高鍇，李澤利，趙興華，張曉緒，梅鵬蔚，張震

（1.天津市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，天津 300191；2.天津天濱瑞成環(huán)境技術(shù)工程有限公司，天津 300191；3.天津天濱同盛環(huán)境科技有限公司，天津 300191）

大型淺水湖泊具有獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)特征，在保持自然生態(tài)平衡、調(diào)蓄和凈化水資源等方面具有重要作用[1]。近年來受氣候變化和人類活動(dòng)的干擾，我國越來越多的湖泊面臨著水量減少、水質(zhì)惡化、生物多樣性脆弱和生態(tài)服務(wù)功能衰退的困境[2]。浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)中主要的初級生產(chǎn)者之一，是食物鏈的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對水生生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)及信息傳遞起著決定性作用[3]。同時(shí)，浮游植物的種類組成、數(shù)量分布及群落特征等直接或間接地受水環(huán)境因子影響，能夠客觀反映水環(huán)境的變化規(guī)律，具有指示作用，在水環(huán)境監(jiān)測及水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評價(jià)中具有極為重要的應(yīng)用意義[4-5]。

我國學(xué)者近年來對湖庫浮游植物與環(huán)境因子的相互關(guān)系已展開一定量的相關(guān)研究，由于自然條件、地理位置及氣候的不同，各學(xué)者的研究結(jié)果不盡相同。徐明等[6]對大縱湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)及環(huán)境因子進(jìn)行綜合評價(jià)，發(fā)現(xiàn)水溫、透明度及總氮濃度是影響大縱湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)的主要水質(zhì)因子。代培等[7]對五里湖浮游植物進(jìn)行逐月調(diào)查分析，解析了湖泊綜合整治后五里湖沿岸的浮游植物群落變化特征，并且發(fā)現(xiàn)藻類密度、生物量和物種數(shù)與水體濁度、pH 和水溫具有顯著相關(guān)關(guān)系。王國濤等[8]對浙南大羅山天河水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化及水質(zhì)狀況進(jìn)行調(diào)查，冗余分析（RDA）顯示，水庫的水溫、總氮濃度、化學(xué)需氧量和pH 值是浮游植物群落結(jié)構(gòu)的主要影響因子。

于橋水庫是天津市重要水利工程，屬于淺水型水庫，以防洪和城市供水為主，是兼顧發(fā)電、灌溉等多重任務(wù)的大（Ⅰ）型水庫。作為天津市引灤工程中最為重要的調(diào)蓄水庫，于橋水庫是天津市民生活飲用水及工農(nóng)業(yè)用水的主要來源，也是目前天津最為重要的飲用水水源地。我國目前對于飲用水環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測主要通過水體理化性狀和微生物指標(biāo)來反映，較少考慮水源環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)健康問題[9]。近十余年來已有學(xué)者對于橋水庫浮游植物群落開展了相關(guān)研究，值得注意的是，2017 年底水庫上游重要飲用水水源地潘大水庫網(wǎng)箱養(yǎng)魚清理工作完成，而2017 年以后對于于橋水庫水源環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的相關(guān)研究較少。鑒于此，本研究對天津市于橋水庫2020 年浮游植物種類、豐度、群落特征及水質(zhì)因子展開監(jiān)測及分析，進(jìn)一步探討研究浮游植物與環(huán)境因子之間的相關(guān)性，對于橋水庫水環(huán)境狀況進(jìn)行評價(jià)，揭示庫區(qū)污染物的時(shí)空分布特征和變化規(guī)律。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 采樣位置與時(shí)間

于橋水庫位于天津市薊州區(qū)城東州河出山口處，屬山谷與平原過渡型盆地淺水型水庫，入庫河流包括沙河、淋河及黎河三條自然河流，總庫容15.6 億m3，正常蓄水水位水面面積86.8 km2，最大水深12 m，平均水深4.74 m，總面積135 km2。于橋水庫屬于溫帶大陸性季風(fēng)性半濕潤氣候，全年氣溫1月最低，7月最高，流域降水豐沛，降水的季節(jié)分配差異較大，主要集中在汛期6—9月。

本研究于2020 年5—12 月期間每月開展浮游植物和水質(zhì)樣品的采集，根據(jù)于橋水庫的地理特點(diǎn)，共設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)位（圖1）。其中三岔口點(diǎn)位為于橋水庫三條主要入庫河流交匯處，壩下點(diǎn)位為水庫出口。

