东风水库浮游植物群落结构年变化及水质生物评价

杨晓楠

（玉溪市生态环境质量分析中心，云南 玉溪 653100）

0 引言

浮游植物是水生态系统的初级生产者和食物链的基础环节，其群落结构的时空变化对水生态系统的结构和功能具有重要影响，同时也是重要的反映环境污染状况的指示物[1]。浮游植物的种类组成、丰度以及多样性指数等是评价水体富营养化和污染状况的重要指标[2]，因此，浮游植物群落结构特征被广泛应用于水生态状况的分类评价。水库是人工在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的湖泊，是一类易受人工调节干扰的水生生态系统，与河流型水生生态系统相比较，其水环境相对封闭，水体自净能力相对较弱[3]。因此，通过研究浮游植物群落结构监测水库水质状况十分有必要。

东风水库位于云南省玉溪市红塔区东北部沙头村，属珠江流域西江水系。现状水质为Ⅲ类，气候类型为中亚热带半湿润高原季风气候，冬春干旱，夏季多雨，干湿两季分明，温度四季变化不大，年均气温13.5℃。其汇水面积309.5km2，总库容9025万m3，系云南省最大的中型水库，是玉溪中心城区工业、农业和城镇生活用水的主要水源地[4]。

目前，关于东风水库浮游植物群落结构的研究未见报道。本研究于2019年6月—2020年5月每月对东风水库浮游植物群落结构进行属类鉴定和密度统计，分析了浮游植物的种群组成、优势属、多样性、均匀度、物种丰富度及群落结构的年变化特征，旨在探讨该水域浮游植物群落结构特征，科学评价其水质和营养状态，为该流域内水资源保护和开发利用提供基础性资料。

1 材料与方法

1.1 采样点位及时间

按照《水和废水监测分析方法》浮游生物点位设置的要求[5]，结合东风水库地形地貌及其周边不同的环境条件，共设置西北库区（S1）、库心（S2）和东南库区（S3）3个采样点位（图1）。于2019年6月—2020年5月，每月上旬对各点位进行浮游植物水样采集。

图1 东风水库采样点分布

1.2 样品采集及处理分析

浮游植物样品采集及鉴定方法参照《水和废水监测分析方法》[5]和《中国内陆水域常见藻类图谱》[6]。定性样品采集使用25号浮游生物网，在水体表层至0.5m深处以20～30cm/s的速度作∞形循回缓慢拖动1～3min，将采集的样品收集在50mL样品瓶中，带回实验室制片观察。定量样品采集使用有机玻璃采水器，采集0.5m处水样1L，现场加入15mL鲁哥试剂固定后带回实验室静置沉淀24h，用虹吸管抽掉上清液浓缩至30mL，取0.1 mL浓缩液进行显微分类计数，计数方法为行格计数法。定性定量样品均鉴定到属水平。

1.3 浮游植物群落结构参数分析

运用Shannon—Wiener多样性指数（H′）、Pielou均匀度指数（J）、Margalef 物种丰富度指数（D）和浮游植物优势度（Y）对东风水库浮游植物群落结构特征和水体营养状态进行分析和评价[7-8]，具体公式如下：

式中：Pi=Ni/N，为第i个属细胞密度（Ni）占总细胞密度（N）的比例；S为测点定量样品中浮游植物总属数；fi为第i个属出现的频率，fi为出现的样点数/样点总数；Y≥0.02的属为优势属。

1.4 水质和营养类型生物评价标准

1.4.1 水质评价标准

Shannon—Wienerer多样性指数H′为0～1表示重污染，H′为1～2表示中污染，H′为2～3表示轻污染，H′＞3表示清洁[7]。

Pielou均匀度指数J为0～0.3表示重污染，J为0.3～0.5 表示中污染，J＞0.5表示轻污染或无污染[7]。

1.4.2 营养类型评价标准

浮游植物细胞密度≤0.5 × 106cells/L表示极贫营养，0.5～1 × 106cells/L表示贫营养，1～9 × 106cells/L表示贫中营养，10～40 × 106cells/L表示中营养，41～80 × 106cells/L表示中富营养，81～99 × 106cells/L表示富营养，≥100 × 106cells/L表示极富营养[8]。

1.5 数据分析

使用WPS Office 2019表格对基础数据进行图表分析处理。

2 结果与分析

2.1 浮游植物种群组成及变化

定性和定量调查分析结果显示，东风水库共记录浮游植物8 门4 2属，其中，绿藻门（Chlorophyta）20属，占总属数的47.62%；蓝藻门（Cyanophyta）7属，占16.67%；硅藻门（Bacillariophyta）6属，占14.29%；甲藻门（Pyrrophyta）3属，占7.14%；隐藻门（Cryptophyta）及裸藻门（Euglenophyta）均为2属，各占4.76%；金藻门（Chrysophyta）、黄藻门（Xanthophyta）各为1属，各占2.38%（表1）。

