東風西沙水源地浮游植物種類組成與數量分布特征

姚磊

摘要 分析了東風西沙水源地浮游植物種類組成、優勢種分布、群落結構分布以及多樣性等特征。結果表明，東風西沙水源地共監測出藻類6門共64種（屬），分別為藍藻、綠藻、硅藻、隱藻、裸藻、金藻，其中硅藻和綠藻共47種，為水源地的主要浮游植物種類；浮游植物優勢種單一，主要為硅藻門的短小舟形、克洛脆桿藻，隱藻門的尖尾藍隱藻，以及藍藻門的銅綠微囊藻，且優勢度值較小；監測期間浮游植物密度為8.20×105～8.40×106 cells/L，均值為3.71×106 cells/L；群落特征指數統計結果表明東風西沙目前水質較好，總體上處于輕或無污染狀態。

關鍵詞 飲用水源地；浮游植物；數量分布；種類組成；長江口

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）16-05186-03

崇明島是我國的第三大島，四面環水，其水資源來源主要靠降水補給以及已有涵閘引進的長江潮水。據有關數據統計資料，進潮量約占崇明島地表水資源的90%，是崇明島水資源的最重要來源。崇明島目前依靠島內水廠供水，島內水廠約20個，均規模較小，且分散于內河取水，無集中水源地。每年1～3月是長江枯水期，長江口咸潮入侵嚴重。島內水廠受此影響，供水質量嚴重下降。東風西沙水庫是繼青草沙水庫之后長江口第二座江心蓄淡避咸型水庫，該工程是上海市“十二五”規劃水務重點工程，是解決崇明縣集約化供水的關鍵工程，將滿足島內居民長期以來喝上優質飲用水的基本需求，也有助于完善上海市郊區集約化供水系統工程。

飲用水源地水質安全是關系民生健康的關鍵問題[1-3]。然而，隨著全球和區域性環境變化，浮游植物水華給生態環境與人類健康帶來巨大危害[4-7]。因此，對環境敏感的浮游植物的變化近年來越來越受到國內外專家學者重視[8-10]。東風西沙水源地處于長江下游入海口，上游來水和長江航道的各種突發污染對水源地水質產生重大影響；同時長江口咸潮入侵和因水體富營養化導致的藻類問題[11-14]、水源地保護區內的面源污染等因素均會給水源地水質帶來突發性風險[15-16]。因此，科學開展東風西沙水源地浮游植物種類組成與水量分布特征監測，以及生態系統中浮游植物的分布情況和結構特征研究具有重要意義，既為水源地水質安全評價與進一步開展水質監測預警工作提供基礎數據資料，又對水源地保護、區域可持續發展均起到重要的作用。筆者在此分析了東風西沙水源地浮游植物種類組成、優勢種分布、群落結構分布以及多樣性等特征。

1 材料與方法

1.1 研究區域及采樣點設置 根據東風西沙水源地水力流態、潮汛特點等特征，設定監測點位，并分漲、落潮進行監測，以便進行相關性和對比分析。共設置2個監測點位（圖1 ），分別位于東風西沙水庫取水頭處以及距離取水頭部800 m。2個監測點水深均在5.0 m以下，采樣層次的確定遵循水深5.0 m以下僅采表層水樣（水面以下0.5 m處）。初步擬定監測點位具體位置如表1所示。

1.2 采樣時間與頻率 為研究咸潮入侵及周圍污染源對東風西沙水庫的潛在影響，根據長江口水文特征，以枯水期（11月～次年4月）、洪水期（5～10月）為時間劃分，進行枯、洪季采樣，每季2次。對應2013年長江口潮汐預測表，初步擬定采樣監測日期及時間如表2所示，具體采樣日期根據當月天氣情況等進行調整確定。

1.3 樣品采集與數據處理

1.3.1 樣品采集與鏡檢。定量采樣主要采取每個樣點采水樣1 L加10～15 ml魯格氏液（Lugols solution）固定并沉淀24 h后，虹吸法濃縮至30～50 ml。搖勻濃縮樣取0.1 ml樣品，在0.1 ml計數框內，用10×40倍MoticBA410型顯微鏡進行種類鑒定和計數。取每瓶樣品2次計數均值，每次平均計數50～100個視野，視野數按藻細胞數多少可適當增減，2次計算結果之差若小于其均數的±15%，視均數為有效結果，否則須測第3次，直到有2次結果達到以上要求，則可視該2次的平均數為計算結果[17]。計數中若有個體僅部分在視野內時，可規定僅出現在視野上半圈的計數；用細胞表示數量，對于群體或絲狀體等不宜用細胞表示的，可求其細胞平均數。

1.3.2 數據處理。1 L水樣中的浮游植物的數量（N）可用公式N=CsFs·Fn×VU×Pn計算，式中， Cs為計數框面積（mm2），一般為400 mm2； Fs為每個視野的面積（mm2），Fs=лR2，視野半徑R可用臺微尺測出（一定倍數下）；Fn為計數過的視野數；V為1 L水樣經沉淀濃縮后的體積（ml）； U為計數框的體積（ml），為0.1 ml； Pn為計數出的浮游植物個數。

群落變化的特征值采用Shannon-Weaver指數H′、Pielou物種均勻度指數J、Margalef指數D，優勢度計算采用Mcnaughton優勢度指數Y，取優勢度Y≥0. 02的種類為優勢種[18-19]。具體的計算公式分別為：Shannon-Wiener指數H′=-∑si=1Pilog2Pi、群落豐富度D=（S-1）/log2N、均勻度指數J=H′/log2S、優勢度Y=fini/N，式中，N為所有種類的總個體數；S為種類的總數；Pi為第i種的個體數與樣品中的總個數的比值（ni/N）；fi為i種在各樣點中出現的頻率。各指數值表征水體水質狀態不同（表3）[20-22]。

