東平湖水域浮游植物群落組成與生物量研究

王志忠，鞏俊霞，陳述江，孫 棟,陳金萍，王欽東，段登選 (山東省淡水水產(chǎn)研究所，山東 濟南 250117)

東平湖水域浮游植物群落組成與生物量研究

王志忠，鞏俊霞，陳述江，孫 棟,陳金萍，王欽東，段登選 (山東省淡水水產(chǎn)研究所，山東 濟南 250117)

研究了2006～2007年東平湖水域浮游植物群落組成、生物量和生物多樣性及變化。結果表明: 東平湖共檢出浮游植物8門142種。其中綠藻種類最多，64種，占浮游植物總種數(shù)的45.07%；其次為藍藻門、硅藻門和裸藻門，分別為27種、26種和10種，占19.01%、18.31%和7.04%；甲藻門、黃藻門、隱藻門和金藻門相對較少，分別為6種、4種、3種和2種，占4.23%、2.82%、2.11%和1.41%。浮游植物棲息密度和生物量變化范圍分別為(0.10～13.84)×107ind./L和0.45～ 37.23mg/L。東平湖浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)變化范圍分別為0.41～3.92和0.11～0.87，多樣性和均勻度均較好，表明東平湖水域浮游植物群落結構處于較完整和穩(wěn)定的狀態(tài)。

浮游植物；群落組成；生物量；東平湖

東平湖是我國南水北調東線工程的重要蓄水水庫與通道，也是山東省第二大淡水湖及重要漁業(yè)水域。近年來，隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，東平湖富營養(yǎng)化呈加重趨勢，直接影響到我國南水北調東線工程的實施和當?shù)厣鐣?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。浮游生物作為湖泊水域中魚、蝦、貝等漁業(yè)生物的主要餌料來源，也是水域生產(chǎn)力的重要指標，因此對東平湖浮游植物群落組成、生物量和多樣性及變化的研究，將為東平湖生態(tài)循環(huán)良性管理，以及漁業(yè)生態(tài)修復行動的實施提供理論依據(jù)和技術指導。

1 材料與方法

1.1采樣點布設

為準確、客觀地反映東平湖水域浮游植物的狀況，以研究東平湖水域浮游植物群落組成、生物量及其多樣性，選擇了5個代表性強的采樣點，分別記為1#、2#、3#、4#和5#。采樣點布設情況詳見圖1。

1.2調查時間與方法

分別于2006年5月16日、8月8日和11月9日，以及2007年3月29日、5月24日、8月9日和10月26日，共計對東平湖浮游植物進行了7次調查采樣。

采樣方法按照文獻[1]的要求進行，浮游植物分類鑒別和生物量計算按照文獻[1～3]的方法。

1.3浮游植物多樣性分析

為避免單一物種多樣性指數(shù)造成的計算偏差，采用Margalef種類豐富度指數(shù)(D)[4]、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)[5]和Pielou均勻度指數(shù)(J′)[6]等3項指數(shù)，對東平湖水域浮游植物多樣性進行分析。其計算公式如下：

Margalef豐富度指數(shù)：D=(S-1)/log2N。

Pielou均勻度指數(shù)：J′=H′/log2S。

式中，N為個體總數(shù)；Pi為種i的個體數(shù)占總個體數(shù)的比例；S為總種數(shù)。

1.4多樣性閾值分級評價

浮游植物多樣性分級評價，按照陳清潮等[7]提出的生物多樣性閾值評價標準進行，詳見表1。

表1 生物多樣性閾值的分級評價標準

2 結果與分析

2.1浮游植物群落組成

圖2 東平湖水域各門浮游植物組成

根據(jù)調查結果，共鑒定出浮游植物142種，隸屬于8門、85屬。其中：綠藻門種類最多，為37屬64種；其次是藍藻門、硅藻門和裸藻門，分別為18屬27種、15屬26種和4屬10種；甲藻門、黃藻門、隱藻門和金藻門相對較少，分別為4屬6種、2屬4種、3屬3種和2屬2種。浮游植物的主要優(yōu)勢種群為藍藻門、綠藻門、硅藻門和隱藻門，其他門類占的比例均較少(圖2)。

