长湖马洪台区秋季浮游植物群落结构特征分析

周淼，聂细荣，黄俊，郭坤，柴毅，罗静波

(长江大学动物科学学院，湖北 荆州 434025)

杨德国，何勇凤

(中国水产科学研究院长江水产研究所，农业部淡水生物多样性保护重点实验室，湖北武汉430223)

邓义

(湖北省荆州市长湖水产管理处，湖北 荆州434025)



长湖马洪台区秋季浮游植物群落结构特征分析

周淼，聂细荣，黄俊，郭坤，柴毅，罗静波

(长江大学动物科学学院，湖北 荆州 434025)

杨德国，何勇凤

(中国水产科学研究院长江水产研究所，农业部淡水生物多样性保护重点实验室，湖北武汉430223)

邓义

(湖北省荆州市长湖水产管理处，湖北 荆州434025)

于2015年11月对湖北长湖马洪台区进行浮游植物群落结构进行调查，获得了浮游植物现存种类与丰度数据，使用Shannon-wiener指数、均匀度指数、Margalef指数对该区域秋季的浮游植物的多样性进行了分析，并据此评价了该区域的水质现状。结果显示，共鉴定该水域现有浮游植物植物7门53种(含变种变型)，以绿藻门的种类为主，达31种，占物种总数的58.49%，其丰度占总丰度的35.86%；各样点浮游植物丰度相差不大，最大值为7.72×106ind./L；使用优势度指数筛选出优势种6种，优势种在所有样点均有出现，各样点优势种的丰度占比超过70%，尖尾裸藻有最大的优势度(0.21)，扭曲小环藻、小球藻次之(均为0.19)。综合分析认为秋季长湖马洪台区属于中度污染、中贫营养型水体。

长湖；浮游植物；群落结构；水质评价

浮游植物是水生态系统的重要初级生产者，是水生生物群落结构中的重要组成部分[1]。浮游植物的种类组成和数量变化，不仅影响到浮游动物的分布，而且也与水体的水质、营养状态水平密切相关，因而在水质生物学监测以及评价中占有极重要地位[2]。从浮游植物群落结构研究中得到的群落结构变化信息能用于水体的富营养化水平评价，当许多浮游植物种类的信息结合在一起构成某种指数时，可更有效地运用于水质评价中[3]。

长湖位于湖北省中部，是境内的第三大天然淡水湖泊，也是长江中下游流域和江汉平原地区重要的生态功能区，正常湖容5.43×108m3，平均水深1.7m水域面积140km2，岸线长约310km，有“百里长湖”之称。近年来，水产养殖活动、工农业及生活废水的排放使得长湖的水质不断恶化[4]，2001～2011年的水质监测资料显示，长湖多数年份水质处于Ⅳ～劣Ⅴ类，主要超标污染物为TP、TN、CODMn等[5],现有对长湖浮游植物群落结构的研究集中于2012～2013年[6]。马洪台区为长湖中部的一片开阔水域，区域内有一定范围的水产养殖面积，本研究基于2015年11月浮游植物的调查资料，分析了该区域内浮游植物的群落结构及分布状况，并运用多样性指数对水质现状进行评价，旨在为该区域的水资源利用及长湖拆围后期的治理工作提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 采样点设置与样本采集

参照《湖泊富营养化调查规范》[7]和《湖泊生态调查观测与分析》[8]设置采样点，共设4个采样点：MHT1～MHT4，各样点地理坐标详见表1。

表1 长湖马洪台采样点地理坐标

浮游植物定性样本使用25号浮游生物网采集，使用4%的甲醛固定；定量样本使用1L采水器在上、中、下水层各取1次样，混匀后取1L，加入10mL鲁哥氏液固定，最终浓缩至30mL进行计数。浮游植物的鉴定参考《中国淡水藻类系统分类及生态》[9]。

1.2 数据处理

浮游植物多样性指数选取Shannon-wiener指数(H)、Margalef指数(D)、均匀度指数(E)进行计算。优势种由优势度指数Y确定，Y>0.02即为优势种。各指数详细说明如下：

