陽宗海浮游生物群落結構研究

謝永紅,李春永,楊中蘭

(云南省水文水資源局,云南 昆明 650106)

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陽宗海浮游生物群落結構研究

謝永紅,李春永,楊中蘭

(云南省水文水資源局,云南 昆明 650106)

采用生物多樣性指數方法,對2013年陽宗海湖泊的浮游生物群落結構進行研究。結果表明,陽宗海湖泊共檢出浮游植物7門39屬,藍藻門的擬魚腥藻和澤絲藻為優勢種群;浮游動物鑒定出33種,輪蟲為優勢種;浮游植物和浮游動物的香濃多樣性指數在1.10～2.83之間,均勻度指數在0.37～0.88之間,屬于中度污染,陽宗海湖泊已處于中營養狀態,并有向富營養化過渡的趨勢。

浮游生物;群落結構;生物多樣性指數;均勻度指數;陽宗海

浮游生物是水體生態系統物質和能量的供應者、傳遞者和調節者,在水生態系統和物質循環中起著十分重要的作用。浮游生物處于水生態系統食物鏈的最底層,浮游動物攝食浮游植物,在一定程度上,浮游動物可以控制浮游植物及微生物的數量和種類組成,因此,浮游生物群的結構、數量變化以及優勢種和污染指示種的變化,可作為湖泊群落演替的重要依據,也可作為水質監測重要指標,間接反映水體的水質狀況。近年來利用浮游生物學進行水質評價,已成為水質研究的重要內容。筆者對陽宗海湖泊的浮游生物群落結構及其物種多樣性等進行調查研究,旨在為陽宗海環境資源保護及治理提供參考,為浮游生物在環境評價中的應用提供理論依據。

陽宗海位于云南省昆明市呈貢縣、宜良縣以及玉溪市澄江縣之間,距昆明市35 km,湖面面積31.9 km2,湖水容積6.04億m3,湖體南北長12.7 km,東西平均寬2.5 km,最大水深30.0m,湖岸線長32.3 km。根據1997年12月公布的《云南省陽宗海保護條例》,陽宗海最高運行水位1 770.75 m,最低運行水位1 767.00 m。據湯池水文站觀測,陽宗海歷年最高水位1 771.32 m(1954年),最低水位1 768.99 m,多年平均出湖水量0.457 2億m3。主要入陽宗海的河流有南部的陽宗河、七里河。

1 材料與方法

1.1 采樣點位置

于2013年的2月、4月、6月、8月、11月、12月共6次對陽宗海湖泊進行采樣分析,在湖泊中心和出口各設置1個監測站點。

1.2 樣品采集與處理

a.水質理化指標與測定。水質理化監測指標選取GB 3838—2002《地表水環境質量標準》中的水質參數。采水器在水面下0.5 m處采樣,樣品的分析方法和保存方法參照國家標準方法[9]。

b.浮游生物的測定。浮游植物、浮游動物的定性和定量樣品的采樣、計數、種類鑒定參考文獻[2-4]進行。

1.3 數據處理

采用生物多樣性指數、均勻度指數進行評價。

a.采用Shannon-Weaner指數法測定生物的多樣性指數。計算公式為

(1)

式中:H′為生物多樣性指數;S為樣品中的種類總數;Pi為第i種生物的個體數與總體數的比值。

評價標準是:H′≥3,清潔或輕度污染;3>H′≥1,中度污染;H′<1,嚴重污染。

b.均勻度指數。計算公式為

(2)

式中:J為均勻度;H′為生物多樣性指數。

評價標準是:1≥J≥0.5,清潔或輕度污染;0.5>J≥0.3,中度污染;0.3>J≥0,嚴重污染。

2 結果與分析

2.1 種類組成與分布

2013年陽宗海湖泊共檢出藻類7門39屬,其中藍藻門13屬,占33.3%;綠藻門9屬,占23.1%;硅藻門8屬,占20.5%;甲藻門4屬,占10.3%;裸藻門3屬,占7.7%;隱藻門1屬,黃藻門1屬,各占2.6%。組成上藍、綠、硅藻門占優勢。春季浮游植物出現的種類較多,以藍藻門魚腥藻屬(Anabeana)的擬魚腥藻屬(Anabaenopsissp.)和澤絲藻(Limnothrixsp.)為優勢種群。

