湖南橫嶺湖省級(jí)自然保護(hù)區(qū)豐水期浮游植物群落特征

夏 丹，夏放球，夏 瑋，周 贊，袁 鴻，肖亞琴，徐佳孌，吳小麗，楊 蕊，陳敦學(xué)，牛艷東，6

（1.湘陰縣林業(yè)局，湖南 湘陰 410500； 2.湘陰縣橫嶺湖省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理委員會(huì)，湖南 湘陰 413100；3.湖南洞庭湖濕地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀(guān)測(cè)研究站，湖南 岳陽(yáng) 414000； 4.貴州大學(xué)，貴州 貴陽(yáng) 550025； 5.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004； 6.洞庭湖流域生態(tài)系統(tǒng)管理與水資源可持續(xù)利用國(guó)際科技合作基地，湖南長(zhǎng)沙 410004）

浮游植物在水生生態(tài)系統(tǒng)中作為初級(jí)生產(chǎn)者之一，能夠?qū)λh(huán)境作出指標(biāo)評(píng)價(jià)，在水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)中是重要的指示生物［1］，對(duì)維持水生生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性和完整性方面起著非常重要的作用［2］。水環(huán)境中的眾多環(huán)境因子變化，能夠?qū)Ω∮沃参锶郝涮卣骷捌鋭?dòng)態(tài)變化產(chǎn)生較大的影響。因此，浮游植物常被作為水體健康狀況評(píng)價(jià)的指示生物類(lèi)群［3-4］，也可通過(guò)種類(lèi)、豐度以及優(yōu)勢(shì)種群等群落結(jié)構(gòu)特征來(lái)評(píng)價(jià)和檢測(cè)水環(huán)境［5-6］。

橫嶺湖是洞庭湖濕地的重要組成部分，具有獨(dú)特的、相對(duì)完好的區(qū)境［7］。近年來(lái)，有不少學(xué)者對(duì)洞庭湖的浮游植物群落特征進(jìn)行了相關(guān)研究［8-9］，而關(guān)于洞庭湖區(qū)重要組成部分的橫嶺湖浮游植物群落特征的研究報(bào)道較少。本文通過(guò)對(duì)橫嶺湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)研究，了解橫嶺湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)，對(duì)橫嶺湖生態(tài)環(huán)境和水資源的保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)概況

湖南橫嶺湖省級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于岳陽(yáng)市湘陰縣北部，與東邊的湘江和岳陽(yáng)市屈原行政區(qū)隔江相望，南邊接近湘陰縣鶴龍湖鎮(zhèn)和洞庭圍鎮(zhèn)，西邊靠近益陽(yáng)市沅江市，北邊與東洞庭湖磊石山相接。湖區(qū)降水主要集中在4～6月，年平均氣溫16～17℃，7月平均氣溫29℃，絕對(duì)最高氣溫43℃，地理坐標(biāo)介于112°38′—112°57′E與28°30′—29°03′N(xiāo)之間，是最典型的濕地生態(tài)系統(tǒng)［7］。20世紀(jì)70年代，橫嶺湖由于圍墾頻繁，使橫嶺湖濕地功能退化，加之近年來(lái)的工業(yè)、生活污水和人為的破壞，使橫嶺湖的濕地資源和生態(tài)系統(tǒng)極脆弱。橫嶺湖作為洞庭湖極其重要的航運(yùn)和蓄洪通道之一，具有重要的保護(hù)意義。

2 研究方法

2.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

在橫嶺湖自然保護(hù)區(qū)共設(shè)立11個(gè)采樣點(diǎn)，其中S1、S2、S3、S4采樣點(diǎn)由湘江水注入；S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11采樣點(diǎn)由資江水注入；S5、S6、S9、S10、S11為主要湖區(qū)；S1、S2在航運(yùn)線(xiàn)上（見(jiàn)圖1）。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution of sam pling points

2.2 樣品采集與處理

2021年7月，調(diào)查人員使用浮游生物采水器采集水樣1 L，裝入采集瓶中，現(xiàn)場(chǎng)加入10 ml魯哥氏試劑和5 ml甲醛固定，貼上采樣點(diǎn)標(biāo)簽并帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行定量分析。沉淀定量水樣48 h，濃縮至約50 ml。經(jīng)充分搖勻后，通過(guò)直接計(jì)數(shù)法，快速吸取0.1 ml的濃縮液加入到0.1 ml浮游生物計(jì)數(shù)板內(nèi)，再將計(jì)數(shù)板置于10×40倍光學(xué)顯微鏡下觀(guān)察［10］。通過(guò)查閱《中國(guó)淡水藻類(lèi)——系統(tǒng)分類(lèi)及生態(tài)》［11］對(duì)浮游植物種類(lèi)進(jìn)行鑒定。

2.3 數(shù)據(jù)分析

本研究數(shù)據(jù)使用浮游植物的Shannon-Wiener多樣性指數(shù) （H′）、Pielou均勻度指數(shù) （J）和Margalef物種豐富度指數(shù)（D）對(duì)水質(zhì)進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)（表1）［12］，并進(jìn)行優(yōu)勢(shì)種的計(jì)算，優(yōu)勢(shì)度Y≥0.02的物種即定為優(yōu)勢(shì)種［13］。

