小興凱湖周邊水域春季浮游植物調(diào)查分析

姜 孟于洪賢馬成學(xué)于 婷鞠永富

（1.東北林業(yè)大學(xué) 哈爾濱市 150040）

（2.黑龍江省水利廳 哈爾濱 150040）

小興凱湖周邊水域春季浮游植物調(diào)查分析

姜 孟1于洪賢1馬成學(xué)1于 婷2鞠永富2

（1.東北林業(yè)大學(xué) 哈爾濱市 150040）

（2.黑龍江省水利廳 哈爾濱 150040）

作者于2013年五月對(duì)小興凱湖周邊水域浮游植物進(jìn)行調(diào)查，共檢查出浮游植物7門110種，其中綠藻門種數(shù)最多，59種，硅藻門次之，24種，藍(lán)藻門14種，金藻門6種，裸藻門5種，隱藻門2種，甲藻門1種。不同采樣點(diǎn)浮游植物豐度變化明顯，最低為50.4×104 個(gè)/L，最高為416.4×104 個(gè)/L。運(yùn)用典范對(duì)應(yīng)分析（CCA），在多因子作用下對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)。同時(shí)采用Shannon－weaver 指數(shù)、Pielou 指數(shù)分析浮游植物多樣性和評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況。結(jié)果表明，7個(gè)樣點(diǎn)不同程度處于中污染、輕污染或無(wú)污染狀態(tài)。典范對(duì)應(yīng)分析顯示，總磷、濁度、總氮和化學(xué)需氧量是影響浮游植物分布的重要環(huán)境因子。

浮游植物；典范對(duì)應(yīng)分析；環(huán)境因子；小興凱湖

1 研究地概況

本次調(diào)查是在小興凱湖周邊進(jìn)行，調(diào)查地點(diǎn)分布與穆棱河、青年水庫(kù)、東地河、東北泡子、小興凱湖烏蘇里江（見圖1）。旨在為研究小興凱湖污染狀況奠定基礎(chǔ)。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖

2 材料與方法

2.1 采樣點(diǎn)的位置和頻率

本研究采樣共設(shè)置7個(gè)采樣點(diǎn)，2013年5月對(duì)松阿察河的浮游植物群落進(jìn)行調(diào)查。分別為東地河、青山水庫(kù)、東北泡子排水閘1#、東北泡子排水干2#、東北泡子3#、東北泡子泄洪閘4#、松阿察河1#（圖1）。分別在我國(guó)一側(cè)的中心和岸邊進(jìn)行采集水樣。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

使用YSI6600水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定溶解氧（DO）、水溫（WT）、氨氮（NH3-H）、電導(dǎo)率（COND）、濁度（NTU）、氯離子（C1－）、硝酸根離子（NO3－）、透明度（SD）用塞奇氏盤測(cè)定。其他理化指標(biāo)參照《水和廢水監(jiān)測(cè)方法》浮游植物定量樣品在江面表層0.5m處取1L水樣，加魯哥溶液固定，沉淀48h后濃縮至30mL，取0.1mL于0.1mL計(jì)數(shù)框內(nèi)在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)及鑒定。浮游植物物種鑒定和計(jì)數(shù)參考相關(guān)書籍。

2.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Shannon－Weaver多樣性指數(shù)（H'）、Pie1ou均勻度指數(shù)（J'）及優(yōu)勢(shì)度（y）描述浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征。

①Shannon－Weaver指數(shù)（H'）∶H'=－Σxi=1Pi1bPi，Pi=ni/N。

②Pie1ou均勻度指數(shù)（J'）∶J'=H'/1bS。

③優(yōu)勢(shì)度（y）∶y=（ni/N）·fi。式中∶ni為第i種的數(shù)量；S為樣品中的種類總數(shù)；N為采集樣品中的所有種類總個(gè)體數(shù)量；Pi為ni對(duì)N的比值；H'為Shannon－Weaver指數(shù)；fi為該種在各樣品中出現(xiàn)的頻率。y＞0.02時(shí)，定為優(yōu)勢(shì)種。

采用canocoforwindows4.5軟件對(duì)物種數(shù)據(jù)和相關(guān)環(huán)境因子數(shù)據(jù)進(jìn)行CCA分析。物種數(shù)據(jù)采用浮游植物的豐度值，并用1g（x+1）進(jìn)行處理使之更趨于正態(tài)分布。本研究篩選的物種全年出現(xiàn)的頻度≥30%，在2011年的相對(duì)豐度≥0.1%。

