鳴翠湖浮游植物群落結構及富營養化特征

摘要：于２００８年９月至２００９年７月對鳴翠湖浮游植物的種類組成、密度和生物量、優勢種組成、季節變化以及物種多樣性進行了分析研究并對其營養狀態進行了評價。結果表明，鳴翠湖浮游植物共有８門６１屬１１８種，構成比例為綠藻４２．４％，藍藻２１．２％，硅藻１８．６％，其他１７．７％。藍藻優勢種最多，屬藍、綠、硅藻型湖泊。浮游植物種類、密度和生物量、分布依季節而異，高峰期出現在７月，低谷期出現于３月。Ｍａｒｇａｌｅｆ指數１．２６７～２．９４２，Ｓｈａｎｎｏｎ-Wiener指數２．４５９～４．０９８，均勻度指數１．７８２～２．６０５，綜合藻類細胞密度和種群結構評價，鳴翠湖水體處在中度營養水平。

關鍵詞：鳴翠湖；浮游植物；群落結構；富營養化評價

中圖分類號：Ｓ９４８．８９１文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）22－4590-03

Studies on the Community Structure of Phytoplankton and Eutrophication Characteristic of Mingcui Lake

ＱＩＵ Ｘｉａｏ－ｃｏｎｇ１ａ，１ｂ，ＺＨＡＯ Ｈｏｎｇ－ｘｕｅ１ａ，ＳＵＮ Ｘｉａｏ－ｘｕｅ１ａ，ＸＩＥ Ｗｅｉ－ｄｏｎｇ２，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｙｉ２

（１ａ． Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ；1ｂ．Ｃｏｌｌｏｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌｌ ａｎｄ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎｉｎｇｘｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１，Ｃｈｉｎａ；

２．Ｙｉｎｃｈｕａｎ Ａｑｕａｔｉｃ Ｓｔａｔｉｏｎ， Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５０００１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄａｔａ ｉｎ Ｍｉｎｇｃｕｉ Ｌａｋｅ ｆｒｏｍ Ｓｅｐ． ２００８ ｔｏ Ｊｕｌ． ２００９， ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｄｅｎｓｉｔｙ， ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｂｉｏｍａｓｓ， ｓｅａｓｏｎａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ， ｄｏｍｉｎａｔｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒｏｐｈｉｃ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ Ｍｉｎｇｃｕｉ Ｌａｋｅ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． ８ ｐｈｙｌａ， ６１ ｇｅｎｅｒａ， １１８ ｓｐｅｃｉｅｓ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｉｎ Ｍｉｎｇｃｕｉ Ｌａｋｅ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ． Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｗａｓ Ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｔａ ４２．４％， Cｙａｎｏｐｈｙｔａ ２１．２％， Ｂａｃｉｌｌａｒｉｏｐｈｙｔａ １８．６％， ａｎｄ ｏｔｈｅｒｓ １７．７％． Ｔｈｅ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｗｅｒｅ ｓｏｍｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ｏｆ Cｙａｎｏｐｈｙｔａ． Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｉｎ Ｍｉｎｇｃｕｉ Ｌａｋｅ ｗａｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅａｓｏｎｓ． Ｔｈｅ ｓｅａｓｏｎａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｉｎ Ｍｉｎｇｃｕｉ Ｌａｋｅ ｗａｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｐｅａｋｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ Ｊｕｌｙ， ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｗｅｓｔ ｐｅａｋｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ Ｍａｙ． Ｍａｒｇａｌｅｆ ｉｎｄｅｘ ｗａｓ １．２６７～２．９４２， Ｓｈａｎｎｏｎ-Wiener ｉｎｄｅｘ ｗａｓ ２．４５９～４．０９８， eｖｅｎｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ ｗａｓ １．７８２～２．６０５． Ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ ｏｆ Ｍｉｎｇｃｕｉ Ｌａｋｅ ｗａｓ ｍｅｄｉｕｍ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｍｉｎｇｃｕｉ Ｌａｋｅ； ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ； ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ； ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