圖1 于橋水庫采樣點(diǎn)分布示意圖Figure 1 Distribution of sampling sites in Yuqiao Reservoir

1.2 樣品采集與分析

1.2.1 浮游植物調(diào)查及分析方法

浮游植物采用定量和定性兩種采集方法，具體操作參照《湖庫水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價(jià)技術(shù)指南（征求意見稿）》。定量樣品根據(jù)水深設(shè)置采樣層次，用1 L 規(guī)格的有機(jī)玻璃采水器分別在水體表層、中層及底層各采集水樣1 L，混合均勻后再從混合樣中取1 L，立即加入15 mL 魯哥氏液固定并貼好標(biāo)簽，靜置沉淀24 h。靜置后樣品使用虹吸管緩慢吸去上清液，留下含沉淀物的水樣轉(zhuǎn)移至30 mL 定量樣品瓶，使用少量的吸出上清液沖洗沉淀器2～3次，一并放入樣品瓶中。定性樣品用25 號浮游生物網(wǎng)在表層緩慢拖拽采集后立即用魯哥氏液固定，帶回實(shí)驗(yàn)室后補(bǔ)加4%福爾馬林固定液，靜置沉淀24 h。

定性分析標(biāo)本的鑒定采用視野計(jì)數(shù)法，取0.1 mL樣品注入0.1 mL 浮游植物計(jì)數(shù)框，在生物顯微10×40倍鏡下進(jìn)行物種鑒定計(jì)數(shù)。浮游植物優(yōu)勢種類鑒定到種，其他種類至少鑒定到屬，主要參考《中國淡水藻類——系統(tǒng)、分類及生態(tài)》[10]進(jìn)行鑒定。

1.2.2 水質(zhì)樣品

水質(zhì)因子的取樣測定與浮游植物樣品的采集同步進(jìn)行。監(jiān)測因子為透明度、高錳酸鹽指數(shù)及總氮、總磷和葉綠素a 濃度。水質(zhì)樣品的采集和分析參考《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1 浮游植物豐度與生物量分析

1 L水樣中浮游植物豐度計(jì)算公式如下：

式中：N為1 L 水樣中浮游植物的豐度，cells·L-1；Cs為計(jì)算框面積，mm2；Fs為視野面積，mm2；Fn為每片計(jì)數(shù)過的視野數(shù)；V為1 L 水樣經(jīng)濃縮后的體積，mL；V0為計(jì)數(shù)框容積，mL；Pn為計(jì)數(shù)的浮游植物個(gè)數(shù)。

浮游植物生物量測定參照藻類濕質(zhì)量表計(jì)算其生物量。

1.3.2 浮游植物群落特征指數(shù)

利用浮游植物群落的優(yōu)勢度指數(shù)（Y，Y＞0.02即確定為優(yōu)勢種）[11]、多樣性指數(shù)（H′）[12]、藻類豐富度指數(shù)（d）[13]和均勻度指數(shù)（J）[14]對于橋水庫水體的浮游植物生態(tài)學(xué)特征進(jìn)行分析評價(jià)，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1，公式如下：

表1 浮游植物群落特征指數(shù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[8]Table 1 Community characteristic index and evaluation criteria[8]

Shannon-Weaver 多樣性指數(shù)：

式中：ni為第i種的總個(gè)體數(shù)；fi為第i種在各樣品中出現(xiàn)的頻率；N為樣品中所有點(diǎn)位的個(gè)體總數(shù)；S為樣品中的種類總數(shù)；Hmax為log2S，表示多樣性指數(shù)最大值。

1.3.3 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

水體營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)參照《地表水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)辦法（試行）》進(jìn)行，即采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法。采用透明度、高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷及葉綠素a 作為水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)評價(jià)指標(biāo)，綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）計(jì)算公式如下：

式中：Wj為第j種參數(shù)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重，其中透明度、高錳酸鹽指數(shù)、總氮、總磷和葉綠素a 的權(quán)重值分別為0.183 4、0.183 4、0.179 0、0.187 9和0.266 3；TLIj為第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；m為評價(jià)參數(shù)的數(shù)量。

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：TLI＜30 為貧營養(yǎng)；30≤TLI＜50 為中營養(yǎng)；50≤TLI＜60 為輕度富營養(yǎng)；60≤TLI＜70為中度富營養(yǎng)；TLI≥70為重度富營養(yǎng)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用ArcGIS 10.1 軟件作為空間分析工具，對于橋水庫各采樣點(diǎn)浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行空間格局分析，使用IBM SPSS Statistics 22.0 軟件進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析，顯著性小于0.05 為顯著相關(guān)，小于0.01為極顯著相關(guān)，制圖在Origin 8.5軟件中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物種類組成

