湖南横岭湖省级自然保护区丰水期浮游植物群落特征

夏 丹，夏放球，夏 玮，周 赞，袁 鸿，肖亚琴，徐佳娈，吴小丽，杨 蕊，陈敦学，牛艳东，6

（1.湘阴县林业局，湖南 湘阴 410500； 2.湘阴县横岭湖省级自然保护区管理委员会，湖南 湘阴 413100；3.湖南洞庭湖湿地生态系统国家定位观测研究站，湖南 岳阳 414000； 4.贵州大学，贵州 贵阳 550025； 5.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004； 6.洞庭湖流域生态系统管理与水资源可持续利用国际科技合作基地，湖南长沙 410004）

浮游植物在水生生态系统中作为初级生产者之一，能够对水环境作出指标评价，在水体营养状态中是重要的指示生物［1］，对维持水生生态环境的稳定性和完整性方面起着非常重要的作用［2］。水环境中的众多环境因子变化，能够对浮游植物群落特征及其动态变化产生较大的影响。因此，浮游植物常被作为水体健康状况评价的指示生物类群［3-4］，也可通过种类、丰度以及优势种群等群落结构特征来评价和检测水环境［5-6］。

横岭湖是洞庭湖湿地的重要组成部分，具有独特的、相对完好的区境［7］。近年来，有不少学者对洞庭湖的浮游植物群落特征进行了相关研究［8-9］，而关于洞庭湖区重要组成部分的横岭湖浮游植物群落特征的研究报道较少。本文通过对横岭湖浮游植物群落结构研究，了解横岭湖浮游植物群落结构，对横岭湖生态环境和水资源的保护提供数据支撑。

1 研究区概况

湖南横岭湖省级自然保护区位于岳阳市湘阴县北部，与东边的湘江和岳阳市屈原行政区隔江相望，南边接近湘阴县鹤龙湖镇和洞庭围镇，西边靠近益阳市沅江市，北边与东洞庭湖磊石山相接。湖区降水主要集中在4～6月，年平均气温16～17℃，7月平均气温29℃，绝对最高气温43℃，地理坐标介于112°38′—112°57′E与28°30′—29°03′N之间，是最典型的湿地生态系统［7］。20世纪70年代，横岭湖由于围垦频繁，使横岭湖湿地功能退化，加之近年来的工业、生活污水和人为的破坏，使横岭湖的湿地资源和生态系统极脆弱。横岭湖作为洞庭湖极其重要的航运和蓄洪通道之一，具有重要的保护意义。

2 研究方法

2.1 采样点设置

在横岭湖自然保护区共设立11个采样点，其中S1、S2、S3、S4采样点由湘江水注入；S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11采样点由资江水注入；S5、S6、S9、S10、S11为主要湖区；S1、S2在航运线上（见图1）。

图1 采样点分布图Fig.1 Distribution of sam pling points

2.2 样品采集与处理

2021年7月，调查人员使用浮游生物采水器采集水样1 L，装入采集瓶中，现场加入10 ml鲁哥氏试剂和5 ml甲醛固定，贴上采样点标签并带回实验室进行定量分析。沉淀定量水样48 h，浓缩至约50 ml。经充分摇匀后，通过直接计数法，快速吸取0.1 ml的浓缩液加入到0.1 ml浮游生物计数板内，再将计数板置于10×40倍光学显微镜下观察［10］。通过查阅《中国淡水藻类——系统分类及生态》［11］对浮游植物种类进行鉴定。

2.3 数据分析

本研究数据使用浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数 （H′）、Pielou均匀度指数 （J）和Margalef物种丰富度指数（D）对水质进行生物学评价（表1）［12］，并进行优势种的计算，优势度Y≥0.02的物种即定为优势种［13］。

表1 浮游植物多样性指数及水质评判标准Tab.1 Phytoplankton diversity index and water quality evaluation criteria

3 结果与分析

3.1 种类组成及优势种

本研究共鉴定出浮游植物49种，隶属于6门35属。其中绿藻门（Chlorophyta）种类最多，共18属 27 种，占总种数的 55.10%；硅藻门（Bacillariophyta）次之，共6属9种，占总种数的18.37%；蓝藻门（Cyanophyta）5属5种，占总种数的10.20%；裸藻门（Euglenophyta）3属4种，占总种数的8.16%；隐藻门（Cryptophyta）2属3种，占总种数的6.12%；甲藻门（Pyrrophyta）1属1种，占总种数的2.04%。优势种为蓝藻门中的密集微囊藻 （Microcystis densa）、水华束丝藻（Aphanizomenon flosaquae），绿藻门类中的实球藻（Pandorinamorum）和衣藻（Chlamydomonas sp.），优势度分别为0.345 1、0.053 1、0.069 1和0.118 4（见表2）。

表2 横岭湖自然保护区浮游植物物种组成和优势种Tab.2 Phytoplankton species com position and predom inant species in Hengling Lake Nature Reserve

绿藻门相比于其它门类，在各个采样点中种类居多。在S2号采样点最多，属于湘江水来源；S7号采样点最低，属于资江水来源；S5、S9号采样点浮游植物种类数相对较低，处于横岭湖主要湖区（见图2）。

图2 横岭湖自然保护区各采样点浮游植物种类数Fig.2 Number of phytoplankton species at each samp ling point in Hengling Lake Nature Reserve

