摘要： 為探討山地河流源頭溪流浮游植物群落的空間格局和生物多樣性維持機制，對灣灘河流域浮游植物群落空間結(jié)構(gòu)變化特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系進行研究；在三峽庫區(qū)湯溪河上游的灣灘河干支流設(shè)置9個樣地，調(diào)查浮游植物物種組成和環(huán)境變量，進行Spearman相關(guān)性分析。結(jié)果表明：豐水期和枯水期的浮游植物物種組成均主要以硅藻-綠藻型為主；均勻度指數(shù)和Simpson生物多樣性指數(shù)變化不大，水質(zhì)較為清潔；豐水期和枯水期浮游植物密度分別為1.985 6×104～5.726 3×104，2.033 2×104～6.006 0×104 cells·L-1；pH值、溶解氧（DO）、總磷（TP）、海拔是影響灣灘河浮游植物特征指數(shù)變化的關(guān)鍵因子。

關(guān)鍵詞： 浮游植物； 群落特征； 空間格局； 生物多樣性； 灣灘河； 三峽庫區(qū)

中圖分類號： Q 948.8文獻標志碼： A"" 文章編號： 1000-5013（2024）05-0661-06

Phytoplankton Community Characteristics of Headstream Wantan River in Three Gorges Reservoir Area

Abstract： In order to explore the spatial pattern and biodiversity maintenance mechanism of phytoplankton community in headstream of mountain rivers and streams， the spatial structure change characteristics of phytoplankton community in Wantan River basin and their relationship with environmental factors were studied. Nine plots were set up in Wantan River tributaries in the upper reaches of Tangxi River in the Three Gorges Reservoir Area. The phytoplankton species composition and environmental variables were investigated， and Spearman correlation and other analyses were performed. The results showed that the phytoplankton species composition was mainly diatomic-green algae type in both wet and dry periods； evenness index and Simpson biodiversity index changed little， and the water quality was relatively clean； the phytoplankton densities in wet and dry periods were 1.985 6×104-5.726 3×104 and 2.033 2×104-6.006 0×104 cells·L-1respectively； the pH value， dissolved oxygen （DO）， total phosphorus （TP） and altitude were key factors affecting the variation of phytoplankton characteristic index in the Wantan River.

Keywords： phytoplankton； community characteristics； spatial pattern； biodiversity； Wantan River； Three Gorges Reservoir area

在水庫建設(shè)和形成過程中，隨著水動力學(xué)條件的變化，水生物群落也發(fā)生巨大變化。對我國三峽建壩后的浮游植物群落變化進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)生物多樣性格局與水庫調(diào)度和水體滯留時間密切相關(guān)，而浮游植物作為生產(chǎn)者，是形成水域生產(chǎn)力基礎(chǔ)之一［1-2］，在維持水域生態(tài)系統(tǒng)平衡、物質(zhì)循環(huán)及能量流動等方面起著重要的作用［3］。由于浮游植物對水環(huán)境的變化十分敏感，河流連續(xù)性及庫區(qū)水生態(tài)環(huán)境的改變通常會導(dǎo)致浮游植物種類組成及群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化［4］。

目前，長江支游浮游植物的野外調(diào)查主要從環(huán)境因子對浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響進行研究。朱愛民等［5］對長江干流和支流未淹沒區(qū)與回水區(qū)的浮游植物進行調(diào)查，研究表明三峽工程蓄水對回水區(qū)浮游植物與水質(zhì)的影響比長江干流大；朱愛民等［6］對水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征進行分析，發(fā)現(xiàn)對淹沒支流河口，浮游植物群落組成特點明顯改變，組成成分發(fā)生明顯變化，硅藻優(yōu)勢種類占比、最高優(yōu)勢度明顯下降；張靜等［7］對長江干支流的浮游植物進行調(diào)查，認為總磷（TP）和總氮（TN）與浮游植物密度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)；朱永鋒等［8］對三峽水庫進行了大范圍調(diào)查，發(fā)現(xiàn)硝態(tài)氨（NO3-N）、水溫是影響支流庫灣浮游植物群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子。