湖泊與國民經濟的可持續發展以及人民生活休戚相關，但由于不合理的開發利用，越來越多的湖泊發生富營養化，導致水體質量下降，水生生態系統結構破壞和功能異化。近年來，我國湖泊水體的富營養化進程十分迅速，富營養化已成為我國湖泊最重要的環境公害。湖泊富營養化是由于水體中的氮、磷營養物質的富集，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，造成湖泊生態系統中物種分布的平衡被打破，致使整個生態系統逐步走向消亡的過程。湖泊的富營養化，主要是浮游藻類在水體中建立優勢的過程。

浮游植物是湖泊水生生物的主要組成部分之一，在水生生態系統中起著極為重要的作用，是水生生態系統整個生產過程的最初和基礎環節，其組成與多樣性的變化將直接影響到水生生態系統的結構與功能。浮游植物的群落結構及生長量受水體生態環境的直接影響，對水體環境的變化極為敏感，其種類和數量的變化與一些環境要素的變化有著密切的關系，可以反映水質狀況［１］。各種不同類型及營養型的湖泊，其浮游植物的種類、生物量都各不相同，季節變化也有各自的特點。由于藻類的群落結構及生長量受水體生態環境變化的直接影響，因此，在水質和湖泊營養型評價中，藻類的種群結構、污染指示種、種類多樣性指數和綜合指數等生物學指標被廣泛應用［２－５］。

鳴翠湖位于寧夏回族自治區銀川市興慶區掌政鎮，西距銀川市區９ ｋｍ，東臨黃河３ ｋｍ，地理坐標東經１０６°２２′，北緯３８°２３′，平均海拔１ １００ ｍ，總面積６．６７ ｋｍ２，水面占總面積的６０％。２００５年被寧夏回族自治區人民政府列為自治區濕地公園，２００６年被國家林業局確定為國家濕地公園，鳴翠湖水源為黃河水與農田退水。近年來，隨著當地經濟的發展，進入鳴翠湖的營養鹽不斷增多，水體環境惡化，藻類大量生長，目前，湖泊水體呈富營養化狀態，湖區水質為Ⅳ類［６，７］。

研究于２００８年９月至２００９年７月對鳴翠湖的浮游植物進行了定性、定量分析，旨在了解鳴翠湖水體浮游植物的種類、組成及季節變化的特點和規律，對其營養水平現狀進行分析和生物學評價，為鳴翠湖富營養化評價與治理、水域環境保護以及合理開發利用提供生物學依據和基礎數據。

１材料與方法

１．１樣點的布設與采樣時間

根據鳴翠湖的形狀，在鳴翠湖設置了４個采樣點（圖１），分別為Ⅰ北岸，Ⅱ春草堂，Ⅲ水車苑，Ⅳ湖中心。采樣時間為２００８年９月至２００９年７月，每２個月采樣一次，共計采樣６次。

１．２采樣方法

浮游植物的標本采集包括定性和定量兩種。定性標本是用２５號浮游生物網采集，所有定性標本均用５％的甲醛現場固定。定量標本用１ Ｌ采水器采集，用１．５％魯哥氏液現場固定，經２４ ｈ沉淀濃縮至２００ ｍＬ，再經２４ ｈ濃縮至５０ ｍＬ，然后每５０ ｍＬ加入２ ｍＬ甲醛保存。每瓶樣品貼上標簽，標明地點、日期、采樣點號［８］。

１．３標本鑒定與數量測定

浮游植物定性標本在４００倍顯微鏡下進行觀察鑒定，一般鑒定到種，至少到屬［９－１２］。定量標本使用０．１ ｍＬ的計數框于顯微鏡下進行浮游植物計數［８］，由其推算出原水體中的浮游植物密度及生物量。

１．４優勢種確定方法

優勢種是根據物種的出現頻率及個體數量來確定，用優勢度來表示。優勢度計算公式：Ｙ＝ｆｉＰｉ，式中Ｙ是優勢度，ｆｉ是第ｉ物種的出現頻率，Ｐｉ是第ｉ物種個體數占總個體數量的比例，當Ｙ≥０．０２時，確定為優勢種［１３］。

１．５浮游植物多樣性分析方法

群落的多樣性是衡量群落穩定性的一個重要尺度。目前使用的多樣性指數很多，有的只考慮了種數和總個體數，有的則還考慮了各個種群數量在總量中的分配，為了更全面地說明鳴翠湖的群落結構特征，選取了３個多樣性指數公式［１４－１６］。

