长寿湖浮游植物多样性及水质评价

闫苏苏，刘朔孺,，雷波

(1.重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆 400045; 2.重庆市环境科学研究院，重庆 401147)

长寿湖浮游植物多样性及水质评价

闫苏苏1，刘朔孺1,2，雷波2

(1.重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆 400045; 2.重庆市环境科学研究院，重庆 401147)

2013年3月至2014年2月对长寿湖7个采样点进行逐月调查，共鉴定出浮游植物84种，隶属7门55属，绿藻门和硅藻门为长寿湖浮游植物最主要群落组成。全年Margalef 种类丰富度指数d的变化范围为1.08～2.00，Shannon-Wiener 多样性指数H′的变化范围为2.03～3.95，Pielou均匀度指数J的变化范围为0.39～0.76，秋、冬季水质状况优于春、夏季。各区域采样点多样性指数差异较小，Margalef 种类丰富度指数d表现为西北部湖区较高，中部东部湖区采样点次之；Shannon-Wiener 多样性指数H′及Pielou均匀度指数J均表现为中部湖区较高，西北部、东部湖区次之，西北部及中部湖区水质状况优于东部湖区。综合三种多样性指数初步评价，研究区域全年水质处于中-无污染状态。

浮游植物；多样性指数；水质评价

长寿湖又称狮子滩水库，建成于1954年，大坝位于重庆市长寿区长寿湖镇，主要来水为龙溪河，是龙溪河流域下游控制性水库，湖水流经长寿城区汇入长江。长寿湖由中部湖区、东部湖区和西北部湖区构成，是长寿区重要的饮用水水源地，具有生物多样性保护、生态旅游等重要的生态功能。目前对长寿中氮磷、重金属污染情况研究较多[1-4]，而浮游植物及水质评价的相关研究报道较少。

浮游植物是湖泊水域生物群落的重要组成部分，是水生生态系统的重要初级生产者,其演替规律受到相关物理、化学、生物和气候等环境因子的影响[5-8]。浮游植物可以综合反映水质状况，在水质监测中常被用作水质污染指示生物及评价水质污染状况[9-11]。因此，对长寿湖浮游植物多样性指数在时间和空间上的变化进行分析，探究其反映水生态环境的稳定性及在时空上的变化规律，从而进行水质评价，为全面了解长寿湖水环境质量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 采样点及采样时间

为全面了解长寿湖各区域环境因子及浮游植物的变化规律，设置7个点位：打鼓坪、石塔坡、兴龙湾、观音桥、万寿、三台和大坝口(图1)。其中打鼓坪、石塔坡和兴龙湾位于湖区西北部；观音桥和万寿位于湖区中部；三台和大坝口位于湖区东部。采样时间为2013年3月至2014年2月(春季3—5月、夏季6—9月、秋季10—11月、冬季12—2月)，每月采样一次。

图1 长寿湖采样点分布Fig.1 The sampling sites in Changshou Lake

1.2 样品采集与分析

浮游植物样品是取表层以下0.5 m处水样1000 mL，加入15 mL鲁哥试剂固定，在实验室中静置沉淀48 h后浓缩至50 mL，使用0.1 mL计数框进行鉴定[12]。

1.3 数据分析

用Excle对浮游植物生物多样性指数： Margalef 种类丰富度指数(d)、Shannon-Wiener 多样性指数(H′)和 Pielou 均匀度指数(J)进行计算。

Margalef 种类丰富度指数：d=(S-1)/log2N

Pielou 均匀度指数：J=H′/log2S

式中，Pi为第i种浮游植物个体数在总个体数中的比例；N为浮游植物所有种个体总数；S为浮游植物总种类。

Shannon-Wiener 多样性指数和Margalef 种类丰富度指数在0～1时为重污染、1～3时为中污染、大于3时为轻污染；Pielou 均匀度指数在0～0.3时为重污染、0.3～0.5时为中污染、大于0.5时为轻污染。

2 结果与分析

2.1 浮游植物组成

2013年3月至2014年2月对长寿湖流域7个采样点位进行逐月调查，共鉴定出浮游植物84种，隶属7门、11纲、18目、30科、55属。绿藻门和硅藻门为长寿湖浮游植物最主要群落组成，其中，绿藻门种类数最多，为23属41种，占浮游植物种数的48.81%。蓝藻门细胞密度比例最高，占总密度的48.48%，隐藻门、硅藻门次之，分别占总密度的18.81%和18.08%。

2.2 浮游植物多样性指数季节变化

长寿湖多样性指数季节变化见表1。Margalef 种类丰富度指数d的季节变化表现为：秋季(1.63)>冬季(1.60)>夏季(1.56)>春季(1.45)，全年变化范围为1.08～2.00。Shannon-Wiener 多样性指数H′的季节变化表现为：秋季(3.64)>夏季(3.31)>冬季(3.27)>春季(3.02)，全年变化范围为2.03～3.95。Pielou均匀度指数J的季节变化表现为：秋季(0.71)>冬季(0.62)>夏季(0.61)>春季(0.57)，全年变化范围为0.39～0.76。