灣灘河是三峽庫區(qū)左岸一級支流湯溪河的上游河段，干流長46.2 km，流域面積633.8 km2，截止目前灣灘河干流規(guī)劃和建成的電站有18座，在我國西南山地河流梯級水電開發(fā)中具有典型的代表性。因此，針對灣灘河開展浮游植物群落結(jié)構(gòu)研究對于西南山地河流和三峽庫區(qū)河流水質(zhì)安全和生態(tài)系統(tǒng)完整性具有重要意義。本文通過開展灣灘河浮游植物采樣調(diào)查及水質(zhì)評價，分析枯水期、豐水期灣灘河浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及其與環(huán)境因子間的相關(guān)性，探明灣灘河水生態(tài)狀況，以期為灣灘河水生態(tài)保護提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 采樣點設(shè)置

灣灘河流域徑流主要來源于降雨和地下水，徑流的年內(nèi)變化與降雨一致。每年3月下旬開始，隨著降雨增加，徑流也相應(yīng)增大，4月為汛前過渡期，5-9月流域進入主汛期，徑流量大增，10月為汛后過渡期，降雨減少，徑流也逐漸減少，11月至次年2月很少降雨，徑流主要由地下水補給。于2020年7月（豐水期）和2020年12月（枯水期）在灣灘河共布設(shè)9個采樣點，涵蓋回龍電站（S1）、魚泉電站（S2）、匯合口（S3）、中源一級電站水壩（S4）、中源二級電站水壩（S5）、紅池壩鎮(zhèn)下（S6）、游家河匯口上（S7）、溫水（S8）、轉(zhuǎn)角樓（S9），如圖1所示。樣地特征一覽表，如表1所示。表1中：L為距電站水壩距離；H為海拔；θ為溫度；ρ（DO）為溶解氧（DO）的質(zhì)量濃度；ρ（NH4N）為氨氮質(zhì)量濃度；ρ（TP）為總磷的質(zhì)量濃度。

1.2 樣品采集和處理

1） 水樣定性。在調(diào)查水體的各采樣點采集浮游植物定性水樣，樣品用質(zhì)量分數(shù)2%的魯哥氏液固定后帶回實驗室觀察，并進行浮游植物種類鑒別，確定水體中浮游植物的優(yōu)勢種。

2） 水樣定量。將同一采樣斷面3個采樣點水樣混合后取1 000 mL，加15 mL魯哥氏液進行固定。

3） 室內(nèi)觀察與處理。種類鑒定參照《中國淡水藻類： 系統(tǒng)、分類及生態(tài)》，通過 0.1 mL浮游生物計數(shù)框計數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用優(yōu)勢度指數(shù)（Y）確定浮游植物的優(yōu)勢種，當優(yōu)勢度指數(shù)Y≥0.02時，認定為優(yōu)勢種［9］。優(yōu)勢度指數(shù)的計算式為

2 研究結(jié)果與分析

2.1 灣灘河浮游植物群落結(jié)構(gòu)時空分布特征

2.1.1 浮游植物的種類組成與優(yōu)勢種 灣灘河豐水期和枯水期浮游植物種類數(shù)（k），如圖2所示。由圖2可知：灣灘河豐水期共檢出浮游植物7門86種，硅藻門種類最為豐富，共47種，綠藻門次之，有22種；枯水期共檢出浮游植物7門71種，以硅藻門為主，共42種，其次是綠藻門16種。豐水期浮游植物種類數(shù)量比枯水期的種類數(shù)多。

調(diào)查期間，灣灘河豐水期和枯水期浮游植物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度，如表2所示。由表2可知：不論豐水期還是枯水期，優(yōu)勢物種的種類均以藍藻門的小顫藻為主，豐水期和枯水期浮游植物優(yōu)勢種種類相同。

2.1.2 浮游植物密度及生物量 灣灘河豐水期和枯水期浮游植物密度和生物量變化，如圖3所示.圖3中：P為浮游植物密度；wB為生物量。

由圖3可知：豐水期浮游植物密度為1.985 6×104～5.726 3×104 cells·L-1，生物量為0.017 8～0.068 8 mg·L-1；枯水期浮游植物密度為 2.033 2×104～6.006 0×104 cells·L-1，生物量為0.020 7～0.072 6 mg·L-1 ；不論是豐水期還是枯水期，采樣點S4浮游植物密度及生物量最高，采樣點S3次之，采樣點S5的浮游植物密度及生物量最低。

