礦化度對清水型水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響

龍倫明，柴 夏，蔣 偉

（南京中科水治理股份有限公司，江蘇 南京 210008）

礦化度對清水型水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響

龍倫明，柴 夏，蔣 偉

（南京中科水治理股份有限公司，江蘇 南京 210008）

對比分析大源公園湖和麓湖水生態(tài)系統(tǒng)，得出礦化度對湖泊水質(zhì)的好壞、沉水植物和浮游生物種類演替的影響。結(jié)果表明：礦化度對沉水植物和浮游動植物影響較顯著。大源公園湖的沉水植物以馬來眼子菜和篦齒眼子菜為優(yōu)勢種群，浮游藻類以硅藻和藍藻為優(yōu)勢種群，浮游動物種類稀少；麓湖的沉水植物以黑藻和苦草為優(yōu)勢種群，浮游植物以藍藻和綠藻為優(yōu)勢種群，浮游動物以輪蟲為主。

礦化度；水生態(tài)系統(tǒng)；沉水植物；浮游生物；影響

礦化度是水中所含各種離子、分子及化合物的總量，表示水的礦化程度，是水體化學成分的重要標志［1］。近年來，礦化度已成為湖泊研究的重 點［2］，特別是 沙 漠 湖 泊。Bowers［3］等研究了葉綠素 a與礦化度之間的線性關系，Rozema［4］等認為礦化度在紫外光段的相關性可能是由于咸水促進了硅藻等藻類的生長，巫文文［5］等對高礦化度沙漠湖泊水體的光學特性做了深入研究。某些沙漠湖由于水淺、蒸發(fā)量大等原因?qū)е虏糠趾V化度偏高［6］，一些通江湖泊、水庫、人工湖因為水源條件的差異也會使湖水呈現(xiàn)不同的礦化度。然而，對這些水體的礦化度的研究甚少。本文以礦化度差異較顯著的大源公園湖和麓湖為例，通過水體營養(yǎng)鹽、沉水植物、浮游動植物對兩湖進行分析比較，得出不同礦化度情況下水生態(tài)系統(tǒng)的特征。

1 研究方法

1.1 研究概況

大源公園湖 （30°42′N，104°2′E）與麓湖（30°25′N，104°3′E）都為地產(chǎn)人工湖，位于四川省成都市境內(nèi)，屬于亞熱帶濕潤季風氣候，年均溫為16.7℃，年均降水量為 945.6mm［7］。大源公園湖水面面積約2.75萬 m2，水深 1～3m，主要補水源為地下水，礦化度在1500mg／L左右。麓湖水面面積約35.04萬 m2，水深 1～4m，主要補水源為府南河，礦化度在 170mg／L左右。兩湖水生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定，已成為典型的草型湖泊［8］。礦物質(zhì)對水生生態(tài)系統(tǒng)的演替起了至關重要的作用，在兩湖礦化度差異明顯的情況下，都表現(xiàn)出各自水生態(tài)系統(tǒng)的特點。

1.2 材料與方法

于2012年4～5月，對大源公園湖和麓湖進行水樣采集和浮游動植物采集，根據(jù)湖泊形態(tài)特征，大源公園湖和麓湖各自選取了4個采樣點 （圖 1、圖2）。水樣分析指標主要包括：TN、TP、Chla和TDS，其實驗方法參照地表水環(huán)境標準［9］，并運用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法 （TLI）評價湖泊的富營養(yǎng)化程度［10］。浮游動植物的定性分析：1L水樣用 15ml魯哥氏液固定，室內(nèi)靜置 48h后濃縮至30ml，用0.1ml浮游動植物計數(shù)框在 10×40倍下鏡檢計數(shù)，并鑒定種類［11］。對全湖的沉水植物種類和生物量進行統(tǒng)計，植物群落分類標準采用姜漢僑等的《植物生物學》［12］。

2 結(jié)果分析

2.1 水質(zhì)的理化指標分析

兩湖的水質(zhì)理化指標如圖3所示，大源公園湖TP含量比麓湖低，平均含量為0.015mg／L，在監(jiān)測期間略有降低；麓湖TP平均含量為0.034mg／L，為大源公園湖 TP含量的2倍左右，總體含量維持在同一水平。大源公園湖 TN含量為0.203～0.494mg／L，隨著時間的推移不斷減小，一段時間后趨于穩(wěn)定；麓湖 TN含量與變化趨勢與大源公園湖基本一致。大源公園湖 Chla含量為 1.81～3.34mg／m3，并稍有升高；而麓湖 Chla含量相對較小，為1.37～2.19mg／m3，平均含量為1.8mg／m3左右，但相對穩(wěn)定。兩湖水質(zhì)的最大差異表現(xiàn)于TDS含量，前者為1240～1500mg／L，平均含量為1370mg／L，而后者平均含量只有180mg／L左右，兩者平均含量相差近10倍。大源公園湖與麓湖的平均TLI維持在 30左右，兩者都處于中營養(yǎng)狀態(tài)。

