卞少偉，趙文喜，楊洪玲，馬麗娜，梅鵬蔚

（1.天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，天津300191；2.濱海新區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，天津300451）

循環(huán)經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展

天津獨(dú)流減河8月浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)評(píng)價(jià)

卞少偉1，趙文喜1，楊洪玲2，馬麗娜2，梅鵬蔚1

（1.天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，天津300191；2.濱海新區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，天津300451）

2016年8月，系統(tǒng)調(diào)查研究了獨(dú)流減河浮游植物結(jié)構(gòu)群落組成、密度的分布特征及與環(huán)境因子的關(guān)系。10個(gè)采樣點(diǎn)中共鑒定出浮游植物5門(mén)45種及變種，優(yōu)勢(shì)種以藍(lán)藻門(mén)為主，包括皮狀席藻、細(xì)小隱球藻、阿氏顫藻、螺旋藻、銅綠微囊藻和優(yōu)美平裂藻。各采樣點(diǎn)浮游植物密度變化在（4.15～27.5）×106ind./L之間。Shannon-Wiener指數(shù)（H′）在0.94～3.17，Pielou指數(shù)（J′）在0.24～0.72，Margalef指數(shù)（d）在0.69～1.72?；谊P(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，對(duì)獨(dú)流減河浮游植物密度影響最大的環(huán)境因子是錳，其相關(guān)性系數(shù)是0.74。

獨(dú)流減河；浮游植物；群落結(jié)構(gòu)；水質(zhì)評(píng)價(jià)；天津

獨(dú)流減河位于天津市區(qū)南側(cè)，是天津市主要河道之一，全長(zhǎng)67 km。自進(jìn)洪閘始，達(dá)濱海新區(qū)后入海，河道寬闊順直。目前，對(duì)天津獨(dú)流減河浮游植物調(diào)查研究的報(bào)道很少。浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，受水環(huán)境變化的直接影響，其密度的動(dòng)態(tài)變化又直接影響著水體的水質(zhì)變化，同時(shí)其群落結(jié)構(gòu)的特征，往往也是水環(huán)境狀況的重要指標(biāo)[1-4]。富營(yíng)養(yǎng)化水體最直接的表現(xiàn)是水體中浮游植物繁殖迅速，出現(xiàn)水華。在不同的地區(qū)，不同的水域，不同的季節(jié)，浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的環(huán)境因子也不相同[5-8]。筆者首次調(diào)查研究了獨(dú)流減河夏季浮游植物群落組成、密度及其空間分布特征，應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)分析初步探討了獨(dú)流減河浮游植物群落與水質(zhì)及環(huán)境因子的關(guān)系，以期為獨(dú)流減河水質(zhì)評(píng)價(jià)、水體富營(yíng)養(yǎng)化防治以及水資源合理開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)資料和研究依據(jù)。

1 采樣與分析

1.1 生物樣品采集與分析

根據(jù)獨(dú)流減河的氣候特點(diǎn)，2016年8月在獨(dú)流減河上共布設(shè)10個(gè)采樣點(diǎn)，進(jìn)行采樣工作。采樣點(diǎn)具體位置見(jiàn)圖1。定性樣品用25#的浮游生物網(wǎng)在水體表面按“∞”字形拖取3～5 min，濾液用魯哥氏液和甲醛固定，定量樣品有機(jī)玻璃采水器在水下0.5 m處取1 L水樣，加15 ml魯哥氏液固定，帶回實(shí)驗(yàn)室沉淀48 h，濃縮至30 ml保存。顯微鏡檢計(jì)數(shù)時(shí)充分搖勻，吸取0.1 ml滴入0.1 ml計(jì)數(shù)框內(nèi)計(jì)數(shù)、分析、鑒定[9-10]。

1.2 水質(zhì)樣品采集與分析

高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、亞硝酸鹽氮（NO2-N）、硝酸鹽氮（NO3-N）、氟化物（F-）、氨氮（NH3-N）、化學(xué)需氧量（COD）、鐵（Fe3+）、錳（Mn2+）、總氮（TN）、總磷（TP）等參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定[11]。

圖1 獨(dú)流減河采樣點(diǎn)分布

1.3 數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)