浮游植物定性樣品中，共鑒定出浮游植物7門86屬194 種（含變種），包括藍(lán)藻門、硅藻門、甲藻門、金藻門、裸藻門、隱藻門和綠藻門。于橋水庫浮游植物種類組成以綠藻門、藍(lán)藻門及硅藻門為主，占總計(jì)種類數(shù)75%以上。其中綠藻門31 屬83 種，占總種類數(shù)的42.78%；藍(lán)藻門其次，21 屬46 種，占總種類數(shù)的23.71%；硅藻門18 屬32 種，占總種類數(shù)的16.49%；裸藻門4 屬14 種，占總種類數(shù)的7.22%；金藻門6 屬11種，占總種類數(shù)的5.67%；甲藻門4 屬5 種，占總種類數(shù)的2.58%；隱藻門2 屬3 種，占總種類數(shù)的1.55%。于橋水庫浮游植物種類組成具有明顯的時(shí)空變化特征（圖2）。種類數(shù)最大值出現(xiàn)在7 月，為129 種，最小值出現(xiàn)在12 月，為52 種。在全年8 次調(diào)查中，綠藻門種類數(shù)始終處于首位，其次為藍(lán)藻門及硅藻門，7—10月藍(lán)藻門種類數(shù)大于硅藻門。

圖2 于橋水庫浮游植物種類分布Figure 2 Distribution of phytoplankton species in the Yuqiao Resevoir

2.2 優(yōu)勢種

根據(jù)浮游植物優(yōu)勢度的計(jì)算結(jié)果（表2），優(yōu)勢種共有17 種，其中藍(lán)藻門14 種，種類最多，其次為硅藻門2 種，隱藻門1 種，最大優(yōu)勢度種類為出現(xiàn)在5 月的偽魚腥藻屬（0.757）。5—12 月優(yōu)勢度最高的藻種均為藍(lán)藻門，在這些優(yōu)勢種中，Pseudanabaenasp.是5—7 月優(yōu)勢度最高的藻種，柔細(xì)束絲藻（Aphanizomenon gracile）是8 月優(yōu)勢度最高的藻種，Phormidiumsp.是9—12 月優(yōu)勢度最高的藻種。藍(lán)藻門的Pseudanabaenasp.、不定微囊藻（Microcystis incerta）、銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）、細(xì)小平裂藻（Merismopedia minima）及細(xì)小隱球藻（Aphanocapsa elachista）主要在5—8 月出現(xiàn)，藍(lán)藻門的柔細(xì)束絲藻（Aphanizomenon gracile）、Oscillatoriasp.、Raphidiopsisssp.、Phormidiumsp.及固氮魚腥藻（Anabaena azotica）從8 月開始成為優(yōu)勢藻，硅藻門的尖針桿藻（Synedra acus）、顆粒直鏈藻（Melosira granulata）及隱藻門的尖尾藍(lán)隱藻（Chroomonas acuta）則在11—12月為優(yōu)勢種。此外，有些藻類優(yōu)勢度值雖然不高，但出現(xiàn)頻率較高，如藍(lán)藻門的依沙束絲藻（Aphanizomenon issatschenkoi）、Oscillatoriasp.及硅藻門的尖針桿藻（Synedra acus）。

表2 于橋水庫各月份優(yōu)勢種及其優(yōu)勢度Table 2 Dominant species and dominance degree of phytoplankton in different months of Yuqiao Reservior

2.3 豐度與生物量

2.3.1 季節(jié)變化

由表3 可知，調(diào)查期間，浮游植物細(xì)胞豐度在6.21×107～2.56×108cells·L-1之間，平均為1.35×108cells·L-1。最高值出現(xiàn)在9 月，最低值出現(xiàn)在12月。生物量在19.75～162.65 mg·L-1之間，平均為67.73 mg·L-1，最高值出現(xiàn)在9 月，最低值出現(xiàn)在5 月。豐度與生物量變化趨勢相同。

表3 于橋水庫各月份浮游植物豐度及生物量Table 3 Abundance and biomass of phytoplankton in different months of Yuqiao Reservior

由圖3 可知，藍(lán)藻門在調(diào)查期間各月均處于最高占比，全年最高值出現(xiàn)在9月，占比為95.17%，最低值出現(xiàn)在6 月，占比為78.75%。綠藻門占比在5—10 月均處于第二，6 月綠藻門豐度占比為11.62%，為全年最高值；9月占比為2.13%，為全年最低值。硅藻門11—12月占比居第二，除5月以外其余月份硅藻門占比均高于隱藻門。甲藻門、金藻門及裸藻門在調(diào)查期間占比均較小，除金藻門在12 月占比高于1%以外，其余月份占比均小于1%，三個(gè)藻門合計(jì)占比在0.10%～1.48%之間。綜合來看，藍(lán)藻門、綠藻門、硅藻門及隱藻門為調(diào)查期內(nèi)主要藻類，占比高達(dá)98.52%～99.94%。