１．５．１Ｍａｒｇａｌｅｆ物種豐富度指數（D）

D＝（Ｓ－１）／ｌｎＮ

式中，Ｓ為種數；Ｎ為個體數。

１．５．２Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅnｅｒ物種多樣性指數（Ｈ′）

Ｈ′＝－Σ（ｎｉ／Ｎ）ｌｏｇ２ｎｉ／Ｎ

式中，ｎｉ為第ｉ種浮游植物的個體數；Ｎ為浮游植物總個體數。

１．５．３均勻度指數

E＝Ｈ′／１ｇＳ

式中，Ｈ′為Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ指數；Ｓ為種數。

１．６富營養化的評價方法

富營養化評價方法采取生物評價法，借助藻類細胞密度、種群結構、多樣性指數［４，１７，１８］進行評價。

２結果與分析

２．１鳴翠湖浮游植物的物種組成與分布

２．１．１鳴翠湖浮游植物的物種組成在２００８年９月至２００９年７月對鳴翠湖的６次調查中，共采到浮游植物１１８種（僅鑒定到屬的按一個種計算，下同），隸屬于８門６１屬。其中以綠藻門種類最多，為２５屬５０種，占總種數的４２．４％；藍藻門次之，１４屬２５種，占２１．２％；硅藻門９屬２２種，占１８．６％；裸藻門４屬１０種，占８．５％；金藻門３屬３種，占２．５％；甲藻門２屬３種，占２．５％；隱藻門２屬３種，占２．５％；黃藻門２屬２種，占１．７％。鳴翠湖水體浮游植物各門組成比例如圖１。

２．１．２鳴翠湖浮游植物的季節分布和水平分布浮游植物物種在四季中變化很大，一年之中，夏季種數最多，冬季最少，３月份鑒定到的種數最少。在同一季節中綠藻門的種類數最多，其次是藍藻門和硅藻門。綠藻的年度變化趨勢同浮游植物整體變化，夏季種數比其他季節豐富。甲藻和金藻與此相反，１月和３月種數略有增加（表1）。在各樣點間浮游植物種數也有差異，北岸的浮游植物種數最多，湖中心最少，但總體差別較小。各樣點都是綠藻物種最多，其次是藍藻，硅藻次之，黃藻最少（表2）。

２．２鳴翠湖浮游植物的常見種與優勢種

２．２．１鳴翠湖浮游植物常見種根據出現頻率大于６５％確定為常見種［１９］，鳴翠湖浮游植物的常見種見于５門１６種，其中藍藻門６種，綠藻門５種，硅藻門３種，甲藻門和隱藻門各１種（表3）。

２．２．２鳴翠湖浮游植物優勢種鳴翠湖一年中共發現優勢種２４種。不同采樣點或同一個采樣點在不同的季節，其優勢種和優勢類群有所不同。夏季優勢種最多可達１０種，冬、春季節則較少。點狀粘球藻（Ｇｌｏｅｏｃａｐｓａ ｐｕｎｃｔａｔａ）和小球藻（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ）為全年性優勢種，卵形單鞭金藻（Ｃｈｒｏｍｕｌｉｎａ ｏｖａｌｉｓ）和圓筒錐囊藻（Ｄｉｎｏｂｒｙｏｎ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃｕｍ）只在冬、春季節為優勢種。藍藻的種數雖不是最多但優勢種較多，綠藻的種數最多但優勢種沒有藍藻多（表4）。

２．３鳴翠湖浮游植物的密度與生物量

浮游植物密度夏秋季較大，冬、春季較小。總體而言，各采樣點浮游植物密度的差距不是很大。湖中心采樣點全年浮游植物平均密度最小，其變幅為４３８．８７×１０４～２ ６１７．０９×１０４細胞／Ｌ，平均為１ ４８１．８９×１０４細胞／Ｌ；春草堂采樣點全年浮游植物平均密度最大，其變幅為４０２．１１×１０４～２ ７９９．６０×１０４細胞／Ｌ，平均為１ ６１２．８９×１０４細胞／Ｌ；最低密度出現在２００９年３月北岸采樣點，為３９３．５８×１０４細胞／Ｌ；最高密度出現在２００8年１１月春草堂采樣點，為２ ７９９．６０×１０４細胞／Ｌ。浮游植物生物量變化幅度為２．３４５～１７．２７６ ｍｇ／Ｌ，各樣點年度平均生物量為６．６０２～８．８２７ ｍｇ／Ｌ。水車苑樣點最高，為８．８２７ ｍｇ／Ｌ；北岸采樣點最低，為６．６０２ ｍｇ／Ｌ。年平均生物量均大于５ ｍｇ／Ｌ。各月份中生物量小于５ ｍｇ／Ｌ的９個，占３７．５％；大于５ ｍｇ／Ｌ的１５個，占６２．５％，其中大于１０ ｍｇ／Ｌ的有６個。各樣點中，浮游植物生物量最低出現在２００９年１月的湖中心，為２．３４５ ｍｇ／Ｌ；最高出現在２００９年７月的水車苑，為１７．２７６ ｍｇ／Ｌ（表5）。

