水利开发对二滩水库浮游植物及水质状况季节性影响

邓金燕

(内江职业技术学院 建筑工程系, 四川 内江 641100)

-N，TP，高锰酸钾指数，BOD5和CODcr浓度呈一致的变化规律，随季节的变化呈先增加后降低趋势，秋季最高，春季和冬季较低，其中水温在夏季最高，透明度随季节变化呈“V”字形规律，在春季最高，秋季最低，而水温和TP浓度在水利开发区和对照区并没有明显差异；不同季节

-N，高锰酸钾指数，BOD5和CODcr浓度均表现为水利开发区高于对照区，局部有所波动，在冬季二者的差异不明显，说明了水利开发对二滩水库冬季水质的影响较小；(4) 相关性分析表明二滩水库浮游植物群落多样性与水温和TN浓度呈显著或极显著正相关，与pH呈显著负相关，说明pH、水温和TN含量是影响二滩水库浮游植物多样性的主要因素。



水利开发对二滩水库浮游植物及水质状况季节性影响

邓金燕

(内江职业技术学院 建筑工程系, 四川 内江 641100)

水利开发; 二滩水库; 浮游植物; 水质状况; 季节变化

浮游植物作为淡水生态系统中的初级生产者，是生态系统中物质循环和能量流动的基础，其群落结构会引起生态系统中食物网结构的改变[1-3]，从而影响着水生生态系统的功能、结构和信息传递[4-6]。由于浮游植物对环境因子的响应十分敏感，其种类组成、数量分布、群落结构等是评价水环境质量的重要指示作用，成为用来评价江河、湖泊、水库等水质变化的敏感指标，在水体的监测和评价中起极为重要的应用意义[1,7-8]。浮游植物的群落结构与生活的水质状况密切相关，利用浮游植物来评价和监测水质的研究也在逐步开展[9-11]。近年来，对水库水质理化指标的研究比较多，但关于浮游植物群落结构及水质的季节变化较少。

二滩水库是四川省重要的生态屏障，也是重要的渔业基地和水利区，发挥着调节气候[12]、保护生物多样性[13]、发展生态经济[14]、维护生态平衡[15]、水土保持[16]等重要功能。在全球气候变化和人类活动影响下二滩水库水环境发生了严重的改变，已面临农业面源污染、有机污染、生活垃圾污染等严峻的生态环境问题[17-19]。一方面，水利开发和建设带来了灌溉、供水、旅游、航运、养殖等经济效益，在保障电网安全、节能减排等方面也发挥了重要的作用[20]；另一方面，水利开发尤其是水电站的建设，改变了天然河道浮游植物及水质分布规律，不可避免地给流域生物多样性和生态环境带来一些负面影响，已成为水利开发建设与管理中不容忽视的环境问题[21-22]。本文连续5 a较系统地调查和分析不同季节二滩水库浮游植物群落组成及水质状况特征，应用冗余分析(RDA)探讨二滩水库浮游植物群落与环境因子间的关系和评价其水质状况，以期为二滩水库水资源开发、水环境保护及污染防治对策提供生物学依据。

1　材料与方法

1.1样点布设

二滩水库位于四川省攀枝花市境内的雅砻江下游河段二滩峡谷区域(河道型水库)，距攀枝花市约46 km，系雅砻江梯级开发的第一期开发工程，最大水深188 m，干流库区水面平均宽度约400 m，形成前河段为连续天然河道，平均流速为1.0～2.5 m/s，水深5.5～9.4 m，年平均水温11.7～15℃，水位500～1 000 m；水库形成后二滩大坝将研究河段一分为二，水库上游仍维持天然河道的特征，最大水深增至180 m，流速大幅度减少，呈现湖库特征；水库下游除了水温等指标发生变化外，仍保持天然河道的特征[17]。本研究中水利开发区选择二滩水库下游距离水电站周边5 km的区域，该区域位于雅砻江下游金龙沟和中滩沟之间长约1 km的峡谷内，最大坝高240 m；对照区选择水库上游，距离水电站约50 km。

1.2采样方法

2010—2014年连续5 a不同季节(春季2月、夏季5月、秋季8月、冬季11月)定期(月中)、定点(每个区15个采样点)采集样品(采集深度50 cm)，现场测定水温、透明度，pH采用多参数水质监测仪(HI9828)，定性、定量采集样品测定浮游植物多样性及水质状况。浮游植物(定性测量样品)以国际标准的25号浮游生物网在水面表层呈“∞”字形缓慢来回拖取3～5 min捞取浮游植物样品，浓缩生物网中的水到100 ml后1～2 ml鲁哥试剂固定，带回实验室以备镜检，另取表层水样1 L，摇匀后带回实验室用于测定水质状况；浮游植物(定量测量样品)使用有机玻璃采水器在表层采取水样1 L，10～15 ml鲁哥试剂固定，带回实验室后经24 h沉淀浓缩至30 ml，加入4%甲醛溶液保存以备镜检[7-8]。