1.3.1 生物多樣性指數(shù)計(jì)算

生物多樣性指數(shù)包括優(yōu)勢(shì)度、Shannon-Wiener指數(shù)（H′）、Pielou均勻度指數(shù)（J′）、Margalef豐富度指數(shù)（d），計(jì)算公式如下[12-16]：

式中ni為第i種的數(shù)量，N為采集樣品中的所有種類(lèi)總個(gè)體數(shù)；S為采集樣品中的種類(lèi)總數(shù)；fi為該種在各樣品中出現(xiàn)的頻率，y≥0.02為優(yōu)勢(shì)種。

1.3.2 灰色關(guān)聯(lián)分析

環(huán)境因子對(duì)浮游植物密度的影響分析采用灰關(guān)聯(lián)分析，進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)分析時(shí)，為了消除不同量綱帶來(lái)的影響，采用均值法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱處理，公式如下：

設(shè)X為關(guān)聯(lián)因子集，x0∈x為參考序列，x0={x0（k），k=1，2，…，n}xi∈x為比較序列xi={xi（k），k= 1，2，…，n}，（i=1，2，…，m），x0與xi在第k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)為：

2 結(jié)果與分析

2.1 水環(huán)境質(zhì)量狀況

夏季獨(dú)流減河高錳酸鹽指數(shù)濃度范圍在9.4～17.5 mg/L；亞硝酸鹽氮濃度范圍在0.001 5～0.244 mg/L；硝酸鹽氮濃度范圍在0.28～2.40 mg/L；氟化物濃度范圍在0.75～1.00 mg/L；氨氮濃度范圍在0.256～3.40 mg/L；總氮濃度范圍在2.87～5.98 mg/L；總磷濃度范圍在0.12～0.30 mg/L；化學(xué)需氧量濃度范圍在9.4～17.5 mg/L；鐵濃度均為0.015 mg/L；錳濃度范圍在0.005～0.04 mg/L。按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的各項(xiàng)指標(biāo)限值評(píng)價(jià)，除8#斷面水質(zhì)為Ⅴ類(lèi)外，其余各斷面水質(zhì)類(lèi)別均為劣Ⅴ類(lèi)；按《地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)辦法》（試行）定性分級(jí)評(píng)價(jià)，獨(dú)流減河夏季整體水質(zhì)為重度污染。

2.2 獨(dú)流減河浮游植物群落結(jié)構(gòu)

2.2.1 浮游植物結(jié)構(gòu)組成和優(yōu)勢(shì)種

2016年夏季（8月），獨(dú)流減河共鑒定出浮游植物5門(mén)45種及變種。其中：綠藻門(mén)22種及變種，占48.9%；藍(lán)藻門(mén)14種，占31.1%；硅藻門(mén)6種及變種，占總數(shù)13.3%；隱藻門(mén)2種，占4.4%；裸藻門(mén)1種，占2.2%。夏季獨(dú)流減河浮游植物群落優(yōu)勢(shì)種以藍(lán)藻門(mén)為主，如表1所示。

2.2.2 浮游植物細(xì)胞數(shù)量

獨(dú)流減河夏季浮游植物各采樣點(diǎn)浮游植物細(xì)胞密度在4.15×106～27.5×106ind./L之間，平均值為12.6×106ind./L。其中：8#采樣點(diǎn)浮游植物密度最大，春季6#采樣點(diǎn)次之，1#采樣點(diǎn)浮游植物密度最小。獨(dú)流減河浮游植物密度的變化趨勢(shì)如圖2所示。

表1 獨(dú)流減河8月環(huán)境因子特征mg/L

表2 獨(dú)流減河8月浮游植物優(yōu)勢(shì)種

2.2.3 生物多樣性指數(shù)

獨(dú)流減河浮游植物多樣性指數(shù)H′、J′和d值的變化如圖3所示，H′值在0.94～3.17之間，平均值為2.46；J′值在0.24～0.72之間，平均值為0.57；d值在0.69～1.72之間，平均值為1.19。