2.3 多样性指数空间变化

长寿湖多样性指数的四季空间变化趋势见图2、3、4、5。春季Margalef 种类丰富度指数d的变化范围为1.08～1.94，最高值和最低值分别出现在观音桥和大坝口；Shannon-Wiener 多样性指数H′的变化范围为2.03～3.73，浮动范围较大，最高值采样点与Margalef 种类丰富度指数d相同，出现在观音桥，最低值出现在三台；Pielou均匀度指数J的变化范围为0.39～0.66，浮动范围较小，与Margalef 种类丰富度指数d及Shannon-Wiener 多样性指数H′最高值采样点相同，出现在观音桥，最低值采样点与Shannon-Wiener 多样性指数H′相同，出现在三台。

夏季Margalef 种类丰富度指数d的变化范围为1.28～2.00，最高值出现在石塔坡，最低值出现在大坝口，与春季最低值采样点相同；Shannon-Wiener 多样性指数H′的变化范围为2.83～3.95，变化趋势与Margalef 种类丰富度指数d较为相似，最高值出现在打鼓坪，最低值出现在万寿；Pielou均匀度指数J的变化范围为0.55～0.71，与Shannon-Wiener 多样性指数H′一样，最高值出现在打鼓坪，最低值出现在万寿。

表1 长寿湖多样性指数变化

图2 春季浮游植物多样性指数变化Fig.2 The phytoplankton diversity index changes in spring

图3 夏季季浮游植物多样性指数变化Fig.3 The phytoplankton diversity index changes in summer

图4 秋季季浮游植物多样性指数变化Fig.4 The phytoplankton diversity index changes in autumn

图5 冬季浮游植物多样性指数变化Fig.5 The phytoplankton diversity index changes in winter

秋季Margalef 种类丰富度指数d的变化范围为1.41～2.00，最高值出现在打鼓坪，最低值出现在三台；Shannon-Wiener 多样性指数H′的变化范围为3.25～3.95，最高值出现在打鼓坪，与夏季最高值采样点相同，最低值出现在石塔坡；Pielou均匀度指数J的变化范围为0.62～0.76，最高值出现在万寿，最低值出现在石塔坡。

冬季Margalef 种类丰富度指数d的变化范围为1.44～1.69，变化范围为四季最小，最高值出现在大坝口，最低值出现在三台，与秋季最低值采样点相同；Shannon-Wiener 多样性指数H′的变化范围为2.61～3.72，最高值出现在三台，最低值出现在石塔坡，与夏、秋季最低值采样点相同；Pielou均匀度指数J的变化范围为0.50～0.72，，最高值出现在三台，最低值出现在石塔坡，与秋季最低值采样点相同。

整体来看，各区域采样点差异较小，Margalef 种类丰富度指数d表现为西北部湖区较高，中部东部湖区采样点次之；Shannon-Wiener 多样性指数H′及Pielou均匀度指数J均表现为中部湖区较高，西北部、东部湖区次之。

2.4 多样性指数对长寿湖水质评价

Margalef 种类丰富度指数d、Shannon-Wiener 多样性指数H′及Pielou均匀度指数J对水质的评价标准见表2。

表2 多样性指数评价标准

长寿湖Margalef 种类丰富度指数d、Shannon-Wiener 多样性指数H′及Pielou均匀度指数J的水质评价结果见表3至表6。

春季Margalef 种类丰富度指数d的综合评价结果为中污染，各采样点的评价结果也都为中污染；Shannon-Wiener 多样性指数H′的综合评价结果为无污染，除万寿、三台和大坝口为β-中污染，其余各采样点均为无污染；Pielou均匀度指数J的综合评价结果为无污染，除三台为中污染外，其余各采样点均为无污染。

表3 春季浮游植物多样性指数评价

夏季Margalef 种类丰富度指数d的综合评价结果为中污染，各采样点的评价结果也都为中污染；Shannon-Wiener 多样性指数H′的综合评价结果为无污染，除万寿为β-中污染，其余各采样点均为无污染；Pielou均匀度指数J的综合评价结果为无污染，除三台为中污染外，其余各采样点均为无污染。

表4 夏季浮游植物多样性指数评价

秋季Margalef 种类丰富度指数d的综合评价结果为中污染，各采样点的评价结果也都为中污染；Shannon-Wiener 多样性指数H′和Pielou均匀度指数J的综合评价结果均为为无污染，各采样点也均为无污染。