圖3 于橋水庫5—12月浮游植物各門豐度Figure 3 Phytoplankton abundance of different genus in Yuqiao Reservior from May to December

2.3.2 空間變化

本次調(diào)查按于橋水庫區(qū)域特征共設(shè)置5 個(gè)點(diǎn)位，各采樣點(diǎn)的浮游植物總豐度變化在調(diào)查期內(nèi)具有相似性，5—12 月均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，各采樣點(diǎn)間浮游植物豐度存在空間差異。庫中心浮游植物豐度在調(diào)查期內(nèi)處于較高水平，全年平均豐度為1.87×108cells·L-1，三岔口處于較低水平，全年平均豐度為7.87×107cells·L-1（表3）。

針對5 個(gè)點(diǎn)位各月份浮游植物豐度占比進(jìn)行分析（圖4），藍(lán)藻門在全年各月份各點(diǎn)位均占據(jù)優(yōu)勢，8—9 月最為明顯，各點(diǎn)位藍(lán)藻門占比均在90%以上；藍(lán)藻門占比較大點(diǎn)位為東馬坊，占比較小點(diǎn)位為三岔口。綠藻門5—10 月豐度占比較高點(diǎn)位為三岔口和庫中心，11—12 月為壩下豐度占比較高。隱藻門5—6 月占比最高點(diǎn)位為庫中心及九百戶，7—12 月三岔口最明顯，東馬坊隱藻門在各月占比均較小，最大值為5 月4.73%，最小值為8 月0.04%。硅藻門5—7 月占比較高點(diǎn)位為壩下，8—12 月為三岔口及九百戶。金藻門5 月未出現(xiàn)，6—7 月主要出現(xiàn)在三岔口，其他點(diǎn)位占比均小于1%，8—9 月三岔口及東馬坊均未出現(xiàn)，8—12 月主要出現(xiàn)在九百戶及庫中心。甲藻門5—9 月在三岔口占比較高，10—12 月壩下較高。裸藻門主要于6—10月在三岔口及九百戶出現(xiàn)。

圖4 于橋水庫5—12月各采樣點(diǎn)浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成Figure 4 Phytoplankton relative abundance from May to December at each sampling point in Yuqiao Reservoir

調(diào)查期內(nèi)藍(lán)藻門、綠藻門、隱藻門及硅藻門在庫區(qū)5 個(gè)調(diào)查點(diǎn)位內(nèi)均有出現(xiàn)，其空間分布大致呈以下規(guī)律：藍(lán)藻門呈現(xiàn)庫區(qū)北部較高、入庫口處較低的趨勢；綠藻門冬季水庫出口相對豐度較高，其余季節(jié)主要分布在庫中心及入庫口處；隱藻門相對豐度較高范圍集中在庫區(qū)的中部和東南部，北部始終最低；硅藻門春季及初夏主要集中在水庫出口，盛夏至冬季相對豐度較高區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)樗畮鞏|南部。金藻門、甲藻門及裸藻門作為出現(xiàn)頻率較低的藻門類，其分布規(guī)律具有一定的指示作用。金藻門對水溫變化敏感，喜透明度高、有機(jī)質(zhì)含量低的水體，主要出現(xiàn)在庫區(qū)的中部及東南部，春季及初夏相對豐度較高位置為入庫口處，隨著氣溫升高直至冬季遷移至水庫中部和南部；甲藻門在氣溫較高時(shí)多分布于入庫口，隨著氣溫降低出庫口相對豐度升高；裸藻門在調(diào)查期內(nèi)相對豐度較高區(qū)域集中在水庫入庫口及南部。

2.4 浮游植物種類多樣性指數(shù)及水質(zhì)生物學(xué)評價(jià)

2.4.1 豐富度指數(shù)

評價(jià)結(jié)果（圖5）顯示，豐富度指數(shù)（d）年平均值為2.45，月均值變化范圍為1.32～4.13。其中12 月為調(diào)查期內(nèi)最低值，評價(jià)結(jié)果為α-中污型，三岔口點(diǎn)位數(shù)值最小，為0.80，評價(jià)結(jié)果達(dá)到嚴(yán)重污染。7月為調(diào)查期內(nèi)最高值，評價(jià)結(jié)果為清潔，庫中心點(diǎn)位數(shù)值最高，為4.58。調(diào)查期內(nèi)，6—7月浮游植物豐度較高，水質(zhì)評價(jià)結(jié)果在寡污型以上，8—10 月均為β-中污型，11—12 月及5 月均為α-中污型。從空間上看，三岔口、九百戶、東馬坊、庫中心及壩下各點(diǎn)位調(diào)查期內(nèi)d指數(shù)平均值分別為2.60、2.18、2.40、2.80 和2.39，九百戶點(diǎn)位d指數(shù)平均值最低，庫中心最高，各點(diǎn)位評價(jià)結(jié)果均為β-中污型。