3.2 密度和生物量

本次浮游植物调查，采样点整体平均密度4.05×105个·L-1，其中S2号采样点最大，为6.55×105个·L-1；其次是S6号采样点，密度为5.85×105个·L-1；S5号采样点密度最小，为2.66×105个·L-1。平均生物量为0.61 mg·L-1，其中S6号采样点最大，为1.20 mg·L-1，S2号采样点次之，为0.74 mg·L-1，S5号采样点最少，为0.37 mg·L-1。

续表2 横岭湖自然保护区浮游植物物种组成和优势种Continued Tab.2 Phytoplankton species composition and predom inant species in Hengling Lake Nature Reserve

按门类统计：蓝藻门浮游植物平均密度最大，为1.85×105个·L-1；其次是绿藻门，浮游植物平均密度为1.40×105个·L-1。平均生物量最大的是绿藻门，为生物量0.20 mg·L-1；其次是蓝藻门，生物量0.13 mg·L-1。在各个采样点中，蓝藻门浮游植物密度处于绝对优势，甲藻类浮游植物在大多数采样点中未发现（见表3）。

表3 浮游植物各门在各采样点的密度和生物量Tab.3 Densities of phytoplankton phyla at each sam pling point in Hengling Lake Nature Reserve

3.3 生物多样性指数

各采样点浮游植物Margalef物种丰富度指数（D）在2.06 ～6.42 之 间，平 均 值 为3.62；Shannon-Wiener多样性指数（H′）在2.35～3.97之间，平均值为3.05；Pielou均匀度指数（J）在0.71～0.88之间，平均值为0.79。其中Margalef物种丰富度指数有7个采样点低于平均值；Shannon-Wiener多样性指数有6个采样点低于平均值；Pielou均匀度指数有5个采样点低于平均值（见图3）。对各采样点水质进行生物学评价，对于整体生态指数的均值均达到轻度污染的标准。

图3 横岭湖自然保护区浮游植物多样性指数Fig.3 Phytop lankton diversity index in Hengling Lake Nature Reserve

4 结论与讨论

通过对湖南横岭湖湿地自然保护区丰水期调查，共记录浮游植物6门35属49种，其中绿藻门种类数最多，与洞庭湖1988—2017年期间浮游植物的记录相同［14］。浮游植物平均密度以蓝藻门为主，这与洞庭湖浮游植物以硅藻门为主有所不同［15］，与PEG（Plankton Ecology Group）研究模型相符［16］。由于横岭湖丰水期各采样点水温较高（约28℃），而绿藻和蓝藻最适生长温度在20～25℃、25～30℃［17］，更接近横岭湖水环境温度，有利于蓝藻类和绿藻类浮游植物生长和繁殖。整体上横岭湖浮游植物平均密度为4.05×105个·L-1，相比于水环境污染程度较严重的洞庭湖区南汉垸水体浮游植物平均密度 （1.13×106～2.04×107个·L-1）偏低［18］；相比于外口连通且长期保持较高流速水体的长江三口-西洞庭水体浮游植物密度（3.28×105个·L-1）偏高［19-21］。

S1、S2号采样点浮游植物密度较大，这与航道区域浮游植物群落特征相反［22］。各个采样点中，S1、S2、S3、S4号采样点位于湘江来水区域，与资江来水区域的各采样点相比，湘江来水区域的采样点浮游植物密度更高。由于注入横岭湖的来水河流不同，浮游植物群落结构不同［23］。湘江流域经济发达，多为城市聚集区沿线且居民较多，人为活动频繁，营养盐更为丰富，导致所处在航道处的S1、S2号采样点浮游植物密度反而偏高，对于远离湘江的S3、S4号采样点浮游植物密度偏低。主湖体区域除S6号采样点外，其余采样点浮游植物密度都比沿岸带偏小，沿岸带因更易受到降雨、风浪、陆地氮磷营养盐的输入，浮游植物群落中除了适应沿岸带生境的自生物种，还有可能从湖泊其它水域因风力扰动或者水流流动带来的其它物种［24-25］。S6号采样点由于处在回水湾处且水流较为平缓，营养物质容易聚集［26］，浮游植物密度偏大。

湖南横岭湖湿地自然保护区浮游植物优势种类较少，以蓝藻类和绿藻类为主，其中优势种微囊藻属是富营养化水体指示种［27］，束丝藻是产毒、产嗅的重要藻源［28］。根据浮游植物Margalef物种丰富度指数 （D）、Shannon-Wiener多样性指数（H′）和Pielou均匀度指数（J）的评价标准，横岭湖各采样点Margalef物种丰富度指数（D）均值为3.62；Shannon-Wiener多样性指数（H′）均值为3.05；Pielou均匀度指数（J）均值为0.79。对于整体区域生态指数的均值均达到二类水的标准，部分区域为三类水标准。这与横岭湖贫水期浮游动物水质评价结果相似［29］，但相比于Margalef物种丰富度指数（D）和Shannon-Wiener多样性指数 （H′）的均值，丰水期值较大。当Shannon-Wiener多样性指数（H′）越大，表明浮游植物群落结构越稳定，水质越好［30］，说明丰水期比起贫水期浮游群落结构更稳定，水质更好。

横岭湖夏季丰水期浮游植物群落蓝藻门和绿藻门平均密度要远远大于硅藻门，与洞庭湖其它区域有所差别。说明湘江来水比资江来水水源营养盐物质更丰富，对横岭湖自然保护区整体水质评价为轻度污染，部分区域为中度污染。