東平湖水域浮游植物群落組成與生物量研究

王志忠，鞏俊霞，陳述江，孫 棟,陳金萍，王欽東，段登選 (山東省淡水水產研究所，山東 濟南 250117)

東平湖水域浮游植物群落組成與生物量研究

王志忠，鞏俊霞，陳述江，孫 棟,陳金萍，王欽東，段登選 (山東省淡水水產研究所，山東 濟南 250117)

研究了2006～2007年東平湖水域浮游植物群落組成、生物量和生物多樣性及變化。結果表明: 東平湖共檢出浮游植物8門142種。其中綠藻種類最多，64種，占浮游植物總種數的45.07%；其次為藍藻門、硅藻門和裸藻門，分別為27種、26種和10種，占19.01%、18.31%和7.04%；甲藻門、黃藻門、隱藻門和金藻門相對較少，分別為6種、4種、3種和2種，占4.23%、2.82%、2.11%和1.41%。浮游植物棲息密度和生物量變化范圍分別為(0.10～13.84)×107ind./L和0.45～ 37.23mg/L。東平湖浮游植物多樣性指數和均勻度指數變化范圍分別為0.41～3.92和0.11～0.87，多樣性和均勻度均較好，表明東平湖水域浮游植物群落結構處于較完整和穩定的狀態。

浮游植物；群落組成；生物量；東平湖

東平湖是我國南水北調東線工程的重要蓄水水庫與通道，也是山東省第二大淡水湖及重要漁業水域。近年來，隨著經濟和社會的快速發展，東平湖富營養化呈加重趨勢，直接影響到我國南水北調東線工程的實施和當地社會經濟的可持續發展。浮游生物作為湖泊水域中魚、蝦、貝等漁業生物的主要餌料來源，也是水域生產力的重要指標，因此對東平湖浮游植物群落組成、生物量和多樣性及變化的研究，將為東平湖生態循環良性管理，以及漁業生態修復行動的實施提供理論依據和技術指導。

1 材料與方法

1.1采樣點布設

為準確、客觀地反映東平湖水域浮游植物的狀況，以研究東平湖水域浮游植物群落組成、生物量及其多樣性，選擇了5個代表性強的采樣點，分別記為1#、2#、3#、4#和5#。采樣點布設情況詳見圖1。

1.2調查時間與方法

分別于2006年5月16日、8月8日和11月9日，以及2007年3月29日、5月24日、8月9日和10月26日，共計對東平湖浮游植物進行了7次調查采樣。

采樣方法按照文獻[1]的要求進行，浮游植物分類鑒別和生物量計算按照文獻[1～3]的方法。

1.3浮游植物多樣性分析

為避免單一物種多樣性指數造成的計算偏差，采用Margalef種類豐富度指數(D)[4]、Shannon-Wiener多樣性指數(H′)[5]和Pielou均勻度指數(J′)[6]等3項指數，對東平湖水域浮游植物多樣性進行分析。其計算公式如下：

Margalef豐富度指數：D=(S-1)/log2N。

Pielou均勻度指數：J′=H′/log2S。

式中，N為個體總數；Pi為種i的個體數占總個體數的比例；S為總種數。

1.4多樣性閾值分級評價

浮游植物多樣性分級評價，按照陳清潮等[7]提出的生物多樣性閾值評價標準進行，詳見表1。

表1 生物多樣性閾值的分級評價標準

2 結果與分析

2.1浮游植物群落組成

圖2 東平湖水域各門浮游植物組成

根據調查結果，共鑒定出浮游植物142種，隸屬于8門、85屬。其中：綠藻門種類最多，為37屬64種；其次是藍藻門、硅藻門和裸藻門，分別為18屬27種、15屬26種和4屬10種；甲藻門、黃藻門、隱藻門和金藻門相對較少，分別為4屬6種、2屬4種、3屬3種和2屬2種。浮游植物的主要優勢種群為藍藻門、綠藻門、硅藻門和隱藻門，其他門類占的比例均較少(圖2)。

2.2浮游植物的水平分布

東平湖水域浮游植物年平均棲息密度為(2.89±0.67)×107ind./L。各采樣點棲息密度從高到低依次為2#gt;5#gt;3#gt;1#gt;4#。其中，2006年棲息密度以5#最大，其次為1#和2#、3#和4#；2007年棲息密度以2#最大，其次為3#、5#和1#，4#最小(表2)?？梢?年調查結果均以4#棲息密度最小。

表2 東平湖水域浮游植物棲息密度 107ind./L

東平湖水域浮游植物年平均生物量為(12.76±1.61)mg/L。各采樣點生物量從高到低依次為1#gt;5#gt;2#gt;3#gt;4#。其中，2006年以1#最高，其次為5#和2#，3#和4#相對較低；2007年則以5#最高，其次為1#和2#，4#和3#相對較低(表3)。這一結果表明，1#、5#和2#浮游植物生物量較高，3#和4#相對較低。