圖5 于橋水庫5—12月各采樣點(diǎn)豐富度指數(shù)（d）Figure 5 Richness index（d）of phytoplankton of each sampling point in Yuqiao Reservior from May to December

2.4.2 均勻度指數(shù)

評價(jià)結(jié)果（圖6）顯示，均勻度指數(shù)（J）年平均值為0.48，月均值變化范圍為0.38～0.60。其中5 月為調(diào)查期內(nèi)最低值，評價(jià)結(jié)果為中污染，以九百戶點(diǎn)位數(shù)值0.14 為最小值，評價(jià)結(jié)果達(dá)到重污染。6 月為調(diào)查期內(nèi)最高值，評價(jià)結(jié)果為中污染，以九百戶點(diǎn)位數(shù)值0.63 為最高值。從空間上看，三岔口、九百戶、東馬坊、庫中心及壩下各點(diǎn)位調(diào)查期內(nèi)J指數(shù)平均值分別為0.61、0.46、0.40、0.48 和0.51，東馬坊J指數(shù)平均值最低，物種均勻度低，污染程度較高；三岔口J指數(shù)平均值最高，物種均勻度較高，污染程度低。

2.4.3 多樣性指數(shù)

評價(jià)結(jié)果（圖7）顯示，多樣性指數(shù)（H′）年均值為2.61，月均值變化范圍為1.90～3.68。其中5 月為調(diào)查期內(nèi)最低值，評價(jià)結(jié)果為中污染，以九百戶點(diǎn)位數(shù)值0.63 為最小值，評價(jià)結(jié)果達(dá)到重污染；6—7 月H′指數(shù)評價(jià)結(jié)果均為清潔，6 月為調(diào)查期內(nèi)H′指數(shù)最高值，評價(jià)結(jié)果最好，各點(diǎn)位H′指數(shù)評價(jià)結(jié)果均達(dá)到清潔水平；8—12 月H′指數(shù)評價(jià)結(jié)果均為輕污染。從空間上看，三岔口、九百戶、東馬坊、庫中心及壩下各點(diǎn)位調(diào)查期內(nèi)H′指數(shù)平均值分別為3.23、2.39、2.19、2.72和2.70，三岔口H′指數(shù)平均值最高，生物多樣性較好，水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較好；東馬坊H′指數(shù)平均值最低，生物多樣性較差，水質(zhì)評價(jià)結(jié)果相對較差。

圖7 于橋水庫5—12月各采樣點(diǎn)多樣性指數(shù)（H′）Figure 7 Shannon-Weaver diversity index（H′）of each sampling point in Yuqiao Reservior from May to December

2.5 綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)

評價(jià)結(jié)果（圖8）顯示，調(diào)查期內(nèi)于橋水庫除9月、11 月及12 月營養(yǎng)狀態(tài)為中營養(yǎng)外，其余月份均為輕度富營養(yǎng)，8 月最高，達(dá)到55.80，12 月最低，TLI指數(shù)為49.46，5—12 月綜合TLI指數(shù)為52.52，營養(yǎng)狀態(tài)為輕度富營養(yǎng)。5—12 月TLI指數(shù)較低點(diǎn)位為三岔口及東馬坊，最大值出現(xiàn)在庫中心及九百戶，全年TLI指數(shù)均值最?。?1.38）點(diǎn)位為壩下，最大（53.14）點(diǎn)位為九百戶，各點(diǎn)位間TLI指數(shù)值無明顯規(guī)律。

圖8 于橋水庫5—12月各采樣點(diǎn)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）Figure 8 TLI of each sampling point in Yuqiao Reservior from May to December

2.6 于橋水庫主要水環(huán)境因子時(shí)空變化

各月份于橋水庫主要水環(huán)境因子情況如表4所示，各月份間水溫及透明度變化差異顯著。葉綠素a和總磷隨季節(jié)變化明顯，春夏較高，秋冬較低。高錳酸鹽指數(shù)及總氮各月份間差異不顯著。水體pH變化范圍為8.35～9.88，均值為8.78，整體偏堿性。

表4 于橋水庫主要水環(huán)境因子（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）Table 4 Environmental factors of water in Yuqiao Reservior（Mean±SD）

