錢(qián)奎梅，高明俠，孫 玲

(徐州工程學(xué)院 環(huán)境工程學(xué)院,江蘇徐州 221018)

南水北調(diào)工程是我國(guó)實(shí)施的一項(xiàng)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大工程.駱馬湖是南水北調(diào)東線工程的必經(jīng)之地，擔(dān)負(fù)著重要的調(diào)蓄功能，具有防洪、灌溉、調(diào)水、水產(chǎn)、承運(yùn)等綜合利用功能[1]，其水質(zhì)好壞關(guān)系調(diào)水工程的成敗.駱馬湖年換水次數(shù)10 次左右，是典型的過(guò)水性湖泊[2].

圖1 采樣點(diǎn)位圖

浮游植物是指在水中以浮游生活的微小植物，是水域生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級(jí)生產(chǎn)者，在水域生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞中起著至關(guān)重要的作用.浮游植物具有個(gè)體小、細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，故浮游植物對(duì)于環(huán)境變化極為敏感[3-4]，其種類組成、數(shù)量變化和群落結(jié)構(gòu)演化會(huì)受到棲息地環(huán)境的影響[3,5-8].故Reynolds等[9]根據(jù)浮游植物生理、生態(tài)、形態(tài)特點(diǎn)，提出了浮游植物功能群理論，認(rèn)為屬于同一功能群的浮游植物通常生長(zhǎng)于相同的生境類型，且具有相似的功能性特征(如尺寸、形態(tài)、運(yùn)動(dòng)性、固氮作用和硅需求量等).該功能群理論將不同種類的浮游植物縮小到一個(gè)或幾個(gè)適應(yīng)該生境的功能類群，關(guān)于種類的生態(tài)適應(yīng)性和生境特征，是分析浮游植物群落結(jié)構(gòu)季節(jié)變化的更為有效的途徑.2009年P(guān)adisák等[10]將這一理論進(jìn)一步補(bǔ)充完善，共鑒定并描述了39 種浮游藻類功能群.本文對(duì)駱馬湖的水質(zhì)以及浮游植物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，比較駱馬湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)和功能群的區(qū)域差異.

1 材料與方法

本研究在駱馬湖進(jìn)行采樣，主要采集了水源地以及非水源地的水質(zhì)和浮游植物樣品.選擇表1中的采樣點(diǎn)，具體設(shè)置如圖1所示.現(xiàn)場(chǎng)采樣過(guò)程中，根據(jù)不同水域的水深情況，分別采集各樣點(diǎn)的表層、中層和底層水樣，混合之后作為該采樣點(diǎn)的樣品，用1 L塑料瓶取水樣加10 mL魯哥氏液固定浮游植物定量樣品，回實(shí)驗(yàn)室后靜置48 h以上濃縮為30 mL;另取一部分水樣帶回實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定總氮、總磷、COD等指標(biāo)[11].采樣過(guò)程中同時(shí)利用YSI 6600 V2 多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀測(cè)定水溫(WT)、溶解氧(DO)、濁度、pH值等指標(biāo).本研究繪圖使用SigmaPlot 10.0軟件完成.

表1 樣點(diǎn)編號(hào)及位置

2 結(jié)果與討論

2.1 浮游植物群落組成

2016年11月至2017年5月，對(duì)駱馬湖采集的水樣進(jìn)行鑒定和分析，共檢出浮游植物5門(mén)16屬.各門(mén)浮游植物屬種數(shù)依次為綠藻門(mén)(Chlorophyta)7屬，硅藻門(mén)(Bacillariophyta)6屬，隱藻門(mén)(Cryptophyta)1屬，甲藻門(mén)(Pyrrophyta)1屬，裸藻門(mén)(Euglenophyta)1屬.駱馬湖不同點(diǎn)位浮游植物生物量如圖2所示.浮游植物的空間變化表現(xiàn)為1#、2#、3#采樣點(diǎn)的浮游植物生物量高于4#采樣點(diǎn)，總生物量分別為2.10 mg/L，1.99 mg/L，2.01 mg/L，生物量基本一致，而位于湖東的4#采樣點(diǎn)區(qū)域，浮游植物的總生物量只有0.93 mg/L，明顯要低于其他區(qū)域.從差異分析可以看出：浮游植物的種類分布呈現(xiàn)出北少南多、西少東多的大致?tīng)顟B(tài)；浮游植物生物量則表現(xiàn)為東南方向水域明顯低于其他區(qū)域的情況.