2.3 獨(dú)流減河浮游植物與環(huán)境因子的關(guān)系

高錳酸鹽指數(shù)、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氟化物、氨氮、總氮、總磷、化學(xué)需氧量、鐵、錳10種環(huán)境因子與浮游植物豐度的關(guān)聯(lián)度不同，表明其對(duì)浮游植物的影響大小是不一樣的，影響浮游植物細(xì)胞數(shù)量變化的強(qiáng)弱順序依次是錳〉鐵〉高錳酸鹽指數(shù)〉硝酸鹽氮〉化學(xué)需氧量〉亞硝酸鹽氮〉總磷〉總氮〉氨氮〉氟化物。（見(jiàn)表2）

圖2 獨(dú)流減河浮游植物細(xì)胞密度變化

圖3 浮游植物多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)

表2 浮游植物豐度與環(huán)境因子關(guān)聯(lián)度

3 討論

3.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

在調(diào)查期內(nèi)，共觀察到浮游植物5門(mén)45種及變種，浮游植物的細(xì)胞密度均值為12.6×106ind./L，其群落組成以綠、藍(lán)藻為主，《水生生物監(jiān)測(cè)手冊(cè)》和水質(zhì)生物學(xué)評(píng)價(jià)表明[18-19]，獨(dú)流減河水體已經(jīng)受到污染，達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化程度[20]。獨(dú)流減河H′值在0.94～3.17之間，故獨(dú)流減河處于輕—重污染狀態(tài)，說(shuō)明水質(zhì)已經(jīng)受到一定程度的污染。（其中0〈H′〈1為重污染，1〈H′〈3為中污染，H′〉3為輕污染或無(wú)污染）。

3.2 浮游植物群落特征與環(huán)境因子的關(guān)系

環(huán)境因子對(duì)獨(dú)流減河浮游植物密度影響的分析結(jié)果表明，錳和鐵是影響?yīng)毩鳒p河浮游植物密度的重要因素。有關(guān)研究表明[21]，當(dāng)N/P在20～30之間時(shí)，N、P不再是限制性因素，限制性因素則變得不確定。Mn是浮游植物細(xì)胞生長(zhǎng)的必需元素[22-23]，低濃度Mn能夠促進(jìn)葉綠素合成；Fe在浮游植物生物能的形成過(guò)程中起著重要作用[24]，同時(shí)低濃度鐵也可以促進(jìn)浮游植物的葉綠素合成，促進(jìn)生長(zhǎng)速率的加快和生物量的增加。

4 結(jié)論

獨(dú)流減河8月采樣共鑒定出浮游植物5門(mén)45種及變種，優(yōu)勢(shì)種以藍(lán)藻門(mén)為主；獨(dú)流減河的水質(zhì)狀況和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）均表明該河流已受到污染，其浮游植物細(xì)胞密度顯示水體營(yíng)養(yǎng)級(jí)別為富營(yíng)養(yǎng)化；灰關(guān)聯(lián)分析結(jié)果表明，獨(dú)流減河浮游植物密度影響最大的環(huán)境因子是錳。

[1]IRIGOIEN X，HARRIS R P，VERHEYE H M，et al.Copepod hatching success in marine ecosystems with high diatom concentrations[J].Nature，2002，419（6905）：387-389.

[2]CARDINALE B J，PALMER M A，COLLINS S L.Species diversity enhances ecosystem functioning through interspecific facilitation[J].Nature，2002，415（6870）：426-429.

[3]POLISHCHUK L V.Contribution analysis of disturbance-caused changes in phytoplankton diversity[J].Ecology，1999，80（2）：721-725.

[4]LI W.Macroecological patterns of phytoplankton in the northwestern North Atlantic Ocean[J].Nature，2002，419（6903）：154-157.

[5]武安泉，郭寧，覃雪波.寒區(qū)典型濕地浮游植物功能群季節(jié)變化及其與環(huán)境因子關(guān)系[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35（5）：1341-1349.

[6]袁宇翔，于洪賢，姜明.小興凱湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)及多樣性[J].濕地科學(xué)，2013，11（2）：151-157.

[7]張怡，胡韌，肖利娟，等.南亞熱帶兩座不同水文動(dòng)態(tài)的水庫(kù)浮游植物的功能類(lèi)群演替比較[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，21（1）：107-117.

[8]吳衛(wèi)菊，楊凱，汪志聰，等.云貴高原漁洞水庫(kù)浮游植物群落結(jié)構(gòu)及季節(jié)演替[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2012，33（2）：69-75.

