2011年抚仙湖浮游植物群落结构研究

此里能布，毛建忠，赵华刚，田 伟

(1.云南省水文水资源局，云南昆明650106;2.青岛本源水务技术发展有限公司，山东青岛266555)

抚仙湖作为我国第二大深水湖泊，最大水深超过157m［1］，同时也是典型的深水湖泊［2］，其水质一直处于I类水质，营养状况处于贫营养阶段［3］。但是近年来，随着入湖污染的加剧，抚仙湖的透明度呈现出下降的趋势［4］。

浮游植物作为湖泊生态系统的初级生产者，是食物链的重要组成部分，因其个体微小，对外界的反映灵敏，其群落组成和丰度变化也对湖水的水质营养状况和健康水平起到一定的指示作用［5］。从20世纪60年代就有学者对抚仙湖的浮游植物进行调查［6］，李荫玺等［7］则通过对4个常规监测点近20a的数据分析了抚仙湖浮游植物种类和数量发展趋势。本研究依托云南省河湖健康评估试点项目，在湖中设置了7个采样点，分析其群落结构组成及分布情况，包括物种组成、细胞丰度、优势种组成与分布、多样性指数的分布等，以期为抚仙湖水域的富营养化研究和生态系统的保护提供基础资料，同时也为高原深水湖泊生态系统长期变化规律研究积累资料。

1 研究方法

1.1 样品的采集和处理

抚仙湖共设立7个站点进行浮游植物取样 (图1)，5L有机采水器采集0～2 m混合样1000 ml，15ml鲁格氏液固定，实验室静置24h以上，虹吸管浓缩至30 ml，分析前充分摇匀，吸取0.1ml样品于0.1ml计数框内，在显微镜下进行物种鉴定和个体计数［8］。环境因子的采样与浮游植物采样同时进行，并带回实验室进行各指标的检验。

1.2 浮游植物指数计算

物种多样性指数的计算采用香农－威纳指数(H'Shannon － Wiener index)［9］

物种均匀度采用Pielou指数 (J)［10］，计算公式为:

式中:N为采集样品中所有物种的总个体数，S为样品中的物种总数，ni为第i种的总个体数，Pi=ni/N为第i种在样品中的细胞丰度概率，fi为该种在各样品中出现的频率。

优势度指数 (Y)［11］，其计算公式为:

2 结果与分析

2.1 浮游植物群落组成

本次实验发现浮游植物54种，隶属于6门48属。其中绿藻门种类最多，有26属31种 (图2)，占调查区总物种数的57.4%，硅藻门9属11种，占20.4%，蓝藻门7属7种，占13.0%，前三个门类所占比例超过89%。绿藻在占细胞丰度的比例上也有绝对的优势，约占54.3%，其次是蓝藻门，占细胞丰度的比例为38.7%。

2.2 优势种

浮游植物在调查区优势种有蓝藻门的隐球藻(Aphanocapsa sp．)(表1)，裸藻门的分歧锥囊藻(Dinoryondivergens)，绿藻门的简单衣藻(Chlamydononas simplex)，弯曲栅藻 (Scenedesmus arcuatus)，小球藻 (Chlorella sp．)，单生卵囊藻(Oocystis solitaria)等。隐球藻具有较高的出现频率和优势度，细胞丰度介于13.30～25.02×104cells/L，平均为19.23×104cells/L。

表1 抚仙湖浮游植物优势种及细胞丰度 (104cells/L)

2.3 细胞丰度

植物细胞丰度介于5.069～9.275×105cells/L(表2)，6号站最大，2号站最小。在各门类所占细胞丰度的比例上，绿藻门北部湖区的比例较高，而在南部湖区，蓝藻细胞所占有的比例有所升高。蓝藻比例比较高的站位主要位于抚仙湖的海口和隔河附近。

表2 调查区浮游植物细胞丰度

2.4 与历史资料的对比

抚仙湖近30a浮游植物的群落组成及细胞丰度的变化如图3所示［7］。在抚仙湖浮游植物的群落组成上，以绿藻门和硅藻门为主，而隐藻门、裸藻门等所占份额及比例变化都不明显。蓝藻门呈现出一定的增长，尤其是2011年，蓝藻门细胞丰度超过了硅藻门。从1980年到2004年，抚仙湖浮游植物的细胞丰度呈现上升的趋势。

2.5 浮游植物的多样性指数

抚仙湖香农－威纳多样性指数介于3.181～3.717，Pielou均匀度指数介于0.628～0.750(图4)，二者随站位的变化趋势相对一致，与浮游植物细胞丰度的变化趋势相反，即细胞丰度高的站位，多样性指数较低。两者的低值出现在6号站，而在此站位同时存在细胞丰度的高值，可能是高细胞丰度的单一物种，使得群落结构的多样性较低。

2.6 调查区环境因子及与浮游植物指标的相关性分析

调查区总氮及总磷在各调查站位变化不大，而叶绿素和溶解氧含量在7号站存在最大值。浮游植物各指数与物化因子的关系如表3，其中藻类总数与总叶绿素和溶解氧呈正相关，而与其它因子相关性不明显，在浮游植物的组成的各门类中，裸藻与溶解氧存在正相关性，其他门类与物化因子相关性不强。