2.2浮游植物的水平分布

東平湖水域浮游植物年平均棲息密度為(2.89±0.67)×107ind./L。各采樣點棲息密度從高到低依次為2#gt;5#gt;3#gt;1#gt;4#。其中，2006年棲息密度以5#最大，其次為1#和2#、3#和4#；2007年棲息密度以2#最大，其次為3#、5#和1#，4#最小(表2)?？梢?年調查結果均以4#棲息密度最小。

表2 東平湖水域浮游植物棲息密度 107ind./L

東平湖水域浮游植物年平均生物量為(12.76±1.61)mg/L。各采樣點生物量從高到低依次為1#gt;5#gt;2#gt;3#gt;4#。其中，2006年以1#最高，其次為5#和2#，3#和4#相對較低；2007年則以5#最高，其次為1#和2#，4#和3#相對較低(表3)。這一結果表明，1#、5#和2#浮游植物生物量較高，3#和4#相對較低。

表3 東平湖水域浮游植物生物量 mg/L

同一年度內，各采樣點浮游植物棲息密度和生物量的變化規(guī)律不盡相同，可能主要由各采樣點優(yōu)勢種類及其所占比例的不同所致。

2.3浮游植物的年度變化

浮游植物的棲息密度和生物量均逐漸增加，分別由2006年的(2.22±0.30)×107ind./L和(11.15±2.16) mg/L上升至2007年的(3.56±1.25)×107ind./L和(14.38±2.07)mg/L(表2、表3)，分別增加了60.56%和28.94%。2007年5月和8月的棲息密度和生物量均較2006年顯著增加，分別增加了30.11倍和6.42倍、1.71倍和1.65倍。

優(yōu)勢種群中，藍藻門所占比例有所下降，而硅藻門則有所上升。藍藻門的棲息密度和生物量所占比例分別由2006年的74.97%和19.52%，下降到2007年的65.46%和18.19%；硅藻門則由2006年的9.04%和36.67%，上升至2007年的13.13%和43.30%。

2.4浮游植物的季節(jié)變化

2.4.1 2006年季節(jié)變化

由表2、表3可看出，浮游植物棲息密度和生物量的變化規(guī)律相同，均表現(xiàn)為明顯升高的趨勢。棲息密度由5月的(0.19 ±0.05)×107ind./L上升至8月的(1.79±0.94)×107ind./L和11月的(4.67±0.76)×107ind./L。生物量由5月的(1.83±1.35) mg/L上升至8月的(8.88±2.92 )mg/L和11月的(22.73±7.27) mg/L。

各采樣點浮游植物棲息密度均升高。5月至8月升幅較大，5#升幅達1566.45%，4#、2#、3#和1#分別升高1519.05%、1478.60%、221.25%和201.43%；8月至11月升幅相對較小，最大升幅為1#，達1306.29%，其次為3#和4#分別升高333.70%和133.90%，5#和2#增幅相對較低，分別為52.59%和46.82 %。

各采樣點浮游植物生物量，5月至8月逐漸增加，以5#增幅最大，達2662.22%，3#、1#、4#和2#，分別增加837.25%、386.32%、240.48%和174.26%；8月至11月，生物量增幅最大為1#，達554.31%；3#、5#和2#分別增加382.01%、109.90%和65.30%，而4#生物量卻降低了7.81%。這一結果可能與各采樣點的水質營養(yǎng)狀況、浮游植物的優(yōu)勢種類及棲息密度等不同有關。

藍藻門棲息密度一直較高，且呈逐漸上升趨勢；綠藻門和隱藻門棲息密度均為5月最多、8月最少；而硅藻門則是5月最少、8月最多。藍藻門生物量降低，而硅藻門和綠藻門則增加。

