尼爾基水庫浮游植物多樣性初步研究

周緒申，潘曼曼，羅 陽，鄭國臣

（1.水利部海河水利委員會，天津 300170；2.水利部水文局，北京 100053；3.水利部松遼水利委員會，吉林 長春 13002）

湖泊水體是人類重要的淡水資源，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的高速發(fā)展和人口劇增，營養(yǎng)鹽的注入及需水量的增加，使湖泊水體日益承受越來越重的環(huán)境壓力[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，其種類組成、群落結(jié)構(gòu)、數(shù)量分布和多樣性的生態(tài)學(xué)特征是水生態(tài)系統(tǒng)的重要研究內(nèi)容，也是水質(zhì)狀況和富營養(yǎng)化狀況的重要反映[2]。湖泊過度的富營養(yǎng)化現(xiàn)象為浮游植物“瘋長”和水華爆發(fā)，不僅影響湖庫的外部景觀，且浮游植物易釋放毒素及異味物質(zhì)，使湖庫供水喪失供水功能，并毒害食物鏈中的其它水生生物，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。

1 研究區(qū)概況

尼爾基水利樞紐位于嫩江干流中游的內(nèi)蒙古自治區(qū)莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗尼爾基鎮(zhèn)與黑龍江省訥河市二克淺鄉(xiāng)交界處，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 124°24′08″～125°12′55″，北緯 48°27′54″～49°19′02″，左岸為黑龍江省訥河市二克淺鎮(zhèn)，距離下游工業(yè)重鎮(zhèn)齊齊哈爾市約189 km。樞紐于2001年6月開始施工，至2005年12月全部工程完工，水庫總庫容83.74億m3，庫區(qū)涵蓋本旗額爾河鄉(xiāng)、騰克鎮(zhèn)、登特科鎮(zhèn)、尼爾基鎮(zhèn)。尼爾基水庫是嫩江從大興安嶺山區(qū)流向松嫩平原的最后一道隘口，控制流域面積6.64萬km2，占嫩江流域面積的22.4%，是嫩江流域水資源開發(fā)利用和防治水旱災(zāi)害的控制性工程，同時具工農(nóng)業(yè)供水、發(fā)電、航運、調(diào)水、漁葦?shù)染C合利用效益，也是未來實現(xiàn)“北水南調(diào)”的重要水源工程[3—5]。

尼爾基水庫面臨著上游水土流失、采礦、城市工業(yè)及生活污水、農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的影響[3]，自尼爾基水庫基建成后，據(jù)文獻(xiàn)記載未進(jìn)行過浮游植物的調(diào)查和研究，本文通過2011年9月浮游植物生長旺季對尼爾基水庫浮游植物開展初步調(diào)查，分析尼爾基水庫浮游植物多樣性現(xiàn)狀，并根據(jù)研究結(jié)果進(jìn)行了分析和評價，同時本研究也為尼爾基水庫將來開展相關(guān)研究及水環(huán)境狀況演變做參照和鋪墊。

2 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0.15 m處作“∞”字型拖曳3 min，采集樣品保存于100 ml標(biāo)本瓶中，加3 ml福爾馬林固定后帶回分析；浮游植物定量樣品則取1 L水樣于樣品瓶中，加15 ml魯哥氏液固定，帶回實驗室靜置后進(jìn)行定量分析。

浮游植物用蔡司Scope A1顯微鏡在100～400倍鏡下進(jìn)行鏡檢，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》[6]和《中國淡水藻類—系統(tǒng)、分類及生態(tài)》[7]；定性樣品帶回實驗室靜置24 h，然后濃縮至30 ml，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。

浮游植物多樣性指數(shù)：Shannon-Wiener指數(shù)，計算公式：

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)[8]。H′（S）值：0～1多污帶，1～2為 α—中污帶，2～3為 β—中污帶，大于 3為寡污帶[9]。Margalef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[10]。

3 研究結(jié)果

3.1 種類組成

尼爾基水庫水體浮游植物調(diào)查中，共發(fā)現(xiàn)浮游植物5門21種（變種），詳細(xì)種類構(gòu)成如表1所示，其中硅藻門17種，占調(diào)查種類的80.9%，為構(gòu)成尼爾基水庫浮游植物物種組成的優(yōu)勢類群；藍(lán)藻門、綠藻門、金藻門、裸藻門各1種，分別占調(diào)查種類數(shù)的4.76%。