2.7 于橋水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系

Pearson 相關(guān)性分析結(jié)果（表5）表明，于橋水庫浮游植物種類多樣性指數(shù)與主要環(huán)境因子存在顯著的相關(guān)性。Margalef 豐富度指數(shù)與pH 及總氮呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與水溫及葉綠素a 呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；Pielou均勻度指數(shù)與pH及高錳酸鹽指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；Shannon-Weaver多樣性指數(shù)與水溫呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。各浮游植物種類多樣性指數(shù)之間，Shannon-Weaver 多樣性指數(shù)與Margalef 豐富度指數(shù)及Pielou 均勻度指數(shù)間均存在極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。

表5 于橋水庫浮游植物群落指標(biāo)與主要環(huán)境因子的相關(guān)性Table 5 Correlation between phytoplankton community index and environmental factors in Yuqiao Reservior

3 討論

3.1 于橋水庫浮游植物種類組成及豐度

浮游植物作為一個(gè)典型的生態(tài)學(xué)概念，其不同門類單元組成異質(zhì)性較高，適宜生長的營養(yǎng)條件也存在不同，成為不同營養(yǎng)水平的指示種，可以根據(jù)浮游植物群落組成特征來評定水體營養(yǎng)狀態(tài)[15]。硅藻門是水體水質(zhì)污染較輕的典型指示，而藍(lán)-綠藻型是水質(zhì)營養(yǎng)化程度較高的表征[16]。本次調(diào)查顯示，于橋水庫浮游植物種類構(gòu)成中綠藻門種類數(shù)最多，藍(lán)藻門豐度在于橋水庫各點(diǎn)位各月均處于最高占比，17 個(gè)優(yōu)勢種中有14 個(gè)均為藍(lán)藻門。這可能與于橋水庫水體pH 偏堿性有關(guān)。有研究表明，水體酸堿度變化會(huì)導(dǎo)致浮游植物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化[17-18]。偏堿性水體適于浮游植物的生長，pH＞8的環(huán)境下可促進(jìn)藍(lán)藻生長。于橋水庫2020 年年均pH 值為8.78，浮游植物處于弱堿性水體中能夠更好地從大氣中攝取CO2，從而促進(jìn)浮游植物的光合作用，實(shí)現(xiàn)更高的初級轉(zhuǎn)化[19]。與2012—2017年研究[20-22]比較發(fā)現(xiàn)，2020年于橋水庫浮游植物種數(shù)及年均豐度均有大幅增長，浮游植物群落組成由綠藻-硅藻型變化為綠藻-藍(lán)藻型，優(yōu)勢種依舊保持以綠藻及藍(lán)藻為主。造成水庫中浮游植物變化的主要原因是人類活動(dòng)及氣候變暖。河流建壩之后水動(dòng)力條件逐步趨向穩(wěn)定，平穩(wěn)的水流速度使得以附著藻類為主的群落結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐愿∮卧孱悶橹鳎孱惙N類數(shù)及豐度增加[23]。此外，2012 年至今，于橋水庫年均氣溫呈上升趨勢，Visser等[24]的研究表明，氣溫升高對藻類生長具有促進(jìn)作用，尤其藍(lán)藻具有氣囊，氣溫升高可增加水柱的穩(wěn)定性、延長熱分層期，有利于藍(lán)藻上浮至水面，獲得更充足的陽光進(jìn)而占據(jù)生長優(yōu)勢。

3.2 于橋水庫浮游植物季節(jié)變化

浮游植物群落結(jié)構(gòu)受水體營養(yǎng)鹽、水動(dòng)力學(xué)、浮游動(dòng)物覓食及水文動(dòng)態(tài)變化直接作用的同時(shí)，也受時(shí)間與地理空間變化的影響[25]。Sommer 等[26]對大量湖庫浮游植物數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析發(fā)現(xiàn)，浮游植物隨季節(jié)的變化規(guī)律通常表現(xiàn)為冬季及春季以隱藻和硅藻為主，藻類種類及密度都相對較低，夏季主要為綠藻門，夏末秋初轉(zhuǎn)為藍(lán)藻門占據(jù)優(yōu)勢。本研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，于橋水庫浮游植物種類組成具有明顯的時(shí)間變化特征。從絕對數(shù)量來看，汛期（6—7 月）浮游植物的種類數(shù)及門類數(shù)大于非汛期，可見汛期與非汛期的浮游植物群落結(jié)構(gòu)存在差異。造成這種差異的原因可能與不同月份的環(huán)境差異有關(guān)：第一，水溫是影響浮游植物生長繁殖、豐度及結(jié)構(gòu)變化的重要環(huán)境因子[27]。研究顯示，在10～30 ℃環(huán)境下硅藻均有出現(xiàn)，綠藻則在18～30 ℃下適宜生長[28]，而藍(lán)藻能在40 ℃以上的高溫水體中生存，水溫影響浮游植物營養(yǎng)鹽的吸收速率，而不同藻種細(xì)胞的構(gòu)成元素各有不同[29]，各物種浮游植物對所需營養(yǎng)鹽存在競爭關(guān)系，藍(lán)藻以快速生長的r對策獲得競爭優(yōu)勢[30]。隨著氣候變化水溫升高，夏季較高的溫度和光照條件有利于藍(lán)藻類優(yōu)勢種的大量生長，非汛期的隱藻門、硅藻門優(yōu)勢種優(yōu)勢度降低，汛期浮游植物優(yōu)勢種轉(zhuǎn)變?yōu)橐运{(lán)藻門為主，浮游植物豐度也大幅升高，顯著大于非汛期，優(yōu)勢種相對豐度更高。第二，汛期降雨量增多，水位波動(dòng)調(diào)節(jié)了浮游植物的群落結(jié)構(gòu)，汛期與非汛期相比水位波動(dòng)更為頻繁，可能會(huì)抑制某些門類浮游植物的生長[31]。此外，汛期水量增加還會(huì)沖刷土壤中的營養(yǎng)鹽，對水庫沉積物中的營養(yǎng)物質(zhì)造成再懸浮，從而導(dǎo)致水體營養(yǎng)水平升高，進(jìn)而影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化。