2.4.2 2007年季節(jié)變化

由表2、表3可看出，浮游植物棲息密度高峰出現(xiàn)在5月，最低是3月，5月較3月升高了16.72倍。5月以后其棲息密度逐漸減少，8月和10月分別比5月減少了15.78%和43.52%，10月比8月減少了32.94%。生物量則以8月最高，其次是10月和5月，3月最低；8月較3月和5月分別提高了12.60倍和72.69%，10月較8月降低26.18%，5月較3月提高6.87倍。

3月至5月各采樣點浮游植物棲息密度均升高，升幅從高到低依次為2#gt;3#gt;5#gt;4#gt;1#。5月至8月，1#、4#和5#棲息密度升高，而2#和3#則降低。8月至10月，除4#棲息密度上升外，其他采樣點均下降。

各采樣點3月至5月浮游植物生物量均增加；增幅從高到低依次為3#gt;2#gt;1#gt;5#gt;4#。5月至8月生物量均增加；增幅以次為5#gt;4#gt;1#gt;3#gt;2#。8月至10月，除3#生物量增加外，其他采樣點均降低。

藍藻門棲息密度一直較高，以5月最多，3月最少；綠藻門、硅藻門均是3月最多，5月最少；而隱藻門則是3月最多，8月最少。藍藻門生物量3月最低，8月達到最高峰，然后又逐漸降低； 3月、5月綠藻門生物量較高，8月和10月明顯降低；3月、8月和10硅藻門生物量均較高，以10月最高，5月最低；隱藻門生物量逐漸降低。

2.5浮游植物的垂直變化

2007年5月和8月浮游植物棲息密度垂直變化表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，5月表層棲息密度較下層增加13.55%；而8月表層棲息密度較下層降低17.39%。

5月和8月浮游植物生物量，均是表層高于下層。5月生物量與棲息密度垂直變化規(guī)律相同，表層生物量較下層提高3.12%；而8月則與棲息密度垂直變化規(guī)律相反，表層較下層提高4.11%。

5月各采樣點浮游植物棲息密度，除1#表層低于下層外，其他各采樣點均是表層高于下層(圖3)。浮游植物生物量則表現(xiàn)為，1#和4#表層低于下層，2#、3#和5#則表層高于下層(圖4)。

圖3 5月各采樣點浮游植物棲息密度垂直變化成 圖4 5月各采樣點浮游植物生物量垂直變化

8月各采樣點浮游植物棲息密度的垂直變化均為表層低于下層，1#變幅最大達66.29%，其他則為2#gt;3#gt;4#gt;5#，5#變幅最小為1.83%(圖5)。各采樣點生物量的垂直變化(圖6)，1#、4#和5#均是表層高于下層，其升幅分別為22.80%、6.34%和2.48%；而 2#和3#則均為表層低于下層，其降幅分別為2.85%和15.45%。

圖5 8月各采樣點浮游植物棲息密度垂直變化 圖6 8月各采樣點浮游植物生物量垂直變化

2.6浮游植物多樣性及其評價

東平湖浮游植物種類豐富度指數(shù)極值范圍為0.99～4.14(表4)；最低值出現(xiàn)在2007年5月的3#，最高值在2007年10月的1#。2007年浮游植物種類豐富度指數(shù)自3月至5月逐漸降低，5月達最低值，之后(8月和10月)逐漸升高；2006年則逐月升高。

浮游植物多樣性指數(shù)變化范圍為0.41～3.92(表4)；最低值出現(xiàn)在2007年5月的3#，最高值在2006年8月的1#。2007年多樣性指數(shù)變化趨勢是3月(2.84)最高，5月最低(1.55)，5月以后又逐漸升高，8月和10月分別升至2.46和2.60；而2006年則為5月至8月逐漸升高，以后逐漸降低；由5月的2.27升至8月的2.43，11月又降至2.38。

