陽澄湖浮游植物調(diào)查及其與水體營養(yǎng)化關(guān)系分析

蔡曉鈺 姜 宇 張占恩 朱興東

陽澄湖浮游植物調(diào)查及其與水體營養(yǎng)化關(guān)系分析

蔡曉鈺1，2姜 宇1張占恩2朱興東1

浮游植物是湖泊、水庫生態(tài)系統(tǒng)的主要再生資源，在維持生態(tài)平衡中起著重要的調(diào)節(jié)作用，浮游植物既可以調(diào)節(jié)水質(zhì)，增加魚類的餌料，又可以成為惡化水質(zhì)、危害養(yǎng)殖動物和人類的根源，因此，對養(yǎng)殖水體浮游植物的調(diào)查具有重要意義。本文通過對2014 年1～12月陽澄湖水質(zhì)及浮游植物進行每月一次的取樣調(diào)查分析，研究陽澄湖浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征及生物多樣性與水體營養(yǎng)化關(guān)系。

一、采樣點的布設(shè)與采樣時間

陽澄湖位于蘇州市區(qū)的東北部，跨蘇州市區(qū)、工業(yè)園區(qū)、相城區(qū)、昆山市及常熟市，面積約120km2，湖中縱列沙埂2條，將陽澄湖分為東、中、西3湖。東湖最大，水深1.7～2.5m；中湖和西湖，水深1.5～3.0m。由于東、中、西3湖是三個相對獨立的水體，因此在東、中、西湖的中部分別設(shè)置一個監(jiān)測點，監(jiān)測點位置見圖1，每月下旬進行采樣監(jiān)測。

二、浮游植物樣品的采集與處理

1.樣品采集

采樣工具：有機玻璃采水器，25號浮游生物網(wǎng)。

采樣深度：由于陽澄湖水體較淺，大部分水域水深2m以內(nèi)，且透明度較高，故僅在0.5m左右深處采集亞表層水樣。

采樣量：原則是浮游植物密度高，采水樣少；密度低采水量多。

2.樣品處理

水樣固定：水樣采集之后，馬上加固定液固定，以免時間延長樣品變質(zhì)，每升水樣加入15ml魯哥氏劑固定保存。

水樣濃縮：搖勻水樣，倒入固定在架子上的1000ml沉淀器中，2h后將沉淀器輕輕旋轉(zhuǎn)一會，使沉淀器壁上盡量少附著浮游植物，再靜置24h。充分沉淀后，用虹吸管小心抽掉上層清液，余下20～25 ml沉淀物放入定量瓶中，用少量上層清液沖洗沉淀器2～3次一并倒入樣品瓶中，并定容到30 ml（或50 ml）。

三、浮游植物調(diào)查結(jié)果

1.陽澄湖總體情況

2014年陽澄湖共鑒定浮游植物8 門95屬175種：綠藻門最多，為40屬81種，占46.3%；其次為硅藻門，為2屬48種，占27.4%；藍藻門15屬25種，占14.3%；裸藻門7屬17種，占9.7%；隱藻門2屬3種，占1.7%；甲藻門2屬 3種，占1.7%；金藻門6屬6種，占3.4%；黃藻門2屬2種占1.1%。

從陽澄湖2014年浮游植物種類組成月份變化來看，綠藻門種類數(shù)最豐富（39～74種）；硅藻門（27～38種）種類數(shù)常年較為穩(wěn)定；藍藻門種類數(shù)（6～24種）冬季最低，春季有所增長，夏秋保持在較高水平；裸藻門的種類數(shù)（7～14）則是夏秋高于春冬；隱藻門（1～3種）、甲藻門（1～3種）、黃藻門（1～2種）和金藻門（1～4種）常年種類較少。而從種類數(shù)月份變化來看，1月種類最少，為98種，8月種類數(shù)最豐富，為159種；種類數(shù)有明顯的季節(jié)變化，春冬季種類數(shù)比較少，夏秋季種類數(shù)比較多。

2.陽澄湖浮游植物優(yōu)勢種的組成和變化

圖1 陽澄湖浮游植物調(diào)查點分布圖

2014年全湖浮游植物優(yōu)勢種共有10種，為硅藻門的顆粒直鏈藻、廣緣小環(huán)藻、簡單舟形藻、偏腫橋彎藻，綠藻門的小球藻、月牙藻、四尾柵藻，藍藻門的銅綠微囊藻，隱藻門的尖尾藍隱藻、卵形隱藻，優(yōu)勢度分別為0.11、0.08、0.05、0.03、0.05、0.03、0.02、0.09、0.05、0.02。四季的優(yōu)勢種的種類數(shù)幾乎相等，各門的種類組成也較為相近，冬季優(yōu)勢種以綠藻門和硅藻門的喜低溫種為主，春季藍藻門的優(yōu)勢種開始增加，夏秋兩季以藍藻門、綠藻門和硅藻門為主。

從三個湖區(qū)來看，西湖、中湖和東湖全年優(yōu)勢種都有9種；14種為富營養(yǎng)型湖泊的指示優(yōu)勢種。三個湖區(qū)優(yōu)勢種頻次出現(xiàn)在4次及以上有10種，其中富營養(yǎng)型的指示優(yōu)勢種為7種，出現(xiàn)頻次較高的分別為顆粒直鏈藻（12次）、小環(huán)藻（11次）、小球藻（7次）、銅綠微囊藻（6次），皆為湖泊富營養(yǎng)型的指示優(yōu)勢種。

