长潭水库浮游植物群落结构及其富营养化评价

潘鸿，唐宇宏

（遵义医科大学a.公共卫生学院,b.管理学院,贵州 遵义 563000）

长潭水库为位于福建、广东、江西3省交界地区的广东省梅州市蕉岭县境内，库尾与福建省武平县交接，为蕉岭县备用水源水库［1］，也是饮用水水源一级保护区［2］。然而，近些年，水库污染严重，水质持续恶化，藻华频繁爆发［1-3］，导致水库使用功能减退。黄鹤等［1］利用2011 年—2012 年的数据分析了水库水环境生态健康状况，王超等［2］利用2011 年10 月至2012 年7 月的数据分析了水库的富营养化水平及浮游植物分布特征，陈虹［3］利用2011 年至2014年的理化指标分析了水库的富营养化水平。

浮游植物是水生态环境的良好指示生物，其群落特征常作为水环境评价的重要指标［4-6］。王超等［2］基于属一级分类水平对长潭水库浮游植物群落进行研究，胡国成等［7］在研究浮游生物群落时，多数浮游植物种类并未确定；而本研究则从种一级分类水平对其群落结构进行更深入的探讨，以期丰富广东省水库浮游植物区系、群落演替以及水质管理等方面的研究资料。

1 材料与方法

1.1 水库区域概况

广东省梅州市的长潭水库位于韩江流域石窟河中游（东经116°04′08″—116°08′01″，北纬24°42′02″—24°50′15″），为大（2）型水库。水库为典型的河道型水库，水流自北向南流，海拔从约190 m（库尾）降至160 m 左右（大坝）。水库全长约22 km，宽约100～350 m，水深1～40 m，平均水深30 m；水库集水面积1 990 km2，水域面积4.3 km2，总库容1.72×108m3；全年平均水温约24 ℃，多年平均流量为55.8 m3/s［2,7,8］。

1.2 样点布设及采样时间

长潭水库为由北向南走向的狭长河道型水库，从最北端的库尾至最南端的大坝共布设5个采样点（表1）；2010 年和2011 年丰水期（7 月）及枯水期（12 月）对各采样点的浮游植物样品进行采集。

表1 长潭水库样点位置Table 1 Sampling sites in Changtan reservoir

1.3 样品采集及处理

浮游植物样品采集、预处理、定性鉴定及计数方法与潘鸿等［9］一致，其中定性样品由潘鸿在显微镜下观察形态特征，并结合文献［10-12］描述特征进行分类鉴定。细胞丰度（Abundance,cell/L）则参照章宗涉等［13］研究方法计算；生物量以生物体积（Biomass,mm3/L）计，计算方法与潘鸿等［9］一致。

1.4 优势度指数及多样性指数

浮游植物优势种判定方法（Mcnaughton优势度，Yi）和标准与潘鸿等［9］一致；多样性指数选择Shannon-Weaver 指数（H），以属一级数据计算，其计算公式及富营养化评价标准参照文献［6］。

2 结果

2.1 种类组成及优势种

参照《中国淡水藻类：系统、分类及生态》［10］的分类系统，将室内初步检出的105 种（含变种）浮游植物分别归属于7 门9 纲18 目30 科55 属。其中，绿藻、硅藻、蓝藻分别为47 种、24 种和19 种，占总种数的44.76%，22.86%和18.10%；其余各门均不足10 种（表2）。

表2 长潭水库浮游植物组成Table 2 The composition of phytoplankton in Changtan reservoir

浮游植物优势种共16 种，其中以蓝藻、绿藻、硅藻及隐藻分别为8 种、4 种、2 种和2 种；丰、枯水期分别有12 种和9 种，其中5 种在丰、枯水期均能形成优势（表3）。

表3 长潭水库浮游植物优势种Table 3 The dominant species of phytoplankton in Changtan reservoir

续表

2.2 丰度及生物量

浮游植物丰度均值范围在3.16×106～3.33×107cell/L之间，沿水流方向［普滩圩（S1）、西山渡（S2）、白沙潭（S3）、澳洲山庄（S4）、大坝（S5）］呈上升趋势（图1，左）；其丰、枯水期均值范围分别为1.59×107～3.33×107cell/L 和1.60×107～2.39×107cell/L。浮游植物生物量均值范围在3.14～20.95 mm3/L 之间，沿水流方向呈波浪式起伏（图1，右），其丰、枯水期均值范围分别为3.30～11.88 mm3/L 和3.13～20.95 mm3/L。

图1 浮游植物丰度（左）和生物量（右）的空间分布Fig.1 Spatial variation of phytoplankton abundance （left） and biomass （right） in Changtan reservoir

