長潭水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其富營養(yǎng)化評價(jià)

潘鴻，唐宇宏

（遵義醫(yī)科大學(xué)a.公共衛(wèi)生學(xué)院,b.管理學(xué)院,貴州 遵義 563000）

長潭水庫為位于福建、廣東、江西3省交界地區(qū)的廣東省梅州市蕉嶺縣境內(nèi)，庫尾與福建省武平縣交接，為蕉嶺縣備用水源水庫［1］，也是飲用水水源一級保護(hù)區(qū)［2］。然而，近些年，水庫污染嚴(yán)重，水質(zhì)持續(xù)惡化，藻華頻繁爆發(fā)［1-3］，導(dǎo)致水庫使用功能減退。黃鶴等［1］利用2011 年—2012 年的數(shù)據(jù)分析了水庫水環(huán)境生態(tài)健康狀況，王超等［2］利用2011 年10 月至2012 年7 月的數(shù)據(jù)分析了水庫的富營養(yǎng)化水平及浮游植物分布特征，陳虹［3］利用2011 年至2014年的理化指標(biāo)分析了水庫的富營養(yǎng)化水平。

浮游植物是水生態(tài)環(huán)境的良好指示生物，其群落特征常作為水環(huán)境評價(jià)的重要指標(biāo)［4-6］。王超等［2］基于屬一級分類水平對長潭水庫浮游植物群落進(jìn)行研究，胡國成等［7］在研究浮游生物群落時(shí)，多數(shù)浮游植物種類并未確定；而本研究則從種一級分類水平對其群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行更深入的探討，以期豐富廣東省水庫浮游植物區(qū)系、群落演替以及水質(zhì)管理等方面的研究資料。

1 材料與方法

1.1 水庫區(qū)域概況

廣東省梅州市的長潭水庫位于韓江流域石窟河中游（東經(jīng)116°04′08″—116°08′01″，北緯24°42′02″—24°50′15″），為大（2）型水庫。水庫為典型的河道型水庫，水流自北向南流，海拔從約190 m（庫尾）降至160 m 左右（大壩）。水庫全長約22 km，寬約100～350 m，水深1～40 m，平均水深30 m；水庫集水面積1 990 km2，水域面積4.3 km2，總庫容1.72×108m3；全年平均水溫約24 ℃，多年平均流量為55.8 m3/s［2,7,8］。

1.2 樣點(diǎn)布設(shè)及采樣時(shí)間

長潭水庫為由北向南走向的狹長河道型水庫，從最北端的庫尾至最南端的大壩共布設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn)（表1）；2010 年和2011 年豐水期（7 月）及枯水期（12 月）對各采樣點(diǎn)的浮游植物樣品進(jìn)行采集。

表1 長潭水庫樣點(diǎn)位置Table 1 Sampling sites in Changtan reservoir

1.3 樣品采集及處理

浮游植物樣品采集、預(yù)處理、定性鑒定及計(jì)數(shù)方法與潘鴻等［9］一致，其中定性樣品由潘鴻在顯微鏡下觀察形態(tài)特征，并結(jié)合文獻(xiàn)［10-12］描述特征進(jìn)行分類鑒定。細(xì)胞豐度（Abundance,cell/L）則參照章宗涉等［13］研究方法計(jì)算；生物量以生物體積（Biomass,mm3/L）計(jì)，計(jì)算方法與潘鴻等［9］一致。

1.4 優(yōu)勢度指數(shù)及多樣性指數(shù)

浮游植物優(yōu)勢種判定方法（Mcnaughton優(yōu)勢度，Yi）和標(biāo)準(zhǔn)與潘鴻等［9］一致；多樣性指數(shù)選擇Shannon-Weaver 指數(shù)（H），以屬一級數(shù)據(jù)計(jì)算，其計(jì)算公式及富營養(yǎng)化評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照文獻(xiàn)［6］。

