陡河水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化與營養(yǎng)狀態(tài)分析

李鋒

（唐山市陡河水庫管理處，河北唐山063021）

陡河水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化與營養(yǎng)狀態(tài)分析

李鋒

（唐山市陡河水庫管理處，河北唐山063021）

為了判斷陡河水體的營養(yǎng)狀態(tài)，為水體修復(fù)提供理論基礎(chǔ)，采用浮游生物定量方法對陡河水庫水體中浮游植物群種類、數(shù)量進(jìn)行分析，研究不同環(huán)境條件下水體中浮游植物的優(yōu)勢種群及變化規(guī)律。結(jié)果表明：浮游植物共有7個門，45種以上，是綠藻+硅藻型的群落結(jié)構(gòu)類型，并有比較穩(wěn)定的隱藻、金藻和藍(lán)藻種類，浮游植物的細(xì)胞密度在100萬個/L以上。綜合來看，陡河水庫水體處于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)。

陡河水庫；地表水源地；浮游植物；群落結(jié)構(gòu)

陡河水庫位于燕山南麓的陡河上游，距離唐山市區(qū)15 km，總庫容5.1億m3。陡河水庫是河北省興建的第一座大型水庫，1956年10月建成，是一座具防洪、供水、灌溉等綜合性作用的大型水利樞紐。陡河水庫管理處先后調(diào)蓄可致災(zāi)洪水17次，供水遍及唐山市區(qū)并遠(yuǎn)供沿海大型企業(yè)，農(nóng)業(yè)灌溉面積多達(dá)3萬hm2。受水文、氣候、調(diào)水等因素影響，陡河水庫中藍(lán)藻細(xì)胞數(shù)和葉綠素含量居高不下。

浮游植物種群數(shù)量及優(yōu)勢種群變化是評價水體富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)[1-2]，對陡河水庫地表水源地水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其動態(tài)變化開展研究，對水庫富營養(yǎng)化控制具有重要意義。

1 監(jiān)測時間與采樣

2014年4月26日—11月20日，選取6個采樣點，分別為1#壩口、2#東支入口、3#西支入口、4#溫排水口、5#庫南端和6#庫中心，采樣點位置如圖1所示，總采樣次數(shù)10次，總定量樣品60個。對于水樣，現(xiàn)場測定了水溫、透明度和溶解氧，實驗室分析了浮游植物的種類、數(shù)量和密度。

圖1 采樣點位設(shè)置

2 分析方法

使用有機(jī)玻璃采水器采樣，每次每點采樣約1 L，于水面下0.5 m處取水樣，每升水樣加入15 ml左右魯哥氏液，固定保存，顯微鏡計數(shù)。

2.1 細(xì)胞密度

式中：N為每升水中浮游植物的數(shù)量（個/L），n為計數(shù)所得的浮游植物的細(xì)胞數(shù)（個），A為計數(shù)框面積400 mm2，Ac為計數(shù)面積（mm2），Vw為1 L水樣經(jīng)沉淀濃縮后樣品的體積（ml），V為計數(shù)框體積（ml）。

2.2 生物量

采用德國BBE藻類及葉綠素濃度實驗室分析設(shè)備。在每次采樣進(jìn)行浮游植物的種群數(shù)量鑒定分析時，同時測定其他一些水質(zhì)指標(biāo)，包括總磷、總氮、氨氮、水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)等[3]。

3 浮游植物監(jiān)測結(jié)果3.1

全庫浮游植物的種類組成

監(jiān)測時間內(nèi)，共觀察到陡河水庫浮游植物7個門，53種浮游植物，種類和數(shù)量如表1所示。從種數(shù)來看，綠藻門最多，約占監(jiān)測總數(shù)的50.9%，硅藻門次之，裸藻門最少。已發(fā)現(xiàn)的53種浮游植物，在物種多樣性上比較豐富。就種類而言，陡河水庫浮游植物的群落結(jié)構(gòu)類型表現(xiàn)為綠藻+硅藻型，而且有比較穩(wěn)定的藍(lán)藻、隱藻和金藻存在[4]。

表1 浮游植物的組成

3.2 各點浮游植物的種類組成

在6個采樣點中，浮游植物的種類組成基本類似，其中1號、2號、5號3個采樣點未發(fā)現(xiàn)裸藻，由6個門組成；而3號、4號、6號3個采樣點有裸藻，為7個門。各點的總種類數(shù)基本類似，均為24～29種。