表5 秋季浮游植物多样性指数评价

冬季Margalef 种类丰富度指数d的综合评价结果与各采样点的评价结果一致，均为中污染；Shannon-Wiener 多样性指数H′的综合评价结果为无污染，除石塔坡、兴龙湾和观音桥为β-中污染，其余各采样点也均为无污染；Pielou均匀度指数J的综合评价结果与各采样点评价结果一致，均为无污染。

表6 冬季浮游植物多样性指数评价

3 结论

(1)长寿湖全年Margalef 种类丰富度指数d的变化范围为1.08～2.00，Shannon-Wiener 多样性指数H′的变化范围为2.03～3.95，Pielou均匀度指数J的变化范围为0.39～0.76，秋、冬季水质状况优于春、夏季。

(2)长寿湖各区域采样点多样性指数差异较小，Margalef 种类丰富度指数d表现为西北部湖区较高，中部东部湖区采样点次之；Shannon-Wiener 多样性指数H′及Pielou均匀度指数J均表现为中部湖区较高，西北部、东部湖区次之，西北部及中部湖区水质状况优于东部湖区。

(3)综合三种多样性指数对长寿湖水质进行初步评价，研究区域的水质处于中-无污染状态。

[1] 白薇扬，全学军，谭怀琴，等.重庆长寿湖沉积物中重金属污染及潜在生态风险评价[J].地球与环境，2011，39(3)：382- 387.

[2] 白薇扬，张成，赵铮，等.三峡库区长寿湖水体不同形态汞的空间分布特征[J].环境科学，2015，36(8)：863- 869.

[3] 卢少勇，许梦爽，金相灿，等.长寿湖表层沉积物氮磷和有机质污染特征及评价[J].环境科学，2012，33(2)：393- 398.

[4] 刘淑容.重庆长寿湖氮磷污染状况分析[J].资源节约与环保，2013(11)：83- 84.

[5] 陶敏, 谢碧文, 齐泽民, 等. 沱江浮游植物群落特征及水质评价 [J]. 海洋与湖沼, 2016, 47(4): 854- 861.

[6] 王晓清, 曾亚英, 吴含含, 等. 湘江干流浮游生物群落结构及水质状况分析 [J]. 水生生物学报, 2013,37(3): 488- 494.

[7] 杨敏, 张晟, 刘朔孺. 草街水库蓄水后嘉陵江浮游植物群落特征及水质评价 [J]. 环境科学, 2015 (7): 2480- 2486.

[8] 雷波, 刘朔孺, 张方辉,等. 三峡水库上游长寿湖浮游藻类的季节变化特征及关键环境影响因子[J]. 湖泊科学, 2017, 29(2):369- 377.

[9] 朱明莹,于洪贤,马成学,等. 沙湖浮游植物多样性分析及水质评价[J]. 水产学杂志,2015(3):39- 43.

[10] 陶敏, 谢碧文, 齐泽民, 等. 沱江浮游植物群落特征及水质评价 [J]. 海洋与湖沼, 2016, 47(4): 854- 861.

[11] 王晓清, 曾亚英, 吴含含, 等. 湘江干流浮游生物群落结构及水质状况分析 [J]. 水生生物学报, 2013,37(3): 488- 494.

[12] 胡鸿钧, 魏印心. 中国淡水藻类——系统、分类及生态[M]. 北京：科学出版社，2006.

Phytoplankton Diversity and Water Quality Assessment in Changshou Lake

YAN Su-su1, LIU Shuo-ru1,2, LEI Bo2

(1.Faculty of Urban Construction and Environmental Engineering, Chongqing 400045, China; 2.Chongqing Academy of Environmental Science, Chongqing 401147, China)

A total of 7 phylums, 55 genera, 84 species of phytoplankton were identified during the investigation, which was performed from March 2013 to February 2014 monthly at 7 sampling sitets, Chlorophyta, Bacillariophyta and Cyanophyta were the main phylums. The annual variation range of Margalef index (d), Shannon-Weaver index (H′) and Pielou index (J) were 1.08～2.00, 2.03～3.95 and 0.39～0.76, the water quality in autumn and winter was better than spring and summer. There was no significant differences among different region’s diversity indexs, Margalef index (d) in northwest region was higher than central and eastern region, Shannon-Weaver index (H′) and Pielou index (J) in central region were both higher than northwest and central region, the water quality in northwest and central region was better than in the eastern region. The comprehensive evaluation result showed that annual water quality is in a state of middle-non pollution.

phytoplankton; diversity index; water quality assessment

2017-04-19

重庆市基本科研业务费计划项目(2016-hky-jcyj-01702)

闫苏苏 (1991—)，女，山东济宁人，硕士，主要从事水环境生物评价工作，E-mail:yss414@foxmail.com

雷波(1978—)，男，四川人，教授级高级工程师，硕士，主要从事生态环境研究，E-mail：leilibo@hotmail.com

10.14068/j.ceia.2017.03.016

X824

A

2095-6444(2017)03-0061-05