澤雅水庫藻類群落組成及季節(jié)變化特征研究

李 瓊 ，曾廣恩 ，楊伯華

（1.溫州市水文站，浙江 溫州 325000；2.浙江省水資源監(jiān)測中心溫州分中心，浙江 溫州 325000）

澤雅水庫位于溫州市甌海區(qū)澤雅鎮(zhèn)境內(nèi)，是甌江支流戍浦江上游的一座以城市供水為主，兼顧防洪、灌溉等綜合效益的中型水庫。澤雅水庫壩址以上流域面積102 km2，多年平均降雨量2 028 mm，多年平均徑流量1.46億m3，水庫總庫容5 713萬m3，防洪庫容1 250萬m3，興利庫容4 746萬m3。承擔(dān)著溫州市區(qū)30%的供水任務(wù)和下游4.5萬人、0.17萬hm2（2.5萬畝）農(nóng)田的防洪任務(wù)。

浮游植物是指在水中浮游生活的微小植物，通常指浮游藻類。藻類在水域生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)重要的位置，直接和生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞3個(gè)功能相關(guān)。它的種類組成、群落結(jié)構(gòu)和多樣性變化直接反映出環(huán)境變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。

1 采樣與分析方法

根據(jù)澤雅水庫的流域特征、形態(tài)、地理位置及以往開展水質(zhì)監(jiān)測的經(jīng)驗(yàn)，于2014年5月至2016年12月，在水庫壩前設(shè)置了1處采樣點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)項(xiàng)目和藻類的采樣分析。每月上旬監(jiān)測1次，監(jiān)測項(xiàng)目包括水溫、pH值、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、BOD5、總磷、總氮等24項(xiàng)。

藻類樣品選用直立式有機(jī)玻璃取樣器沿表層以下0.5 m處定量采集，所取水樣采用棕色硬質(zhì)玻璃瓶遮光密封保存，加魯哥試劑固定，沉淀濃縮后鏡檢，采用目鏡視野法進(jìn)行計(jì)數(shù)分析，并把計(jì)數(shù)所得結(jié)果按照公式換算成每升水中藻類的數(shù)量，計(jì)算公式：

式中：N為1 L水樣中藻類的數(shù)量，個(gè)/L；A為計(jì)數(shù)框面積，mm2；AC為計(jì)數(shù)面積，mm2；VW為濃縮樣體積，mL；V為計(jì)數(shù)框體積，mL；V0為采樣量，L；Pn為計(jì)數(shù)所獲得的細(xì)胞數(shù)，個(gè)。

水質(zhì)監(jiān)測按GB 3838 — 2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和SL 219 — 2013《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》的要求進(jìn)行，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用GB 3838 — 2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，用單因子評(píng)價(jià)法確定水質(zhì)類別，數(shù)據(jù)相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS軟件完成。

2 水環(huán)境與富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)

監(jiān)測期間，澤雅水庫每年7 — 9月都會(huì)出現(xiàn)pH值超過9.00，導(dǎo)致水質(zhì)為劣Ⅴ類的現(xiàn)象。除此之外，澤雅水庫水質(zhì)類別為Ⅰ ～ Ⅲ類，其中Ⅰ類占12.5%，Ⅱ類占53.1%，Ⅲ類占15.6%。

澤雅水庫富營養(yǎng)化指數(shù)在34.4 ～ 52.3，多年平均指數(shù)為43.7。營養(yǎng)狀態(tài)以中營養(yǎng)為主，中營養(yǎng)占96.9%，輕度富營養(yǎng)占3.1%。水庫常年氮磷比為30 ～ 173，中營養(yǎng)氮磷比多年平均為97。

3 水庫藻類分析

3.1 藻類季節(jié)性變化及其群落結(jié)構(gòu)的演變特征

監(jiān)測期間，澤雅水庫的藻類數(shù)量在6.2萬 ～ 603.0萬個(gè)/L，呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化，藻類高發(fā)期集中在每年的6 — 9月。進(jìn)入4月以后，隨著水溫、氣溫的逐漸升高，水中藻類開始增長，到夏末秋初藻類數(shù)量達(dá)到最高峰，2014年藻類數(shù)量最高峰出現(xiàn)在9月初，藻類數(shù)量峰值約為450.0萬個(gè)/L，2015年出現(xiàn)在8月初，藻類數(shù)量峰值約為600.0萬個(gè)/L，2016年6月和9月藻類數(shù)量分別約為380.0萬個(gè)/L和420.0萬個(gè)/L；進(jìn)入11月以后，隨著水溫、氣溫的逐漸降低，藻類數(shù)量逐漸減少。監(jiān)測期間，未觀測到有藻類聚集、水華暴發(fā)的現(xiàn)象。澤雅水庫藻類數(shù)量隨時(shí)間變化見圖1。