陽宗海浮游動物鑒定出33種,其中輪蟲26種,占78.9%;原生動物5種,占18.2%;橈足類、枝角類各1種。從組成上看,輪蟲占優勢,其次是原生動物。優勢種主要是針簇多肢輪蟲(Polyarthrarotifer)、螺形龜甲輪蟲(Keratellacochlearis)、橈足類無節幼體(Copepodnauplii)、原生動物俠盜蟲(Stribilidiumgyrans),見表1。

2.2 密度

陽宗海湖心和湯池兩個監測點浮游植物密度在57.86～6 610.40萬個/L,平均為2 792.68萬個/L;藍藻密度平均為2 654.00萬個/L。兩個監測點的浮游植物密度年內呈上升趨勢,在12月份達到最大值,見圖1。浮游植物密度在一定程度上可以反映水體富營養化程度,藍藻作為耐污性較強的種類,其藻細胞密度越高,表明水體富營養化程度越嚴重。陽宗海的藍藻密度極高,表明陽宗海水質存在向富營養化水平演變的趨勢。

圖1 陽宗海浮游植物密度變化趨勢

陽宗海湖心和湯池兩個監測點的浮游動物以輪蟲和俠盜蟲種類居多,其浮游動物豐度在42.00～1 485.00個/L,平均為575.30個/L。湯池11月、湖心12月浮游動物豐度達到年內最高值,見圖2。

圖2 陽宗海浮游動物豐度變化趨勢

2.3 生物多樣性

陽宗海湖心和湯池兩個監測點的浮游植物Shannon-Weaner多樣性指數在1.10～2.42之間,平均值為1.71,均屬于中度污染;兩個監測點的Shannon-Weaner多樣性指數最大值均出現在6月。兩個監測點的浮游植物均勻度指數(Pielou)在0.37～0.73之間,平均值為0.48,屬于輕度污染—中度污染;兩個監測點的浮游植物均勻度指數最大值也出現在6月(圖3)。浮游植物是水體中重要的初級生產者,其群落結構特征常作為水環境評價的重要指標。一般而言,清潔的水體中浮游植物多樣性指數高,而污染水體的浮游植物多樣性指數低。陽宗海浮游植物Shannon-Weaner多樣性指數(H′)值均小于3。浮游植物群落多樣性指數不高,主要與物種均勻度不高有關。依據浮游植物Shannon-Weaner多樣性指數,可判斷陽宗海處于輕度污染—中度污染狀態。

表1 2013年陽宗海浮游生物名錄

圖3 陽宗海浮游植物生物多樣性變化情況

陽宗海湖心和湯池兩個監測點的浮游動物Shannon-Weaner多樣性指數在1.30～2.83之間,均屬于中度污染;兩個監測點的浮游動物Shannon-Weaner多樣性指數最大值出現在6月。均勻度指數在0.39～0.88之間,平均值為0.70,屬于輕度污染—中度污染;兩個監測點的均勻度指數最大值也出現在6月(圖4)。浮游動物和浮游植物都是水體中重要的生物組成部分,其多樣性也是水域生態系統服務功能的重要評價指標之一。陽宗海浮游動物與浮游植物相似,浮游動物Shannon-Weaner多樣性指數值均小于3,表明水體處于輕度污染—中度污染之間。

圖4 陽宗海浮游動物生物多樣性變化情況

利用浮游動物、浮游植物群落的多樣性和均勻性評價陽宗海水質狀況,評價結果一致,都顯示陽宗海湖泊有中度污染的趨勢。

2.4 水質評價

按照《云南省水功能區劃》,陽宗海的水質保護目標為Ⅱ類,但陽宗海湖心和湯池兩個監測點在大部分監測頻次中水質現狀均未達標,為Ⅲ～劣Ⅴ類,超標項目為TN、TP、As等。營養狀態指數計算結果顯示,除湯池2月、12月為輕度富營養外,其余月湯池和湖心都為中營養狀態,見表2。

