東風(fēng)西沙水源地浮游植物種類組成與數(shù)量分布特征

姚磊

摘要 分析了東風(fēng)西沙水源地浮游植物種類組成、優(yōu)勢種分布、群落結(jié)構(gòu)分布以及多樣性等特征。結(jié)果表明，東風(fēng)西沙水源地共監(jiān)測出藻類6門共64種（屬），分別為藍(lán)藻、綠藻、硅藻、隱藻、裸藻、金藻，其中硅藻和綠藻共47種，為水源地的主要浮游植物種類；浮游植物優(yōu)勢種單一，主要為硅藻門的短小舟形、克洛脆桿藻，隱藻門的尖尾藍(lán)隱藻，以及藍(lán)藻門的銅綠微囊藻，且優(yōu)勢度值較小；監(jiān)測期間浮游植物密度為8.20×105～8.40×106 cells/L，均值為3.71×106 cells/L；群落特征指數(shù)統(tǒng)計結(jié)果表明東風(fēng)西沙目前水質(zhì)較好，總體上處于輕或無污染狀態(tài)。

關(guān)鍵詞 飲用水源地；浮游植物；數(shù)量分布；種類組成；長江口

中圖分類號 S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）16-05186-03

崇明島是我國的第三大島，四面環(huán)水，其水資源來源主要靠降水補給以及已有涵閘引進(jìn)的長江潮水。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計資料，進(jìn)潮量約占崇明島地表水資源的90%，是崇明島水資源的最重要來源。崇明島目前依靠島內(nèi)水廠供水，島內(nèi)水廠約20個，均規(guī)模較小，且分散于內(nèi)河取水，無集中水源地。每年1～3月是長江枯水期，長江口咸潮入侵嚴(yán)重。島內(nèi)水廠受此影響，供水質(zhì)量嚴(yán)重下降。東風(fēng)西沙水庫是繼青草沙水庫之后長江口第二座江心蓄淡避咸型水庫，該工程是上海市“十二五”規(guī)劃水務(wù)重點工程，是解決崇明縣集約化供水的關(guān)鍵工程，將滿足島內(nèi)居民長期以來喝上優(yōu)質(zhì)飲用水的基本需求，也有助于完善上海市郊區(qū)集約化供水系統(tǒng)工程。

飲用水源地水質(zhì)安全是關(guān)系民生健康的關(guān)鍵問題[1-3]。然而，隨著全球和區(qū)域性環(huán)境變化，浮游植物水華給生態(tài)環(huán)境與人類健康帶來巨大危害[4-7]。因此，對環(huán)境敏感的浮游植物的變化近年來越來越受到國內(nèi)外專家學(xué)者重視[8-10]。東風(fēng)西沙水源地處于長江下游入?？冢嫌蝸硭烷L江航道的各種突發(fā)污染對水源地水質(zhì)產(chǎn)生重大影響；同時長江口咸潮入侵和因水體富營養(yǎng)化導(dǎo)致的藻類問題[11-14]、水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)的面源污染等因素均會給水源地水質(zhì)帶來突發(fā)性風(fēng)險[15-16]。因此，科學(xué)開展東風(fēng)西沙水源地浮游植物種類組成與水量分布特征監(jiān)測，以及生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物的分布情況和結(jié)構(gòu)特征研究具有重要意義，既為水源地水質(zhì)安全評價與進(jìn)一步開展水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，又對水源地保護(hù)、區(qū)域可持續(xù)發(fā)展均起到重要的作用。筆者在此分析了東風(fēng)西沙水源地浮游植物種類組成、優(yōu)勢種分布、群落結(jié)構(gòu)分布以及多樣性等特征。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域及采樣點設(shè)置 根據(jù)東風(fēng)西沙水源地水力流態(tài)、潮汛特點等特征，設(shè)定監(jiān)測點位，并分漲、落潮進(jìn)行監(jiān)測，以便進(jìn)行相關(guān)性和對比分析。共設(shè)置2個監(jiān)測點位（圖1 ），分別位于東風(fēng)西沙水庫取水頭處以及距離取水頭部800 m。2個監(jiān)測點水深均在5.0 m以下，采樣層次的確定遵循水深5.0 m以下僅采表層水樣（水面以下0.5 m處）。初步擬定監(jiān)測點位具體位置如表1所示。

1.2 采樣時間與頻率 為研究咸潮入侵及周圍污染源對東風(fēng)西沙水庫的潛在影響，根據(jù)長江口水文特征，以枯水期（11月～次年4月）、洪水期（5～10月）為時間劃分，進(jìn)行枯、洪季采樣，每季2次。對應(yīng)2013年長江口潮汐預(yù)測表，初步擬定采樣監(jiān)測日期及時間如表2所示，具體采樣日期根據(jù)當(dāng)月天氣情況等進(jìn)行調(diào)整確定。

