浮游植物群落結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)水質(zhì)的方法

劉天鳳 劉果 賀雪 張?zhí)?/p>

摘要：浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力，對(duì)水體污染物較為敏感，在一定程度上可反映水質(zhì)優(yōu)劣。大量研究表明：利用浮游植物評(píng)價(jià)水質(zhì)具有可行性。因此，本文綜述了藻類指示種、密度與生物量以及藻類多樣性與水質(zhì)的關(guān)系，為水質(zhì)監(jiān)測(cè)和治理提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：浮游植物；優(yōu)勢(shì)種；密度；生物量；多樣性

1 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市工業(yè)化的發(fā)展，水生態(tài)系統(tǒng)逐漸遭到破壞，水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，我國(guó)湖泊（水庫(kù)）富營(yíng)養(yǎng)化呈發(fā)展趨勢(shì)[1-2]。浮游植物在水生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)換、能量流動(dòng)、信息傳遞等生態(tài)過(guò)程中扮演著重要角色[3]。由于浮游植物的生命周期短、易受環(huán)境影響，其群落種類組成與SD、pH、總氮等環(huán)境因子相關(guān)，且種類組成和數(shù)量最終都會(huì)影響湖泊（水庫(kù)）生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能[4-5]，因此，不少種類可作為水環(huán)境污染和水體富營(yíng)養(yǎng)化的指示生物[3]。

國(guó)內(nèi)通過(guò)對(duì)浮游植物與水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查來(lái)綜合評(píng)價(jià)水質(zhì)情況的學(xué)者甚多。呂光俊等人對(duì)華東地區(qū)四座不同類型的水庫(kù)進(jìn)行了浮游植物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的調(diào)查，王雨、林茂等人對(duì)海南西部近岸浮游植物進(jìn)行了周年調(diào)查。他們認(rèn)為：浮游植物的群落結(jié)構(gòu)與水環(huán)境密切相關(guān)。藻類能響應(yīng)各種環(huán)境變化，如溫度、營(yíng)養(yǎng)鹽、氮磷比等，這些因素能改變?cè)孱惖娜郝浣Y(jié)構(gòu)。大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)引起藻類或其他浮游生物迅速并大量繁殖，使得水體溶解氧下降。據(jù)調(diào)查，引起湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的優(yōu)勢(shì)藻類大多為藍(lán)藻門(mén)，如顫藻屬、微囊藻屬等。這些藻類向水體釋放藻毒素，從而威脅其他生物生存并使藻類多樣性單一，最終導(dǎo)致水體惡化[6]。浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者，其群落結(jié)構(gòu)、現(xiàn)存量及多樣性能準(zhǔn)確反映水體的污染程度[7]。因此，利用浮游植物監(jiān)測(cè)水庫(kù)水體環(huán)境具極大的可行性。

2 評(píng)價(jià)水質(zhì)的常用指標(biāo)

2.1 指示種與水質(zhì)

浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，在維持水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定中扮演重要角色。浮游植物對(duì)水環(huán)境變化較為敏感。當(dāng)水體未受污染，浮游植物呈自然分布[8]；當(dāng)水體受到污染，浮游植物中的清潔種類逐漸減少，甚至消退，而耐污種類成為優(yōu)勢(shì)種。因此，調(diào)查某水體的優(yōu)勢(shì)種類，在一定程度上可指示出水環(huán)境的改變及水體的營(yíng)養(yǎng)狀況。

研究表明：不同營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的水體中常見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)種類也不同。貧營(yíng)養(yǎng)型湖泊的浮游植物以金藻為主，貧-中營(yíng)養(yǎng)型以隱藻為主，中營(yíng)養(yǎng)型以硅藻為主，富營(yíng)養(yǎng)型湖泊以綠藻、藍(lán)藻為主[9]。劉偉[10]比較了富營(yíng)養(yǎng)化水體與貧營(yíng)養(yǎng)水體中的主要藻類，如魚(yú)腥藻屬、束絲藻屬等主要存在于富營(yíng)養(yǎng)化的水體；而角星鼓藻屬、平板藻屬等則主要存在于貧營(yíng)養(yǎng)的水體。

2.2 浮游植物現(xiàn)存量與水質(zhì)

浮游植物現(xiàn)存量一般包括密度和生物量。通常，浮游植物密度與生物量呈一致性，但有時(shí)因?yàn)槟承┪廴疚镙^突出使得某種藻類體積較大，而使浮游植物生物量大于密度。浮游植物現(xiàn)存量是反映水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要指標(biāo)之一[11]，它受營(yíng)養(yǎng)鹽、光照、溫度等多種因素的影響。有研究指出[12]：藍(lán)藻作為耐污強(qiáng)的種類，其細(xì)胞密度越大，代表該水體富營(yíng)養(yǎng)化越嚴(yán)重。

浮游植物現(xiàn)存量能反映該水體何種浮游植物占優(yōu)勢(shì)，而不同門(mén)類優(yōu)勢(shì)又代表不同的環(huán)境特征。對(duì)水體中藻類密度和生物量的測(cè)定能夠準(zhǔn)確地掌握當(dāng)前水質(zhì)狀況以及水中污染物的濃度，其中氮、磷是水體藻類生長(zhǎng)的主要限制因素。因此，在進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，常把浮游植物現(xiàn)存量作為一項(xiàng)重要內(nèi)容。

2.3 浮游植物多樣性與水質(zhì)

浮游植物多樣性可反映水質(zhì)優(yōu)劣。浮游植物多樣性指數(shù)越高，表明群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，穩(wěn)定性越高，抗干擾性越強(qiáng)。當(dāng)水體受到污染時(shí)，清潔種類死亡或消退，使得水體中浮游植物多樣性降低，這會(huì)影響水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至影響其功能。因此，研究浮游植物多樣性是水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。在研究浮游植物多樣性時(shí)，大多研究者常將Shannon-Weaver指數(shù)與均勻度指數(shù)相結(jié)合來(lái)分析某水體水質(zhì)情況。H（豐度）值越大，說(shuō)明水質(zhì)越清潔[13]；J（均勻度）值越小，說(shuō)明水體受到的污染程度越嚴(yán)重。目前利用浮游植物多樣性來(lái)研究水質(zhì)已較為普遍。朱文菊[13]利用Shannon-Weaver指數(shù)對(duì)滴水湖進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)，得出滴水湖各季節(jié)H值均介于3.53與4.14之間，浮游植物多樣性較高，其水質(zhì)無(wú)污染或輕度污染。陳美香[11]將Shannon-Weaver指數(shù)與均勻度指數(shù)相結(jié)合，綜合評(píng)價(jià)貴州省紅楓湖水庫(kù)的多樣性，研究發(fā)現(xiàn)各采樣點(diǎn)H值均小于1，e的平均值為0.058，因此，判斷其水質(zhì)為富營(yíng)養(yǎng)到重富營(yíng)養(yǎng)的狀態(tài)。

3 展望

本文綜述了利用浮游植物群落結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)水質(zhì)的方法，指示種、密度與生物量、多樣性都可反映水體水質(zhì)優(yōu)劣。但在研究水質(zhì)時(shí)，除了生物學(xué)評(píng)價(jià)法，還可利用非生物評(píng)價(jià)法，如單因子評(píng)價(jià)法和綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法。研究者常將生物學(xué)評(píng)價(jià)法與非生物評(píng)價(jià)法相結(jié)合，多角度地調(diào)查水體情況。因此，在調(diào)查某水體水質(zhì)情況前，需綜合考慮，選擇合適方法來(lái)評(píng)價(jià)水質(zhì)。

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基金項(xiàng)目：

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（X201631）