２．４鳴翠湖浮游植物多樣性分析

Ｍａｒｇａｌｅｆ指數為１．２６７～２．９４２，平均為２．０４９，其中水車苑和春草堂的值相對較高，湖中心最低，但總體差別很小。鳴翠湖水體的Ｓｈａｎｎｏｎ-Wiener指數為２．４５９～４．０９８，平均為３．４２７，從鳴翠湖的各樣點可以看出，總體差別不大。均勻度指數為１．７８２～２．６０５，平均為２．２４７（表6）。

３討論

３．１鳴翠湖浮游植物的組成及季節變化

鳴翠湖共采到浮游植物１１８種，隸屬于８門６１屬。其中以綠藻門種數最多，藍藻次之。根據各采樣點浮游植物檢出屬與種的出現頻率與數量，浮游植物常見屬有粘球藻屬（Ｇｌｏｅｏｃａｐｓａ）、藍纖維藻屬（Ｄａｃｔｙｌｏｃｏｃｏｐｓｉｓ）、席藻屬（Ｐｈｏｒｍｉｄｉｕｍ）、隱藻屬（Ｃｒｙｐｔｏｍｏｎａｓ）、單鞭金藻屬（Ｃｈｒｏｍｕｌｉｎａ）、錐囊藻屬（Ｄｉｎｏｂｒｙｏｎ）、脆桿藻屬（Ｆｒａｇｉｌａｒｉａ） 、針桿藻屬（Ｓｙｎｅｄｒａ）、小環藻屬（Ｃｙｃｌｏｔｅｌｌａ）、柵藻屬（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕ）、十字藻屬（Ｃｒｕｃｉｇｅｎｉａ）、小球藻屬（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）等。鳴翠湖水體中藍藻、綠藻、硅藻３種藻類種數占總種數的８２．３％。因此，鳴翠湖屬于藍、綠、硅藻型。

鳴翠湖浮游植物種數年變化明顯，在各門之間差別不大。總體上說，物種與屬的變化趨于一致，只是物種的變化更加明顯。物種數在３月份最少，之后隨著季節的變化逐漸增多，到７月份物種數達到最大值，隨后開始下降。種數最多的綠藻對整體變化趨勢影響最大，其年變化趨勢與整體相同。藍藻在整個浮游植物中密度較大，其年變化對整個浮游植物密度的變化趨勢也產生較大影響。夏、秋季藍藻數量達到頂峰，其數量的劇增直接決定浮游植物密度的增加。硅藻、金藻和隱藻由于在低溫季節種類和數量的增加，也對浮游植物年變化趨勢產生了一定的影響，但作用不及綠藻和藍藻。浮游植物在不同的月份其組成有明顯的變化，造成這種變化的原因主要是氣候因素，另外灌溉排水、退水與生活污水的排入以及旅游區人為活動也是不容忽視的因素。不同季節，水體的溫度、光照、溶解氧、營養鹽水平等均有差異，而不同的門類對環境條件的適應情況也有差別，因而就造成了浮游植物分布的變化。

３．２浮游植物的常見種與優勢種

鳴翠湖中浮游植物以藍、綠、硅藻為三大優勢藻群，且藍藻占絕對優勢。從細胞密度來看，優勢種主要有藍藻中的點狀粘球藻、微小色球藻、銀灰平裂藻、螺旋藻、小席藻，綠藻中的四足十字藻、小球藻，硅藻中尖針桿藻等為主。此外，還有金藻中的卵形單鞭金藻、圓筒錐囊藻在氣候較冷的季節成為優勢藻種。這一結果同藻類的季節分布特征相符。從浮游植物常見種和優勢種來看，也得出鳴翠湖屬藍、綠、硅藻型湖泊，易暴發藍、綠藻水華，應加強對其的水質監控。