1.3 樣品采集與數(shù)據(jù)處理

1.3.1 樣品采集與鏡檢。定量采樣主要采取每個樣點采水樣1 L加10～15 ml魯格氏液（Lugols solution）固定并沉淀24 h后，虹吸法濃縮至30～50 ml。搖勻濃縮樣取0.1 ml樣品，在0.1 ml計數(shù)框內(nèi)，用10×40倍MoticBA410型顯微鏡進(jìn)行種類鑒定和計數(shù)。取每瓶樣品2次計數(shù)均值，每次平均計數(shù)50～100個視野，視野數(shù)按藻細(xì)胞數(shù)多少可適當(dāng)增減，2次計算結(jié)果之差若小于其均數(shù)的±15%，視均數(shù)為有效結(jié)果，否則須測第3次，直到有2次結(jié)果達(dá)到以上要求，則可視該2次的平均數(shù)為計算結(jié)果[17]。計數(shù)中若有個體僅部分在視野內(nèi)時，可規(guī)定僅出現(xiàn)在視野上半圈的計數(shù)；用細(xì)胞表示數(shù)量，對于群體或絲狀體等不宜用細(xì)胞表示的，可求其細(xì)胞平均數(shù)。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理。1 L水樣中的浮游植物的數(shù)量（N）可用公式N=CsFs·Fn×VU×Pn計算，式中， Cs為計數(shù)框面積（mm2），一般為400 mm2； Fs為每個視野的面積（mm2），F(xiàn)s=лR2，視野半徑R可用臺微尺測出（一定倍數(shù)下）；Fn為計數(shù)過的視野數(shù)；V為1 L水樣經(jīng)沉淀濃縮后的體積（ml）； U為計數(shù)框的體積（ml），為0.1 ml； Pn為計數(shù)出的浮游植物個數(shù)。

群落變化的特征值采用Shannon-Weaver指數(shù)H′、Pielou物種均勻度指數(shù)J、Margalef指數(shù)D，優(yōu)勢度計算采用Mcnaughton優(yōu)勢度指數(shù)Y，取優(yōu)勢度Y≥0. 02的種類為優(yōu)勢種[18-19]。具體的計算公式分別為：Shannon-Wiener指數(shù)H′=-∑si=1Pilog2Pi、群落豐富度D=（S-1）/log2N、均勻度指數(shù)J=H′/log2S、優(yōu)勢度Y=fini/N，式中，N為所有種類的總個體數(shù)；S為種類的總數(shù)；Pi為第i種的個體數(shù)與樣品中的總個數(shù)的比值（ni/N）；fi為i種在各樣點中出現(xiàn)的頻率。各指數(shù)值表征水體水質(zhì)狀態(tài)不同（表3）[20-22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 種類組成 3月14日枯季東風(fēng)西沙監(jiān)測出藻類6門共64種（屬），分別為藍(lán)藻、綠藻、硅藻、隱藻、裸藻、金藻，其中硅藻和綠藻占53種；6月26日洪季共監(jiān)測出藻類5門（無裸藻）共54種（屬），硅藻和綠藻仍占主要種類數(shù)，共47種。2次監(jiān)測藍(lán)藻的種類數(shù)均占較小的種類量，且均未監(jiān)測到黃藻和甲藻類（圖2）。從各監(jiān)測點浮游植物種類數(shù)的分布情況（圖3）可見，各點位浮游植物的種類數(shù)均以綠藻和硅藻為主，隱藻和藍(lán)藻次之，1#點的浮游植物種類普遍少于2#點，種類數(shù)在各點漲落潮間的變化無相同規(guī)律。

2.2 優(yōu)勢種分布 東風(fēng)西沙藻類的優(yōu)勢種單一，且優(yōu)勢度值較小?？菟冢?月14日），水源地溫度相對較低，優(yōu)勢種主要為硅藻門的短小舟形、克洛脆桿藻，隱藻門的尖尾藍(lán)隱藻以及藍(lán)藻門的銅綠微囊藻；其中硅藻門主要在落潮時檢測為優(yōu)勢種，短小舟形、克洛脆桿藻優(yōu)勢度分別為0.34和0.14，而藍(lán)隱藻和微囊藻則在漲潮時監(jiān)測為優(yōu)勢種，優(yōu)勢度分別為0.05和0.03。東風(fēng)西沙藻類枯水期時優(yōu)勢度值大于洪水期。洪水期（6月26日），溫度升高有利于藻類的增殖，硅藻的優(yōu)勢度逐漸下降退出優(yōu)勢種的行列，由綠藻替代了硅藻成為優(yōu)勢種，綠藻中的優(yōu)勢種有三角四角藻和微小四角藻，優(yōu)勢度均為0.04，其中三角四角藻在漲潮時為優(yōu)勢種，而微小四角藻在漲落潮中均有成為優(yōu)勢種；銅綠微囊藻仍為優(yōu)勢種，其優(yōu)勢度隨溫度的升高而增加，且從漲潮時為優(yōu)勢種變?yōu)闈q落潮中均為優(yōu)勢種，優(yōu)勢度為0.05；隱藻的優(yōu)勢度有所下降，優(yōu)勢種由原來的尖尾藍(lán)隱藻變成嚙蝕隱藻，且該優(yōu)勢種在漲落潮中均有分布。