2 結(jié)果

2.1 種類組成及優(yōu)勢種

參照《中國淡水藻類：系統(tǒng)、分類及生態(tài)》［10］的分類系統(tǒng)，將室內(nèi)初步檢出的105 種（含變種）浮游植物分別歸屬于7 門9 綱18 目30 科55 屬。其中，綠藻、硅藻、藍(lán)藻分別為47 種、24 種和19 種，占總種數(shù)的44.76%，22.86%和18.10%；其余各門均不足10 種（表2）。

表2 長潭水庫浮游植物組成Table 2 The composition of phytoplankton in Changtan reservoir

浮游植物優(yōu)勢種共16 種，其中以藍(lán)藻、綠藻、硅藻及隱藻分別為8 種、4 種、2 種和2 種；豐、枯水期分別有12 種和9 種，其中5 種在豐、枯水期均能形成優(yōu)勢（表3）。

表3 長潭水庫浮游植物優(yōu)勢種Table 3 The dominant species of phytoplankton in Changtan reservoir

續(xù)表

2.2 豐度及生物量

浮游植物豐度均值范圍在3.16×106～3.33×107cell/L之間，沿水流方向［普灘圩（S1）、西山渡（S2）、白沙潭（S3）、澳洲山莊（S4）、大壩（S5）］呈上升趨勢（圖1，左）；其豐、枯水期均值范圍分別為1.59×107～3.33×107cell/L 和1.60×107～2.39×107cell/L。浮游植物生物量均值范圍在3.14～20.95 mm3/L 之間，沿水流方向呈波浪式起伏（圖1，右），其豐、枯水期均值范圍分別為3.30～11.88 mm3/L 和3.13～20.95 mm3/L。

圖1 浮游植物豐度（左）和生物量（右）的空間分布Fig.1 Spatial variation of phytoplankton abundance （left） and biomass （right） in Changtan reservoir

豐水期藍(lán)藻豐度所占比例最高，綠藻次之；沿水流方向，藍(lán)藻比例呈上升趨勢，而綠藻則呈降低趨勢?？菟谝跃G藻和硅藻豐度所占比例較高，上游［普灘圩（S1）和西山渡（S2）］硅藻比例高于中下游［白沙潭（S3）、澳洲山莊（S4） 和大壩（S5）］；下游［澳洲山莊（S4）和大壩（S5）］綠藻比例高于中上游［普灘圩（S1）、西山渡（S2）和白沙潭（S3）（圖2，左）。豐水期生物量除大壩（S5）樣點(diǎn)以藍(lán)藻居多而外，其余各采樣點(diǎn)均以綠藻居多；枯水期以綠藻、硅藻和其他藻類為主（圖2，右）。

圖2 長潭水庫浮游植物豐度（左）和生物量（右）組成Fig.2 Composition of phytoplankton abundance （left） and biomass （right） in Changtan reservoir

2.3 Shannon-Weaver指數(shù)及富營養(yǎng)化評價(jià)

Shannon-Weaver 指數(shù)在0.50～2.50 之間，表明水庫富營養(yǎng)狀態(tài)在中營養(yǎng)至超富營養(yǎng)之間；豐水期的范圍在1.00～2.00 之間，表明水庫為富營養(yǎng)水平，且上游［普灘圩（S1）和西山渡（S2）］高于中下游［白沙潭（S3）、澳洲山莊（S4）和大壩（S5）］；而枯水期范圍在1.50～2.50 之間，為中營養(yǎng)至富營養(yǎng)水平之間，且下游高于上游（圖3）。

圖3 長潭水庫浮游植物的Shannon-Weaver 指數(shù)（H）Fig.3 Shannon-Weaver index of phytoplankton in Changtan reservoir

3 討論

長潭水庫浮游植物經(jīng)過室內(nèi)初步鑒定，共檢出105 種（含變種），分屬7 門9 綱18 目30 科55 屬。其種類數(shù)遠(yuǎn)高于黃鶴等的5 門33 種［1］，王超等的4 門11科16 屬［2］和胡國成等的6 門55 種［7］。黃鶴等［1］未對浮游植物研究方法進(jìn)行介紹，王超等［2］和胡國成等［7］介紹了采樣方法，但未詳細(xì)描述其鏡檢步驟；而采樣方法及鏡檢步驟的不同可能導(dǎo)致浮游植物檢出結(jié)果存在較大差異。