2.2 沉水植物的生物量分析

出于生物多樣性的考慮，大源公園湖和麓湖種植了8種沉水植物，主要種類有：苦草 （Vallisneria spiralis）、黑藻 （Hydrilla verticillata）、馬來眼子菜 （Potamogeton malaianus）、伊樂藻 （Elodea）、蓖齒 眼 子菜 （Potamogeton pectinatus）、狐 尾藻（Myriophyllum）等。因水體環(huán)境的差異性，沉水植物種植后呈現(xiàn)出不同的優(yōu)勢種群 （表 1）。大源公園湖沉水植物覆蓋率達到了 78.3%，水深1～3m區(qū)域以馬來眼子菜群叢和篦齒眼子菜群叢為主，所占生物量分別為38.1%和 22.5%，有少量的狐尾藻和苦草伴生；水深1m以下區(qū)域以苦草群叢和黑藻群叢為主要優(yōu)勢種群，但此區(qū)域面積較小，只有總生物量的 7.6%和 11.2%，生長受到明顯抑制。麓湖中沉水植物覆蓋率達到了 51.4%，主要分布在3m以下區(qū)域。1～3m區(qū)域廣泛分布著苦草群叢，占總生物量的 35.4%，1～2m區(qū)域黑藻群叢較多，占總生物量的27.5%，苦草群叢和黑藻群叢之間零星分布著狐尾藻、伊樂藻、馬來眼子菜、金魚藻等，其中狐尾藻占總生物量的 14.3%，其它種類所占比例較小。由于季節(jié)原因未發(fā)現(xiàn)菹草。

表1 大源公園湖與麓湖各沉水植物生物量所占百分比

2.3 浮游生物種類組成

對大源公園湖和麓湖各自的4個采樣點的浮游生物進行種類鑒定，共檢出9大類群 40種小型浮游生物 （表2、表3）。

2.3.1 浮游動物種類組成

大源公園湖浮游動物種類較少，只鑒定出 5種。橈足類2種，為無節(jié)幼體 （Nauplicus）和橈足類幼體 （Copepod larva）；枝角類1種，為長肢秀體溞 （Diaphanosoma leuchtenbergianum）；輪蟲 1種，為曲腿龜甲輪蟲 （Keratella valga）。

麓湖浮游動物種類豐富，鑒定出 16種。橈足類4種，包括無節(jié)幼體、溫中劍水蚤 （Mesocyclops thermocyclopoides）、橈足類幼體和橈足類殘體 （Copepod residual body）；枝角類 4種，包括長額象鼻溞 （Bosmina longirostris）、長肢秀體溞、蚤體溞（Daphnia pulex）、枝角類殘體；輪蟲種類最多，有8種，為其優(yōu)勢種群，包括卜氏晶囊輪蟲 （Asplanchna brightwelli）、前節(jié)晶囊輪蟲 （Asplanchna priodonta Gosse）、鉤狀狹甲輪蟲 （Colurella uncinata）等種類。

2.3.2 浮游植物種類組成

大源公園湖藻類豐富，共鑒定出 14種。藍藻（Cyanophyta）5種，包括假魚腥藻 （Pseudanabaena limnetica）、擬柱孢藻 （Cylindrospermopsis sp．）、色球藻 （Chroococcus sp．）、顫藻 （Oscillatoria sp．）、點形平裂藻 （Merismopedia punctata）；綠藻 （Chlorophyta）只鑒定出 1種，為空球藻 （Eudorina elegans）；硅藻 （Bacillariophyta）有6種，包括小環(huán)藻 （Cyclotella sp）、肘狀針桿藻 （Synedra ulna）、曲殼藻 （Achnanthes sp．）等；裸藻 （Euglenophyta）2種，為裸藻 （Euglena sp．）和梭形裸藻 （Euglena caus sp．）。藻類優(yōu)勢種群為藍藻和硅藻。

麓湖藻類種類也較為豐富，共鑒定出 14種。藍藻種類最多，共 6種，包括色球藻、螺旋藻（Spirulina Turp．）、點形平裂藻、銅綠微囊藻 （Microcystis aeruginosa）、水華微 囊藻 （Microcystis flosaquae）；綠藻4種，包括單角盤星藻具孔變種（Pediastrum simplex var duodenaryum）、小球藻、空球藻 （Eudorina elegans）、實球藻 （Pandorina morum sp．）；硅藻 2種，為小環(huán)藻 （Cyclotella sp．）和針桿藻 （Synedra sp．）；甲藻 （Pyrrophyta）1種，為飛 燕 角 藻 （Ceratium hirundinell）；隱 藻（Cryptophyta）1種，為蝕藍隱藻 （Crytomonas acuta）。藻類優(yōu)勢種群為藍藻和綠藻。