2.1.3 浮游植物特征指數(shù) 灣灘河豐水期和枯水期浮游植物特征指數(shù)變化，如圖4所示。圖4中：δH為多樣性指數(shù)；δJ為均勻度指數(shù)。

由圖4（a）可知：豐水期各采樣點浮游植物多樣性指數(shù)的變化范圍為3.489 6～5.236 4，平均值為4.461 6；枯水期多樣性指數(shù)在3.987 6～5.528 6波動，平均值為4.750 2。由圖4（b）可知：豐水期各采樣點浮游植物均勻度指數(shù)為0.412 8～0.497 9，平均值為0.448 1；枯水期均勻度指數(shù)為0.454 7～0.510 5，平均值為0.488 1。

2.1.4 Simpson生物多樣性指數(shù) 灣灘河豐水期和枯水期浮游植物Simpson生物多樣性指數(shù)變化，如圖5所示。圖5中：δD為Simpson生物多樣性指數(shù)。由圖5可知：豐水期各采樣點浮游植物Simpson生物多樣性指數(shù)為0.489 6～0.587 9，平均值為0.534 8；枯水期均勻度指數(shù)為0.518 7～0.610 2，平均值為0.567 5；枯水期Simpson生物多樣性指數(shù)略高于豐水期。

2.2 灣灘河豐水期和枯水期浮游植物密度與環(huán)境因子關(guān)系

灣灘河豐水期和枯水期浮游植物密度及特征指數(shù)與環(huán)境影響因子的Spearman相關(guān)性分析熱圖，如圖6所示。圖6中：t為時間；r為Spearman相關(guān)系數(shù)。

由圖6可知：豐水期δJ與pH值呈顯著負相關(guān)（r=-0.667，plt;0.05），枯水期δJ與wDO（r=-0.703，Plt;0.05）呈顯著負相關(guān)，δJ與wTP呈顯著正相關(guān)（r=0.683，Plt;0.05）。

3 討論

3.1 灣灘河浮游植物的時空分布特征

豐水期和枯水期的浮游植物物種組成均主要以硅藻-綠藻型為主。豐水期和枯水期浮游植物群落組成差異較?。▓D2），豐水期和枯水期浮游植物優(yōu)勢種種類相同。多樣性指數(shù)和優(yōu)勢種也可用于水體污染程度劃分及水質(zhì)評價［10-11］，枯水期采樣點S4，S5，S7，S9的水質(zhì)類型為清潔-寡污型，其余采樣點在不同水情期的水質(zhì)類型均為β-中污型。

從時間尺度分析，豐水期小顫藻的優(yōu)勢度明顯高于其他物種，豐水期優(yōu)勢度指數(shù)明顯高于枯水期（表2），枯水期浮游植物的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)普遍高于豐水期，枯水期Simpson生物多樣性指數(shù)也略高于豐水期。說明在豐水期的浮游植物物種數(shù)量分布較不均勻，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)趨于簡單化，而枯水期浮游植物物種數(shù)量分布均勻，異質(zhì)度較高。此外，枯水期水溫適宜，有利于浮游植物生長，使得枯水期的浮游植物密度高于豐水期。

從空間采樣點分析，采樣點S6浮游植物的多樣性指數(shù)最低，采樣點S4的多樣性指數(shù)最高；從各采樣點的均勻度指數(shù)變化來看，豐水期采樣點S7浮游植物的均勻度指數(shù)最高，采樣點S3最低，而枯水期采樣點S7浮游植物的均勻度指數(shù)最高，采樣點S1最低。采樣點S1海拔較高；采樣點S7，S8與電站水壩距離較遠，受人類活動影響較少，因此浮游植物密度都較低；采樣點S3由于處于干流支流匯合處，浮游植物密度較高；采樣點S4，S9位于灣灘河的支流，且采樣點S4位于上游位置，水流流速較緩、泥沙淤積、營養(yǎng)物質(zhì)含量增加，導(dǎo)致浮游植物密度增加。

