汪炎炎，潘華，周先華

（湖北省十堰市水文水資源勘測局，442000，十堰）

神農(nóng)架林區(qū)大九湖浮游植物調(diào)查及水質(zhì)評價(jià)

汪炎炎，潘華，周先華

（湖北省十堰市水文水資源勘測局，442000，十堰）

2015年5月、9月、11月和2016年5月，湖北省十堰市水環(huán)境監(jiān)測中心在大九湖關(guān)鍵斷面選取9個監(jiān)測點(diǎn)，對浮游植物樣品進(jìn)行采集，同時(shí)運(yùn)用浮游植物群落結(jié)構(gòu)及群落多樣性指數(shù)等進(jìn)行了水質(zhì)綜合評價(jià)：大九湖浮游植物共有8門48屬，其中綠藻門17屬，占35.4%，硅藻門14屬，占29.2%，說明綠藻和硅藻為優(yōu)勢類群；依據(jù)浮游植物群落結(jié)構(gòu)、細(xì)胞分布和Shannon-wiener多樣性指數(shù)，判斷大九湖水體總體為輕度污染；在相同環(huán)境條件下，水中氮磷營養(yǎng)鹽越高，浮游植物數(shù)量越多，因此控制營養(yǎng)鹽成為控制水體富營養(yǎng)化和水華發(fā)生的主要手段。

大九湖；水質(zhì)；浮游植物群落結(jié)構(gòu)；細(xì)胞分布；多樣性指數(shù)

浮游植物又稱浮游藻類，是懸浮于水中生活的微小藻類植物。浮游植物含有葉綠素，能進(jìn)行光合作用，將無機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物，供其他消費(fèi)性生物利用，所以它們在水生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位。浮游植物種群組成、數(shù)量變動、生物量及群落結(jié)構(gòu)與功能的變化是反映湖泊富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)。湖泊富營養(yǎng)化的根本原因是大量氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)輸入水體，促進(jìn)浮游植物的異常增殖。而浮游植物的大量存在會導(dǎo)致水質(zhì)惡化，以致對湖泊的利用造成危害。因此在水體富營養(yǎng)化研究中，對浮游植物的調(diào)查一直占有相當(dāng)重要的位置。

一、浮游植物調(diào)查材料和方法

浮游植物監(jiān)測具有全面、直接、靈敏等優(yōu)點(diǎn)，在水環(huán)境監(jiān)測中逐漸受到人們重視。因此湖北省十堰市水環(huán)境監(jiān)測中心對大九湖湖泊水體開展浮游植物監(jiān)測工作。

1.調(diào)查站位

大九湖位于湖北省神農(nóng)架林區(qū)，是一片山澗沼澤地及亞高山的濕地，流域面積40.5 km2，盆地面積17.3 km2，海拔1 700 m，南北長約15 km，東西寬約3 km，中間為17 km2的平川，平川內(nèi)天然形成9個大小不等的串聯(lián)湖泊，在9號湖有一個溶洞落水孔，湖水落入溶洞流往下游（見圖1）。

2.樣品采集

浮游植物定性采樣采用25號浮游生物網(wǎng)，網(wǎng)口上端沒于水面，在表層以20～30 cm/s的速度按“∝”形循回拖濾3 min左右，然后將浮游生物裝入試樣瓶中，用魯哥氏液固定保存。

浮游植物樣品定量采集，采用有機(jī)玻璃采樣器在設(shè)計(jì)水層進(jìn)行，取1～5 L，若浮游生物較少時(shí)，應(yīng)酌情增加采樣量，用魯哥氏液固定保存，靜止24 h后濃縮至50 mL，取0.1 mL進(jìn)行鏡檢計(jì)量。浮游植物鑒定參考《內(nèi)陸水域浮游植物監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行。

3.根據(jù)浮游植物結(jié)構(gòu)評價(jià)水質(zhì)污染

浮游植物群落劃分污染等級的標(biāo)準(zhǔn)是：藍(lán)藻門占70%以上，耐污種大量出現(xiàn)，為多污帶；藍(lán)藻門占60%左右，藻類總數(shù)較多為α-中污帶；硅藻門及綠藻門為優(yōu)勢類群，各占30%左右為β-中污帶；硅藻門為優(yōu)勢類群，占60%以上，為寡污帶。

4.生物多樣性指數(shù)

多樣性指數(shù)（H）大小反映水體水質(zhì)狀況，多樣性指數(shù)越大表明水質(zhì)越好；反之，多樣性指數(shù)越小表明水質(zhì)污染越重。根據(jù)不同的H值對大九湖富營養(yǎng)化分級，H值在0～1為重污，1～3為中污，（其中H值在1～2為α-中污，2～3為β-中污），大于3為清潔。