圖2 采樣點浮游植物種類

3.3 總細(xì)胞密度和采樣點的細(xì)胞密度

統(tǒng)計期間，采樣60次，浮游植物各門類的細(xì)胞密度和體積生物量的特征見圖3，全庫浮游植物細(xì)胞密度平均達(dá)到1.18×106個/L，各采樣點的細(xì)胞密度也較大，均在0.5×106個/L以上。

在7個門的浮游植物中，以藍(lán)藻門的細(xì)胞密度最大，平均達(dá)5.43×106個/L，其次為綠藻門，再次為硅藻門和隱藻門，裸藻門也有一定的數(shù)量，但相對較少，甲藻的數(shù)量很少，最少的是金藻門。

圖3 浮游植物各門細(xì)胞密度

圖4 浮游植物各門生物量

從體積生物量來看，硅藻門最大，平均達(dá)到29 μg/L，金藻門最低，為2 μg/L。就浮游植物的細(xì)胞密度而言，陡河水庫浮游植物的群落結(jié)構(gòu)類型為藍(lán)藻+綠藻+硅藻+隱藻型，再加上能夠在一定程度上反映較好水質(zhì)的金藻（圓筒錐囊藻）。

3.4 優(yōu)勢種類及其細(xì)胞密度

陡河水庫的浮游植物優(yōu)勢種類和次優(yōu)勢種類有5種（或?qū)伲?，其中藍(lán)藻門1種(魚腥藻)，隱藻門2種（卵形隱藻、藍(lán)隱藻），硅藻門2種（小環(huán)藻、針桿藻），如圖2所示。在全庫數(shù)量最多、細(xì)胞密度最大的是小環(huán)藻，其次為藍(lán)隱藻和針桿藻。藍(lán)藻門的魚腥藻在3號和4號點數(shù)量較多。以指示中到富營養(yǎng)水質(zhì)的小環(huán)藻為主要優(yōu)勢種群，以藍(lán)隱藻、針桿藻和魚腥藻及隱藻為次優(yōu)勢種類，還有一定數(shù)量的指示清潔水體的圓筒錐囊藻。綜合各因素分析，陡河水庫水質(zhì)基本為中到輕富營養(yǎng)水平。

4 評價分析

用浮游植物的種群變化和某些藻類的敏感性作為水質(zhì)變化的指示依據(jù)，是由于藻類種群與水環(huán)境之間存在著某種特定關(guān)系。一旦水質(zhì)理化指標(biāo)和營養(yǎng)物質(zhì)對比度發(fā)生改變，將直接影響原有生物種群的平衡，改變優(yōu)勢種群的組成和數(shù)量，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。所以在水污染調(diào)查中，浮游植物被列為主要的研究對象，被用來指示水質(zhì)污染級別和污染程度[5]。

表2 浮游植物優(yōu)勢和次優(yōu)勢種類及其細(xì)胞密度（103個/L）

4.1 浮游植物的種類組成和群落結(jié)構(gòu)

共發(fā)現(xiàn)浮游植物有7個門，45種以上，以綠藻+硅藻型的群落結(jié)構(gòu)類型，并有比較穩(wěn)定的隱藻、金藻和藍(lán)藻種類，總體上反映水庫的營養(yǎng)狀態(tài)基本為輕到中富營養(yǎng)水平。

4.2 浮游植物的細(xì)胞密度

就浮游植物的細(xì)胞密度而言，陡河水庫的營養(yǎng)狀態(tài)已經(jīng)達(dá)到中度或輕度富營養(yǎng)的水平，無論從全庫總平均細(xì)胞密度，還是各點的細(xì)胞密度來看，都在100萬個/L細(xì)胞以上，密度較高。

4.3 浮游植物的優(yōu)勢種類

浮游植物的優(yōu)勢種類主要為硅藻門的小環(huán)藻和隱藻門的藍(lán)隱藻，其次還有硅藻門的針桿藻、藍(lán)藻門的魚腥藻、隱藻門的卵形隱藻，也有一定數(shù)量的較清潔水體指示作用的圓筒錐囊藻。綜合來看，優(yōu)勢種類所反映的營養(yǎng)狀況基本為中到輕富營養(yǎng)水平。