3 討 論

3.1 種類組成

由于不同營養狀態水域中所生存的浮游植物種類差異較大,一般可以將浮游植物的優勢種作為水體營養狀態評價的一個綜合分析指標。浮游植物的優勢種檢測水質的應用范圍較廣[5-6]。依據浮游植物優勢門類與水體營養狀態關系評價標準,一般認為:貧營養為金藻門,貧—中營養為隱藻門;中營養為甲藻門;中—富營養為硅藻門;富營養為硅-綠金藻門;極富營養為藍-綠藻門。研究結果表明,陽宗海湖泊浮游植物較豐富,種類以藍綠硅藻為主,優勢種基本是藍藻門,藍藻和綠藻在密度上都占有優勢,水體為藍-綠藻門型,陽宗海湖泊屬于極富營養型。從水質評定級別來看, 化學評價得出的水質等級與生物學評價得出的水質等級存在差異,這主要是由于生物監測能夠反映出采樣前較長一段時間內的水質狀況,而理化監測只能反映采樣時的水質狀況。但生物本身具有一定的適應性和忍耐能力[7],而且這種忍耐力會隨其生活在污水中的時間的增加而增加,從而降低了生物監測的靈敏度[8];同時生物監測更多的是一種定性描述,難以進行定量分析[9],且關于優勢種對水質類型的指示結果目前尚未有完全統一的看法,因此,在水質監測中,生物監測應與理化監測相結合,以提高監測結果的準確性和可靠性。

表2 2013年陽宗海水質狀況

3.2 物種多樣性的變化

物種多樣性是衡量一定區域內生物資源豐富程度的客觀指標[10-11],也是衡量群落中物種組成穩定程度及其數量分布均勻程度以及群落特征的重要指標。均勻度也是反映群落結構特征的重要指標[12],較為穩定的群落具有較高的多樣性和均勻度[13-14]。研究結果顯示,陽宗海浮游植物和浮游動物的Shannon-Weaner多樣性指數在1.10～2.83之間,均勻度指數在0.37～0.88之間,評價結果基本屬于中度污染。陽宗海多樣性指數和均勻度指數都不是很高,群落結構相對簡單且不穩定。

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河海大學淮安研究院介紹

河海大學淮安研究院成立于2013年2月6日，地址在淮安科技園。

圍繞淮安市重點培育和發展新能源、新材料、生物技術和新醫藥、節能環保、新一代信息技術和軟件、物聯網和云計算、高端裝備制造、新能源汽車、智能電網和海洋工程裝備等十大戰略性新興產業方向，在結合學校已有工作成果的基礎上，河海大學淮安研究院4個主要研究方向為：(1)水利云計算及物聯網；(2)水環境、水處理與水安全；(3)工程新材料；(4)先進工程機電裝備。

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(摘自http: //kjc．hhu．edu．cn /s /37 /t /82 /p /10 /c /5347 /list．htm)

Research on plankton community structure of Yangzonghai Lake

XIE Yonghong, LI Chunyong, YANG Zhonglan

(HydrologyandResourcesBureauofYunnanProvince,Kunming650106,China)

A research on phytoplankton community structure of Yangzonghai Lake in 2013 was carried out with the method of biodiversity index.The results show that there are 7 phyla 39 genera of phytoplankton in Yangzonghai Lake, Anabaenopsis sp.and Limnothrix sp.being the dominant species of cyanophyta; and there are 33 species of zooplankton, Rotifera being its dominant species; the Shannon-Weaner index and the evenness index of phytoplankton and zooplankton are 1.10 ～2.83 and 0.37～ 0.88, respectively, belonging to the state of moderate pollution.The Yangzonghai Lake has been in the nutritional status with the trends of transition to eutrophication.

plankton; community structure; biodiversity index; evenness index; Yangzonghai Lake

10.3880/j.issn.1004-6933.2015.04.009

水利部公益性行業專項基金(201401026)

謝永紅(1966—),女,高級工程師,主要從事水資源調查監測與分析評價工作。E-mail:xieyh718@sohu.com

楊中蘭,工程師。E-mail:49567544@qq.com

X826

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1004-6933(2015)04-0047-05

2014-06-25 編輯：彭桃英)