圖2 駱馬湖浮游植物總生物量以及群落結(jié)構(gòu)組成

2.2 駱馬湖優(yōu)勢(shì)功能群落的分類

駱馬湖四個(gè)采樣點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)種及其功能群分類見(jiàn)表2.從駱馬湖浮游植物功能群的區(qū)域差異來(lái)看，1#、2#、3#采樣點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)種類為卵形隱藻和飛燕角甲藻，其功能群為Y和LO.Y和LO功能類群具有棲息地范圍較廣的特點(diǎn)， Y 功能類群耐受高光衰減系數(shù)，能適應(yīng)弱光條件，也可通過(guò)鞭毛運(yùn)動(dòng)在光充足的水表面及營(yíng)養(yǎng)充足的底部進(jìn)行垂直遷移[12].而LO功能群可存在于深或淺，寡至富營(yíng)養(yǎng)化的大中型湖泊.4#采樣點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)種為卵形隱藻、顆粒直鏈硅藻、小環(huán)藻、脆桿藻、針桿藻、梭形裸藻和小球藻，其功能群為C、D、P、W1、X1.C功能類群代表種類為生活在渾濁的較淺富營(yíng)養(yǎng)型水體中的小環(huán)藻、星桿藻等能適應(yīng)弱光低溫條件的硅藻.其營(yíng)養(yǎng)鹽利用效率高，尤其是磷鹽，磷半飽和物質(zhì)的量濃度為0.006～0.021 mol/L[13]，生長(zhǎng)速率較快.本研究中C 功能類群雖然占一定優(yōu)勢(shì)，但優(yōu)勢(shì)度不高.D 功能群代表渾濁的淺水水體，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)消耗比較敏感，該功能類群以耐沖刷的針桿藻為主.由于駱馬湖屬于過(guò)水性湖泊，其水體的沖刷、混合有利于D功能類群的生長(zhǎng).P功能群適合于較高的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，為2～3 m深度的連續(xù)或半連續(xù)混合層，弱光照耐受力較低，水體透明度高時(shí)，它才有發(fā)展機(jī)遇，從而占據(jù)一定生態(tài)位.W1 優(yōu)勢(shì)功能群適于生活在有機(jī)質(zhì)豐富的小型淺水水體[10]，表明4#采樣點(diǎn)區(qū)域有機(jī)污染較嚴(yán)重.X1功能群，主要代表藻類為小球藻，該適應(yīng)生境為混合的高富營(yíng)養(yǎng)水體[10].

表2 駱馬湖浮游植物功能群分類

2.3 水體理化性質(zhì)

駱馬湖水體的水質(zhì)理化指標(biāo)如表3所示，所有測(cè)定的水質(zhì)指標(biāo)經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)無(wú)顯著性差異.pH值介于6.3～7.7之間，偏向于中性.濁度是描述水質(zhì)透明程度的一項(xiàng)物理指標(biāo).湖泊水體的濁度會(huì)影響浮游植物對(duì)于光的吸收及利用，從而影響浮游植物的生長(zhǎng)發(fā)育.各水樣的濁度總體較偏低，水質(zhì)較清；3#采樣點(diǎn)的濁度高于其余三個(gè)采樣點(diǎn)，4#采樣點(diǎn)濁度相對(duì)來(lái)說(shuō)要比其他點(diǎn)位低很多，造成的原因猜測(cè)可能是：1#采樣點(diǎn)區(qū)域由于是湖心敞水區(qū)，位于以往的采砂區(qū)邊緣，水深較大，導(dǎo)致其水體較為清澈.2#采樣點(diǎn)區(qū)域偏向于西北方向的運(yùn)河入口，由于水體的運(yùn)動(dòng)方向?qū)е挛鞅狈较蛩w運(yùn)動(dòng)劇烈.另一方面，湖面行船較多也會(huì)導(dǎo)致水體渾濁，懸浮物無(wú)法沉淀.駱馬湖四個(gè)點(diǎn)位的COD均值在60 mg/L左右，4#采樣點(diǎn)區(qū)域的COD值相對(duì)高于其余三個(gè)采樣點(diǎn)區(qū)域，而2#采樣點(diǎn)區(qū)域的COD值最低，為32.88 mg/L.