[9]胡鴻鈞，魏印心.中國(guó)淡水藻類(lèi)——系統(tǒng)、分類(lèi)及生態(tài)[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[10]畢列爵，胡征宇.中國(guó)淡水藻志（第八卷）綠藻門(mén)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[11]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].2版.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002：156-290.

[12]李思陽(yáng)，張娟，姚玲愛(ài)，等.西枝江流域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征與主要環(huán)境因子的關(guān)系研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（6）：1939-1947.

[13]熊蓮，劉冬燕，王俊莉，等.安徽太平湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)[J].湖泊科學(xué)，2016，28（5）：1066-1077.

[14]梁正其，姚俊杰，李燕梅.錦江河國(guó)家級(jí)水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)浮游植物群落時(shí)空變化[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2016，37（6）：24-29.

[15]羅梅，劉昔，陳國(guó)梁.城市景觀河道浮游植物與水質(zhì)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2016，12（10）：7380-7386.

[16]張彭如雁，李德亮，戴媛媛.天津近岸海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征[J].海洋與湖沼通報(bào)，2016（6）：53-58.

[17]馬成學(xué)，卞少偉，于洪賢，等.興凱湖浮游植物豐度與環(huán)境因子的相關(guān)性[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，40（2）：78-80.

[18]梁春光，劉志偉，王麗萍.崗南水庫(kù)浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)評(píng)價(jià)[J].水利水電技術(shù)，2014，45（9）：27-29.

[19]李然然，章光新，張蕾.查干湖濕地浮游植物與環(huán)境因子關(guān)系的多元分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34（10）：2663-2673.

[20]龐清江，李白英.東平湖水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)[J].水資源保護(hù)，2003，19（5）：42-44.

[21]孫凌，金相燦，鐘遠(yuǎn)，等.不同氮磷比條件下浮游藻類(lèi)群落變化[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17（7）：1218-1223.

[22]劉錚.微量元素的農(nóng)業(yè)化學(xué)[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1991.

[23]任立民，劉鵬.錳毒及植物耐性機(jī)理研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27（1）：357-367.

[24]于洪賢，王璐，馬成學(xué)，等.鐵對(duì)小興凱湖自然群落浮游植物生長(zhǎng)的影響[J].水產(chǎn)學(xué)雜志，2015，28（1）：1-4.

（編輯：程?。?/p>

Community Structure of Phytoplankton and Water Quality Assessment of Tianjin Duliujian River in August

Bian Shaowei1,Zhao Wenxi1,Yang Honglin2,Ma Lina2,Mei Pengwei1
（1.Tianjin Environmental Monitoring Centre,Tianjin 300191,China;2.Binhai New District Environmental Monitoring Centre,Tianjin 300451,China）

An investigation was conducted on the phytoplankton's community composition,abundance,and their relations with environmental factors of Tianjin Duliujian River in August,2016.A total of 45 phytoplankton species were identified,belonging to 5 phyla.Dominant species are completely from Cyanophyta,they are phormidium corium,aphanocapsa elachista,oscillatoria agardhii, spirulina sp.,microcystis aeruginosa,merismopedia elegans and so on.The phytoplankton's abundance of different sampling sites were from 4.15×106to 27.5×106ind./L,Shannon-Wiener diversity index from 0.94 to 3.17,Pielou's index from 0.24 to 0.72,and Margalef's index from 0.69 to 1.72. The result of grey relational analysis suggested that the most influencing environmental factor was manganese,with the correlation rate 0.74.

Duliujian River,phytoplankton,community structure,water quality assessment,Tianjin

X824

A

1008-813X（2017）04-0044-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.04.12

2017-04-10

科技部國(guó)家基礎(chǔ)性工作項(xiàng)目《中國(guó)沼澤濕地資源及其主要生態(tài)環(huán)境效益綜合調(diào)查》（2013FY111800）

卞少偉（1986-），男，黑龍江依蘭人，畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)水生生物學(xué)專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師，主要從事水環(huán)境監(jiān)測(cè)、水源地環(huán)境保護(hù)狀況評(píng)估及水生生物分類(lèi)鑒定工作。