小興凱湖周邊水域春季浮游植物調查分析

姜 孟于洪賢馬成學于 婷鞠永富

（1.東北林業大學 哈爾濱市 150040）

（2.黑龍江省水利廳 哈爾濱 150040）

小興凱湖周邊水域春季浮游植物調查分析

姜 孟1于洪賢1馬成學1于 婷2鞠永富2

（1.東北林業大學 哈爾濱市 150040）

（2.黑龍江省水利廳 哈爾濱 150040）

作者于2013年五月對小興凱湖周邊水域浮游植物進行調查，共檢查出浮游植物7門110種，其中綠藻門種數最多，59種，硅藻門次之，24種，藍藻門14種，金藻門6種，裸藻門5種，隱藻門2種，甲藻門1種。不同采樣點浮游植物豐度變化明顯，最低為50.4×104 個/L，最高為416.4×104 個/L。運用典范對應分析（CCA），在多因子作用下對浮游植物群落結構進行分析，并進行水質評價。同時采用Shannon－weaver 指數、Pielou 指數分析浮游植物多樣性和評價水質狀況。結果表明，7個樣點不同程度處于中污染、輕污染或無污染狀態。典范對應分析顯示，總磷、濁度、總氮和化學需氧量是影響浮游植物分布的重要環境因子。

浮游植物；典范對應分析；環境因子；小興凱湖

1 研究地概況

本次調查是在小興凱湖周邊進行，調查地點分布與穆棱河、青年水庫、東地河、東北泡子、小興凱湖烏蘇里江（見圖1）。旨在為研究小興凱湖污染狀況奠定基礎。

圖1 采樣點分布圖

2 材料與方法

2.1 采樣點的位置和頻率

本研究采樣共設置7個采樣點，2013年5月對松阿察河的浮游植物群落進行調查。分別為東地河、青山水庫、東北泡子排水閘1#、東北泡子排水干2#、東北泡子3#、東北泡子泄洪閘4#、松阿察河1#（圖1）。分別在我國一側的中心和岸邊進行采集水樣。

2.2 實驗方法

使用YSI6600水質監測儀現場測定溶解氧（DO）、水溫（WT）、氨氮（NH3-H）、電導率（COND）、濁度（NTU）、氯離子（C1－）、硝酸根離子（NO3－）、透明度（SD）用塞奇氏盤測定。其他理化指標參照《水和廢水監測方法》浮游植物定量樣品在江面表層0.5m處取1L水樣，加魯哥溶液固定，沉淀48h后濃縮至30mL，取0.1mL于0.1mL計數框內在光學顯微鏡下進行計數及鑒定。浮游植物物種鑒定和計數參考相關書籍。

2.3 數據處理

運用Shannon－Weaver多樣性指數（H'）、Pie1ou均勻度指數（J'）及優勢度（y）描述浮游植物群落結構特征。

①Shannon－Weaver指數（H'）∶H'=－Σxi=1Pi1bPi，Pi=ni/N。

②Pie1ou均勻度指數（J'）∶J'=H'/1bS。

③優勢度（y）∶y=（ni/N）·fi。式中∶ni為第i種的數量；S為樣品中的種類總數；N為采集樣品中的所有種類總個體數量；Pi為ni對N的比值；H'為Shannon－Weaver指數；fi為該種在各樣品中出現的頻率。y＞0.02時，定為優勢種。

采用canocoforwindows4.5軟件對物種數據和相關環境因子數據進行CCA分析。物種數據采用浮游植物的豐度值，并用1g（x+1）進行處理使之更趨于正態分布。本研究篩選的物種全年出現的頻度≥30%，在2011年的相對豐度≥0.1%。

3 結果分析

3.1 浮游植物的種類組成

經過鏡檢，共檢出浮游植物7門110種，其中綠藻門種數最多59種，占54%；硅藻門次之，24種，占22%；藍藻門14種，占13%；金藻門6種，占5.4%；裸澡門5種，隱藻門2種，甲藻門1種。

3.2 浮游植物豐度與生物量

浮游植物生物量在0.674mg/L～3.948mg/L，最高點為青山水庫，其次為東北泡子排水閘的2.572mg/L。浮游植物的豐度在50.4104個/L～416.4104個/L。豐度最高點與次高點分別為東地河的416.4×104個/L和松阿察河1#的215.8×104個/L。另外，梅尼小環藻在豐度上占優勢，是其浮游植物總豐度的18.15%。各點豐度與生物量見(表1)

表1 浮游植物豐度與生物量

東北泡子16連排水干2# 96 2.572東北泡子3# 50.4 0.994東北泡子泄洪閘4# 108 0.647松阿察河1# 215.8 1.02

3.3 浮游植物的優勢種

以優勢度 ＞0.02為界來確定優勢種，尖針桿藻（Synedraacusvar）、短線脆桿藻（Fragi1ariabrevistriata）、梅尼小環藻（Cyc1ote11ameneghiniana）和華美色金藻（Chrysophyta）。尖針桿藻、短線脆桿藻、梅尼小環藻屬于硅藻門，優勢度分別為0.072、0.045和0.262，且在七個樣點中均有出現。其中華美色金藻為金藻門，優勢度為0.046，在六個樣點中出現。優勢種的豐度及生物量見表2和表3。