表3 駱馬湖不同采樣點(diǎn)的水體理化性質(zhì)

駱馬湖總氮含量的各點(diǎn)位的變化范圍為1.89～2.35 mg/L，駱馬湖總磷濃度年變化范圍為0.045～0.065 mg/L，4#采樣點(diǎn)的總氮和總磷含量高于其余三個(gè)采樣點(diǎn).按照富營(yíng)養(yǎng)化的分級(jí)指標(biāo)，駱馬湖水質(zhì)屬于輕度富營(yíng)養(yǎng)化向中度富營(yíng)養(yǎng)化的水平.位于湖區(qū)西北的1#、2#采樣點(diǎn)和西南方向的3#采樣點(diǎn)的TN和TP含量較低，而位于東南位置的4#采樣點(diǎn)TN和TP明顯較高，猜測(cè)造成的原因還有可能是因?yàn)?#采樣點(diǎn)靠近東側(cè)的濱湖公園，受人為影響較大，導(dǎo)致水體污染程度略高于其他點(diǎn)位，這與云龍湖的部分湖區(qū)有類似之處[14].近幾年駱馬湖頻繁的采砂活動(dòng)直接損壞湖底原生物植被，加速水域荒漠化，采砂造成的沉積污染物釋放以及采砂船污水的排放會(huì)污染水體[15].此外，采砂區(qū)域位于駱馬湖湖口，入湖河道攜帶大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)直接入湖.由于駱馬湖經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)浪，致使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)不容易在湖底積累，高換水率又把營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送到下游，同時(shí)，由于采砂活動(dòng)使得部分區(qū)域水質(zhì)渾濁，每遇大風(fēng)之后水質(zhì)渾濁，透光率差，湖泊躍變泥沙型濁水狀態(tài)所產(chǎn)生的遏制作用，使湖泊自身生產(chǎn)力不能發(fā)揮作用，難以利用太陽(yáng)能固定湖泊中的氮和碳元素，形成不了高生產(chǎn)力水平和生物量，湖水的富營(yíng)養(yǎng)化水平難以迅速提高，從而形成了駱馬湖獨(dú)特的環(huán)境生態(tài)平衡.雖然駱馬湖湖水中總氮、總磷較高，但由于它是過(guò)水性湖泊，徑流量較大，流速較快，不利于浮游植物的繁殖生長(zhǎng)[16-18]，這也可能是4#采樣點(diǎn)區(qū)域總氮總磷含量很高，而生物量卻較低的原因.

3 結(jié)論

從駱馬湖總氮總磷的水平來(lái)看，駱馬湖的營(yíng)養(yǎng)級(jí)水平處于輕度富營(yíng)養(yǎng)化到中度富營(yíng)養(yǎng)化階段，4#采樣點(diǎn)的總氮和總磷含量高于其余三個(gè)采樣點(diǎn).駱馬湖浮游植物的總生物量均不高，位于水源地取水口的4#采樣點(diǎn)浮游植物生物量低于其它區(qū)域(1#，2#，3#采樣點(diǎn))，4#采樣點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)種為卵形隱藻、顆粒直鏈硅藻、小環(huán)藻、脆桿藻、針桿藻、梭形裸藻和小球藻，1#，2#，3#采樣點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)種類為卵形隱藻和飛燕角甲藻.