浮游植物均勻度指數(shù)范圍為0.11～0.87(表4)；最低值出現(xiàn)在2007年5月的2#，最高值為2006年5月的1#。2007年3月均勻度指數(shù)最高，5月降至最低，之后(8月和10月)逐漸升高；2006年則呈逐漸降低趨勢。

表4 東平湖浮游植物多樣性指數(shù)

浮游植物多樣性指數(shù)是其群落多樣性的指標值，均勻度是實際多樣性指數(shù)與理論上最大多樣性指數(shù)的比值，是一個相對值?，F(xiàn)常以多樣性指數(shù)小于l、均勻度小于0.3作為多樣性較差的標準進行綜合評價[8]。本研究中，東平湖浮游植物多樣性指數(shù)均在1.55～2.84之間，大于1；均勻度指數(shù)的均在0.36～0.77間，大于0.3。表明東平湖浮游植物生物多樣性和均勻度均較好，浮游植物群落結構處于較完整和穩(wěn)定的狀態(tài)。

根據(jù)東平湖不同采樣時間浮游植物多樣性閾值及其評價標準(表1)可知，東平湖浮游植物多樣性屬于Ⅲ級(較好)的調查次數(shù)有2次(2006年5月和2007年3月)，占總次數(shù)的28.57%；屬于Ⅱ級(一般)的有4次(2006年8月、2006年11月、2007年8月和2007年10月)，占57.14%；屬于Ⅰ級(差)的有1次(2007年5月)，僅占14.29%(表4)。

2.7富營養(yǎng)化狀況

根據(jù)何志輝等[9]對中國湖泊和水庫的營養(yǎng)分類，東平湖在2006年的5月(生物量為0.49 ～3.65 mg/L)及2007年的3月(生物量為0.53 ～2.72 mg/L)為中度營養(yǎng)類型，其他調查月份均為富營養(yǎng)類型，因此東平湖水域為中度營養(yǎng)水體-富營養(yǎng)水體。

3 小結

本調查結果表明，東平湖水域浮游植物棲息密度范圍為(0.10～13.84)×107ind./L，年均值2.89×107ind./L；生物量變化范圍為0.45～37.23mg/L，年均值為12.76mg/L。較1980年[10]東平湖水域浮游植物平均棲息密度(2.40×106ind./L)和生物量(2.27mg/L)分別提高了11.04倍和4.62倍。1980年的調查結果[10]表明，東平湖浮游植物棲息密度以3月最多，其次為5月、7月和9月，11月最少。本調查中，2006年的浮游植物棲息密度和生物量最高值均出現(xiàn)在11月，而2007年則分別出現(xiàn)在5月和8月，3月棲息密度和生物量均最低。這可能與2006年11月水體中磷酸鹽和總磷含量均明顯高于5月和8月，以及2007年3月水體中磷酸鹽和總磷含量不足(均未檢出，lt;0.01 mg/L)有關。

本研究結果浮游植物平均密度高于淀山湖(4.01×106ind./L)[11]、武漢南湖(2.489×106ind./L)[12]和洪湖((2.00～284)×105ind./L)[13]；但其高限值，明顯高于太湖五里湖浮游植物數(shù)量和生物量(分別為(320.4～3 390.6)×104ind./L和0.627～2.025ind./L)[14]和白洋淀浮游植物密度((55.5～1704.8)×104ind./L)[15]。其原因可能主要是由各自的研究區(qū)域、研究時間和調查次數(shù)等差異所致，尚需進一步研究探討。

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10.3969/j.issn.1673-1409.2011.05.117

S932.7

A

1673-1409(2011)05-0235-06

2011-03-10

山東省海洋與漁業(yè)廳資助項目。

王志忠，男，高級工程師，現(xiàn)主要從事漁業(yè)生態(tài)與水產(chǎn)養(yǎng)殖研究。