表3 東平湖水域浮游植物生物量 mg/L

同一年度內，各采樣點浮游植物棲息密度和生物量的變化規律不盡相同，可能主要由各采樣點優勢種類及其所占比例的不同所致。

2.3浮游植物的年度變化

浮游植物的棲息密度和生物量均逐漸增加，分別由2006年的(2.22±0.30)×107ind./L和(11.15±2.16) mg/L上升至2007年的(3.56±1.25)×107ind./L和(14.38±2.07)mg/L(表2、表3)，分別增加了60.56%和28.94%。2007年5月和8月的棲息密度和生物量均較2006年顯著增加，分別增加了30.11倍和6.42倍、1.71倍和1.65倍。

優勢種群中，藍藻門所占比例有所下降，而硅藻門則有所上升。藍藻門的棲息密度和生物量所占比例分別由2006年的74.97%和19.52%，下降到2007年的65.46%和18.19%；硅藻門則由2006年的9.04%和36.67%，上升至2007年的13.13%和43.30%。

2.4浮游植物的季節變化

2.4.1 2006年季節變化

由表2、表3可看出，浮游植物棲息密度和生物量的變化規律相同，均表現為明顯升高的趨勢。棲息密度由5月的(0.19 ±0.05)×107ind./L上升至8月的(1.79±0.94)×107ind./L和11月的(4.67±0.76)×107ind./L。生物量由5月的(1.83±1.35) mg/L上升至8月的(8.88±2.92 )mg/L和11月的(22.73±7.27) mg/L。

各采樣點浮游植物棲息密度均升高。5月至8月升幅較大，5#升幅達1566.45%，4#、2#、3#和1#分別升高1519.05%、1478.60%、221.25%和201.43%；8月至11月升幅相對較小，最大升幅為1#，達1306.29%，其次為3#和4#分別升高333.70%和133.90%，5#和2#增幅相對較低，分別為52.59%和46.82 %。

各采樣點浮游植物生物量，5月至8月逐漸增加，以5#增幅最大，達2662.22%，3#、1#、4#和2#，分別增加837.25%、386.32%、240.48%和174.26%；8月至11月，生物量增幅最大為1#，達554.31%；3#、5#和2#分別增加382.01%、109.90%和65.30%，而4#生物量卻降低了7.81%。這一結果可能與各采樣點的水質營養狀況、浮游植物的優勢種類及棲息密度等不同有關。

藍藻門棲息密度一直較高，且呈逐漸上升趨勢；綠藻門和隱藻門棲息密度均為5月最多、8月最少；而硅藻門則是5月最少、8月最多。藍藻門生物量降低，而硅藻門和綠藻門則增加。

2.4.2 2007年季節變化

由表2、表3可看出，浮游植物棲息密度高峰出現在5月，最低是3月，5月較3月升高了16.72倍。5月以后其棲息密度逐漸減少，8月和10月分別比5月減少了15.78%和43.52%，10月比8月減少了32.94%。生物量則以8月最高，其次是10月和5月，3月最低；8月較3月和5月分別提高了12.60倍和72.69%，10月較8月降低26.18%，5月較3月提高6.87倍。

3月至5月各采樣點浮游植物棲息密度均升高，升幅從高到低依次為2#gt;3#gt;5#gt;4#gt;1#。5月至8月，1#、4#和5#棲息密度升高，而2#和3#則降低。8月至10月，除4#棲息密度上升外，其他采樣點均下降。

各采樣點3月至5月浮游植物生物量均增加；增幅從高到低依次為3#gt;2#gt;1#gt;5#gt;4#。5月至8月生物量均增加；增幅以次為5#gt;4#gt;1#gt;3#gt;2#。8月至10月，除3#生物量增加外，其他采樣點均降低。

藍藻門棲息密度一直較高，以5月最多，3月最少；綠藻門、硅藻門均是3月最多，5月最少；而隱藻門則是3月最多，8月最少。藍藻門生物量3月最低，8月達到最高峰，然后又逐漸降低； 3月、5月綠藻門生物量較高，8月和10月明顯降低；3月、8月和10硅藻門生物量均較高，以10月最高，5月最低；隱藻門生物量逐漸降低。

2.5浮游植物的垂直變化

2007年5月和8月浮游植物棲息密度垂直變化表現出不同的變化規律，5月表層棲息密度較下層增加13.55%；而8月表層棲息密度較下層降低17.39%。

5月和8月浮游植物生物量，均是表層高于下層。5月生物量與棲息密度垂直變化規律相同，表層生物量較下層提高3.12%；而8月則與棲息密度垂直變化規律相反，表層較下層提高4.11%。

5月各采樣點浮游植物棲息密度，除1#表層低于下層外，其他各采樣點均是表層高于下層(圖3)。浮游植物生物量則表現為，1#和4#表層低于下層，2#、3#和5#則表層高于下層(圖4)。

