河、松乙河。

1.2 采样断面布设

镜泊湖为狭长的深水湖泊，且中游有一重要支流汇入，本次调研分别在镜泊湖湖口（镜泊山庄附近）、湖中（大姜窑沟附近）和湖尾（东大泡）布设3个监测断面，对其进行采样和分析。

1.3 研究方法

浮游植物定性样品用25号浮游生物网（200目），在水下0.15m处作 “∞”字型拖曳3min，入样品瓶后加3mL福尔马林固定，保存于100 mL标本瓶中带回分析；浮游植物定量样品则取1L水样于样品瓶中，加15mL鲁哥氏液固定，带回实验室静置后分析。

浮游植物镜检以蔡司Scope A1显微镜进行，定性样品分类主要依据形态学分类方法，种类鉴定参照 《Freshwater Algae of North America：Ecology and Classification》[5]和 《中国淡水藻类—系统、分类及生态》[6]；定性样品带回实验室静置24h，然后浓缩至30mL，以浮游生物计数框对其进行计数，根据浓缩倍数计算藻细胞密度。

为了避免单纯使用一种多样性指数造成计算结果出现偏差，采用多样性指数：Shannon-Wiener指数，计算公式为：

式中H′（S）为多样性指标，S为种类个数，N为同一样品中的个体总数，ni为第i种的个体数[7]，H′（S）值：0～1多污带，1～2为α－中污带，2～3为β－中污带，＞3为寡污带[8]；Mar-galef指数：，将R值划为4个等级：R＞5，水质清洁，R＞4，寡污型，R＞3，β－中污型，R＜3，α－中污－重污型[9]。

2 结果与分析

2.1 浮游植物群落结构组成

对镜泊湖浮游植物调查中，共发现浮游植物8门54种（变种），详细种类构成见表1，其中蓝藻门13种，占调查种类数的24.1%；绿藻门20种，占调查种类的37%；硅藻门13种，占调查种类的24.1%；甲藻门3种，占调查种类的5.6%；黄藻门、金藻门、裸藻门和隐藻门种类较少，分别为1种、1种、2种和1种，所占种数比例较小。蓝藻门、绿藻门和硅藻门占总调查种类数的85.2%，为构成镜泊湖浮游植物种类组成的优势类群。湖口、湖中和湖尾种类数分别为37种、15种和26种，分别占发现种数的68.5%、27.8%和48.2%，湖口断面发现种类最多，湖中断面发现种类最少。

表1 镜泊湖浮游植物组成Table1 Phytoplankton composition of Jingbo Lake

续表1Continoues table 1

镜泊湖湖口、湖中和湖尾3断面浮游植物细胞密度分别为10.06×106个／L、6.01×106个／L和1.67×106个／L，湖口断面的藻细胞密度最高，其次为湖中，湖尾密度最小，从上游至下游水体藻细胞密度有逐渐减小的趋势。取镜泊湖3断面各门浮游植物细胞密度作图，见图1，蓝藻门和硅藻门占比例较大，其次为绿藻门类群。

图1 镜泊湖浮游植物各门藻细胞密度Fig.1 Algal cell density of phytoplankton in Jingbo Lake

湖口、湖中和湖尾3断面水体中，浮游植物细胞密度组成差异较大，其中湖口断面蓝藻门占比例较大，占总细胞密度的71.8%，为该断面的优势门类，其次为硅藻门类群，占17.7%；湖尾和湖中断面硅藻门占比例较大，分别占总细胞密度的81.5%和97.4%，为该断面的优势门类，其次为蓝藻门类群，分别占总细胞密度的8.4%和2.2%，湖中断面优势类群较单一；绿藻门在湖口、湖中和湖尾3断面藻细胞密度组成中，分别占9.5%、0.2%和3.9%，较蓝藻门和硅藻门所占比例小；此外在湖尾断面金藻门占总细胞密度的5.5%，为该断面重要的组成部分，而在湖口和湖中断面所占比例较小；黄藻门、裸藻门、甲藻门和隐藻门细胞密度较小，均未超过总藻细胞密度的1%。

镜泊湖水体浮游植物在3个断面中，其中占优势的种类为蓝藻门的微小平裂藻、假鱼腥藻、罗氏藻，以及硅藻门的梅尼小环藻、钝脆杆藻，3断面中所占的比例均不相同。湖口水体微小平裂藻密度最高，占总细胞密度的37%，其次为假鱼腥藻，占总细胞密度的17.9%，再次为罗氏藻和小环藻，分别占总细胞密度的12.8%和12.3%，4者共占总细胞密度的80.1%；湖中水体钝脆杆藻密度最高，占总细胞密度的88.2%，其次为颗粒直链藻，占总细胞密度的8.3%，两者共占总细胞密度的96.5%；湖尾断面水体钝脆杆藻密度最高，占总细胞密度的61.9%，其次为梅尼小环藻，占总细胞密度的17.9%，两者共占总细胞密度的79.8%，其余种类藻细胞密度均≤5%。