表2 大源公園湖與麓湖浮游動物種類

3 討論

大源公園湖進水口的礦化度在 1000mg／L以上，大量礦物鹽的輸入使得水體礦化度維持在較高水平。有研究表明，湖泊固定大氣中的 N量可達湖泊需 N量的50%［13］，因此 N源主要來源于藻類和水生植物固定，與礦化度關系不大。大源公園湖TP含量只有麓湖的 50%，這與大源公園湖水體礦物鹽含量豐富，能吸附一部分 P，使其沉淀于底質(zhì)中有關。

不同類型、不同生長年齡植被對礦化度的忍耐程度不同［14］，礦物鹽脅迫對植物體的影響包括滲透脅迫、離子毒害、營養(yǎng)虧缺和打破植物的能量平衡等［15］。礦化度較高還會降低植物光合作用速率，并影響某些特定酶的作用效能［16～17］。大源公園湖水體礦物鹽豐富，耐鹽性較強的水生植物才能不受鹽脅迫而正常生長。王衛(wèi)紅［18］等對一些沉水植物進行耐鹽性比較，結(jié)果表明，馬來眼子菜、篦齒眼子菜和穗花狐尾藻的耐鹽性較好，黑藻和苦草的耐鹽性相對較弱，這與兩湖的植物群落結(jié)構(gòu)一致。要維持穩(wěn)態(tài)清水型水生態(tài)系統(tǒng)，不但要有較強的耐鹽性，對 N、P等營養(yǎng)鹽也要有較強的去除能力。宋福等［19］利用狐尾藻、菹草、苦草、伊樂藻、金魚藻、篦齒眼子菜、輪藻等7種沉水植物對受污染的草海水體 N、P去除速率進行了試驗研究，結(jié)果表明，每種沉水植物對水體TN、TP均有顯著去除作用，狐尾藻、苦草和篦齒眼子菜對 N、P的去除能力最強。兩湖的沉水植物優(yōu)勢種群也是苦草、眼子菜等對 N、P去除能力較強的種類。

由于浮游動物是單細胞動物，環(huán)境對其種群的數(shù)量有較大的影響［20］。不同水域類型的環(huán)境有不同優(yōu)勢種群的浮游動物。大源公園湖的礦化度較高，對浮游動物的生存影響很大，多數(shù)輪蟲都不能存活。麓湖礦化度較低，浮游動物種類豐富，輪蟲種類較多，說明在清潔的低礦化度水體中有利于輪蟲的生存。浮游藻類生物量主要受水體營養(yǎng)鹽含量、水溫、光照、浮游動物和濾食性魚類攝食、沉水植物等因素的影響［21］。藍藻普遍適應性較強，其種類仍很豐富。綠藻對礦化度較敏感，因此在大源公園湖中幾乎不能生存，而麓湖中種類豐富。曲殼藻、直鏈藻、舟形藻等硅藻種類喜好鹽堿環(huán)境，大源公園的高礦化度正好適宜多種硅藻的生長繁殖，而麓湖不適于硅藻的生存。

4 結(jié)論

礦化度對水體營養(yǎng)鹽含量、沉水植物種類、浮游生物群落結(jié)構(gòu)都有顯著影響，主要表現(xiàn)為：礦化度不同的水體，TDS相差甚大，TP含量差異明顯。礦化度對沉水植物優(yōu)勢種群的選擇起了至關重要的作用，大源公園湖以馬來眼子菜和蓖齒眼子菜為主要優(yōu)勢種群，而麓湖以苦草和黑藻為主要優(yōu)勢種群。大源公園浮游動物種類稀少，而麓湖種類相對豐富，這與礦化度影響了浮游動物的生命活動有關。礦化度對浮游藻類的種群結(jié)構(gòu)有較顯著的影響，大源公園湖藻類優(yōu)勢種群以喜鹽的硅藻和適應性強的藍藻為主，而麓湖的優(yōu)勢種群以適應性強的藍藻和耐鹽性弱的綠藻為主。

湖泊生態(tài)系統(tǒng)是一個復雜的體系，關于礦化度和湖泊生態(tài)系統(tǒng)的關系還需進行更深入的研究，為湖泊富營養(yǎng)化的防治提供更加完善的參考依據(jù)。

［1］Wilson WJ，Yueh SH，Dianardo SJ，et al.Passive Active L and S band（PALS）microwave sensor for ocean salinity and soil moisture measurements［J］.IEEE Trans Geosci Remote Sensing，2001，39 （5）：1039－1048.

