鏡泊湖浮游植物多樣性現(xiàn)狀分析

劉玉勇，周緒申，侯炳江，羅 陽

（1.黑龍江省水環(huán)境監(jiān)測中心，哈爾濱 150001；2.水利部海河水利委員會，天津 300170）

湖泊水體是人類重要的淡水資源，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人口劇增，工農(nóng)業(yè)污染物不斷注入湖泊，使湖泊水體富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重，引起湖泊中的浮游植物大量繁殖，水質(zhì)惡化而喪失其功能，成為當(dāng)今舉世矚目的環(huán)境向題之一[1]。浮游植物為水域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的主要初級生產(chǎn)者，對維持淡水生態(tài)系統(tǒng)平衡起重要作用，其數(shù)量、種群組成的變化對湖泊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生顯著的影響[2]。

鏡泊湖是中國最大的高山堰塞湖，在淡水養(yǎng)殖、旅游、發(fā)電、運(yùn)輸以及飲水水源等方面具有重要經(jīng)濟(jì)效益[3]，但由于其不斷地開發(fā)、上游污染源、湖區(qū)污染源和農(nóng)牧漁業(yè)及水土流失對湖區(qū)的污染等原因，鏡泊湖環(huán)境污染也日益加劇[4]。為了解鏡泊湖的浮游植物多樣性現(xiàn)狀，筆者于2011年8月對鏡泊湖的浮游植物進(jìn)行了調(diào)查，從浮游植物群落的種類組成、密度、群落結(jié)構(gòu)以及多樣性指數(shù)等角度對鏡泊湖浮游植物進(jìn)行分析和評價，為鏡泊湖生物資源的保護(hù)和利用提供生物學(xué)資料，也為鏡泊湖水生生態(tài)環(huán)境及水生生物資源保護(hù)提供基礎(chǔ)資料與科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

鏡泊湖，歷史上稱阿卜湖，在行政區(qū)劃上屬于黑龍江省寧安市，位于黑龍江省東南部張廣才嶺與老爺嶺之間，即寧安市西南50km處，距牡丹江市區(qū)110km，地處E120°30′～E129°10′，N43°46′～N44°18′，總面積約200km2，該湖南接吉林省的敦化縣，西靠海林市，北連牡丹江[3]。它為大約10000a前，約在第四紀(jì)的中晚期火山爆發(fā)，玄武巖漿堵塞牡丹江河道而形成的火山熔巖堰塞湖泊，是中國最大的典型熔巖堰塞湖。

鏡泊湖水深平均為40m，由南向北逐漸加深，最深處達(dá)62m，湖身縱長50km，最寬處9km，最窄處枯水期約300m，在350m水位高程時（平均水位）湖岸線長198km，湖面面積91.5km2，湖泊容積11.8×108m3。全湖分為北湖、中湖、南湖和上湖4個湖區(qū)，由WS～EN走向，蜿蜒曲折，呈 “S”型，湖岸多港灣。湖盆形態(tài)由南向北逐漸加深，底質(zhì)南部多為腐泥，北部多為砂巖，并有少量的砂、淤泥沉積；湖周圍尚有30余入湖山間河流，較大者有大夾吉河、松乙河。

1.2 采樣斷面布設(shè)

鏡泊湖為狹長的深水湖泊，且中游有一重要支流匯入，本次調(diào)研分別在鏡泊湖湖口（鏡泊山莊附近）、湖中（大姜窯溝附近）和湖尾（東大泡）布設(shè)3個監(jiān)測斷面，對其進(jìn)行采樣和分析。

1.3 研究方法

浮游植物定性樣品用25號浮游生物網(wǎng)（200目），在水下0.15m處作 “∞”字型拖曳3min，入樣品瓶后加3mL福爾馬林固定，保存于100 mL標(biāo)本瓶中帶回分析；浮游植物定量樣品則取1L水樣于樣品瓶中，加15mL魯哥氏液固定，帶回實驗室靜置后分析。