D=(S-1)/lnN

E=H'/log2S

式中，S为物种数目；Pi为属于种i的个体在全部个体中的比例；N为群落中全部物种的个体数；ni为物种i的个体数；fi为第i种在各采样点出现的频率，参照文献[10]采用H、D、E这3种指数对水质进行评价，其中H为0～1时代表重污染，1～3为β-中污染，大于3为轻污染或无污染；D为0～1时代表重污染，1～2为α-中污染，2～3为β-中污染，3～4为寡污染，大于4为水体清洁；E为0～0.3时为重度污染，0.3～0.5为中度污染，大于0.5为轻污或无污。

使用Jaccard种类相似性指数J分析站点间浮游植物群落组成的差异，计算公式为J=c/(a+b-c)，其中a、b分别为不同站点浮游植物的种类数，c是2个站点共有的浮游植物种类数，J=0表示完全不相似，J=1表示完全相似，J为0.01～0.25时表示极度不相似，J为0.26～0.50时表示轻度相似，J为0.51～0.75时表示中度相似，J为0.76～0.99时表示极相似。

原始数据使用EXCEL 2013记录保存，图表的制作也在其中完成。多样性指数、优势度指数的计算均在R_V3.2.4中完成，其中多样性指数使用VEGAN包[11]中的相关函数计算，优势度与相似性指数的计算使用自编程函数实现。

2 结果与分析

2.1 浮游植物群落结构

本调查共鉴定出该水域现有浮游植物53种(含变种变型)，隶属8门，各种类在各样点的分布见表2。其中，以绿藻门的种类为主，共33种，占总种类数的62.26%，其后依次为蓝藻门、硅藻门、裸藻门，分别占总种类数的15.09%、11.32%、3.77%，其他门共占总种类数的7.56%。

表2 长湖马洪台区浮游植物站点

续表2门种(属)拉丁名MHT1MHT2MHT3MHT4颗粒直链藻Melosiragranulata(Ehr.)Ralfs.++++针状菱形藻Nitzschiaacicularis++++绿舟形藻Naviculaviridula+++肿胀桥湾藻Cymbellatumida+网状三角藻Triceratimreticulum+绿藻门针形纤维藻Ankistrodesmus+Chlorophyta小球藻Chlorellavulgaris++++绿球藻Cladophoraaegagrophila+++四尾栅藻Scenedesmusquadricauda++++硬弓形藻Schroederiarobusta++++月牙藻Selenastrumbibraianum+++镰形纤维藻变异种Ankistrodesmusfalcatusvar.mirabilis+空星藻Coelastrumsphaericum+++四足十字藻Crucigeniatetrapedia++++集星藻Actinastrumhantzschii+++三角四角藻Tetraedrontrigonum+++斜生栅藻Scenedesmusobliquus+++四角盘星藻Pediastrumtetras+丝藻属Ulothrix+四星藻属Tetrastrum++小型月牙藻SelenastrumMinutum(Nag).Coll+++四棘鼓藻ArthrodesmasconvergensHer++二形栅藻Scenedesmusdimorphus+衣藻Chlamydomonas+实球藻Pandorinamorum++湖生卵囊藻Oocystislacustris++针形纤维藻Ankistrodesmusacicularis++多形角星鼓藻StaurastrumpolynterphumBreb++尖细栅藻Scenedesmusacuminatus+鼓藻属Cosmarium++黏四集藻Pallmellamucosa+++斜生栅藻Scenedesmusobliquus++空球藻Eudorinaelegans+卷曲纤维藻Ankistrodesmusconvolutes++湖生小椿藻Characiumlimneticum+纤细月牙藻Selenastrumgracile+裸藻门尖尾裸藻Euglenaoxyuris++++Euglenophyta鳞孔藻属Lepocinclis+扁裸藻属Phacus+++黄藻门黄管藻属Ophiocytium+Xanthophyta黄丝藻属Tribonema+隐藻门微小隐球藻AphanocapsadelicatissimaW.etG.S.West+Cryptophyta金藻门黄群藻Synuraceaeurelin+Chrysophyta