3 結(jié)果分析

3.1 浮游植物的種類組成

經(jīng)過(guò)鏡檢，共檢出浮游植物7門110種，其中綠藻門種數(shù)最多59種，占54%；硅藻門次之，24種，占22%；藍(lán)藻門14種，占13%；金藻門6種，占5.4%；裸澡門5種，隱藻門2種，甲藻門1種。

3.2 浮游植物豐度與生物量

浮游植物生物量在0.674mg/L～3.948mg/L，最高點(diǎn)為青山水庫(kù)，其次為東北泡子排水閘的2.572mg/L。浮游植物的豐度在50.4104個(gè)/L～416.4104個(gè)/L。豐度最高點(diǎn)與次高點(diǎn)分別為東地河的416.4×104個(gè)/L和松阿察河1#的215.8×104個(gè)/L。另外，梅尼小環(huán)藻在豐度上占優(yōu)勢(shì)，是其浮游植物總豐度的18.15%。各點(diǎn)豐度與生物量見(表1)

表1 浮游植物豐度與生物量

東北泡子16連排水干2# 96 2.572東北泡子3# 50.4 0.994東北泡子泄洪閘4# 108 0.647松阿察河1# 215.8 1.02

3.3 浮游植物的優(yōu)勢(shì)種

以優(yōu)勢(shì)度 ＞0.02為界來(lái)確定優(yōu)勢(shì)種，尖針桿藻（Synedraacusvar）、短線脆桿藻（Fragi1ariabrevistriata）、梅尼小環(huán)藻（Cyc1ote11ameneghiniana）和華美色金藻（Chrysophyta）。尖針桿藻、短線脆桿藻、梅尼小環(huán)藻屬于硅藻門，優(yōu)勢(shì)度分別為0.072、0.045和0.262，且在七個(gè)樣點(diǎn)中均有出現(xiàn)。其中華美色金藻為金藻門，優(yōu)勢(shì)度為0.046，在六個(gè)樣點(diǎn)中出現(xiàn)。優(yōu)勢(shì)種的豐度及生物量見表2和表3。

表2 優(yōu)勢(shì)種的豐度

表3 優(yōu)勢(shì)種的生物量

3.4 浮游植物群落物種多樣性指數(shù)

Shannon－weaver指數(shù)是物種豐富度和相對(duì)豐度的結(jié)合，通常用于反映群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對(duì)環(huán)境的反饋功能越強(qiáng)，從而使群落結(jié)構(gòu)得到較大的緩沖，趨于穩(wěn)定。Pie1ou指數(shù)反映了各物種在群落中的均勻程度。這2種多樣性指數(shù)著重點(diǎn)各有不同，經(jīng)常被用于浮游植物多樣性的分析中。Shannon－weaver指數(shù)的變化幅度在2.39～3.29，其中東北泡子排水閘為最低2.39，松阿察河1#點(diǎn)為最高3.29。Pie1ou指數(shù)的變化區(qū)間為0.65-0.84。

表4 各樣點(diǎn)浮游植物多樣性指數(shù)

東北泡子16連排水干2# 2.41 0.7東北泡子3# 2.92 0.84東北泡子泄洪閘4# 3.1 0.79松阿察河1# 3.29 0.79平均值 2.84 0.74

3.5 浮游植物典范對(duì)應(yīng)分析

為比較清楚地反映主要浮游植物分布與環(huán)境因子的關(guān)系，對(duì)物種數(shù)據(jù)按出現(xiàn)頻度和相對(duì)豐度進(jìn)行了篩選，用于CCA排序的浮游植物種名錄見表5。

在對(duì)浮游植物群落調(diào)查和環(huán)境因子調(diào)查的基礎(chǔ)上，CCA對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行直接排序作圖，可以直接揭示松阿察河關(guān)鍵浮游植物物種對(duì)環(huán)境的響應(yīng)，能夠在一定程度上反映出水體的水質(zhì)狀況。如圖1顯示，影響18種主要浮游植物（見表5）的重要環(huán)境因子是總磷（TP）、濁度（NTV）、總氮（TN）和生化需氧量（BOD）。TP和NTV與軸1呈顯著的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.804和0.773；TN與軸1有較高的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.407；BOD與軸2有較高的負(fù)相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.56。