浮游植物鏡檢以蔡司Scope A1顯微鏡進(jìn)行，定性樣品分類主要依據(jù)形態(tài)學(xué)分類方法，種類鑒定參照 《Freshwater Algae of North America：Ecology and Classification》[5]和 《中國淡水藻類—系統(tǒng)、分類及生態(tài)》[6]；定性樣品帶回實驗室靜置24h，然后濃縮至30mL，以浮游生物計數(shù)框?qū)ζ溥M(jìn)行計數(shù)，根據(jù)濃縮倍數(shù)計算藻細(xì)胞密度。

為了避免單純使用一種多樣性指數(shù)造成計算結(jié)果出現(xiàn)偏差，采用多樣性指數(shù)：Shannon-Wiener指數(shù)，計算公式為：

式中H′（S）為多樣性指標(biāo)，S為種類個數(shù)，N為同一樣品中的個體總數(shù)，ni為第i種的個體數(shù)[7]，H′（S）值：0～1多污帶，1～2為α－中污帶，2～3為β－中污帶，＞3為寡污帶[8]；Mar-galef指數(shù)：，將R值劃為4個等級：R＞5，水質(zhì)清潔，R＞4，寡污型，R＞3，β－中污型，R＜3，α－中污－重污型[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成

對鏡泊湖浮游植物調(diào)查中，共發(fā)現(xiàn)浮游植物8門54種（變種），詳細(xì)種類構(gòu)成見表1，其中藍(lán)藻門13種，占調(diào)查種類數(shù)的24.1%；綠藻門20種，占調(diào)查種類的37%；硅藻門13種，占調(diào)查種類的24.1%；甲藻門3種，占調(diào)查種類的5.6%；黃藻門、金藻門、裸藻門和隱藻門種類較少，分別為1種、1種、2種和1種，所占種數(shù)比例較小。藍(lán)藻門、綠藻門和硅藻門占總調(diào)查種類數(shù)的85.2%，為構(gòu)成鏡泊湖浮游植物種類組成的優(yōu)勢類群。湖口、湖中和湖尾種類數(shù)分別為37種、15種和26種，分別占發(fā)現(xiàn)種數(shù)的68.5%、27.8%和48.2%，湖口斷面發(fā)現(xiàn)種類最多，湖中斷面發(fā)現(xiàn)種類最少。

表1 鏡泊湖浮游植物組成Table1 Phytoplankton composition of Jingbo Lake

續(xù)表1Continoues table 1

鏡泊湖湖口、湖中和湖尾3斷面浮游植物細(xì)胞密度分別為10.06×106個／L、6.01×106個／L和1.67×106個／L，湖口斷面的藻細(xì)胞密度最高，其次為湖中，湖尾密度最小，從上游至下游水體藻細(xì)胞密度有逐漸減小的趨勢。取鏡泊湖3斷面各門浮游植物細(xì)胞密度作圖，見圖1，藍(lán)藻門和硅藻門占比例較大，其次為綠藻門類群。

圖1 鏡泊湖浮游植物各門藻細(xì)胞密度Fig.1 Algal cell density of phytoplankton in Jingbo Lake

湖口、湖中和湖尾3斷面水體中，浮游植物細(xì)胞密度組成差異較大，其中湖口斷面藍(lán)藻門占比例較大，占總細(xì)胞密度的71.8%，為該斷面的優(yōu)勢門類，其次為硅藻門類群，占17.7%；湖尾和湖中斷面硅藻門占比例較大，分別占總細(xì)胞密度的81.5%和97.4%，為該斷面的優(yōu)勢門類，其次為藍(lán)藻門類群，分別占總細(xì)胞密度的8.4%和2.2%，湖中斷面優(yōu)勢類群較單一；綠藻門在湖口、湖中和湖尾3斷面藻細(xì)胞密度組成中，分別占9.5%、0.2%和3.9%，較藍(lán)藻門和硅藻門所占比例?。淮送庠诤矓嗝娼鹪彘T占總細(xì)胞密度的5.5%，為該斷面重要的組成部分，而在湖口和湖中斷面所占比例較??；黃藻門、裸藻門、甲藻門和隱藻門細(xì)胞密度較小，均未超過總藻細(xì)胞密度的1%。