图1 各样点不同门藻类丰度分布

各样点不同门藻类丰度分布如图1所示，各样点浮游植物丰度相差不大,MHT3藻类丰度最大，为7.72×106ind./L；MHT2藻类丰度最小，为5.63×106ind./L。除MHT4以硅藻门的丰度占优(35.26%)外，其他样点均以绿藻门的丰度占优(均超过33.15%)，裸藻门在MHT3的丰度占比也超过30%。参照湖泊富营养化藻类丰度评价标准[12]，评定马洪台各样点属于贫中营养。

各样点相似指数见表3，相似指数范围为0.35～0.67，MHT2与MHT3之间属于中度相似，其他样点间处于轻度相似。

表3 各样点间相似性指数

表4 长湖浮游植物优势种的优势度和出现频率

图2 各样点优势种丰度分布图

图3 多样性指数样点分布图

2.2 浮游植物优势种

本调查中浮游植物优势种的优势度与出现频率详见表4，优势种共6种，蓝藻门、绿藻门各2种，硅藻门、裸藻门各1种，各优势种在所有站点都有分布。尖尾裸藻的优势度为最大值(0.21)，小球藻与扭曲小环藻(0.19)次之，微小平裂藻、湖泊色球藻、四尾栅藻的优势度分别为0.03、0.04、0.03。

图2是各样点优势种丰度分布图。由图2可知，优势种的丰度在各样点总丰度的占比超过70%，作为主要优势种的尖尾裸藻、扭曲小环藻、小球藻在各样点的占比在16.54%～31.89%之间，说明优势种在该区域占具较大的优势。

2.3 浮游植物多样性指数与水质评价

马洪台区各采样点的多样性指数分布详见图3，由图3可知，冬季马洪台区浮游植物Shannon-wiener指数(H)变化范围为2.06～2.34，均匀度指数变化范围为0.44～0.48，Margalef指数(D)变化范围为1.22～1.24。依据Shannon-wiener指数评定马洪台区处于β-中度污染，依据均匀度指数则评定为中度污染，依据Margalef指数评定为α-中度污染。

3 讨论

3.1 马洪台区浮游植物群落结构

柴毅等[13]于2012年夏季对长湖的调查发现：长湖全区以蓝藻门的种类为主，两栖颤藻是长湖4个区域的主要优势种，优势度高度集中，多样性差，群落结构不稳定。本研究中，马洪台区秋季浮游植物群落以绿藻门的种类居多，其次是蓝藻门、硅藻门的种类。优势种共6种，优势种在所有样点中均有出现，且对各样点浮游植物总丰度贡献较大。尖尾裸藻、小球藻、扭曲小环藻作为主要优势种，优势度指数在0.20左右，基本处于同一水平，其他优势种的优势度均处于较低水平。Jaccard相似性指数的结果显示多数样点间属于轻度相似，样点MHT2与MHT3之间属于中度相似。

3.2 马洪台区水质现状

Shannon指数、均匀度指数、Margalef指数均评定马洪台区属于中度污染，依据藻类丰度评定为中贫营养。同时，马洪台区秋季的某些优势种是水质污染的指示种[14]，例如，栅藻是淡水中常见的浮游藻类，极喜在营养丰富的静水中繁殖，许多种类对有机污染物具有较强的耐性，在水质评价中可作为污带的指示种，而四尾栅藻是乙型中污带的指示种。平裂藻多生活在静水水体，喜较肥沃水质或长有水草的沿岸区。然而这些种类并未取得绝对的优势，其丰度占比仅为27.32%。因此，综合认为，秋季马洪台区属于中度污染、中贫营养型水体。

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2016-06-14

“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD25B08-03)。

周淼(1995-)，男，现从事水生生物学研究。通信作者:柴毅,chaiyi123456@126.com。

S932.7

A

1673-1409(2016)27-0028-05

[引著格式]周淼，聂细荣，黄俊，等.长湖马洪台区秋季浮游植物群落结构特征分析[J].长江大学学报(自科版)，2016，13(27)：28～32.