長潭水庫的浮游植物豐度沿水流方向呈上升趨勢（圖1，左），可能是因水庫從河流入庫到大壩之間的浮游植物生境由激流環(huán)境到靜水環(huán)境過渡［14］，而水流減緩更有利于浮游植物生長繁殖［14,15］所致。豐水期的水溫相對較高，更有利于藍(lán)藻的生長［15］，因此，長潭水庫浮游植物優(yōu)勢種多以藍(lán)藻為主；然而，水庫位于北回歸線附近，其豐、枯水期水溫差異相對較小，而枯水期相對較低的水溫更有利于其他類群藻類生長和繁殖，導(dǎo)致其優(yōu)勢種類群較多，包括綠藻、隱藻、硅藻和藍(lán)藻等種類（見表2）。

浮游植物生物量為不同種類的豐度與其平均細(xì)胞體積的乘積之和，而浮游植物中不同藻類的平均體積差異較大［8,14］；因此，長潭水庫浮游植物生物量沿水流方向的變化趨勢不同于豐度，為波浪式起伏（圖1，右）。豐水期綠藻的豐度僅次于藍(lán)藻（圖2，左），但其測量的細(xì)胞體積為藍(lán)藻的近30 倍，所以換算出的浮游植物豐度整體以綠藻占優(yōu)勢（圖2，右）；枯水期綠藻、硅藻及其他藻類的豐度比例相對較高（圖2，左），而這些類群的細(xì)胞個(gè)體差異也較大，因此換算出的浮游植物生物量組成存在較大的差異（圖2，右）。

豐水期的Shannon-Weaver指數(shù)在1.00～2.00之間，且表現(xiàn)為上游（河流區(qū)）高于中下游（過渡區(qū)/湖泊區(qū)），與胡國成等［7］研究結(jié)果中的2010 年7 月數(shù)據(jù)及變化趨勢相似；而枯水期的Shannon-Weaver指數(shù)1.50～2.50 之間，與王超等［2］的研究結(jié)果中2011 年12 月的數(shù)據(jù)及變化趨勢相符。盡管長潭水庫檢測出的浮游植物種屬數(shù)遠(yuǎn)高于胡國成等［7］和王超等［2］，但多數(shù)檢測出的浮游植物種或?qū)俚南鄬?shù)量（Ni/N）＜3.5%，其對Shannon-Weaver 指數(shù)貢獻(xiàn)率＜0.01；部分種或?qū)俚南鄬?shù)量（Ni/N）＜11%，其貢獻(xiàn)率也＜0.05；因此，本研究的Shannon-Weaver 指數(shù)與胡國成等［7］和王超等［2］的結(jié)果差異不大。Shannon-Weaver 指數(shù)評價(jià)長潭水庫富營養(yǎng)化的結(jié)果顯示：豐水期和枯水期分別為富營養(yǎng)水平和中-富營養(yǎng)水平；這與豐水期優(yōu)勢種多數(shù)為多污帶指示種，而枯水期多數(shù)為中污-多污帶指示種［5,14,16］的指示結(jié)果較為吻合，因?yàn)槲廴局甘痉N也能夠很好的反映水質(zhì)污染現(xiàn)狀［5］。

4 結(jié)論

本文浮游植物定性鏡檢步驟能夠增加稀有物種的檢出概率，有利于浮游植物物種多樣性研究及地理區(qū)系分布準(zhǔn)確性的提高；浮游植物豐度空間分布與水庫中水流速度有關(guān)，水庫緩流區(qū)（過渡區(qū)）或靜流區(qū)（湖泊區(qū)）對于浮游植物豐度的增加是否與浮游植物類群/種類有關(guān)尚需開展進(jìn)一步研究；浮游植物多樣性指數(shù)評價(jià)的水庫湖泊區(qū)的營養(yǎng)狀態(tài)高于河流區(qū)是否具有較高準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步研究證實(shí)，因?yàn)樗畮斓母粻I養(yǎng)狀態(tài)不僅與浮游植物有關(guān)，還與水體中營養(yǎng)鹽等指標(biāo)有關(guān)。