1.3样品测定

将定量样品摇匀后，在显微镜(400 x)下进行，采用特定的浮游生物计数框(Palmer Counting Cell)计数，选取20～40个视野，每个样本重复计数3次，有效统计数值。计算结果为藻类细胞密度，即单位体积内藻类细胞个体数表示，对于比较难判断的藻类，则任选20个个体在高倍镜下观察，测出细胞数取均值，依据《中国淡水藻类志》鉴定藻类组成[23]。

选用Margalef丰富度指数(S)、Shannon-Wiener多样性指数(H)、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数(JP)分析浮游植物物种多样性[1-2]：

S=(N-1)/lnN

(1)

H=-∑(PilnPi)

(2)

JP=H/lnS

(3)

式中：S——总物种数；N——样品中生物总个体数量；Pi——第i种的个体数量(ni)在总个体数量(N)中的比例。Shannon-Wiener指数值为0～1时，水体为重污染；值为1～3时，水体为中污染，其中，值为1～2时，水体为α-中污染，值为2～3时，水体为β-中污染；其值>3时，水体为轻污染或无污染[1-2,7-8]。

1.4数据处理

采用Excel 2003和SPSS 17.0进行数据统计和方差分析检验，以平均值±标准误差表示(Mean±SD)，所有原始数据进行对数转换，变量的显著性通过蒙特卡洛(Monte Carlo)检验(499次)，CANOCO 4.5对浮游植物多样性与环境因子进行RDA(Redundancy Analysis)冗余分析[26]；采用Pearson相关分析法检验各环境因子的独立性与浮游植物多样性的相关性[27]，利用Origin 7.5作图。

2　结果与分析

2.1水利开发对二滩水库浮游植物群落结构的影响

由表1可知，在四川二滩水库采样水体中，水利开发区共检出浮游植物7门251种，其中，绿藻门90种，所占比例为35.86%，硅藻门65种，所占比例为25.90%，蓝藻门36种，所占比例为14.34%，隐藻门30种，所占比例为11.95%，甲藻门17种，所占比例为6.77%，金藻门8种，所占比例为3.19%，裸藻门5种，所占比例为1.99%；对照区共检出浮游植物7门166种，其中，绿藻门68种，所占比例为40.96%，硅藻门51种，所占比例为30.72%，蓝藻门20种，所占比例为12.05%，隐藻门11种，所占比例为6.63%，甲藻门6种，所占比例为3.61%，金藻门5种，所占比例为3.01%，裸藻门5种，所占比例为3.01%。水利开发区和对照区浮游植物种类在夏季和秋季达到较高，春季和冬季较低。

表1水利开发对二滩水库浮游植物群落结构的影响种

区域季节绿藻门硅藻门蓝藻门隐藻门甲藻门金藻门裸藻门合计春季24178652264水利开发区夏季211510752161秋季261911943173冬季19147831153春季18135422145对照区夏季15115321138秋季19156211246冬季16124211137

2.2水利开发对二滩水库浮游植物多样性的影响

浮游植物群落的多样性指数具有生态学指示作用，为避免采用单一的多样性指数来解释浮游植物群落的多样性出现偏差，本研究采用以浮游植物数量进行计算的Shannon-Wiener多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(JP)、Margalef种类丰富度指数(S)以及浮游植物密度(D)，从不同季节对二滩水库春、夏、秋、冬季浮游植物多样性进行分析。4种多样性指数显示(图1)，二滩水库水利开发区和对照区浮游植物Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef种类丰富度指数在夏季和秋季较高，春季和冬季较低，随季节呈先增加后降低趋势，而浮游密度在秋季达到最低。水利开发区浮游植物密度变化范围为5×105～1.9×106cells/L，多样性指数变化范围为0.72～1.68，均匀度指数变化范围为6.2～9.5，丰富度指数变化范围为0.53～0.82；对照区浮游植物密度变化范围为3×105～1.6×106cells/L，多样性指数变化范围为2.45～3.14，均匀度指数变化范围为5.2～6.7，丰富度指数变化范围为0.74～0.93。不同季节浮游植物密度和丰富度指数均表现为水利开发区显著或者极显著高于对照区，多样性指数和均匀度指数均表现为对照区极显著高于水利开发区(p<0.01)。