于橋水庫作為引灤入津的重要調(diào)蓄水庫，承接上游大黑汀水庫來水，經(jīng)黎河干流順流而下注入于橋水庫。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年黎河入庫水量7.5億m3，其中3月為全年引水量最高值，11 月引水量為全年第二次高峰。吳濤等[32]的研究顯示，大黑汀水庫冬季水體氮磷比最高，在153.09～220.98 之間，冬末春初冰雪消融期大黑汀水庫水質(zhì)較差，夏季氮磷比為全年最低，在82.30～113.81 之間，庫區(qū)水體氮磷比最低。Schindler[33]研究發(fā)現(xiàn)在低氮磷比條件下藻類大量生長導(dǎo)致藍(lán)藻水華的暴發(fā)。此外，受風(fēng)向和水流的影響，藻類向下游聚集，加之大黑汀水庫下游水量較大，氮磷比較高，致使引水口藻類密度較高。大黑汀水庫來水對下游于橋水庫水質(zhì)及浮游植物變化具有一定影響。

3.3 于橋水庫浮游植物空間變化

于橋水庫的浮游植物群落結(jié)構(gòu)在空間上也存在差異。本研究設(shè)置的5 個(gè)點(diǎn)位中，三岔口點(diǎn)位為于橋水庫三條主要入庫河流交匯處，東馬坊、九百戶及庫中心屬于庫區(qū)中心點(diǎn)位，壩下為水庫出口處。流量及流速等水文條件可顯著影響藻類群落特征的演變[34]。通常情況下，藍(lán)藻及綠藻較適合在靜置或弱紊動(dòng)水體中生長，而硅藻在流動(dòng)或者紊動(dòng)環(huán)境下增殖優(yōu)勢明顯[35-36]。本研究中，各采樣點(diǎn)間浮游植物豐度存在空間差異，其空間分布規(guī)律可能與上游來水有關(guān)。三岔口為水體入庫點(diǎn)位，水體攪動(dòng)使水體無法長時(shí)間保持較高溫度進(jìn)而抑制了藍(lán)藻的繁殖，而靠近水庫北部位置的東馬坊點(diǎn)位的沉積帶營養(yǎng)鹽較高，同時(shí)隨著水庫中心水深的增加，熱分層更明顯，給浮游植物的生長繁殖提供了更加適宜的條件。以往研究同樣指出，于橋水庫北岸發(fā)生藍(lán)藻水華頻次較高[37-38]。

3.4 于橋水庫浮游植物多樣性指數(shù)及生物學(xué)評價(jià)

于橋水庫是重要的飲用水水源地，維持其良好的水質(zhì)狀況具有重要意義。浮游植物能夠快速響應(yīng)環(huán)境因子的變化，其群落特征也可從側(cè)面反映水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征和功能狀態(tài)[32]。本研究選用三種識別浮游植物群落結(jié)構(gòu)及指示水生態(tài)系統(tǒng)健康的常用水質(zhì)生物學(xué)指數(shù)對于橋水庫進(jìn)行評價(jià)[39]，Margalef 豐富度指數(shù)、Pielou 均勻度指數(shù)及Shannon-Weaver 多樣性指數(shù)評價(jià)結(jié)果分別為β-中污型、中污染及輕污染。但單一的浮游植物評價(jià)方法易受水體類型、計(jì)算方法和鑒定種類的影響，不夠全面[40]，故結(jié)合綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)結(jié)果顯示，調(diào)查期內(nèi)于橋水庫TLI平均值為52.86，營養(yǎng)狀態(tài)為輕度富營養(yǎng)。在時(shí)間分布上，各多樣性指數(shù)在6—7 月數(shù)值較高、污染程度低，水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較好，12 月及5 月水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較差；在空間分布上，各采樣點(diǎn)位間東馬坊水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較差，三岔口水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較好。TLI值與多樣性指數(shù)季節(jié)變化趨勢相似，表明水體富營養(yǎng)化狀態(tài)越嚴(yán)重，物種群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越差，對環(huán)境的反饋功能越弱，應(yīng)對水生態(tài)環(huán)境變化的緩沖能力也越弱[41]。水庫北部水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較差可能與庫周村莊污染物匯入溝渠，由徑流過程輸入有關(guān)。李澤利等[42]對于橋水庫庫周31 條大小溝渠的調(diào)查顯示，水質(zhì)較差的14條溝渠中有8條位于水庫北岸，其中倉上屯溝總磷超過地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)11.0倍。