Shannon-wiener物種多樣性指數(shù)公式為：

式中：s為物種數(shù)；ni為第i種物種的數(shù)量；N為物種的總數(shù)量。

二、浮游植物調(diào)查結(jié)果

1.大九湖浮游植物群落構(gòu)成

圖1 大九湖流域湖泊分布與監(jiān)測斷面設(shè)置地形

在2015年5月、9月、11月和2016年5月共4次，每次9個采樣斷面，共36個水樣的生態(tài)調(diào)查中，共檢測到浮游植物8門48屬，其中綠藻門17屬，占35.4%；藍(lán)藻門8屬，占16.7%；硅藻門14屬，占29.2%；隱藻門1屬，占2.0%；裸藻門3屬，占6.3%；金藻門1屬，占2.0%；甲藻門2屬，4.2%；黃藻門2屬，4.2%。

2.大九湖浮游植物屬類組成分析

從對上述生態(tài)調(diào)查各個水樣浮游植物屬類組成及百分比的分析可以看出，大九湖硅藻門及綠藻門為優(yōu)勢類群，并且全部在30%左右，根據(jù)浮游植物群落劃分的污染等級，總體上看大九湖水質(zhì)為β-中度污染。

3.大九湖浮游植物代表性屬類分析

柵藻極喜歡在營養(yǎng)豐富的靜水中繁殖，裸藻喜歡生長在有機(jī)質(zhì)豐富、營養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度高的水體中，數(shù)量高時(shí)可以反映出水體有富營養(yǎng)化趨勢。因此把柵藻和裸藻用來反映湖泊水質(zhì)情況，不同采樣斷面柵藻和裸藻百分比見表。

從表1中可以看出柵藻除2016年5月1號湖較小外，其他測次都較大，2016年5月6號湖最大，高達(dá)53.4%，其他各測次在6.7%～53.4%范圍內(nèi)，平均值為29.7%，因此從柵藻水平來看大九湖已受到一定程度的有機(jī)污染。裸藻平均值在10.1%，最大值16.7%，祼藻含量并不高，但已經(jīng)具有一定優(yōu)勢，反映大九湖部分湖泊水質(zhì)有富營養(yǎng)化趨勢。

4.大九湖浮游植物屬數(shù)、屬類演替

大九湖浮游植物的優(yōu)勢種有柵藻、小球藻、小環(huán)藻、直鏈藻、舟形藻、針桿藻、裸藻。這些優(yōu)勢種藻在不同季節(jié)、不同湖泊都有變化。在監(jiān)測的36次水樣中，浮游植物屬數(shù)在12～26屬之間變化，而且浮游植物屬類也在不斷變化，說明水體物理因子、化學(xué)因子、生物因子和水文因子在不斷變化。

表1 不同采樣斷面柵藻、裸藻占藻類總個數(shù)的百分比

表2 大九湖浮游植物密度分布

表3 大九湖藻類多樣性指數(shù)

圖2 大九湖浮游植物密度與總氮的關(guān)系

圖3 大九湖浮游植物密度與總磷的關(guān)系

5.大九湖浮游植物密度分析

（1）大九湖浮游植物密度分布

大九湖浮游植物總量變化范圍為：162.83萬～1865.00萬cells/L。藻類監(jiān)測時(shí)，2015年5月份水溫14.8～18.6℃，9月份水溫18.4～22.0℃，11月份水溫9.6～15.3℃，2016年5月份取樣時(shí)水溫在19.3～24.1℃。從浮游植物總量分布可以看出：從1號湖到9號湖浮游植物密度呈波動狀態(tài)，2015年11月份和2016年5月份密度相對小些。

分析表明：湖泊水溫在16～18℃以上時(shí)，水藻生長旺盛，大九湖11月份取樣時(shí)，水溫只有9.6～15.3℃，所以2015年11月份藻類整體少些。大九湖盆地是湖北省境內(nèi)海拔最高且不可多得的一塊高山濕地，湖內(nèi)的居民在2015年年底陸續(xù)遷出湖區(qū)，因此有望恢復(fù)原生態(tài)，恢復(fù)碧水藍(lán)天。2016年5月大九湖水質(zhì)略有好轉(zhuǎn)，浮游植物變少，大九湖4次浮游植物監(jiān)測密度分布見表2。