3.2 灣灘河浮游結(jié)構(gòu)的主要影響因子

相關(guān)性分析表明，pH值、溶解氧（DO）、總磷（TP）、海拔是影響灣灘河浮游植物特征指數(shù)變化的關(guān)鍵因子（圖6）。采樣點S4的浮游植物密度及生物量最高，采樣點S5的最低（圖3）。采樣點S4位于采樣點S5上游，入庫河流帶來部分營養(yǎng)鹽和有機質(zhì)，導(dǎo)致上游營養(yǎng)鹽豐富，浮游植物群落大量繁殖，且人口活動相對較密集，生活污水排入其中，有機物含量相對高，為浮游植物的生長提供了一定的營養(yǎng)條件，有利于部分藻類生長，因此，浮游植物的數(shù)量和生物量增大；采樣點S5人口稀疏、無大型工廠、有機污染少、營養(yǎng)鹽含量低、水溫相對低，限制了浮游植物的生長。DO和TP是影響浮游植物均勻度指數(shù)變化的主要環(huán)境影響因子，因為藻類生長繁殖過程消耗水體中的DO，水體中DO質(zhì)量濃度降低，浮游植物密度增加，藻類競爭作用導(dǎo)致DO成為關(guān)鍵影響因子［12-13］；而高TP質(zhì)量濃度導(dǎo)致部分浮游植物快速增長，這與張靜等［7］的研究結(jié)果一致。此外，水體pH值對浮游植物的組成和分布有一定的影響［14］。豐水期和枯水期平均pH值分別為7.6和7.5，影響了部分浮游植物的生長，與浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化表現(xiàn)為負相關(guān)關(guān)系。

浮游植物群落結(jié)構(gòu)不僅受pH值、溶解氧（DO）、總磷（TP）等因素的限制，還受水文條件的影響較大。電站建成后，庫區(qū)因為水體變深、增大，流速減小，庫區(qū)河段的水生生態(tài)將發(fā)生較大的變化。此外，采樣點所處位置附近的電站水壩運行時間為4～5 a，生物趨向于適應(yīng)新的環(huán)境，并與新環(huán)境之間達到新的平衡。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，灣灘河流域內(nèi)浮游植物以硅藻為主，硅藻屬于流水型浮游植物，庫區(qū)硅藻數(shù)量將減少，而適宜靜水的藍藻門、綠藻等其他門類的種類將會增加并成為優(yōu)勢種，生活于急流淺水區(qū)的著生藻類將會因水環(huán)境的快速改變而消失［15］，這與朱愛民等［5］的研究結(jié)果一致。因而，采樣點與電站的距離和浮游植物密度呈正相關(guān)關(guān)系。

此外，回龍電站、魚泉電站、中源一級電站、中源二級電站等依次分布于灣灘河的梯級電站，在各水電站下游采集的浮游植物樣品分析結(jié)果表明，雖然各梯級小電站浮游植物豐度存在一定差別，但優(yōu)勢種均相同，且浮游植物組成占比較為相似。浮游植物的生長、繁殖、休眠都在水體中，由于同一河流水系的連續(xù)性，即使存在水電站阻隔，同一河流水系水生生物種屬來源仍可表現(xiàn)一定的趨同性［16］。

4 結(jié)論

1） 豐水期和枯水期的浮游植物物種組成均主要以藍藻-硅藻型為主，豐水期共檢出浮游植物7門86種，枯水期共檢出浮游植物7門71種。豐水期和枯水期共有優(yōu)勢種為小顫藻、尖針桿藻、線性舟形藻、簡單舟形藻、膨脹橋彎藻、黃群藻、普通水綿。

2） 灣灘河浮游植物具有時空異質(zhì)性，枯水期的浮游植物密度、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均高于豐水期。中源一級電站水壩（S4）浮游植物密度及生物量最高，中源二級電站水壩（S5）浮游植物密度及生物量最低。

3） pH值、溶解氧（DO）、總磷（TP）、海拔是影響灣灘河浮游植物特征指數(shù)變化的關(guān)鍵因子。

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