河流型水库蓄水前水质、浮游植物群落结构与季节变化——以西江老口水利枢纽为例

韦进进，白 添，陈家宝

（南宁市环境保护监测站，广西南宁530012）

河流型水库蓄水前水质、浮游植物群落结构与季节变化
——以西江老口水利枢纽为例

韦进进，白 添，陈家宝

（南宁市环境保护监测站，广西南宁530012）

于2013年10月—2014年7月对广西西江老口水利枢纽建成前老口断面进行了4次采样调查。结果表明：老口断面水质达到GB3838－2002Ⅱ类标准；水体中共检出浮游植物56种，浮游植物细胞密度范围在3.56×105～1.75×106个／L，呈现夏秋高、冬春较低的季节性变化特点；在细胞丰度组成上呈现由蓝藻型向硅藻－隐藻－绿藻混合型转变的趋势；老口断面营养盐、叶绿素和浮游植物细胞密度水平较低，未具备浮游植物大量繁殖的营养条件；浮游植物群落结构及密度变化受到水温、总磷、总氮及氮磷比的影响。

河流型水库；水质监测；浮游植物；群落结构；季节变化

广西西江老口航运枢纽工程 （以下简称老口枢纽工程）是南宁市迄今为止投资最大的水利工程，是加快建设西江亿吨黄金水道战略的重大项目。它位于郁江河段左江与右江汇合口下游约5.1km处，是郁江干流第七个梯级，是集航运、防洪、发电，兼顾改善南宁市水环境功能为一身的综合性水利枢纽工程。它建成后将是位于北回归线以南典型的亚热带地区河流型水库。

众所周知，河流建坝后水库按照社会经济效益原则和既定的调度方案实施调度，改变了原有河流的周期性水文过程，使水文过程趋于均一化，也改变了自然水文情势的年内丰枯周期变化规律，影响了水体的生态过程。因此本文在老口水利枢纽建成前，通过探寻其河流水质状况、浮游植物群落结构与季节变化的动态特征，为西江河流型水库及类似水库的开发及富营养化控制，水生态环境保护、管理与改善提供基础数据与理论参考。

1 材料与方法

1.1 采样时间和采样点设置

于2013年10月（秋）和2014年1月（冬）、4月 （春）、7月 （夏）对西江老口段进行了4次采样调查，在老口断面中设置1个采样点。

1.2 样品采集、处理和分析

常规理化监测项目：水温、pH值、高锰酸盐指数、总氮、氨氮、硝酸盐氮、总磷、正磷酸盐、叶绿素a。水温、pH值采用YSI pH100型便携式pH计现场测定，其余项目采集后6h内在实验室测定。理化和叶绿素a按照 《水和废水监测分析方法》（第四版）［1］进行。

浮游植物定量样品从表层0.5m处采集1L水样，现场用鲁哥氏液固定，带回实验室静置沉淀后浓缩计数；浮游藻类种类鉴定参考 《浙江省主要常见淡水藻类图集 （饮用水水源）》［2］和 《福建省大中型水库常见淡水藻类图集》［3］，藻类计数按照《水和废水监测分析方法》（第四版）［1］进行。

1.3 数据分析

数据采用Excel分析，显著性差异分析采用spss10.0的pearson分析方法。

2 结果与分析

2.1 理化指标及营养盐指标

对照《GB3838－2002地表水环境质量标准》相应指标，调查期间老口断面水体达到Ⅱ类水标准，水质状况良好 （表1）。

从具体指标来看，老口断面水体中水温、高锰酸盐指数均呈现明显的季节性变化，水温与高锰酸盐指数冬春低、夏秋高。pH值变化不大，在中性偏碱的范围内波动。总氮浓度一直保持在较高水平，均＞1.0mg／L；可溶性无机氮占总氮比例很高，占66.6%～93.1%。硝酸盐氮浓度也保持在较高水平，并呈现出与总氮浓度同增同降的趋势。总磷、正磷酸盐浓度均较低，分别在0.04～0.08mg／L和0.03～0.06mg／L范围。

表1 老口断面营养盐及叶绿素指标汇总

正磷酸盐占总磷的比例为60.0%～80.0%。这表明老口断面水体中总氮与总磷含量的构成形式相同，都是可溶性无机形态并分别以硝酸盐氮、正磷酸盐形式存在。同时，水体的氮磷比为23∶1～41∶1，均超过适合藻类繁殖的氮磷比值范围 （10～ 17∶1）［5］。此外，老口断面水体中的叶绿素浓度很低，在0.8～2.7 mg／m3波动并未超过贫营养水体4mg／m3的叶绿素含量水平［6］。这表明，调查期间老口断面水体水质状况良好，未具备浮游植物大量繁殖的营养条件。