2.7 浮游植物与水质评价

目前评价湖泊营养状况的指标主要有细胞丰度、叶绿素的含量［12］、总氮、总磷、高锰酸钾指数［13］、多样性指数、Pielou均匀度指数［14］等 (表4)。从生物方面对水质进行评价，细胞丰度和叶绿素处于中营养水平，多样性指数和均匀度指数对应贫营养水平;从环境因子方面对水质进行评价，总氮和总磷评价的水质状况为贫营养水平，高锰酸钾指数则指示该水质营养化程度较高。总体而言，抚仙湖水质评价水平仍处于贫营养状况。

3 讨论

表3 调查区物化与浮游植物计算指标

表4 浮游植物细胞丰度与环境因子的相关因子

表5 评价湖泊营养状况各指标

随着抚仙湖的周边旅游景点以及人类活动的增加，水质也在不断地受到影响，浮游植物细胞丰度也逐年增长。本次调查浮游植物细胞丰度的高值，与潘继征等［15］的研究相似，在抚仙南部存在高值，隔河附近是与南部星云湖相通的要道，星云湖水可能通过扩散作用对抚仙湖有一定的影响。存在于抚仙湖北部的细胞丰度的另一个高值区位于海口附近，周围较多的旅游景点以及度假村等人类活动，对水质情况有一定的影响。浮游植物的细胞丰度已达到贫营养界限 (30×104cells/L)的2倍，而群落结构上则处于贫营养水平，说明群落结构还较稳定，生态水平比较健康。而从环境因子上来分析，抚仙湖的高锰酸钾指数较高，已达到富营养水平。

氨氮是表征水体富营养化的主要指标，根据抚仙湖周边的地理环境以及本次采样的氨氮的平面分布，将抚仙湖水体分为三个区 (图5)。

A区:位于抚仙湖的北部和东部，本区域旅游景点和度假村较多，同时在北部也有农田等较多的人为活动。

B区:位于抚仙湖的西南部和南部，包括孤山、隔河。星云湖的水体通过隔河与抚仙湖相通，而孤山则存在较多的景点和度假村，人为的污染较多。

C区:位于抚仙湖的湖心区域，水质情况相对稳定，受外界影响较少。

除B区以外，其他各区水质监测调查布点上应该相对密集和频繁，尤其是在旅游季节，更需要重视，应该在布点和采样频率上都进行加强。

此次调查抚仙湖仅设置了7个站位，获得的数据量相对较少，虽能在一定程度上代表湖体的情况，但是为保证监测的质量，抚仙湖北部水域和南部隔河、孤岛水域应适时增加采样点和频率。

4 结论

(1)本次调查采样共发现浮游植物54种，隶属于6门48属。绿藻为最主要的组成部分。

(2)浮游植物细胞丰度介于5.069～9.275×105个/L，最高值出现在6号站，最低值出现在2号站。

(3)浮游植物的优势种以绿藻、蓝藻、硅藻为主，为绿藻－蓝藻型水体。

(4)浮游植物的香农－威纳多样性指数与均匀度指数分布相吻合，在细胞丰度的高值区存在低值。

(5)通过浮游植物的相关指标以及环境因子的指标对抚仙湖进行评价，抚仙湖综合水平为贫营养水体。

［1］王苏民，窦鸿身．中国湖泊志 ［M］．北京:科学出版社，1998．

［2］中国科学院南京地理与湖泊研究所．抚仙湖 ［M］．北京:海洋出版社，1990．

［3］金相灿．中国湖泊富营养化［M］．北京:中国环境科学出版社，1990．

［4］潘继征，熊飞，李文朝，等．云南抚仙湖透明度的时空变化及影响因子分析［J］．湖泊科学，2008，20(5):681－686．

［5］ Robert G Wetzel．Limnology，Lakes and River Ecosystems［M］．New York:Academic Press，2001．

［6］黎尚豪，俞敏娟，李光正，等．云南高原湖泊调查［J］．海洋与湖沼，1963，5(2):100－110．

［7］李萌玺，王林，祁云宽，等．抚仙湖浮游植物发展趋势分析［J］．湖泊科学，2007，19(2):223－226．

［8］金相灿．湖泊富营养化调查规范 ［M］．北京:中国环境科学出版社，1990．

［9］ Shannon，C．E．，and W．Weaver．The Mathematical Theory of Communication［D］．University of Illinois Press，1949:1－117．

［10］ Pielou，E．C．An Introduction to Mathematical Ecology［D］．New York:Wiley－Interscience，1969:1－286．

［11］孙军，刘东艳，徐俊，等．1999年春季渤海中部及其邻近海域的网采浮游植物群落 ［J］．生态学报，2004，24(9):2003－2016．

［12］邓新晏，许继宏．澄江抚仙湖藻类植物研究 ［J］．云南大学学报，1996，18(2):139－ 145．

［13］水利部水利水电规划设计总院．全国水资源综合规划技术细则 ［EB/OL］．http:ghjh．mwr．gov．cn/upload．

［14］张婷，李德亮，许宝红，等．西洞庭湖区养殖水体浮游植物调查与水质评价 ［J］．水生态学杂志，2009，2(5):12－18．

［15］潘继征，熊飞，李文朝，等．抚仙湖浮游植物群落结构、分布及其影响因子 ［J］．生态学报，2009，29(10):5376－5385．