圖3 5月各采樣點浮游植物棲息密度垂直變化成 圖4 5月各采樣點浮游植物生物量垂直變化

8月各采樣點浮游植物棲息密度的垂直變化均為表層低于下層，1#變幅最大達66.29%，其他則為2#gt;3#gt;4#gt;5#，5#變幅最小為1.83%(圖5)。各采樣點生物量的垂直變化(圖6)，1#、4#和5#均是表層高于下層，其升幅分別為22.80%、6.34%和2.48%；而 2#和3#則均為表層低于下層，其降幅分別為2.85%和15.45%。

圖5 8月各采樣點浮游植物棲息密度垂直變化 圖6 8月各采樣點浮游植物生物量垂直變化

2.6浮游植物多樣性及其評價

東平湖浮游植物種類豐富度指數極值范圍為0.99～4.14(表4)；最低值出現在2007年5月的3#，最高值在2007年10月的1#。2007年浮游植物種類豐富度指數自3月至5月逐漸降低，5月達最低值，之后(8月和10月)逐漸升高；2006年則逐月升高。

浮游植物多樣性指數變化范圍為0.41～3.92(表4)；最低值出現在2007年5月的3#，最高值在2006年8月的1#。2007年多樣性指數變化趨勢是3月(2.84)最高，5月最低(1.55)，5月以后又逐漸升高，8月和10月分別升至2.46和2.60；而2006年則為5月至8月逐漸升高，以后逐漸降低；由5月的2.27升至8月的2.43，11月又降至2.38。

浮游植物均勻度指數范圍為0.11～0.87(表4)；最低值出現在2007年5月的2#，最高值為2006年5月的1#。2007年3月均勻度指數最高，5月降至最低，之后(8月和10月)逐漸升高；2006年則呈逐漸降低趨勢。

表4 東平湖浮游植物多樣性指數

浮游植物多樣性指數是其群落多樣性的指標值，均勻度是實際多樣性指數與理論上最大多樣性指數的比值，是一個相對值?，F常以多樣性指數小于l、均勻度小于0.3作為多樣性較差的標準進行綜合評價[8]。本研究中，東平湖浮游植物多樣性指數均在1.55～2.84之間，大于1；均勻度指數的均在0.36～0.77間，大于0.3。表明東平湖浮游植物生物多樣性和均勻度均較好，浮游植物群落結構處于較完整和穩定的狀態。

根據東平湖不同采樣時間浮游植物多樣性閾值及其評價標準(表1)可知，東平湖浮游植物多樣性屬于Ⅲ級(較好)的調查次數有2次(2006年5月和2007年3月)，占總次數的28.57%；屬于Ⅱ級(一般)的有4次(2006年8月、2006年11月、2007年8月和2007年10月)，占57.14%；屬于Ⅰ級(差)的有1次(2007年5月)，僅占14.29%(表4)。

2.7富營養化狀況

根據何志輝等[9]對中國湖泊和水庫的營養分類，東平湖在2006年的5月(生物量為0.49 ～3.65 mg/L)及2007年的3月(生物量為0.53 ～2.72 mg/L)為中度營養類型，其他調查月份均為富營養類型，因此東平湖水域為中度營養水體-富營養水體。

3 小結

本調查結果表明，東平湖水域浮游植物棲息密度范圍為(0.10～13.84)×107ind./L，年均值2.89×107ind./L；生物量變化范圍為0.45～37.23mg/L，年均值為12.76mg/L。較1980年[10]東平湖水域浮游植物平均棲息密度(2.40×106ind./L)和生物量(2.27mg/L)分別提高了11.04倍和4.62倍。1980年的調查結果[10]表明，東平湖浮游植物棲息密度以3月最多，其次為5月、7月和9月，11月最少。本調查中，2006年的浮游植物棲息密度和生物量最高值均出現在11月，而2007年則分別出現在5月和8月，3月棲息密度和生物量均最低。這可能與2006年11月水體中磷酸鹽和總磷含量均明顯高于5月和8月，以及2007年3月水體中磷酸鹽和總磷含量不足(均未檢出，lt;0.01 mg/L)有關。

本研究結果浮游植物平均密度高于淀山湖(4.01×106ind./L)[11]、武漢南湖(2.489×106ind./L)[12]和洪湖((2.00～284)×105ind./L)[13]；但其高限值，明顯高于太湖五里湖浮游植物數量和生物量(分別為(320.4～3 390.6)×104ind./L和0.627～2.025ind./L)[14]和白洋淀浮游植物密度((55.5～1704.8)×104ind./L)[15]。其原因可能主要是由各自的研究區域、研究時間和調查次數等差異所致，尚需進一步研究探討。

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10.3969/j.issn.1673-1409.2011.05.117

S932.7

A

1673-1409(2011)05-0235-06

2011-03-10

山東省海洋與漁業廳資助項目。

王志忠，男，高級工程師，現主要從事漁業生態與水產養殖研究。