从季节变化看 （图1），总磷、总氮、叶绿素均存在较为明显的季节变化，均呈 “V”型，但各自特点不同。总氮浓度最小值出现在4月（春季），其余月份总氮维持在较高水平，呈现春季低、秋冬夏季较高的变化；总磷浓度在0.04～0.08mg／L波动，于时间上其浓度的绝对值变化不大。叶绿素最小值出现在1月 （冬季），7月 （夏季）浓度达到最大，即冬季低、春夏秋季较高。

从相关性来看，总磷与总氮呈正相关，表明老口断面水体中氮磷的来源具有同源性。叶绿素与总氮不相关，与总磷呈正相关这表明总氮、总磷对叶绿素浓度影响不同，即叶绿素浓度受到了总磷的影响，而与总氮关系不大。

表2 老口断面水体生物指标、理化指标相关性分析

2.2 浮游植物群落特征

2.2.1 浮游植物群落结构与组成

表3列出了老口断面水体浮游植物种类组成，2013—2014年4次的调查中共检出56种浮游植物，其中硅藻的种类最多，其次为绿藻和蓝藻。就种类而言，10月（秋季）种类最少，为11种；1月 （冬季）种类最多，为18种。就藻类组成而言，硅藻和隐藻的组成相对较为稳定，蓝藻和绿藻的种类变化较大。硅藻门中检测到的种类最多，其中小环藻和舟形藻常年可见，其次是直链藻，虽然这些种在数量上无绝对优势，但硅藻门在浮游植物数量中占有明显优势，尤其是在春夏季。蓝藻和绿藻门分别检出平裂藻、棒条藻、鱼腥藻、束丝藻、鞘丝藻、色球藻、栅藻、新月藻、空球藻、鼓藻、纤维藻、小球藻、针丝藻，虽然种类较多，但是数量变化大且非常年可见。此外，隐藻门以隐藻为常见藻，甲藻门以裸甲藻为常见藻，裸藻门以裸藻和囊裸藻为常见藻。

表3 老口断面水体浮游植物种类组成

2.2.2 浮游植物密度

从图2可以看出，调查期间老口断面水体中浮游植物细胞密度变化较大，呈现明显的 “V”字形。2013年10月（秋季）和2014年7月（夏季）出现密度较高值，分别为1.75×106cells／L、1.60×106cells／L；最低值在2014年4月（春季），为3.56×105cells／L，即呈现了夏秋高、冬春较低的季节变化特点。

研究表明，贫营养水体中的叶绿素含量一般不超过4mg／m3，此时浮游植物的生长主要受营养盐的限制［6］。值得注意的是，2013年10月（秋季）的总磷略有上升，同时氮／磷比为23∶1，比其他三个时段更接近藻类适宜生长的氮磷比范围 （10～17∶1）［5］，这表明总磷浓度及氮磷比的增加可能是导致2013年10月（秋季）出现藻类密度最大值的主要原因之一。

从图3可以看出，老口断面水体中蓝藻、硅藻、绿藻、隐藻为常见藻。从不同时期的浮游植物密度看，蓝藻除了在2013年10月（秋季）占绝对优势之外，之后的三个时期蓝藻密度比例下降明显。与此同时，硅藻、隐藻、绿藻藻类密度比例不断增加，并占明显优势。即在浮游植物细胞丰度组成上老口断面水体藻类特征由蓝藻型向硅藻－隐藻－绿藻混合型转变。

2.2.3 浮游植物优势种

2013年和2014年的4次调查中老口断面水体中主要优势种有蓝藻门的平裂藻、棒条藻，绿藻门的栅藻、空球藻和小球藻，隐藻门的隐藻，硅藻门的直链藻和小环藻。其中隐藻、直链藻、小球藻、小环藻不仅具有较高的优势度，并且在春夏季显现的优势更为明显。

2.3 理化指标及叶绿素对浮游植物的影响

老口断面的水温与浮游植物密度呈正相关（表2）。随着水温的升高，藻类的生长速度也加快，水温对藻类的生长起到了积极的促进作用。同时，叶绿素浓度与浮游植物密度也呈正相关，这表明叶绿素浓度的变化在一定程度上反映了水体中含有叶绿素的浮游植物密度的变化，这与被广泛接受的 “叶绿素是间接测量浮游植物生物量的参数”的结论一致［7］。

2.4 营养盐指标对浮游植物的影响

关于营养盐浓度和比例对浮游植物的生长的影响已有大量的研究与报道。许多研究结果表明，藻类的代谢活动和生长速率受到营养盐的浓度及其不同浓度配比的显著影响［8，9］。老口断面水体中浮游植物细胞密度与总磷、总氮呈正相关，与氮磷比呈负相关，这表明处于水质良好的状况下，老口断面水体营养盐浓度的增加会对藻类的生长起到积极的促进作用；而与氮磷比（23∶1～41∶1）呈负相关则表明了目前老口断面水体中总磷含量水平满足不了藻类大量生长的需求，总磷成为了藻类生长的限制因子。