2.3水利开发对二滩水库水质状况的影响

注：**表示差异性在0.01水平显著；*表示差异性0.05水平上显著，下图同。

图1水利开发对浮游植物多样性的影响

图2水利开发对二滩水库水质状况的影响

2.4二滩水库浮游植物群落指标与水体理化因子的关系

将各环境因子与二滩水库浮游植物群落多样性分别进行相关分析，以水利开发区和对照区的每个样本的水质指标为自变量，浮游植物群落指标为因变量作相关分析。

表2二滩水库浮游植物群落多样性与水质指标的关系

影响因子水利开发区Margalef丰富度指数Shannon-Wiener多样性指数Pielou均匀度指数对照区Margalef丰富度指数Shannon-Wiener多样性指数Pielou均匀度指数水温0.562**0.661**0.489*0.671**0.714**0.501**透明度-0.1400.0560.0980.2100.1070.051pH-0.103-0.256-0.173-0.230-0.114-0.205TN浓度0.703**0.569**0.662**0.485*0.512**0.301TP浓度0.351-0.271-0.3010.105-0.214-0.109NH+4-N浓度0.556**0.423*0.621**0.712**0.605**0.463*BOD5浓度-0.169-0.0140.078-0.321-0.1070.185CODcr浓度-0.125-0.231-0.089-0.235-0.421*-0.124高锰酸钾指数-0.089-0.1230.231-0.301-0.256-0.157

注：**表示相关性在0.01水平上极显著(双尾)；*表示相关性在0.05水平上显著(双尾)，下表同。

2.5二滩水库浮游植物多样性与环境因子的RDA冗余分析

表3RDA排序结果

排序轴轴1轴2特征值0.6280.205变量累积百分比——物种数据62.80082.300物种—环境关系62.80082.300蒙卡罗检验499.000499.000p值0.0010.001F值5.6904.120物种—环境相关性1.0001.000变量解释98.240—所有特征值之和1.000—所有典范特征值之和1.000—水温0.856**0.713**透明度0.234-0.103pH-0.592*-0.231TN浓度0.763**0.551*TP浓度0.2560.378NH+4-N浓度0.658**0.613**BOD5浓度0.2210.357CODcr浓度0.104-0.059高锰酸钾指数0.4130.310

3　讨论与结论

本研究中，二滩水库水利开发区共检出浮游植物7门251种，对照区共检出浮游植物7门166种，主要种类为绿藻门，可以初步推断二滩水库藻类植物的群落组成主要为绿藻类型；水利开发区和对照区浮游植物种类在夏季和秋季达到较高，春季和冬季较低，水利开发区浮游植物总数显著高于对照区，但二者浮游植物种类保持不变，并且水利开发区和对照区浮游植物Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef种类丰富度指数随季节呈先增加后降低趋势，在春季和冬季温度较低时，二滩水库的浮游植物种类比较少，但仍然是绿藻门和硅藻门浮游植物占主导，与前人的研究结果相一致[4-5,28-29]。夏季和秋季，水温较高，在加上水质中TN和TP浓度较高，导致浮游植物种类数丰富[7-8]。受水利开发等条件的影响，浮游植物密度在秋季达到最低，不同季节浮游植物密度和丰富度指数均表现为水利开发区显著或者极显著高于对照区，多样性指数和均匀度指数均表现为对照区极显著高于水利开发区(p<0.01)，由此表明，水利开发增加了二滩水库浮游植物总数和密度，而降低了浮游植物的多样性指数和均匀度指数，对浮游植物多样性的季节分布影响并不大。

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Effect of Development of Water Conservancy on Seasonal Community Structure of Phytoplankton and Water Quality of Ertan Reservoir, Sichuan Province

DENG Jinyan

(DepartmentofArchitecturalEngineering,NeijiangVocational&TechnicalCollege,Neijiang,Sichuan641100,China)

water conservancy development; Ertan reservoir; phytoplankton; water quality; seasonal change

2015-06-24

2015-07-22

四川省科技厅应用基础研究规划项目(2010JY0089)

邓金燕(1983—),女,四川内江人,本科,讲师,主要从事水利工程、水利资源开发研究与教学工作。E-mail:dengjinyan_008@163.com

-N，高锰酸钾指数，BOD5和CODcr浓度均表现为水利开发区高于对照区，局部有所波动，在冬季二者的差异不明显，说明了水利开发对二滩水库冬季水质的影响较小；(4) 相关性分析表明二滩水库浮游植物群落多样性与水温和TN浓度呈显著或极显著正相关，与pH呈显著负相关，说明pH、水温和TN含量是影响二滩水库浮游植物多样性的主要因素。

Q178; X524

A

1005-3409(2016)01-0349-07