水口水库雄江段浮游植物季节变化及其生物多样性

崔利峰

(福建省淡水水产研究所，福建 福州 350002)

水口水库位于闽江干流，总库容26亿m3，以发电为主，兼顾航运、防洪等综合效益。自2004年以来，水口水库网箱养殖鱼类屡次发生大面积缺氧死亡事件，尤其是在2011年8月下旬至9月上旬期间[1]。雄江离水库大坝约8 km，是水口水库主要网箱养殖区，也是水体低溶氧频发区域。2010年高山等[2]从水体是否分层、水温及水体还原性物质的角度分析了水口水库水体低溶解氧的成因。浮游植物是水域生态系统中的初级生产者，也是水中溶解氧的主要来源。在物质循环和能量转化过程中起着重要作用，其群落结构的变化往往是反映水环境状况的重要指标[3]。有关水口水库浮游植物群落结构的季节变化的研究却未见报道。本研究在2016年8月至2017年7月对水口水库雄江段采集水样，进行浮游植物种类组成、季节变化等研究，目的在于补充水口水库雄江段浮游生物基础数据，以期为该水域渔业资源合理利用提供科学依据，同时通过运用生物多样性指数对当前网箱养殖区的水质状况进行评价。

1 材料与方法

1.1 采样时间、站位布设

采样时间：2016年8月—2017年7月，每月采集样品一次，共计采集12次。在水口水库雄江段选取一个断面设置3个站位，其中XJ1位于主河道，XJ2位于库湾口，XJ3位于库湾内(图1)。

1.2 采样与分析方法

定性水样用25#筛绢浮游生物网采集表层水样，定量水样用采水器分别采集表层、5 m、10 m等3个水层的水样，然后等比例混合，用1.5%鲁格氏液固定，静置沉淀48 h后，去除上清液后浓缩至30 mL左右，充分摇匀后取出0.1 mL于计数框内，按种类在10×40 倍显微镜下统计细胞数。同时现场用SMARTROLL便携式水质多参数测定仪记录溶解氧、水温。

浮游植物的鉴定参考《淡水微型生物图谱》[4]、《中国内陆水域常见藻类图谱》[5]、《福建省大中型水库常见淡水藻类图集》[6]等资料中的方法。

浮游植物的多样性指数采用以下计算公式：

Shannon-Wiener多样性指数H′：

H′=-∑PilnPi

式中：Pi为群落中第i种个体数占物种总个体数的比例。

浮游植物指示法评价水体营养状况，贫营养、中营养、富营养3个营养级别的浮游植物数量评价指标分别为<30×104个/L、30×104～100×104个/L和>100×104个/L[7]。

2 结果与讨论

2.1 浮游植物的种类组成及季节性变化

调查期间共鉴定出浮游植物7门90种(表1)，其中蓝藻门5属6种，占总种数的6.67%；硅藻门20属41种，占总种数的45.60%；绿藻门20属36种，占总种数的40.00%；甲藻门2属2种，占总种数的2.22%；金藻门1属1种，占总种数的1.11%；裸藻门2属3种，占总种数的3.33%；隐藻门1属1种，占总种数的1.11%。

从浮游植物种类数变化(图2)中可以看出，调查水域浮游植物全年以硅藻、绿藻种类较多。其中硅藻种类全年基本维持在10种以上，冬、春季节(12—4月)达到15种以上；绿藻在夏季(5—8月)为主要种类，达到15种以上，冬季种类最少，低于10种。

表1 调查水域浮游植物种类名录

续表1

2.2 浮游植物密度及季节变化

年度调查中浮游植物密度变化范围为1.77×104～5.66×105cells/L(图3)，均值为1.81×105cells/L。9—10月以隐藻为主，11—3月以绿藻为主，4—6月以硅藻为主。藻类密度全年出现两个峰值，分别在3、8月。结合图4可以看出，在两个高峰时出现的藻相有所不同，其中3月藻类高密度主要是绿藻、硅藻大量繁殖，优势种为绿藻中的环丝藻(Ulothrixzonata)和链丝藻(Ulothrixflaccidum)；8—9 月藻类高密度主要为绿藻、蓝藻、隐藻共同作用，优势种为隐藻中啮蚀隐藻(Cryptomonaserosa)；优势种变化方面，8—10 月以啮蚀隐藻为主，11 月至次年3 月以环丝藻、链丝藻为主，4—7月以颗粒直链藻最窄变种(Melosiragranulatavar.angustissima)、环丝藻、啮蚀隐藻为主。