3 结论

老口水利枢纽位于亚热带地区，其断面水质达到《GB3838－2002地表水环境质量标准》Ⅱ类标准，水质良好。其营养盐、叶绿素和浮游植物细胞密度水平较低，浮游植物群落、组成及密度具有明显的变化规律，并受到水温、营养盐等环境因子的影响。

（1）在调查期间老口断面共检出浮游植物56种，其中硅藻的种类最多，其次为绿藻和蓝藻，并且硅藻和隐藻的组成相对较为稳定，蓝藻和绿藻的种类变化较大。检出主要优势种有蓝藻门的平裂藻、棒条藻，绿藻门的栅藻、空球藻和小球藻，隐藻门的隐藻，硅藻门的直链藻和小环藻。其中隐藻、直链藻、小球藻、小环藻不仅优势度较高，并在春夏季的优势更为明显。

（2）老口断面水体中浮游植物细胞密度水平较低，但变化较大，呈现夏秋高、冬春较低的季节性变化特点。在细胞丰度组成上呈现由蓝藻型向硅藻－隐藻－绿藻混合型转变的趋势。

（3）老口断面水体营养盐、叶绿素和浮游植物细胞密度水平较低，具备浮游植物大量繁殖的营养条件。同时水温、总磷、总氮对其藻类的生长起到了积极的促进作用。但需要注意的是，低磷含量及高氮磷比表明了总磷是当前老口断面水体中藻类生长的限制因子，因此为确保水质优良，在老口枢纽建成后需加强对上游来水及两岸磷源输入的控制。

［1］国家环境保护总局.水和废水监测分析方法：第四版 ［M］.北京：中国环境科学出版社，2002.

［2］陈茜.浙江省主要常见淡水藻类图集 （饮用水水源） ［M］.北京：中国环境科学出版社，2010.

［3］郑洪萍.福建省大中型水库常见淡水藻类图集 ［M］.北京：中国环境科学出版社，2012.

［4］GB 3838-2002地表水环境质量标准［S］.

［5］顾岗.太湖蓝藻暴发原因及其控制措施 ［J］.上海环境科学，1996，15（12）：10－11.

［6］Reynolds C S.The ecology of phytoplankton Cambridge［D］. Cambridge University Press，2006：535.

［7］Calijur MC，Santos AC.Temporal changes in the phytoplankton community structure in a tropical and eutrophic reservoir（Barra Bonita，S P－Brazil）［J］.Plankt on Res.，2001（24）：617－634.

［8］Schluter L.The influence of nutrient addition on growth rates of phytoplankton groups，and microzooplankton grazing rates in a mesocosm experiment［J］.Journal of Experimental Marine Biology and Ecology，1998（228）：53－71.

［9］Hodgkiss IJ，Lu SH.The effects of nutrients and their rations on phytoplankton abundance in Junk Bay，HongKong［J］.Hydrobiologia，2004（512）：215－229.

Seasonal Variations of W ater Quality and Phytop lankton Community in Riverine Reservoir before W ater Storing－A Case Study of Laokou W ater Conservancy Project in Xijiang River，Guangxi

WEIJin－jin，BAITian，CHEN Jia－bao
（Nanning Environmental Monitoring Station，Nanning Guangxi530012，China）

Four times of sampling and investigating in Laokou section of Xijiang River were conducted to study the seasonal variations ofwater quality and phytoplankton community from October of 2013 to July of 2014.The results showed that the water quality of Laokou section achievedⅡclass of“Environmental quality standards for surface water”（GB3838－2002）.And 56 species of phytoplankton were identified by microscope.The phytoplankton density ranged from 3.563.56×105to 1.75×106cells／L.The seasonal variationswere high in summer and autumn，low in winter and spring.The characteristics of phytoplankton cell density in dominant species have been changing from Cyanophyta to Bacillariophyta to Cryptophyta to Chlorophyta.The nutrients，Chlorophyll and phytoplankton cell density were low in Laokou section，which was not suitable for phytoplanktonmass－production.The changes of phytoplankton community and density were affected by water temperature，TP，TN，and the ratio of TN and TP.

riverine reservoir；watermonitoring；phytoplankton；community structure；seasonal variations

X52

：A

：1673－9655（2015）06－0008－05

2015－05－07

韦进进 （1980－），女，广西柳州人，硕士，高级工程师，长期从事环境监测与环境污染分析与评价工作。