2.2 多样性指数及评价

镜泊湖水体浮游植物在3断面的多样性指数见表2，Shannon-Wiener指数 H′（S）值为0.74～3.07，依据H′（S）值评价，则镜泊湖水体介于多污带与寡污带之间；Margalef指数R值为0.9～2.23，依据R值评价，则镜泊湖水体介于α－中污－重污型与β－中污型之间。从两种多样性指数评价结果分析，镜泊湖水体湖口多样性指数最高，其次为湖尾，再次为湖中。根据两种多样性指数，说明镜泊湖水体存在一定的污染，尤其在湖中和湖尾断面。

以况琪军等[10]藻类生物学指标评价湖泊营养类型评价，镜泊湖藻细胞密度在1.67×106～10×106个／L之间，属于贫中营养型至中营养型；以种群结构评价，镜泊湖水体浮游植物组成主要类群为蓝藻、硅藻、绿藻、裸藻，则属于富营养型；以叶绿素a评价，镜泊湖叶绿素a为6～64.75μg／L，属于贫中营养型至中富营养型湖泊。根据詹玉涛等[9]利用指示性浮游植物群落划分的污染等级，镜泊湖下游蓝藻门为优势类群，且组成比例＞70%，水体污染类型为多污带，中上游硅藻门为优势类群，且组成比例＞60%，水体污染类型为寡污带。

表2 浮游植物多样性指数Table2 Phytoplankton diversity index

3 讨 论

镜泊湖为我国东北高纬度山谷型湖泊，其物种结构组成与华北地区和南方一些湖库有所差异，浮游植物鉴定中存在部分较难鉴定的种类。本次研究受时间所限，在样点布设与月份采集方面有所不足，未能详实反映镜泊湖浮游植物时空变化，因此本文作为镜泊湖浮游植物现状分析，为将来研究积累部分参考数据。

浮游植物Shannon-wiener指数评价结果与两者相差偏大，其原因是由于生物多样性指数法有缺陷，该方法只是单方面从生物群落的量值反映河流污染程度，而忽略了不同生物种群之间的差异性及生态学特征[11]。该指标是较早研究的结果，而在国内外，有关生物多样性指数方面虽已有了一定的研究[12]，但在该指数公式的修正和其在实际应用中所涉及的区域适用性等方面仍有待于进一步深入地探讨研究。

[1]徐云麟，李立新，李 莉.湖泊藻类生长动力学研究－以镜泊湖为例 [J].北京大学学报：自然科学版，1991，27（6）：725-737.

[2]Ptacnik R，Lepist L，Willén E，et al.Quantitative responses of lake phytoplankton to eutrophication in northern Europe[J].Aquatic Ecology，2008，42：227-236.

[3]闫 兵，金志民，李殿伟，等.镜泊湖水生动物的生物多样性调查及其保护 [J].安徽农业科学，2010，38（6）：2983-2984，2999

[4]潘保原，付海全，马 云，等.镜泊湖水环境容量与水污染防治对策研究 [J].环境科学与管理，2011，36（11）：27-29.

[5]John D，Robert G..Freshwater algae of North America：Ecology and classification [M].Academic Press，Amsterdam；Boston：2003.

[6]胡鸿钧，魏印心.中国淡水藻类—系统、分类及生态[M].北京：科学出版社，2006.

[7]Shannon E.，Weaver W.The mathematical theory of communication [M].Lndon：The University of Illinois Press，1949.

[8]李 源，何连生，成杰民.白洋淀浮游植物调查及水质评价 [J].山东师范大学学报：自然科学版，2010，25（1）：102-105，116.

[9]詹玉涛，杨昌述，范正年.釜溪河浮游植物分布及其与水质污染的相关性研究 [J].中国环境科学，1991，11（1）：29-33.

[10]况琪军，马沛明，胡征宇，等.湖泊富营养化的藻类生物学评价与治理研究进展 [J].安全与环境学报，2005，5（2）：87-91.

[11]王 勇，宗亚杰，陈 猛.用生物多样性指数法评价河流污染程度 [J].辽宁城乡环境科技，2003，23（4）：22-23.

[12]Hurlbert SH.The non-concept of species diversity：A critique and alternative parameters [J].Eeology，1971，52：577-586.