［2］王躍峰，陳瑞保，白朝軍，等.西藏鹽湖 TM影像遙感分析［J］.鹽湖研究，2002，12（2）：1－7.

［3］Bowers DG，Michelson，Jacob EG.Inherentoptical properties of the Irish Sea determined from underwater irradiance measurement s ［J］.Estuar Coast and Shelf Sei，1996，43：433－447.

［4］Rozema J，Birn O，Bornman JF，et al.The role of UV－B radiation in aquatic and terrestrial ecosystems－an experimental and functional analysis of the evolution of UV－absorbing compounds ［J］.Photochem Photobiol－B：Biol，2002，66：2－12.

［5］巫文文，關洪軍，段洪濤，等.高礦化度沙漠湖泊水體的光學特性 ［J］.湖泊科學，2011，23（2）：209－216.

［6］陳善科，吳平.騰格里沙漠對周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響及其綜合治理措施 ［J］.草業(yè)科學，2003，20（2）：1－3.

［7］郝麗萍，方之芳，李子良，等.成都市近 50a氣候年代際變化特征及其熱島效應 ［J］.氣象科學，2007，27（6）：648 －654.

［8］濮培民，李裕紅，張晉芳，等.用生態(tài)修復調(diào)控浮游植物種群局部控制富營養(yǎng)化－以貴州紅楓湖水質(zhì)生態(tài)修復工程為例［J］.湖泊科學，2012，24（4）：503－512.

［9］國家環(huán)境保護總局.水和廢水監(jiān)測分析方法 （第4版）［M］.北京：中國環(huán)境科學出版社，2002：32－70.

［10］王明翠，劉雪芹，張建輝.湖泊富營養(yǎng)化評價方法及分級標準 ［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2002，18（5）：47－49.

［11］周鳳霞，陳劍虹.淡水微型生物圖譜 ［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2005：35－178.

［12］姜漢僑，段昌群，楊樹華，等.植物生態(tài)學［M］.北京：高等教育出版社，2004：92－114，265.

［13］翁酥穎，戚蓓靜，史家樑，等.環(huán)境微生物學 ［M］.北京：科學出版社，1985：134－146.

［14］孫才志，劉玉玉.地下水生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系的構(gòu)建［J］.生態(tài)學報，2009，29（10）：105－114.

［15］邱金泉，王靜，張雨山.人工濕地處理高鹽度污水的適用性及研究進展 ［J］.工業(yè)水處理，2009，29（11）：1－3.

［16］Adams P，Thomas JC，Vernon D M，et al.Distinct cellular and organismic responses to salt stress［J］.Plant and Cell Physiology，1992，33（8）：1215－1223.

［17］Munns R.Physilolgical processes limiting plant growth in saline soils：some dogmas and hypotheses［J］.Plant，Cell and Environment，1993，16（1）：1336－1341.

［18］王衛(wèi)紅，季民.9種沉水植物的耐鹽性比較 ［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2007，26（4）：1259－1263.

［19］宋福，陳艷卿，喬建榮，等.常見沉水植物對草海水體 （含底泥）總氮去除速率的研究 ［J］.環(huán)境科學研究，1997，10 （4）：47－50.

［20］趙文.水生生物學 ［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005：7 －259.

［21］王麗卿，施榮，季高華，等.淀山湖浮游植物群落特征及其演替規(guī)律 ［J］.生物多樣性，2011，19（1）：48－56.

Salinity Influence on the Structure of the Clear Water Ecosystem

LONG Lun-ming，CHAI Xia，JIANG Wei
（Nanjing Zhongke Water Environment Engineering CO.，Ltd，Nanjing Jiangsu 210008 China）

The ecological system of Dayuan Park Lake and Lu Lake is compared to study the influence of the salinity on the lake water quality and the succession of the submerged plants and plankton.The results show that the salinity greatly influences the submerged plants and plankton.In Dayuan Park Lake，Potamogeton malaianus and Potamogeton pectinatus are the dominant submerged plants，and Cyanobacteria and Bacillariophyta are the dominant phytoplankton，but the plankton is rarely seen.In Lu Lake，the submerged plants are dominated by Hydrilla verticillata and Allisneria spiralis，the dominant phytoplankton is Cyanobacteria and Chlorophyta，and the zooplankton is mainly Abundant and Rotifer.

salinity；ecological system；submerged plant；plankton；influence

X52

A

1673－9655（2013）03－0006－05

2012－12－01

龍倫明 （1986－），男，重慶萬州人，碩士，工程師，主要從事湖泊生態(tài)研究。