丰水期蓝藻丰度所占比例最高，绿藻次之；沿水流方向，蓝藻比例呈上升趋势，而绿藻则呈降低趋势。枯水期以绿藻和硅藻丰度所占比例较高，上游［普滩圩（S1）和西山渡（S2）］硅藻比例高于中下游［白沙潭（S3）、澳洲山庄（S4） 和大坝（S5）］；下游［澳洲山庄（S4）和大坝（S5）］绿藻比例高于中上游［普滩圩（S1）、西山渡（S2）和白沙潭（S3）（图2，左）。丰水期生物量除大坝（S5）样点以蓝藻居多而外，其余各采样点均以绿藻居多；枯水期以绿藻、硅藻和其他藻类为主（图2，右）。

图2 长潭水库浮游植物丰度（左）和生物量（右）组成Fig.2 Composition of phytoplankton abundance （left） and biomass （right） in Changtan reservoir

2.3 Shannon-Weaver指数及富营养化评价

Shannon-Weaver 指数在0.50～2.50 之间，表明水库富营养状态在中营养至超富营养之间；丰水期的范围在1.00～2.00 之间，表明水库为富营养水平，且上游［普滩圩（S1）和西山渡（S2）］高于中下游［白沙潭（S3）、澳洲山庄（S4）和大坝（S5）］；而枯水期范围在1.50～2.50 之间，为中营养至富营养水平之间，且下游高于上游（图3）。

图3 长潭水库浮游植物的Shannon-Weaver 指数（H）Fig.3 Shannon-Weaver index of phytoplankton in Changtan reservoir

3 讨论

长潭水库浮游植物经过室内初步鉴定，共检出105 种（含变种），分属7 门9 纲18 目30 科55 属。其种类数远高于黄鹤等的5 门33 种［1］，王超等的4 门11科16 属［2］和胡国成等的6 门55 种［7］。黄鹤等［1］未对浮游植物研究方法进行介绍，王超等［2］和胡国成等［7］介绍了采样方法，但未详细描述其镜检步骤；而采样方法及镜检步骤的不同可能导致浮游植物检出结果存在较大差异。

长潭水库的浮游植物丰度沿水流方向呈上升趋势（图1，左），可能是因水库从河流入库到大坝之间的浮游植物生境由激流环境到静水环境过渡［14］，而水流减缓更有利于浮游植物生长繁殖［14,15］所致。丰水期的水温相对较高，更有利于蓝藻的生长［15］，因此，长潭水库浮游植物优势种多以蓝藻为主；然而，水库位于北回归线附近，其丰、枯水期水温差异相对较小，而枯水期相对较低的水温更有利于其他类群藻类生长和繁殖，导致其优势种类群较多，包括绿藻、隐藻、硅藻和蓝藻等种类（见表2）。

浮游植物生物量为不同种类的丰度与其平均细胞体积的乘积之和，而浮游植物中不同藻类的平均体积差异较大［8,14］；因此，长潭水库浮游植物生物量沿水流方向的变化趋势不同于丰度，为波浪式起伏（图1，右）。丰水期绿藻的丰度仅次于蓝藻（图2，左），但其测量的细胞体积为蓝藻的近30 倍，所以换算出的浮游植物丰度整体以绿藻占优势（图2，右）；枯水期绿藻、硅藻及其他藻类的丰度比例相对较高（图2，左），而这些类群的细胞个体差异也较大，因此换算出的浮游植物生物量组成存在较大的差异（图2，右）。

丰水期的Shannon-Weaver指数在1.00～2.00之间，且表现为上游（河流区）高于中下游（过渡区/湖泊区），与胡国成等［7］研究结果中的2010 年7 月数据及变化趋势相似；而枯水期的Shannon-Weaver指数1.50～2.50 之间，与王超等［2］的研究结果中2011 年12 月的数据及变化趋势相符。尽管长潭水库检测出的浮游植物种属数远高于胡国成等［7］和王超等［2］，但多数检测出的浮游植物种或属的相对数量（Ni/N）＜3.5%，其对Shannon-Weaver 指数贡献率＜0.01；部分种或属的相对数量（Ni/N）＜11%，其贡献率也＜0.05；因此，本研究的Shannon-Weaver 指数与胡国成等［7］和王超等［2］的结果差异不大。Shannon-Weaver 指数评价长潭水库富营养化的结果显示：丰水期和枯水期分别为富营养水平和中-富营养水平；这与丰水期优势种多数为多污带指示种，而枯水期多数为中污-多污带指示种［5,14,16］的指示结果较为吻合，因为污染指示种也能够很好的反映水质污染现状［5］。

4 结论

本文浮游植物定性镜检步骤能够增加稀有物种的检出概率，有利于浮游植物物种多样性研究及地理区系分布准确性的提高；浮游植物丰度空间分布与水库中水流速度有关，水库缓流区（过渡区）或静流区（湖泊区）对于浮游植物丰度的增加是否与浮游植物类群/种类有关尚需开展进一步研究；浮游植物多样性指数评价的水库湖泊区的营养状态高于河流区是否具有较高准确性有待进一步研究证实，因为水库的富营养状态不仅与浮游植物有关，还与水体中营养盐等指标有关。