鏡泊湖水體浮游植物在3個斷面中，其中占優(yōu)勢的種類為藍(lán)藻門的微小平裂藻、假魚腥藻、羅氏藻，以及硅藻門的梅尼小環(huán)藻、鈍脆桿藻，3斷面中所占的比例均不相同。湖口水體微小平裂藻密度最高，占總細(xì)胞密度的37%，其次為假魚腥藻，占總細(xì)胞密度的17.9%，再次為羅氏藻和小環(huán)藻，分別占總細(xì)胞密度的12.8%和12.3%，4者共占總細(xì)胞密度的80.1%；湖中水體鈍脆桿藻密度最高，占總細(xì)胞密度的88.2%，其次為顆粒直鏈藻，占總細(xì)胞密度的8.3%，兩者共占總細(xì)胞密度的96.5%；湖尾斷面水體鈍脆桿藻密度最高，占總細(xì)胞密度的61.9%，其次為梅尼小環(huán)藻，占總細(xì)胞密度的17.9%，兩者共占總細(xì)胞密度的79.8%，其余種類藻細(xì)胞密度均≤5%。

2.2 多樣性指數(shù)及評價

鏡泊湖水體浮游植物在3斷面的多樣性指數(shù)見表2，Shannon-Wiener指數(shù) H′（S）值為0.74～3.07，依據(jù)H′（S）值評價，則鏡泊湖水體介于多污帶與寡污帶之間；Margalef指數(shù)R值為0.9～2.23，依據(jù)R值評價，則鏡泊湖水體介于α－中污－重污型與β－中污型之間。從兩種多樣性指數(shù)評價結(jié)果分析，鏡泊湖水體湖口多樣性指數(shù)最高，其次為湖尾，再次為湖中。根據(jù)兩種多樣性指數(shù)，說明鏡泊湖水體存在一定的污染，尤其在湖中和湖尾斷面。

以況琪軍等[10]藻類生物學(xué)指標(biāo)評價湖泊營養(yǎng)類型評價，鏡泊湖藻細(xì)胞密度在1.67×106～10×106個／L之間，屬于貧中營養(yǎng)型至中營養(yǎng)型；以種群結(jié)構(gòu)評價，鏡泊湖水體浮游植物組成主要類群為藍(lán)藻、硅藻、綠藻、裸藻，則屬于富營養(yǎng)型；以葉綠素a評價，鏡泊湖葉綠素a為6～64.75μg／L，屬于貧中營養(yǎng)型至中富營養(yǎng)型湖泊。根據(jù)詹玉濤等[9]利用指示性浮游植物群落劃分的污染等級，鏡泊湖下游藍(lán)藻門為優(yōu)勢類群，且組成比例＞70%，水體污染類型為多污帶，中上游硅藻門為優(yōu)勢類群，且組成比例＞60%，水體污染類型為寡污帶。

表2 浮游植物多樣性指數(shù)Table2 Phytoplankton diversity index

3 討 論

鏡泊湖為我國東北高緯度山谷型湖泊，其物種結(jié)構(gòu)組成與華北地區(qū)和南方一些湖庫有所差異，浮游植物鑒定中存在部分較難鑒定的種類。本次研究受時間所限，在樣點布設(shè)與月份采集方面有所不足，未能詳實反映鏡泊湖浮游植物時空變化，因此本文作為鏡泊湖浮游植物現(xiàn)狀分析，為將來研究積累部分參考數(shù)據(jù)。

浮游植物Shannon-wiener指數(shù)評價結(jié)果與兩者相差偏大，其原因是由于生物多樣性指數(shù)法有缺陷，該方法只是單方面從生物群落的量值反映河流污染程度，而忽略了不同生物種群之間的差異性及生態(tài)學(xué)特征[11]。該指標(biāo)是較早研究的結(jié)果，而在國內(nèi)外，有關(guān)生物多樣性指數(shù)方面雖已有了一定的研究[12]，但在該指數(shù)公式的修正和其在實際應(yīng)用中所涉及的區(qū)域適用性等方面仍有待于進(jìn)一步深入地探討研究。

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