綜合分析東風(fēng)西沙藻類分布情況，藍(lán)藻以微囊藻屬為主，枯水期微囊藻僅2#漲潮時成為優(yōu)勢種，優(yōu)勢度不明顯；洪水期微囊藻成為單一物種各監(jiān)測點中的優(yōu)勢種，優(yōu)勢度為0.02～0.05，藍(lán)藻密度基本維持在較小的水平，點間藻類密度值分布相對均勻。

2.3 群落結(jié)構(gòu)分布 由圖4可見，監(jiān)測期間東風(fēng)西沙浮游植物密度為8.20×105～8.40×106 cells/L，所有監(jiān)測點的監(jiān)測期間的密度均值為3.71×106 cells/L，浮游植物主要以硅藻為主，藍(lán)藻和綠藻密度較小。洪水期的浮游植物量比枯水期小得多，可能與洪水期水流速度相對較大且洪水期采樣當(dāng)天為雨天有一定的關(guān)系。此外，無論是枯水期還是洪水期，浮游植物量落潮均大于漲潮。監(jiān)測期間藍(lán)藻密度為4.00×104～1.10×106 cells/L，綠藻密度為2.80×105～1.47×106 cells/L，而密度最大的硅藻為2.80×105～5.77×106 cells/L，藍(lán)藻密度相對較小，且隨洪水期到來，即使溫度有了很大的提高但藍(lán)藻的密度沒有升高的趨勢，反而減小了不少，硅藻和綠藻也有相同的變化趨勢，藻類密度隨水溫變化現(xiàn)象不明顯。

2.4 浮游植物多樣性 東風(fēng)西沙浮游植物多樣性指數(shù)調(diào)查結(jié)果（圖5）表明，東風(fēng)西沙目前水質(zhì)較好，總體上處于輕或無污染狀態(tài)。其中Margalef多樣性指數(shù)D值為2.88～4.83，僅取水頭部落潮、取水頭部800 m漲潮時的D值略小于3，東風(fēng)西沙浮游植物Margelef指數(shù)D（a）、Shannon-Wiener指數(shù)H′（b）和Pielou均勻度J（c）征水體為中污染，其余為輕或無污染；Shannon-Wiener指數(shù)H′值均大于3，表征水體輕或無污染；均勻度指數(shù)J值均大于0.5，表征水體輕或無污染狀態(tài)。

3 結(jié)論

（1）東風(fēng)西沙浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征主要表現(xiàn)在密度隨水溫變化現(xiàn)象不明顯，洪水期（6月26日）相比枯水期（3月14日）溫度雖然大幅升高，但浮游植物量反而減??；監(jiān)測期間硅藻在種類數(shù)和密度值上均占絕對優(yōu)勢；浮游植物密度的時空分布存在差異，但各點漲潮時密度值均小于落潮時，各門浮游植物密度分布趨勢相似，同門藻類的空間分布基本穩(wěn)定；浮游植物優(yōu)勢種單一，單次監(jiān)測均檢出優(yōu)勢種4種，其中2次監(jiān)測均發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻1種、隱藻1種，而其他2種優(yōu)勢種則由枯水期的硅藻2種變?yōu)楹樗诘木G藻2種，且枯水期時優(yōu)勢種的優(yōu)勢度值大于洪水期。

（2）監(jiān)測期間，藍(lán)藻平均密度為4.82×105 cells/L，最大密度僅為1.10×106 cells/L，未出現(xiàn)大量聚集現(xiàn)象，分析結(jié)果顯示藍(lán)藻以微囊藻屬為主，枯水期微囊藻僅2#漲潮時成為優(yōu)勢種，但優(yōu)勢度不明顯；洪水期溫度升高有利于浮游植物的增殖，微囊藻成為單一物種各監(jiān)測點中均成為優(yōu)勢種，優(yōu)勢度為0.02～0.05，藍(lán)藻在各監(jiān)測點中的密度基本維持在較小的水平，密度明顯低于硅藻，且點間密度值無明顯的變化規(guī)律，分布相對均勻。

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