表1 浮游植物多樣性指數(shù)及水質(zhì)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Phytoplankton diversity index and water quality evaluation criteria

3 結(jié)果與分析

3.1 種類(lèi)組成及優(yōu)勢(shì)種

本研究共鑒定出浮游植物49種，隸屬于6門(mén)35屬。其中綠藻門(mén)（Chlorophyta）種類(lèi)最多，共18屬 27 種，占總種數(shù)的 55.10%；硅藻門(mén)（Bacillariophyta）次之，共6屬9種，占總種數(shù)的18.37%；藍(lán)藻門(mén)（Cyanophyta）5屬5種，占總種數(shù)的10.20%；裸藻門(mén)（Euglenophyta）3屬4種，占總種數(shù)的8.16%；隱藻門(mén)（Cryptophyta）2屬3種，占總種數(shù)的6.12%；甲藻門(mén)（Pyrrophyta）1屬1種，占總種數(shù)的2.04%。優(yōu)勢(shì)種為藍(lán)藻門(mén)中的密集微囊藻 （Microcystis densa）、水華束絲藻（Aphanizomenon flosaquae），綠藻門(mén)類(lèi)中的實(shí)球藻（Pandorinamorum）和衣藻（Chlamydomonas sp.），優(yōu)勢(shì)度分別為0.345 1、0.053 1、0.069 1和0.118 4（見(jiàn)表2）。

表2 橫嶺湖自然保護(hù)區(qū)浮游植物物種組成和優(yōu)勢(shì)種Tab.2 Phytoplankton species com position and predom inant species in Hengling Lake Nature Reserve

綠藻門(mén)相比于其它門(mén)類(lèi)，在各個(gè)采樣點(diǎn)中種類(lèi)居多。在S2號(hào)采樣點(diǎn)最多，屬于湘江水來(lái)源；S7號(hào)采樣點(diǎn)最低，屬于資江水來(lái)源；S5、S9號(hào)采樣點(diǎn)浮游植物種類(lèi)數(shù)相對(duì)較低，處于橫嶺湖主要湖區(qū)（見(jiàn)圖2）。

圖2 橫嶺湖自然保護(hù)區(qū)各采樣點(diǎn)浮游植物種類(lèi)數(shù)Fig.2 Number of phytoplankton species at each samp ling point in Hengling Lake Nature Reserve

3.2 密度和生物量

本次浮游植物調(diào)查，采樣點(diǎn)整體平均密度4.05×105個(gè)·L-1，其中S2號(hào)采樣點(diǎn)最大，為6.55×105個(gè)·L-1；其次是S6號(hào)采樣點(diǎn)，密度為5.85×105個(gè)·L-1；S5號(hào)采樣點(diǎn)密度最小，為2.66×105個(gè)·L-1。平均生物量為0.61 mg·L-1，其中S6號(hào)采樣點(diǎn)最大，為1.20 mg·L-1，S2號(hào)采樣點(diǎn)次之，為0.74 mg·L-1，S5號(hào)采樣點(diǎn)最少，為0.37 mg·L-1。

續(xù)表2 橫嶺湖自然保護(hù)區(qū)浮游植物物種組成和優(yōu)勢(shì)種Continued Tab.2 Phytoplankton species composition and predom inant species in Hengling Lake Nature Reserve

按門(mén)類(lèi)統(tǒng)計(jì)：藍(lán)藻門(mén)浮游植物平均密度最大，為1.85×105個(gè)·L-1；其次是綠藻門(mén)，浮游植物平均密度為1.40×105個(gè)·L-1。平均生物量最大的是綠藻門(mén)，為生物量0.20 mg·L-1；其次是藍(lán)藻門(mén)，生物量0.13 mg·L-1。在各個(gè)采樣點(diǎn)中，藍(lán)藻門(mén)浮游植物密度處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，甲藻類(lèi)浮游植物在大多數(shù)采樣點(diǎn)中未發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)表3）。

表3 浮游植物各門(mén)在各采樣點(diǎn)的密度和生物量Tab.3 Densities of phytoplankton phyla at each sam pling point in Hengling Lake Nature Reserve

3.3 生物多樣性指數(shù)

各采樣點(diǎn)浮游植物Margalef物種豐富度指數(shù)（D）在2.06 ～6.42 之 間，平 均 值 為3.62；Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）在2.35～3.97之間，平均值為3.05；Pielou均勻度指數(shù)（J）在0.71～0.88之間，平均值為0.79。其中Margalef物種豐富度指數(shù)有7個(gè)采樣點(diǎn)低于平均值；Shannon-Wiener多樣性指數(shù)有6個(gè)采樣點(diǎn)低于平均值；Pielou均勻度指數(shù)有5個(gè)采樣點(diǎn)低于平均值（見(jiàn)圖3）。對(duì)各采樣點(diǎn)水質(zhì)進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)，對(duì)于整體生態(tài)指數(shù)的均值均達(dá)到輕度污染的標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 橫嶺湖自然保護(hù)區(qū)浮游植物多樣性指數(shù)Fig.3 Phytop lankton diversity index in Hengling Lake Nature Reserve