2 結果與分析

2.1 種類組成 3月14日枯季東風西沙監測出藻類6門共64種（屬），分別為藍藻、綠藻、硅藻、隱藻、裸藻、金藻，其中硅藻和綠藻占53種；6月26日洪季共監測出藻類5門（無裸藻）共54種（屬），硅藻和綠藻仍占主要種類數，共47種。2次監測藍藻的種類數均占較小的種類量，且均未監測到黃藻和甲藻類（圖2）。從各監測點浮游植物種類數的分布情況（圖3）可見，各點位浮游植物的種類數均以綠藻和硅藻為主，隱藻和藍藻次之，1#點的浮游植物種類普遍少于2#點，種類數在各點漲落潮間的變化無相同規律。

2.2 優勢種分布 東風西沙藻類的優勢種單一，且優勢度值較小。枯水期（3月14日），水源地溫度相對較低，優勢種主要為硅藻門的短小舟形、克洛脆桿藻，隱藻門的尖尾藍隱藻以及藍藻門的銅綠微囊藻；其中硅藻門主要在落潮時檢測為優勢種，短小舟形、克洛脆桿藻優勢度分別為0.34和0.14，而藍隱藻和微囊藻則在漲潮時監測為優勢種，優勢度分別為0.05和0.03。東風西沙藻類枯水期時優勢度值大于洪水期。洪水期（6月26日），溫度升高有利于藻類的增殖，硅藻的優勢度逐漸下降退出優勢種的行列，由綠藻替代了硅藻成為優勢種，綠藻中的優勢種有三角四角藻和微小四角藻，優勢度均為0.04，其中三角四角藻在漲潮時為優勢種，而微小四角藻在漲落潮中均有成為優勢種；銅綠微囊藻仍為優勢種，其優勢度隨溫度的升高而增加，且從漲潮時為優勢種變為漲落潮中均為優勢種，優勢度為0.05；隱藻的優勢度有所下降，優勢種由原來的尖尾藍隱藻變成嚙蝕隱藻，且該優勢種在漲落潮中均有分布。

綜合分析東風西沙藻類分布情況，藍藻以微囊藻屬為主，枯水期微囊藻僅2#漲潮時成為優勢種，優勢度不明顯；洪水期微囊藻成為單一物種各監測點中的優勢種，優勢度為0.02～0.05，藍藻密度基本維持在較小的水平，點間藻類密度值分布相對均勻。

2.3 群落結構分布 由圖4可見，監測期間東風西沙浮游植物密度為8.20×105～8.40×106 cells/L，所有監測點的監測期間的密度均值為3.71×106 cells/L，浮游植物主要以硅藻為主，藍藻和綠藻密度較小。洪水期的浮游植物量比枯水期小得多，可能與洪水期水流速度相對較大且洪水期采樣當天為雨天有一定的關系。此外，無論是枯水期還是洪水期，浮游植物量落潮均大于漲潮。監測期間藍藻密度為4.00×104～1.10×106 cells/L，綠藻密度為2.80×105～1.47×106 cells/L，而密度最大的硅藻為2.80×105～5.77×106 cells/L，藍藻密度相對較小，且隨洪水期到來，即使溫度有了很大的提高但藍藻的密度沒有升高的趨勢，反而減小了不少，硅藻和綠藻也有相同的變化趨勢，藻類密度隨水溫變化現象不明顯。

2.4 浮游植物多樣性 東風西沙浮游植物多樣性指數調查結果（圖5）表明，東風西沙目前水質較好，總體上處于輕或無污染狀態。其中Margalef多樣性指數D值為2.88～4.83，僅取水頭部落潮、取水頭部800 m漲潮時的D值略小于3，東風西沙浮游植物Margelef指數D（a）、Shannon-Wiener指數H′（b）和Pielou均勻度J（c）征水體為中污染，其余為輕或無污染；Shannon-Wiener指數H′值均大于3，表征水體輕或無污染；均勻度指數J值均大于0.5，表征水體輕或無污染狀態。

3 結論

（1）東風西沙浮游植物群落結構特征主要表現在密度隨水溫變化現象不明顯，洪水期（6月26日）相比枯水期（3月14日）溫度雖然大幅升高，但浮游植物量反而減小；監測期間硅藻在種類數和密度值上均占絕對優勢；浮游植物密度的時空分布存在差異，但各點漲潮時密度值均小于落潮時，各門浮游植物密度分布趨勢相似，同門藻類的空間分布基本穩定；浮游植物優勢種單一，單次監測均檢出優勢種4種，其中2次監測均發現藍藻1種、隱藻1種，而其他2種優勢種則由枯水期的硅藻2種變為洪水期的綠藻2種，且枯水期時優勢種的優勢度值大于洪水期。

（2）監測期間，藍藻平均密度為4.82×105 cells/L，最大密度僅為1.10×106 cells/L，未出現大量聚集現象，分析結果顯示藍藻以微囊藻屬為主，枯水期微囊藻僅2#漲潮時成為優勢種，但優勢度不明顯；洪水期溫度升高有利于浮游植物的增殖，微囊藻成為單一物種各監測點中均成為優勢種，優勢度為0.02～0.05，藍藻在各監測點中的密度基本維持在較小的水平，密度明顯低于硅藻，且點間密度值無明顯的變化規律，分布相對均勻。

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