圖1 澤雅水庫藻類數(shù)量隨時(shí)間變化圖(2014.5 — 2016.12)

通過對(duì)澤雅水庫表層水樣的鏡檢，共發(fā)現(xiàn)6個(gè)門30個(gè)屬的藻類，分別為硅藻門、隱藻門、綠藻門、藍(lán)藻門、甲藻門和裸藻門，常見藻類有針桿藻、隱藻、柵藻、直鏈藻和小環(huán)藻5種。這5種藻類幾乎每月均有發(fā)現(xiàn)，且都占有一定比例，只是小環(huán)藻所占比例很小。

3.6 音樂療法 音樂是一種特殊的語言，悠揚(yáng)適宜的旋律可是人放松、產(chǎn)生其他交流所達(dá)不到的效果。音樂刺激可使腦垂體釋放內(nèi)啡肽而起到鎮(zhèn)痛作用，緩和交感神經(jīng)的過度緊張，促使感情情緒鎮(zhèn)靜化，使患者情緒鎮(zhèn)定，并可抑制各種各樣的壓力反應(yīng)，減少或預(yù)防ICU 綜合征的出現(xiàn)［28］。

春季由于太陽輻射較弱，水溫、氣溫較低，因此藻類以隱藻和硅藻為主，綠藻也占有一定的比例，藍(lán)藻和甲藻也有出現(xiàn)，但比例很小。進(jìn)入夏季之后，由于太陽輻射較強(qiáng)，水溫、氣溫較高，藻類大量繁殖，優(yōu)勢藻種演變?yōu)獒槜U藻，最高可達(dá)到藻類數(shù)量的91.3%，綠藻門的柵藻以及隱藻等也分別占有較大的比例，此外，藍(lán)藻也占有一定的比例，出現(xiàn)了代表中 — 富營養(yǎng)級(jí)的微囊藻、色球藻和束絲藻。秋、冬季，隨著水溫、氣溫的逐漸降低，藻類數(shù)量逐漸減少，優(yōu)勢藻種類又演變?yōu)橐噪[藻和硅藻為主，各種屬均有發(fā)現(xiàn)。澤雅水庫四季都出現(xiàn)隱藻，而且占一定的比例，說明水體含大量的有機(jī)質(zhì)和氮元素。

3.2 藻類變化與環(huán)境要素的相關(guān)性

3.2.1 藻類變化與水溫變化的相關(guān)性

水溫是影響藻類生長的重要環(huán)境因素，經(jīng)研究表明[1-3]：最適合藻類生長的溫度在10.0 ～ 40.0 ℃，當(dāng)水溫在17.0 ～ 20.0 ℃時(shí)，硅藻占優(yōu)勢；而藍(lán)藻生長的最適宜溫度為28.8 ～ 30.5 ℃。戍浦江流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，多年平均氣溫在16.0 ℃左右，雨量充沛，多年平均降水量2 028.1 mm，降水主要集中在6 — 9月，占全年的68.7%。表層水溫受氣溫、降水量等影響較大，波動(dòng)于7.7 ～ 32.0 ℃。藻類數(shù)量變化與表層水溫相關(guān)性見圖2。

圖2 藻類數(shù)量與水溫變化相關(guān)性圖

由圖2可知，藻類數(shù)量和水溫存在顯著正相關(guān)。利用SPSS軟件分析可得：藻類數(shù)量和水溫的相關(guān)性系數(shù)為0.602（Sig = 0.000（在0.01水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)）），這說明藻類增長受水庫表層的水溫變化影響很大，藻類在高溫季節(jié)過度繁殖爆發(fā)水華的可能性很大。

