东风西沙水源地浮游植物种类组成与数量分布特征

姚磊

摘要 分析了东风西沙水源地浮游植物种类组成、优势种分布、群落结构分布以及多样性等特征。结果表明，东风西沙水源地共监测出藻类6门共64种（属），分别为蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻、裸藻、金藻，其中硅藻和绿藻共47种，为水源地的主要浮游植物种类；浮游植物优势种单一，主要为硅藻门的短小舟形、克洛脆杆藻，隐藻门的尖尾蓝隐藻，以及蓝藻门的铜绿微囊藻，且优势度值较小；监测期间浮游植物密度为8.20×105～8.40×106 cells/L，均值为3.71×106 cells/L；群落特征指數统计结果表明东风西沙目前水质较好，总体上处于轻或无污染状态。

关键词 饮用水源地；浮游植物；数量分布；种类组成；长江口

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）16-05186-03

崇明岛是我国的第三大岛，四面环水，其水资源来源主要靠降水补给以及已有涵闸引进的长江潮水。据有关数据统计资料，进潮量约占崇明岛地表水资源的90%，是崇明岛水资源的最重要来源。崇明岛目前依靠岛内水厂供水，岛内水厂约20个，均规模较小，且分散于内河取水，无集中水源地。每年1～3月是长江枯水期，长江口咸潮入侵严重。岛内水厂受此影响，供水质量严重下降。东风西沙水库是继青草沙水库之后长江口第二座江心蓄淡避咸型水库，该工程是上海市“十二五”规划水务重点工程，是解决崇明县集约化供水的关键工程，将满足岛内居民长期以来喝上优质饮用水的基本需求，也有助于完善上海市郊区集约化供水系统工程。

饮用水源地水质安全是关系民生健康的关键问题[1-3]。然而，随着全球和区域性环境变化，浮游植物水华给生态环境与人类健康带来巨大危害[4-7]。因此，对环境敏感的浮游植物的变化近年来越来越受到国内外专家学者重视[8-10]。东风西沙水源地处于长江下游入海口，上游来水和长江航道的各种突发污染对水源地水质产生重大影响；同时长江口咸潮入侵和因水体富营养化导致的藻类问题[11-14]、水源地保护区内的面源污染等因素均会给水源地水质带来突发性风险[15-16]。因此，科学开展东风西沙水源地浮游植物种类组成与水量分布特征监测，以及生态系统中浮游植物的分布情况和结构特征研究具有重要意义，既为水源地水质安全评价与进一步开展水质监测预警工作提供基础数据资料，又对水源地保护、区域可持续发展均起到重要的作用。笔者在此分析了东风西沙水源地浮游植物种类组成、优势种分布、群落结构分布以及多样性等特征。

1 材料与方法

1.1 研究区域及采样点设置 根据东风西沙水源地水力流态、潮汛特点等特征，设定监测点位，并分涨、落潮进行监测，以便进行相关性和对比分析。共设置2个监测点位（图1 ），分别位于东风西沙水库取水头处以及距离取水头部800 m。2个监测点水深均在5.0 m以下，采样层次的确定遵循水深5.0 m以下仅采表层水样（水面以下0.5 m处）。初步拟定监测点位具体位置如表1所示。

1.2 采样时间与频率 为研究咸潮入侵及周围污染源对东风西沙水库的潜在影响，根据长江口水文特征，以枯水期（11月～次年4月）、洪水期（5～10月）为时间划分，进行枯、洪季采样，每季2次。对应2013年长江口潮汐预测表，初步拟定采样监测日期及时间如表2所示，具体采样日期根据当月天气情况等进行调整确定。

1.3 样品采集与数据处理

1.3.1 样品采集与镜检。定量采样主要采取每个样点采水样1 L加10～15 ml鲁格氏液（Lugols solution）固定并沉淀24 h后，虹吸法浓缩至30～50 ml。摇匀浓缩样取0.1 ml样品，在0.1 ml计数框内，用10×40倍MoticBA410型显微镜进行种类鉴定和计数。取每瓶样品2次计数均值，每次平均计数50～100个视野，视野数按藻细胞数多少可适当增减，2次计算结果之差若小于其均数的±15%，视均数为有效结果，否则须测第3次，直到有2次结果达到以上要求，则可视该2次的平均数为计算结果[17]。计数中若有个体仅部分在视野内时，可规定仅出现在视野上半圈的计数；用细胞表示数量，对于群体或丝状体等不宜用细胞表示的，可求其细胞平均数。

1.3.2 数据处理。1 L水样中的浮游植物的数量（N）可用公式N=CsFs·Fn×VU×Pn计算，式中， Cs为计数框面积（mm2），一般为400 mm2； Fs为每个视野的面积（mm2），Fs=лR2，视野半径R可用台微尺测出（一定倍数下）；Fn为计数过的视野数；V为1 L水样经沉淀浓缩后的体积（ml）； U为计数框的体积（ml），为0.1 ml； Pn为计数出的浮游植物个数。

群落变化的特征值采用Shannon-Weaver指数H′、Pielou物种均匀度指数J、Margalef指数D，优势度计算采用Mcnaughton优势度指数Y，取优势度Y≥0. 02的种类为优势种[18-19]。具体的计算公式分别为：Shannon-Wiener指数H′=-∑si=1Pilog2Pi、群落丰富度D=（S-1）/log2N、均匀度指数J=H′/log2S、优势度Y=fini/N，式中，N为所有种类的总个体数；S为种类的总数；Pi为第i种的个体数与样品中的总个数的比值（ni/N）；fi为i种在各样点中出现的频率。各指数值表征水体水质状态不同（表3）[20-22]。