2.3 水温、溶解氧与藻相的关系

综合图3、图4和图5分析，浮游植物密度变化趋势和水温变化趋势基本一致，说明水温是影响藻类生长的关键因素。当水温高于30℃时，蓝藻中的微小平裂藻(Oscillatoriatenuissima)、隐藻中的啮蚀隐藻大量繁殖；水温低于20℃，绿藻中的丝藻属、硅藻中颗粒直链藻(Melosiragranulata)大量繁殖。

溶解氧变化趋势(图5)中，雄江水域低溶氧暴发时间在8月、9月，与高山等[2]于2008—2009年对雄江库湾低溶氧的分析(认为出现时间多为6—10月)以及崔利峰[8]对水口水库主要库湾2012年2月—2014年12月水体溶解氧时空分布规律的研究结果(溶解氧最低值出现在9—11月)基本一致。从图3中可以看到，在9—10月和3—4月浮游植物密度各有一个急剧下降阶段，但是从图5中，只能看到一个低溶氧阶段(9月)，3—4月的藻类大量死亡并没有引起水域的低溶氧。原因是在高温背景下，藻类在短时间内大量死亡的耗氧速率大，而在低温情况下，大量死亡的藻类耗氧速率慢，从而减弱了低溶氧表现程度。

2.4 浮游植物多样性季节变化

调查水域的浮游植物Shannon-Wiener多样性指数范围在2.24～3.86，年平均值为3.07，其中9、12和3月数值较低，分别为2.46、2.57和2.24，变化趋势见图6。

2.5 水质评价

2.5.1 浮游植物指示法

调查期间雄江段水域浮游植物密度均值为1.81×105cells/L，全年中只有8、9和3月密度较高，分别为5.66×105、4.52×105和3.59×105cells/L，根据贫营养、中营养、富营养3个营养级别的浮游植物数量评价指标分别为<30×104、30×104～100×104和>100×104个/L[7]，该段水域基本属于贫-中营养程度，与倪新[9]于2002年研究的水口水库雄江断面为富营养状况相比较，雄江水域水质得到一定程度的改善。

2.5.2 多样性指数法

多样性指数是根据生物结构中种的数目，以及各个种的个体数目的分配情况，而设计出的一种数值指标。从理论上说，当浮游植物所处的生态系统受到环境胁迫时，其种类数和个体数都会减少，导致多样性指数会降低[10]。一般来说，多样性指数越大，水质越好，对于Shannon-Weaver指数，0～1为重污染，1～3为中污染，大于3为轻污染或无污染[11]。本次调查期间，雄江段水域Shannon-Weaver多样性指数有7个月时间大于3，只有5个月时间介于2～3之间。综合来看，该段水域目前基本处于中-轻度污染。

3 小结

通过对2016年8月至2017年7月水口水库雄江断面浮游植物调查、分析发现：

1)该水域共调查出浮游植物7门90种，全年以硅藻、绿藻种类较多，冬季种类多于其它季节。

2)浮游植物密度平均值为1.81×105cells/L。9—10月以隐藻为主，11—3月以绿藻为主，4—6月以硅藻为主。藻类密度全年出现两个峰值，分别在3、8月。

3)雄江水域低溶氧的一个原因是浮游植物大量死亡消耗氧气。在9—10月和3—4月浮游植物密度有两个急剧下降阶段，但只有高温季节的9—10月浮游植物大量死亡会造成低溶氧，而3—4月却不会。

4)目前水口水库雄江段水质状况属于贫-中营养程度，属于中-轻度污染，与2002年水质状况相比，具有一定程度的改善。