３．３浮游植物物種多樣性

群落物種的多樣性是衡量群落穩定性的一個重要尺度，群落物種多樣性可以用多個指數來表示，Ｍａｒｇａｌｅｆ指數對物種數的依賴程度較強，反映了群落物種的豐富度并能充分反映物種的分布情況。Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ指數通常用于反映群落物種結構的復雜程度，數值越大，說明群落物種結構越復雜。均勻度指數反映各物種個體數目分配的均勻程度。孫軍等［２0］認為浮游植物多樣性指數中，Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ指數最為合理，因此在選擇多樣性指數來研究浮游植物時需要慎重考慮，應選擇多個指數進行評價。研究應用Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ指數、Ｍａｒｇａｌｅｆ指數和均勻度指數對鳴翠湖浮游植物進行研究，從結果來看，３個指數可以較好表達鳴翠湖浮游植物的多樣性。

鳴翠湖的各樣點之間，物種的多樣性差異不大，各指標間擬合較好。一般說來，多樣性指數越高，水質越好，即藻類的種類多樣性指數越高，其群落物種結構越復雜，穩定性越大，水質越好；而當水體受到污染時，敏感型物種消失，多樣性指數減小，群落結構趨于簡單，穩定性變差，水質下降［１７］。因此，在鳴翠湖各樣點中，相對營養較豐富的北岸和湖心區物種多樣性指數較低。

３．４鳴翠湖富營養化的生物學評價

按國內有關評價湖泊富營養化標準［２1］：浮游植物密度﹤１０６個／Ｌ為貧營養型；等于（３～１０）×１０６個／Ｌ為中營養型；﹥１０７個／Ｌ為富營養型。浮游植物生物量與營養狀態的關系為：０．０２～０．２０ ｍｇ／Ｌ，屬貧營養型；０．２0～０．６0 ｍｇ／Ｌ為中營養型；0.６0～１０.0０ ｍｇ／Ｌ為富營養型［４］。鳴翠湖浮游植物年平均密度為

１ ５２３．０９×１０４細胞／Ｌ，年平均生物量為６．６０２～８．８２７ ｍｇ／Ｌ。因此，根據浮游植物密度及生物量指標，鳴翠湖處于富營養狀態。

Ｍａｒｇａｌｅｆ豐富度指數主要反映了群落物種的豐富度，當D﹥５時為清潔水；D＝４~５之間，水質輕度污染；D＝３~４時，水質中度污染，D﹤３，水質重度污染［４］。Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅnｅｒ指數反映了群落物種的多樣性，Ｈ′值０～１為富營養，１～３為中營養，大于３為貧營養［１８］。均勻度指數E值在０~０．３為重污染，０．３~０．５為中污染，０．５~０．８為輕污染或無污染［４］。根據湖泊營養類型評價的藻類生物學指標與標準［１７］，綜合浮游植物多樣性指數：Ｍａｒｇａｌｅｆ豐富度指數在１．２６７～２．９４２，Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅnｅｒ多樣性指數在２．４５９～４．０９８，均勻度指數在１．７８２～２．６０５，得出鳴翠湖水體處于中度營養化狀態。

浮游植物的種群結構在一定程度上反映了湖泊的營養狀態。甲藻、金藻、硅藻占優勢，湖泊呈貧營養型；藍藻、綠藻、硅藻、鼓藻占優勢，湖泊呈中營養型；藍藻、硅藻、綠藻、裸藻占優勢，湖泊呈富營養型［１７］。鳴翠湖種的組成以綠藻門種數最多，藍藻和硅藻次之。在優勢種上，藍藻處于絕對優勢地位，其中小席藻（Ｐｈｏｒｍｉｄｉｕｍ ｔｅｎｕｓ）和綠藻中的小球藻（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ）等幾乎為各月的優勢種。裸藻在鳴翠湖中的優勢地位不明顯。從種群結構來看，鳴翠湖已處于中度營養化狀態。

鳴翠湖水體已經受到一定程度的污染，處于中度營養化狀態。要防止鳴翠湖水體富營養化，就必須采取相應的措施，控制氮、磷等營養元素的進入，避免營養物質富積。

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