3.2.2 藻類變化與水體pH變化的相關(guān)性

水體pH是一個(gè)重要的環(huán)境因子，與藻類生長密切相關(guān)。水體pH主要從2方面對(duì)藻類產(chǎn)生影響，一方面改變環(huán)境酸堿度，酸性太強(qiáng)或堿性太強(qiáng)都會(huì)對(duì)藻類細(xì)胞產(chǎn)生傷害，只有在適宜的酸堿范圍內(nèi)，藻類才能正常生長繁殖；另一方面通過影響碳酸鹽平衡系統(tǒng)及不同方式分配各形態(tài)無機(jī)碳來影響藻類的生長。一般認(rèn)為，藍(lán)藻吸收CO2的能力相對(duì)較高，水體pH值的升高，容易誘發(fā)藍(lán)藻優(yōu)勢[4]。澤雅水庫水體pH值波動(dòng)于6.30 ～ 9.34，藻類數(shù)量變化與水體pH值相關(guān)性見圖3。

圖3 藻類數(shù)量與pH值相關(guān)性圖

由圖3可知，藻類數(shù)量和pH值存在顯著正相關(guān)性。利用SPSS軟件分析可得：藻類數(shù)量和pH值的相關(guān)系數(shù)為0.652［Sig = 0.000（在0.01水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)）］。每年8 — 9月，色球藻、束絲藻等藍(lán)藻大量繁殖，藍(lán)藻光合作用需要大量的碳源，導(dǎo)致水中溶解的CO2減少，水體向堿性方向發(fā)展，使得水體pH值超過9.00。

3.2.3 藻類數(shù)量與營養(yǎng)鹽的相關(guān)性

氮、磷長期以來被認(rèn)為是與藻類生長密切相關(guān)的營養(yǎng)物質(zhì)，是水體發(fā)生富營養(yǎng)化最主要的原因。一般認(rèn)為，當(dāng)?shù)妆却笥?7屬于磷限制，氮磷比小于10為氮限制，而當(dāng)?shù)妆仍?0 ～ 17則氮磷均起作用[5]。但由于藻類對(duì)氮、磷吸收率不同，氮磷比對(duì)藻類生長的影響并不表現(xiàn)在一個(gè)確定值上，而應(yīng)結(jié)合氮、磷濃度與氮磷比進(jìn)行綜合考慮[6]。澤雅水庫的藻類數(shù)量變化與總氮、總磷相關(guān)性見圖4和圖5。

圖4 藻類數(shù)量與總氮相關(guān)性圖

圖5 藻類數(shù)量與總磷相關(guān)性圖

由圖4和圖5可知，藻類數(shù)量變化和總氮、總磷的相關(guān)性很弱，SPSS軟件分析得，藻類數(shù)量和總氮的相關(guān)系數(shù)為- 0.153（Sig = 0.402），藻類數(shù)量和總磷的相關(guān)系數(shù)為- 0.097（Sig = 0.596），藻類數(shù)量和總氮、總磷含量相關(guān)性較弱。方差分析也表明（見表1），總氮（P = 0.065＞0.050）、總磷（P = 0.557＞0.050）、氮磷交互作用（P = 0.809＞0.050）對(duì)澤雅水庫的藻類數(shù)量無顯著影響。

表1 氮磷交互作用的方差分析表

4 結(jié) 論

（1）澤雅水庫藻類數(shù)量呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化，峰值濃度可達(dá)600.0萬個(gè)/L，藻類高發(fā)期集中在每年的6 — 9月。

（2）澤雅水庫藻類群落結(jié)構(gòu)涵蓋6門30屬，以硅藻、隱藻、綠藻為主要種群，常年監(jiān)測優(yōu)勢種群為針桿藻、隱藻、柵藻、直鏈藻和小環(huán)藻。每年夏初至秋末，優(yōu)勢藻為針桿藻，其余時(shí)段優(yōu)勢藻種類演變?yōu)橐噪[藻和硅藻為主。

（3）澤雅水庫藻類數(shù)量與水溫和水體pH值存在顯著正相關(guān)，與總氮、總磷濃度變化的相關(guān)性較弱。

（4）澤雅水庫作為溫州第二大飲用水源地，其水質(zhì)狀況直接影響居民的生活秩序和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，加強(qiáng)水源地保護(hù)，開展水生物監(jiān)測，對(duì)生態(tài)文明建設(shè)具有重要的意義。

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