3.5 環(huán)境因子對于橋水庫浮游植物群落的影響

浮游植物細(xì)胞內(nèi)代謝過程主要為酶促反應(yīng)，受酶活性影響明顯，而溫度及pH 均對酶活性有決定作用[43]，因此水溫及pH 影響和決定著浮游植物種類組成多樣性及豐度的變化。葉綠素a 是直接體現(xiàn)浮游植物生長狀況的重要指標(biāo)，已有研究表明水體中浮游植物豐度的變化可以通過葉綠素a 濃度的變化反映，且葉綠素a 濃度與其他環(huán)境因子的變化存在聯(lián)系[44]。營養(yǎng)鹽是浮游植物生長的必需物質(zhì)，對浮游植物群落結(jié)構(gòu)具有重要影響。氮鹽作為一種營養(yǎng)元素，對浮游植物的生長具有一定的促進(jìn)作用，竇勇等[45]的研究提出氮鹽對浮游植物的正常生長繁殖可能存在毒害作用。有研究表明，綠藻及裸甲藻對氮含量高的水體耐受性較高[46]，生長占有優(yōu)勢。大黑汀水庫來水量較大、氮磷比較高，加之于橋水庫庫周溝渠污染源的匯入，造成于橋水庫水體氮元素占比較高，對浮游植物豐富度造成影響。而高錳酸鹽指數(shù)是反映水體中可氧化物質(zhì)污染的常規(guī)指標(biāo)，與湖庫富營養(yǎng)化存在明顯關(guān)聯(lián)。由此可見，作為天津地區(qū)重要的飲用水水源，于橋水庫水生態(tài)環(huán)境的治理及管理工作仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。在采取措施控制水體浮游植物生長時(shí)應(yīng)根據(jù)季節(jié)和地理水文環(huán)境等條件進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

4 結(jié)論

（1）本研究對于橋水庫浮游植物的鑒定結(jié)果表明，浮游植物共鑒定出7 門86 屬194 種（含變種），包含藍(lán)藻門、硅藻門、甲藻門、金藻門、裸藻門、隱藻門和綠藻門。浮游植物種類組成以綠藻門、藍(lán)藻門及硅藻門為主。

（2）于橋水庫浮游植物種類組成具有明顯的時(shí)空變化特征。種類數(shù)最大值出現(xiàn)在7 月，最小值出現(xiàn)在12月。浮游植物豐度與生物量最高值均在9月，最低值分別在12月和5月。

（3）優(yōu)勢度值大于0.02 的優(yōu)勢種共有17 種，藍(lán)藻門種類最多，最大優(yōu)勢度種類為出現(xiàn)在5 月的偽魚腥藻屬（0.757）。不同月份于橋水庫各點(diǎn)位浮游植物群落數(shù)量及組成存在一定差異，庫中心豐度最高，三岔口豐度最低，藍(lán)藻門在全年各月份各點(diǎn)位均占據(jù)優(yōu)勢，同一月藍(lán)藻門占比較大的點(diǎn)位為東馬坊，占比較小的點(diǎn)位為三岔口；金藻門相對豐度較高位置集中在三岔口、九百戶及庫中心范圍，北部東馬坊較低。

（4）水質(zhì)生物學(xué)指數(shù)評價(jià)結(jié)果顯示，于橋水庫整體水質(zhì)處于輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)及多樣性指數(shù)評價(jià)結(jié)果分別為β-中污型、中污染及輕污染。6—7月水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較好，12月和5月水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較差。東馬坊水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較差，三岔口水質(zhì)評價(jià)結(jié)果較好。

（5）水溫、pH、總氮濃度、高錳酸鹽指數(shù)及葉綠素a 濃度是影響于橋水庫浮游植物群落結(jié)構(gòu)的重要因子。