4.4 浮游植物種群變化與水質(zhì)凈化關(guān)系

浮游植物種群變化與水環(huán)境變化有密切的關(guān)系，水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總氮和總磷對浮游植物有著單獨(dú)或共同的影響。水溫是影響浮游植物的重要因子，監(jiān)測表明水溫與浮游植物的生長有明顯的正相關(guān)，一旦水溫適宜，藻類就會大量繁殖，藻類種數(shù)也會增多。浮游植物越多，其產(chǎn)氧越多，水體的溶解氧就越大[6-7]。水體中的高錳酸鹽指數(shù)常被作為地表水體受有機(jī)物污染程度的綜合指標(biāo)，此指標(biāo)濃度越大，說明水體有機(jī)物污染越重，當(dāng)水體中營養(yǎng)鹽逐漸增加后，地表水中浮游植物數(shù)量和種類會同時增加，但當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)濃度增加到一定程度后，浮游生物的種類會表現(xiàn)為明顯的負(fù)相關(guān)性，表現(xiàn)為浮游植物種類減少，但單個種類生物量上升。從氮、磷監(jiān)測情況分析，氨氮與總細(xì)胞密度有明顯的正相關(guān)性，總磷濃度是制約藍(lán)藻門細(xì)胞密度和生物量的關(guān)鍵因子。

隨著人口的增長和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源緊缺、水環(huán)境污染現(xiàn)象日益凸顯，嚴(yán)重制約了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測，搞好水環(huán)境調(diào)查，對水生態(tài)環(huán)境進(jìn)行綜合評價、治理勢在必行。本研究通過對陡河水庫水體中浮游植物種類、數(shù)量和其他理化指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，得出陡河水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)在不同水溫、不同季節(jié)、不同營養(yǎng)鹽狀態(tài)下藻類的種群變化規(guī)律，無論生物種類和細(xì)胞密度春夏秋季呈高、低、高狀態(tài)，對水質(zhì)保護(hù)、供水調(diào)度中具有指導(dǎo)作用。

[1]常會慶，車青梅.富營養(yǎng)化水體的評價方法研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（32）：10407-10409.

[2]李華芝.富營養(yǎng)化水體生物柵修復(fù)技術(shù)中微生態(tài)種群結(jié)構(gòu)研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2006.

[3]國家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2009.

[4]劉冬燕，趙建夫，張亞雷，等.富營養(yǎng)水體生物修復(fù)中浮游植物的群落特征[J].水生生物學(xué)報，2005，29（2）：177-183.

[5]段婷婷.水源水中藻類監(jiān)測及水質(zhì)變化原因分析[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2009.

[6]白寶峰，程愛芳.水體富營養(yǎng)化環(huán)境影響評價[J].中小企業(yè)管理與科技：上旬刊，2010（6）：111-112.

[7]宋立鈞，郝桂玲，杜迎欣，等.洋河水庫浮游植物群落組成分析與水質(zhì)評價[J].南水北調(diào)與水利科技，2011，9（5）：63-67.

（編輯：程?。?/p>

Analysis on Phytoplankton Community Structure Changes and Nutritional Status in Douhe Reservoir

Li Feng
（Tangshan Douhe Reservoir Management Office,Tangshan Hebei 063021,China）

In order to evaluate the nutritional status of Douhe Reservoir and provide the theoretical basis for water restoration,this paper used plankton quantitative method to analyze the species and quantity of phytoplankton in Douhe Reservoir,and study the dominant populations and changes of phytoplankton in water under different environmental conditions.The results showed that the phytoplankton has 7 doors,more than 45 species,was green algae+diatom community structure type,and there were relatively stable species of Cryptophyta,Golden algae and cyanobacteria,and the cell density of phytoplankton was more than 1 million per liter.Therefore,Douhe reservoir was in a mild eutrophic state.

Douhe Reservoir,surface water source,phytoplankton,community structure

X824

A

1008-813X（2017）04-0062-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.04.16

2017-05-08

李鋒（1973-），男，河北灤縣人，畢業(yè)于河北科技師范學(xué)院淡水養(yǎng)殖專業(yè)，高級工程師，主要從事水質(zhì)化驗分析、水資源保護(hù)和淡水漁業(yè)養(yǎng)殖研究工作。