表2 優勢種的豐度

表3 優勢種的生物量

3.4 浮游植物群落物種多樣性指數

Shannon－weaver指數是物種豐富度和相對豐度的結合，通常用于反映群落結構的復雜程度，群落結構越復雜，對環境的反饋功能越強，從而使群落結構得到較大的緩沖，趨于穩定。Pie1ou指數反映了各物種在群落中的均勻程度。這2種多樣性指數著重點各有不同，經常被用于浮游植物多樣性的分析中。Shannon－weaver指數的變化幅度在2.39～3.29，其中東北泡子排水閘為最低2.39，松阿察河1#點為最高3.29。Pie1ou指數的變化區間為0.65-0.84。

表4 各樣點浮游植物多樣性指數

東北泡子16連排水干2# 2.41 0.7東北泡子3# 2.92 0.84東北泡子泄洪閘4# 3.1 0.79松阿察河1# 3.29 0.79平均值 2.84 0.74

3.5 浮游植物典范對應分析

為比較清楚地反映主要浮游植物分布與環境因子的關系，對物種數據按出現頻度和相對豐度進行了篩選，用于CCA排序的浮游植物種名錄見表5。

在對浮游植物群落調查和環境因子調查的基礎上，CCA對相應數據進行直接排序作圖，可以直接揭示松阿察河關鍵浮游植物物種對環境的響應，能夠在一定程度上反映出水體的水質狀況。如圖1顯示，影響18種主要浮游植物（見表5）的重要環境因子是總磷（TP）、濁度（NTV）、總氮（TN）和生化需氧量（BOD）。TP和NTV與軸1呈顯著的負相關性，相關系數為0.804和0.773；TN與軸1有較高的正相關性，相關系數為0.407；BOD與軸2有較高的負相關性，相關系數為0.56。

表5 CCA排序的浮游植物種

圖2 主要浮游植物與環境變量之間的CCA排序圖

4.討論

4.1 各個樣點浮游植物群落結構特征

在本次檢測中，游植物的豐度在50.4104個/L～416.4104個/L。馬成學等對鏡泊湖的研究顯示：春季水體滯留時間長，流速相對夏秋季減緩，這些條件都有利浮游植物生物量和豐度的積累。本研究對七個樣點的研究結果體現，春季的浮游植物豐度較高。

春季的浮游植物優勢種主要為尖針桿藻 （Synedraacusvar）、短線脆桿藻（Fragi1ariabrevistriata）、梅尼小環藻（Cyc1ote11ameneghiniana）和華美色金藻（Chrysophyta），其中尖針桿藻、短線脆桿藻、梅尼小環藻屬于硅藻門，華美色金藻屬于金藻門。硅藻門的生長適宜溫度在15-30攝氏度，金藻門的生長適宜溫度是18-25攝氏度。2013年5月采樣期間水溫在15度左右，適于硅藻和金藻生長。

在浮游植物的組成上，5月以綠藻門為主，但是主要的優勢種為梅尼小環藻，它作為中污帶指標生物，在數量上占一定比例，說明小興凱湖周邊水域在5月存在一定的污染。

4.2 浮游植物群落物種多樣性及水質生物學評價

物種多樣性指數是反映水質狀況的重要參數，浮游植物的優勢種群結構特征指數的變化可在一定程度上反映環境的變化。根據多樣性指數評價標準（表7），綜合Shanno－Weaver、Pie1ou2個多樣性指數來看，七個樣點均處于中污染和輕污染或無污染。其中從H、J來看，松阿察河1#污染程度較低，主要是由于上有的烏蘇里江水體干凈。其他中污染的采樣點污染主要來自于上一年沿岸兩旁的耕地中殘留的化肥、農藥等有機物質帶入河流而形成的污染。

表7 多樣性指數評價標準

4.3 環境因子對浮游植物的影響

CCA排序較好地解釋了物種與環境之間的內在聯系，同時也反映出不同物種的生態分化現象由CCA雙軸圖2顯示，影響小興凱湖周邊水域浮游植物的主要環境變量為TP、NTV、TN和BOD。TP和NTV與硅藻門呈正相關，說明在總磷含量高和水質較好的環境中硅藻門生長較快；磷是淡水水體中主要的營養鹽限制因子，在本研究中硅藻與TP呈顯著正相關，同時硅藻又為5月浮游植物細胞豐度的主要貢獻者，由此可見TP 是影響小興凱湖周邊水域浮游植物群落組成分布的主要驅動力之一。

5 結論

經過鏡檢，共檢出浮游植物7門110種，其中綠藻門種數最多59種，占54%；硅藻門次之，24種，占22%；藍藻門14種，占13%；金藻門6種，占5.4%；裸澡門5種，隱藻門2種，甲藻門1種。

Shannon－weaver指數、Pie1ou指數分析表明，小興凱湖周邊水域5月的水環境基本處于中污染和輕污或無污染。

CCA排序圖結果表明，總氮和化學需氧量是影響小興凱湖周邊水域浮游植物群落時空分布的主要環境因子；總麟為影響硅藻生長的主要限制因子。