表5 CCA排序的浮游植物種

圖2 主要浮游植物與環(huán)境變量之間的CCA排序圖

4.討論

4.1 各個(gè)樣點(diǎn)浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

在本次檢測(cè)中，游植物的豐度在50.4104個(gè)/L～416.4104個(gè)/L。馬成學(xué)等對(duì)鏡泊湖的研究顯示：春季水體滯留時(shí)間長(zhǎng)，流速相對(duì)夏秋季減緩，這些條件都有利浮游植物生物量和豐度的積累。本研究對(duì)七個(gè)樣點(diǎn)的研究結(jié)果體現(xiàn)，春季的浮游植物豐度較高。

春季的浮游植物優(yōu)勢(shì)種主要為尖針桿藻 （Synedraacusvar）、短線脆桿藻（Fragi1ariabrevistriata）、梅尼小環(huán)藻（Cyc1ote11ameneghiniana）和華美色金藻（Chrysophyta），其中尖針桿藻、短線脆桿藻、梅尼小環(huán)藻屬于硅藻門，華美色金藻屬于金藻門。硅藻門的生長(zhǎng)適宜溫度在15-30攝氏度，金藻門的生長(zhǎng)適宜溫度是18-25攝氏度。2013年5月采樣期間水溫在15度左右，適于硅藻和金藻生長(zhǎng)。

在浮游植物的組成上，5月以綠藻門為主，但是主要的優(yōu)勢(shì)種為梅尼小環(huán)藻，它作為中污帶指標(biāo)生物，在數(shù)量上占一定比例，說(shuō)明小興凱湖周邊水域在5月存在一定的污染。

4.2 浮游植物群落物種多樣性及水質(zhì)生物學(xué)評(píng)價(jià)

物種多樣性指數(shù)是反映水質(zhì)狀況的重要參數(shù)，浮游植物的優(yōu)勢(shì)種群結(jié)構(gòu)特征指數(shù)的變化可在一定程度上反映環(huán)境的變化。根據(jù)多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表7），綜合Shanno－Weaver、Pie1ou2個(gè)多樣性指數(shù)來(lái)看，七個(gè)樣點(diǎn)均處于中污染和輕污染或無(wú)污染。其中從H、J來(lái)看，松阿察河1#污染程度較低，主要是由于上有的烏蘇里江水體干凈。其他中污染的采樣點(diǎn)污染主要來(lái)自于上一年沿岸兩旁的耕地中殘留的化肥、農(nóng)藥等有機(jī)物質(zhì)帶入河流而形成的污染。

表7 多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

4.3 環(huán)境因子對(duì)浮游植物的影響

CCA排序較好地解釋了物種與環(huán)境之間的內(nèi)在聯(lián)系，同時(shí)也反映出不同物種的生態(tài)分化現(xiàn)象由CCA雙軸圖2顯示，影響小興凱湖周邊水域浮游植物的主要環(huán)境變量為TP、NTV、TN和BOD。TP和NTV與硅藻門呈正相關(guān)，說(shuō)明在總磷含量高和水質(zhì)較好的環(huán)境中硅藻門生長(zhǎng)較快；磷是淡水水體中主要的營(yíng)養(yǎng)鹽限制因子，在本研究中硅藻與TP呈顯著正相關(guān)，同時(shí)硅藻又為5月浮游植物細(xì)胞豐度的主要貢獻(xiàn)者，由此可見TP 是影響小興凱湖周邊水域浮游植物群落組成分布的主要驅(qū)動(dòng)力之一。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)鏡檢，共檢出浮游植物7門110種，其中綠藻門種數(shù)最多59種，占54%；硅藻門次之，24種，占22%；藍(lán)藻門14種，占13%；金藻門6種，占5.4%；裸澡門5種，隱藻門2種，甲藻門1種。

Shannon－weaver指數(shù)、Pie1ou指數(shù)分析表明，小興凱湖周邊水域5月的水環(huán)境基本處于中污染和輕污或無(wú)污染。

CCA排序圖結(jié)果表明，總氮和化學(xué)需氧量是影響小興凱湖周邊水域浮游植物群落時(shí)空分布的主要環(huán)境因子；總麟為影響硅藻生長(zhǎng)的主要限制因子。