表1 东风水库不同月份浮游植物属数

东风水库浮游植物种群组成在不同月份上有所差异，次年5月份浮游植物种群最多，为24属；9月、11月最少，为15属。各月份浮游植物种群组成上均以蓝、绿、硅藻门为主。绿藻门属数在次年5月最多，为9属，9月、10月、11月最少，为3属，其中，栅藻属（Scenedesmus）和四角藻属（Tetraedrom）2属在全年各月均出现；蓝藻门属数在7月最多，为7属，次年4月最少，为2属，其中，伪鱼腥藻属（Pseudanabaena）、蓝纤维藻（Dactylococcpsis）属2属在全年各月均出现；硅藻门属数在次年3、5月最多，为6属，8、9月和次年1月最少，为4属，其中，小环藻属（Cyclotella）和针杆藻属（Synedra）2属在全年各月均出现；隐藻门属数在12月和次年1、3月最多，为2属，其余各月均为1属，其中隐藻属（Cryptomonas）在全年各月均出现；甲藻门在次年3月最多，为2属，6、9、10、11、12月和次年1、4月均出现1属，其余月份未出现；金藻门在6、10月和次年5月均出现1属，其余月份未出现；裸藻门在次年5月出现2属，在6、9月和次年1、3、4月出现1属，其余月份未出现；黄藻门仅在次年4月出现1属，其余各月均未出现。

2.2 浮游植物密度的年变化

东风水库浮游植物细胞密度各月份间波动性较大，变化范围为73.25×104～14678.67×104Cells/L，最低出现在次年2月，最高出现在7月，相差14605.42×104Cells/L，年平均值为5576.43×104Cells/L；从季节的角度来看，浮游植物细胞密度存在季节性的显著差异，夏季（6、7、8月）细胞密度最高，秋季（9、10、11月）次之，冬季（12月和次年1、2月）明显降低，春季（3、4、5月）逐渐上升；从不同属类浮游植物密度组成来看，伪鱼腥藻属的细胞密度显著高于其他藻属的细胞密度，并呈现显著的季节性差异，夏季最高，秋季次之，冬季明显降低，春季逐渐上升，与总的浮游植物细胞密度季节性变化规律相一致（图2）。

图2 东风水库不同月份浮游植物细胞密度变化

2.3 浮游植物优势属和优势度变化

东风水库各月浮游植物优势属及优势度见表2。调查期间，蓝藻门中优势属最多，其次为绿藻门，硅藻门和隐藻门依次减少，其余各门属浮游植物未形成优势属。

表2 东风水库不同月份浮游植物优势属及优势度

各优势属在不同季节月份表现出一定的差异性。蓝藻门伪鱼腥藻属为全年优势属，其优势度在0.092～0.907波动，11月最高，次年2月、4月最低，束丝藻属除了8、9月和次年3、4、5月（春季）外，其余各月形成优势，拟柱胞藻属在夏秋季形成优势，蓝纤维藻属除了9、11、12和次年3月外，其余各月形成优势，绿藻门栅藻属、硅藻门小环藻属、隐藻门隐藻属在次年各月（冬末、春季）形成优势，分别在次年4月、2月、3月达到最高，为0.565、0.247、0.543。

绝对优势属随季节的变化而变化，6—12月和次年1、5月浮游植物以蓝藻门中伪鱼腥藻属占绝对优势，次年2、3月隐藻门中隐藻属占绝对优势，次年4月绿藻门中栅藻属占绝对优势。伪鱼腥藻属在夏、秋季和冬季初（12月、次年1月）一直占据绝对优势属位置，秋季末、冬季数量持续下降，到冬季末（次年2月）、春季初（次年3月）随着伪鱼腥藻属密度下降，隐藻占据绝对优势属位置，4月隐藻属数量下降，绿藻数量上升，绿藻门中栅藻占据绝对优势属位置，5月伪鱼腥藻属数量上升，成为绝对优势属。

2.4 浮游植物多样性变化

东风水库浮游植物多样性变化如图3所示。调查期间，Shannon-Wiener多样性指数（H′）变化范围为0.54～2.69，平均为1.41，次年2月份最高（2.69），12月份最低（0.54）；Pielou均匀度指数（J）变化范围为0.13～0.67，平均为0.35，次年2月份最高（0.67），12月份最低（0.13）；Margalef 物种丰富度指数（D）变化范围为0.93～2.78，平均为1.48，次年3月份最高（2.78），8月份最低（0.93）。

图3 东风水库不同月份浮游植物多样性指数（H′）、均匀度指数（J）和物种丰富度指数（D）

2.5 东风水库水质生物评价

用Shannon-Wiener多样性指数（H′）和Pielou均匀度指数（J）来评价东风水库水质，用细胞密度来评价其营养类型，各月水质和营养类型见表3。根据年均值来看，东风水库水质为中污染，营养类型为中富营养。

表3 东风水库水质生物评价

3 结论

（1）调查期间，东风水库共记录浮游植物8门42属，属数以绿藻门最多，其次是蓝藻门和硅藻门。浮游植物种群组成在不同月份上有所差异，次年5月份浮游植物种群最多为24属，9月、11月最少为15属。浮游植物细胞密度各月份间波动性较大，变化范围为73.25×104～14678.67×104Cells/L，最低出现在次年2月，最高出现在7月，年平均值为5576.43×104Cells/L；6—12月和次年1月、5月浮游植物以蓝藻门中伪鱼腥藻属占绝对优势，次年2、3月隐藻门中隐藻属占绝对优势，次年4月绿藻门中栅藻属占绝对优势。

（2）Shannon-Wiener多样性指数（H′）变化范围为0.54～2.69，平均为1.41，次年2月份最高（2.69），12月份最低（0.54）；Pielou均匀度指数（J）变化范围为0.13～0.67，平均为0.35，次年2月份最高（0.67），12月份最低（0.13）；Margalef 物种丰富度指数（D）变化范围为0.93～2.78，平均为1.48，次年3月份最高（2.78），8月份最低（0.93）。

（3）用Shannon-Wiener多样性指数（H′）和Pielou均匀度指数（J）来评价东风水库水质，用细胞密度来评价其营养类型，调查期间，东风水库水质为中污染，营养类型为中富营养。