（2）大九湖浮游植物密度與總氮、總磷的關(guān)系

湖泊富營養(yǎng)化的根本原因是大量氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)輸入水體，促進(jìn)浮游植物的異常增殖，分析表明：在同一測次、不同的采樣斷面（相同環(huán)境條件下）大九湖浮游植物密度與總氮有很好的函數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.829 2，如圖2。在同一測次（相同環(huán)境條件下）大九湖浮游植物密度與總磷有很好的函數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.810 6，如圖3。

在相同環(huán)境條件下，水中氮磷營養(yǎng)鹽越高，浮游植物數(shù)量越多。因此控制營養(yǎng)鹽已成為全球控制水體富營養(yǎng)化和水華發(fā)生的主要手段。

6.大九湖浮游植物多樣性指數(shù)

浮游植物多樣性指數(shù)是描述生物結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，反映了組成生物群落的種類與其個體數(shù)的函數(shù)關(guān)系，是水體的理化性質(zhì)及生物等多種生態(tài)因子綜合反映的結(jié)果。物種多樣性能表征生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，能夠在結(jié)構(gòu)類型、組織水平、發(fā)展階段和生境差異方面表現(xiàn)群落的特征。在大部分多樣性指數(shù)中，組成群落的生物種數(shù)越多，其多樣性指數(shù)越大，穩(wěn)定性也高。根據(jù)大九湖藻類監(jiān)測資料計(jì)算出大九湖4次監(jiān)測的浮游植物多樣性指數(shù)見表3。可以看出，除個別測次多樣性指數(shù)略小于2.0以外，其他測次均在2.0～3.0之間，說明從總體上看大九湖水質(zhì)一直處于β-中度污染。

三、結(jié)論

①2015年5月、9月、11月和2016年5月，十堰市水環(huán)境監(jiān)測中心在大九湖關(guān)鍵斷面選取9個監(jiān)測點(diǎn)，對浮游植物樣品進(jìn)行了采集，共鑒定出8門48屬。

②從浮游植物的群落組成來看，大九湖浮游植物以綠藻和硅藻為主，各占35.4%和29.2%，所以大九湖水質(zhì)處于β-中度污染。

③從柵藻水平看，大九湖已受到一定程度的有機(jī)污染，祼藻含量并不高，但已經(jīng)具有一定的優(yōu)勢，反映出大九湖部分湖泊水質(zhì)有富營養(yǎng)化趨勢。

④大九湖浮游植物的優(yōu)勢種有柵藻、小球藻、小環(huán)藻、直鏈藻、舟形藻、針桿藻、裸藻，且在不斷演替。大九湖浮游植物屬數(shù)在12～26屬之間變化，浮游植物屬類也在不斷變化，說明水體物理因子、化學(xué)因子、生物因子和水文因子在不斷變化。

⑤大九湖浮游植物總量變化范圍為162.83萬～1865.00萬cells/L。分析表明：在相同環(huán)境條件下，水中氮磷營養(yǎng)鹽越高，浮游植物數(shù)量越多，因此控制營養(yǎng)鹽成為控制水體富營養(yǎng)化和水華發(fā)生的主要手段。

⑥大九湖的浮游植物多樣性指數(shù)，除個別略小于2.0以外，其他測次均在2.0～3.0之間，說明從總體上看大九湖水質(zhì)一直處于β-中度污染狀態(tài)?！?/p>

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Investigation of floating vegetation and water quality evaluation in Dajiu Lake

//Wang Yanyan,Pan Hua,Zhou Xianhua

In May,September and November 2015 and May 2016,Water Environment Monitoring Center of Hubei Province selected 9 monitoring points at key sections of Da jiu Lake to accumulate monitored samples of floating vegetation,and conduct comprehensive assessment of water quality with in dices of phytoplankton community structure of floating vegetation and community diversity.In Dajiu Lake,there are 48 species identified belonging to 8 phyla including 17 Chloro phyta and 14 Bacill atiophyta that accounts to 35.4%and 29.2%of the total respectively.It demonstrates that green algae and diatoms are dominant families.After evaluation by in dices of phytoplankton community structure of floating vegetation,cell distribution and Shannon wiener,the water body of Da jiu Lake is regarded as slightly polluted.Under the same environment condition,the higher nitrogen and phosphorus nutrients,the more floating vegetation.Thus,controlling the contents of nitrogen in the lake is crucial for eliminating entrophication and outbreak of blue-green algae.

Dajiu Lake;water quality;phytoplankton community structure of floating vegetation;cell distribution;diversity index

X171.4+P343.3責(zé)任編輯B

1000-1123（2017）18-0017-03

2017-08-10

汪炎炎，高級工程師。

責(zé)任編輯 張瑜洪