3.2 藻細(xì)胞密度

尼爾基水庫浮游植物細(xì)胞密度為6.62×105個/L，其中硅藻門細(xì)胞密度為 4.31×105個/L，占總細(xì)胞密度的65.16%，占比例較大；其次為綠藻門，藻細(xì)胞密度為1.91×105個/L，占總細(xì)胞密度的28.84%再次為藍(lán)藻門，藻細(xì)胞密度為3.41×104個/L，占總細(xì)胞密度的5.15%，金藻門和裸藻門密度較低，均未超過總藻細(xì)胞密度的1%，各門藻細(xì)胞密度如圖1所示。

圖1 尼爾基水庫浮游植物藻細(xì)胞密度

3.3 優(yōu)勢種類

尼爾基水庫水體浮游植物占優(yōu)勢的種類為綠藻門的圓柱形鼓藻，硅藻門的中型脆桿藻、尖針桿藻、兩頭舟形藻，以及藍(lán)藻門的針狀藍(lán)纖維藻，此五種浮游植物共占尼爾基水庫浮游植物細(xì)胞密度的63.61%。其中圓柱形鼓藻細(xì)胞密度最高，為1.91×105個/L，達(dá)總細(xì)胞密度28.84%，其次為中型脆桿藻，藻細(xì)胞密度為7.67×104個/L，占總細(xì)胞密度11.59%，再次為尖針桿藻和兩頭舟形藻，其余種類藻細(xì)胞密度均未超過6%。

3.4 多樣性指數(shù)及評價

尼爾基水庫水體浮游植物多樣性指數(shù)如表2所示，Shannon-Wiener指數(shù)H′（S）值為3.58，依據(jù)H′（S）值評價，則尼爾基水庫水體屬于寡污帶；Margalef指數(shù)R值分別為1.49，依據(jù)R值評價，則尼爾基水庫水體屬于α－中污－重污型。兩種多樣性指數(shù)評價結(jié)果有所差異，原因一方面可能為生物多樣性指數(shù)法還不夠完善，僅考慮物種數(shù)量與密度比值或生物群落數(shù)量值反映污染程度，另一方面此次調(diào)查的物種未涵蓋不同季節(jié)群落結(jié)構(gòu)的變換，而反映的物種數(shù)較少，導(dǎo)致Margalef指數(shù)值較小。以況琪軍等[11]藻類生物學(xué)指標(biāo)進(jìn)行湖泊營養(yǎng)類型評價，尼爾基水庫的藻細(xì)胞密度介于（0.5～1）×106個/L，屬于貧營養(yǎng)型。以種群結(jié)構(gòu)評價，尼爾基水庫組成水體浮游植物主要類群為喜清水的硅藻、金藻等，且含有指示藻類錐囊藻、羽紋藻等，則屬于寡營養(yǎng)型（OS）。從浮游植物細(xì)胞密度與種群結(jié)構(gòu)評價結(jié)果來看，尼爾基水庫營養(yǎng)類型為寡營養(yǎng)型水庫。

表1 尼爾基水庫水體浮游植物組成

表2 浮游植物多樣性指數(shù)

4 結(jié)語

尼爾基水庫的建設(shè)對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展具有積極作用,但也會給區(qū)域環(huán)境帶來一系列的影響[12,13]，如河流阻斷帶來的生境改變，應(yīng)及早對庫區(qū)的生物多樣性做相應(yīng)的基礎(chǔ)性調(diào)查和評價，并提供相應(yīng)的應(yīng)對措施，減弱生態(tài)環(huán)境改變帶來的影響。尼爾基水庫水體浮游植物物種組成以硅藻門種類最豐富，浮游植物總細(xì)胞密度值較低，優(yōu)勢種類為綠藻門、硅藻門等類群，從浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成、細(xì)胞密度及多樣性指數(shù)等特征分析，尼爾基水庫為水體污染較輕的湖庫，水環(huán)境尚未處于較好狀態(tài)。因尼爾基水庫是松花江上游重要的水源地，應(yīng)加強水資源保護(hù)，防止水環(huán)境遭受污染和破壞。

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