3.陽澄湖三個湖區(qū)之間的浮游植物物種相似度情況

Jaccard相似性指數(shù)：SJ=c/（a+b-c）,式中：a、b為兩地區(qū)的物種數(shù)，c為兩群落共有的物種數(shù)。

2014年陽澄湖浮游植物種類相似度較高，如表1所示，陽澄東湖與陽澄中湖（0.70）相似性最高，陽澄東湖與陽澄西湖（0.62）相似性最低，陽澄西湖和陽澄中湖相似度指數(shù)為0.68。

4.陽澄湖浮游植物的時空分布特征

各湖區(qū)的2014年均浮游植物生物密度分別為西湖539萬cell/L、中湖429萬cell/L，東湖224萬cell/L。陽澄湖浮游植物生物密度的變化隨季節(jié)變化而呈現(xiàn)一定的規(guī)律，1、2、3月浮游植物生長都較為緩慢，于4月開始增長，7、8、9、10月達到高峰。從各個湖區(qū)來看，陽澄西湖浮游植物生物密度2月最低，10月最高；陽澄中湖浮游植物生物密度2月最低，8月最高；陽澄東湖浮游植物生物密度2月最低，9月最高。

浮游植物生物量周年變化與生物密度變化趨勢相近，兩者呈極顯著正相關(guān)（r=0.631，P＜0.01）。2014年全湖的年均浮游植物生物量為4.46mg/L。2014年陽澄湖西湖年均生物量最高（5.37mg/L），中湖次之（4.82mg/L），東湖最低（3.20mg/L）。全湖平均生物量最高出現(xiàn)在9月（6.18mg/L），最低在2月（3.36 mg/L），其中西湖生物量最高值出現(xiàn)在9月（7.97 mg/L），最低值出現(xiàn)在2月（4.09 mg/L）；中湖生物量最高值出現(xiàn)在8月（6.22 mg/L），最低值出現(xiàn)在2月（3.59mg/L）；東湖生物量最高值出現(xiàn)在9月（4.39 mg/L），最低值出現(xiàn)在12月（2.31 mg/L）。

四、浮游植物多樣性指數(shù)與水體營養(yǎng)化的關(guān)系

1.浮游植物多樣性指數(shù)與水體營養(yǎng)化指數(shù)計算

浮游植物調(diào)查后，整理出各類群的種類和數(shù)量的數(shù)據(jù)，用浮游植物的香農(nóng)—威納多樣性指數(shù)、進行評價。

浮游植物的香農(nóng)—威納（H'，Shannon-Wiener index）多樣性指數(shù)計算公式如下：

Pi=Ni/N

式中，H'為多樣性指數(shù)；Ni為站位中第i種的個數(shù)；N為站位中浮游植物總個數(shù)；S為站位中浮游植物總種數(shù)。

通過對水體的總磷、總氮、葉綠素α、高錳酸鹽指數(shù)和透明度的監(jiān)測，對陽澄湖的營養(yǎng)狀態(tài)進行評價。

評價參照《地表水資源質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)程SL395-2007》湖庫營養(yǎng)狀態(tài)評價，得出各湖區(qū)的水體的營養(yǎng)指數(shù)。通過計算，得出陽澄湖的浮游植物多樣性指數(shù)與水體營養(yǎng)化指數(shù)，見表1。

2.浮游植物多樣性指數(shù)與水體營養(yǎng)化的相關(guān)性研究

皮爾遜相關(guān)系數(shù)的計算公式：

表1 陽澄湖各湖區(qū)浮游植物多樣性指數(shù)與營養(yǎng)化指數(shù)

表2 陽澄三湖區(qū)營養(yǎng)化指數(shù)與浮游植物多樣性指數(shù)相關(guān)系數(shù)

式中：N為樣本數(shù)，Xi和Yi分別為兩個變量的變量值。

用SPSS22.0軟件對陽澄湖水體營養(yǎng)化及浮游植物多樣性指數(shù)進行分析（見表2）。

從表2可以看出，陽澄西湖水體營養(yǎng)化指數(shù)和浮游植物多樣性指數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.678，p=0.015＜0.05，差異顯著，兩者存在顯著的線性正相關(guān)關(guān)系；陽澄中湖水體營養(yǎng)化指數(shù)和浮游植物多樣性指數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.410，p=0.185＞0.05，兩者呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著；陽澄東湖水體營養(yǎng)化指數(shù)和浮游植物多樣性指數(shù)相關(guān)系數(shù)為-0.318，p=0.313＞0.05，說明兩者呈負相關(guān)，但相關(guān)性也不顯著。

五、結(jié)語

通過12個月的調(diào)查，對陽澄湖的浮游植物時空分布有了初步的了解，分析得出：陽澄西湖浮游植物和水體營養(yǎng)指數(shù)有著較為顯著的線性正相關(guān)關(guān)系；陽澄中湖水體營養(yǎng)化指數(shù)和浮游植物多樣性指數(shù)呈正相關(guān)，陽澄東湖呈負相關(guān)，但相關(guān)性均不顯著，且西湖、中湖、東湖的營養(yǎng)狀態(tài)和浮游植物多樣性指數(shù)呈階梯狀分布。針對目前狀況，建議制定“治理西湖、控制中湖、保護東湖”的總體方案，嚴格控制排污，完善區(qū)域污水處理系統(tǒng)建設(shè)，并通過實施生態(tài)修復(fù)提升環(huán)境容量，不斷改善水質(zhì)，使陽澄湖成為蘇州的明珠，一扇對外展示的窗口

（作者單位1.江蘇省水文水資源勘測局蘇州分局 215000 2.蘇州科技學(xué)院 215000）