2 结果与分析

2.1 种类组成 3月14日枯季东风西沙监测出藻类6门共64种（属），分别为蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻、裸藻、金藻，其中硅藻和绿藻占53种；6月26日洪季共监测出藻类5门（无裸藻）共54种（属），硅藻和绿藻仍占主要种类数，共47种。2次监测蓝藻的种类数均占较小的种类量，且均未监测到黄藻和甲藻类（图2）。从各监测点浮游植物种类数的分布情况（图3）可见，各点位浮游植物的种类数均以绿藻和硅藻为主，隐藻和蓝藻次之，1#点的浮游植物种类普遍少于2#点，种类数在各点涨落潮间的变化无相同规律。

2.2 优势种分布 东风西沙藻类的优势种单一，且优势度值较小。枯水期（3月14日），水源地温度相对较低，优势种主要为硅藻门的短小舟形、克洛脆杆藻，隐藻门的尖尾蓝隐藻以及蓝藻门的铜绿微囊藻；其中硅藻门主要在落潮时检测为优势种，短小舟形、克洛脆杆藻优势度分别为0.34和0.14，而蓝隐藻和微囊藻则在涨潮时监测为优势种，优势度分别为0.05和0.03。东风西沙藻类枯水期时优势度值大于洪水期。洪水期（6月26日），温度升高有利于藻类的增殖，硅藻的优势度逐渐下降退出优势种的行列，由绿藻替代了硅藻成为优势种，绿藻中的优势种有三角四角藻和微小四角藻，优势度均为0.04，其中三角四角藻在涨潮时为优势种，而微小四角藻在涨落潮中均有成为优势种；铜绿微囊藻仍为优势种，其优势度随温度的升高而增加，且从涨潮时为优势种变为涨落潮中均为优势种，优势度为0.05；隐藻的优势度有所下降，优势种由原来的尖尾蓝隐藻变成啮蚀隐藻，且该优势种在涨落潮中均有分布。

综合分析东风西沙藻类分布情况，蓝藻以微囊藻属为主，枯水期微囊藻仅2#涨潮时成为优势种，优势度不明显；洪水期微囊藻成为单一物种各监测点中的优势种，优势度为0.02～0.05，蓝藻密度基本维持在较小的水平，点间藻类密度值分布相对均匀。

2.3 群落结构分布 由图4可见，监测期间东风西沙浮游植物密度为8.20×105～8.40×106 cells/L，所有监测点的监测期间的密度均值为3.71×106 cells/L，浮游植物主要以硅藻为主，蓝藻和绿藻密度较小。洪水期的浮游植物量比枯水期小得多，可能与洪水期水流速度相对较大且洪水期采样当天为雨天有一定的关系。此外，无论是枯水期还是洪水期，浮游植物量落潮均大于涨潮。监测期间蓝藻密度为4.00×104～1.10×106 cells/L，绿藻密度为2.80×105～1.47×106 cells/L，而密度最大的硅藻为2.80×105～5.77×106 cells/L，蓝藻密度相对较小，且随洪水期到来，即使温度有了很大的提高但蓝藻的密度没有升高的趋势，反而减小了不少，硅藻和绿藻也有相同的变化趋势，藻类密度随水温变化现象不明显。

2.4 浮游植物多样性 东风西沙浮游植物多样性指数调查结果（图5）表明，东风西沙目前水质较好，总体上处于轻或无污染状态。其中Margalef多样性指数D值为2.88～4.83，仅取水头部落潮、取水头部800 m涨潮时的D值略小于3，东风西沙浮游植物Margelef指数D（a）、Shannon-Wiener指数H′（b）和Pielou均匀度J（c）征水体为中污染，其余为轻或无污染；Shannon-Wiener指數H′值均大于3，表征水体轻或无污染；均匀度指数J值均大于0.5，表征水体轻或无污染状态。

3 结论

（1）东风西沙浮游植物群落结构特征主要表现在密度随水温变化现象不明显，洪水期（6月26日）相比枯水期（3月14日）温度虽然大幅升高，但浮游植物量反而减小；监测期间硅藻在种类数和密度值上均占绝对优势；浮游植物密度的时空分布存在差异，但各点涨潮时密度值均小于落潮时，各门浮游植物密度分布趋势相似，同门藻类的空间分布基本稳定；浮游植物优势种单一，单次监测均检出优势种4种，其中2次监测均发现蓝藻1种、隐藻1种，而其他2种优势种则由枯水期的硅藻2种变为洪水期的绿藻2种，且枯水期时优势种的优势度值大于洪水期。

（2）监测期间，蓝藻平均密度为4.82×105 cells/L，最大密度仅为1.10×106 cells/L，未出现大量聚集现象，分析结果显示蓝藻以微囊藻属为主，枯水期微囊藻仅2#涨潮时成为优势种，但优势度不明显；洪水期温度升高有利于浮游植物的增殖，微囊藻成为单一物种各监测点中均成为优势种，优势度为0.02～0.05，蓝藻在各监测点中的密度基本维持在较小的水平，密度明显低于硅藻，且点间密度值无明显的变化规律，分布相对均匀。

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