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)湖南橫嶺湖濕地自然保護(hù)區(qū)豐水期調(diào)查，共記錄浮游植物6門(mén)35屬49種，其中綠藻門(mén)種類(lèi)數(shù)最多，與洞庭湖1988—2017年期間浮游植物的記錄相同［14］。浮游植物平均密度以藍(lán)藻門(mén)為主，這與洞庭湖浮游植物以硅藻門(mén)為主有所不同［15］，與PEG（Plankton Ecology Group）研究模型相符［16］。由于橫嶺湖豐水期各采樣點(diǎn)水溫較高（約28℃），而綠藻和藍(lán)藻最適生長(zhǎng)溫度在20～25℃、25～30℃［17］，更接近橫嶺湖水環(huán)境溫度，有利于藍(lán)藻類(lèi)和綠藻類(lèi)浮游植物生長(zhǎng)和繁殖。整體上橫嶺湖浮游植物平均密度為4.05×105個(gè)·L-1，相比于水環(huán)境污染程度較嚴(yán)重的洞庭湖區(qū)南漢垸水體浮游植物平均密度 （1.13×106～2.04×107個(gè)·L-1）偏低［18］；相比于外口連通且長(zhǎng)期保持較高流速水體的長(zhǎng)江三口-西洞庭水體浮游植物密度（3.28×105個(gè)·L-1）偏高［19-21］。

S1、S2號(hào)采樣點(diǎn)浮游植物密度較大，這與航道區(qū)域浮游植物群落特征相反［22］。各個(gè)采樣點(diǎn)中，S1、S2、S3、S4號(hào)采樣點(diǎn)位于湘江來(lái)水區(qū)域，與資江來(lái)水區(qū)域的各采樣點(diǎn)相比，湘江來(lái)水區(qū)域的采樣點(diǎn)浮游植物密度更高。由于注入橫嶺湖的來(lái)水河流不同，浮游植物群落結(jié)構(gòu)不同［23］。湘江流域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，多為城市聚集區(qū)沿線(xiàn)且居民較多，人為活動(dòng)頻繁，營(yíng)養(yǎng)鹽更為豐富，導(dǎo)致所處在航道處的S1、S2號(hào)采樣點(diǎn)浮游植物密度反而偏高，對(duì)于遠(yuǎn)離湘江的S3、S4號(hào)采樣點(diǎn)浮游植物密度偏低。主湖體區(qū)域除S6號(hào)采樣點(diǎn)外，其余采樣點(diǎn)浮游植物密度都比沿岸帶偏小，沿岸帶因更易受到降雨、風(fēng)浪、陸地氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入，浮游植物群落中除了適應(yīng)沿岸帶生境的自生物種，還有可能從湖泊其它水域因風(fēng)力擾動(dòng)或者水流流動(dòng)帶來(lái)的其它物種［24-25］。S6號(hào)采樣點(diǎn)由于處在回水灣處且水流較為平緩，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)容易聚集［26］，浮游植物密度偏大。

湖南橫嶺湖濕地自然保護(hù)區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)種類(lèi)較少，以藍(lán)藻類(lèi)和綠藻類(lèi)為主，其中優(yōu)勢(shì)種微囊藻屬是富營(yíng)養(yǎng)化水體指示種［27］，束絲藻是產(chǎn)毒、產(chǎn)嗅的重要藻源［28］。根據(jù)浮游植物Margalef物種豐富度指數(shù) （D）、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）和Pielou均勻度指數(shù)（J）的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，橫嶺湖各采樣點(diǎn)Margalef物種豐富度指數(shù)（D）均值為3.62；Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）均值為3.05；Pielou均勻度指數(shù)（J）均值為0.79。對(duì)于整體區(qū)域生態(tài)指數(shù)的均值均達(dá)到二類(lèi)水的標(biāo)準(zhǔn)，部分區(qū)域?yàn)槿?lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。這與橫嶺湖貧水期浮游動(dòng)物水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果相似［29］，但相比于Margalef物種豐富度指數(shù)（D）和Shannon-Wiener多樣性指數(shù) （H′）的均值，豐水期值較大。當(dāng)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）越大，表明浮游植物群落結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，水質(zhì)越好［30］，說(shuō)明豐水期比起貧水期浮游群落結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，水質(zhì)更好。

橫嶺湖夏季豐水期浮游植物群落藍(lán)藻門(mén)和綠藻門(mén)平均密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于硅藻門(mén)，與洞庭湖其它區(qū)域有所差別。說(shuō)明湘江來(lái)水比資江來(lái)水水源營(yíng)養(yǎng)鹽物質(zhì)更豐富，對(duì)橫嶺湖自然保護(hù)區(qū)整體水質(zhì)評(píng)價(jià)為輕度污染，部分區(qū)域?yàn)橹卸任廴尽?/p>