山西漳澤水庫(kù)春季的硅藻植物及水質(zhì)評(píng)價(jià)

劉 洋，馮 佳，劉 琪，呂俊平，郭 珺，焦曉燕，謝樹(shù)蓮

（1.山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031）

山西漳澤水庫(kù)春季的硅藻植物及水質(zhì)評(píng)價(jià)

劉 洋1，馮 佳1，劉 琪1，呂俊平1，郭 珺2，焦曉燕2，謝樹(shù)蓮1

（1.山西大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西太原030006；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西太原030031）

為了了解漳澤水庫(kù)硅藻植物的組成及水質(zhì)情況，依據(jù)1999，2007，2015年春季對(duì)漳澤水庫(kù)的調(diào)查研究資料，對(duì)水庫(kù)中硅藻的變化情況進(jìn)行了分析，并運(yùn)用污水生物系統(tǒng)法、硅藻生物指數(shù)法和硅藻商指數(shù)法對(duì)水質(zhì)狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，該水庫(kù)硅藻組成包括19屬80種（含變種和變型），其中，變異直鏈藻（Melosira varians Ag.）、普通等片藻（Diatoma vulgare Bory）、新月形橋彎藻（Cymbella cymbiformi Ag.）、偏腫橋彎藻（Cymbella ventricosa Ag.）、窄異極藻（Gomphonema angustatum Rabh.）等是優(yōu)勢(shì)種；1999—2015年，漳澤水庫(kù)的水質(zhì)有輕度至中度污染。因此，應(yīng)加強(qiáng)水環(huán)境的保護(hù)，以保證漳澤水庫(kù)的水體質(zhì)量。

漳澤水庫(kù)；硅藻；營(yíng)養(yǎng)狀況

水庫(kù)又稱人工湖泊，是有著極其重要作用的水資源。浮游植物是河流、湖泊中重要的初級(jí)生產(chǎn)者，與水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀況有著緊密的聯(lián)系。近幾年，人們對(duì)于水庫(kù)中生物的研究，逐漸聚焦到對(duì)水庫(kù)中浮游植物的研究[1-6]。在浮游植物中硅藻較為普遍，而且種類較多。在不同的環(huán)境條件下，分布著不同種類的硅藻。因此，硅藻與環(huán)境保護(hù)有密切的關(guān)系，常用來(lái)評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)水質(zhì)[7]。對(duì)于水庫(kù)中的硅藻植物曾有不少人進(jìn)行過(guò)研究[8-12]。有關(guān)漳澤水庫(kù)的浮游植物僅有謝樹(shù)蓮等[13]報(bào)道過(guò)其中的綠藻植物。

本研究依據(jù)1999年4月至2015年4月對(duì)漳澤水庫(kù)1999，2007，2015年3 a春季的調(diào)查研究資料，對(duì)水庫(kù)中水質(zhì)狀況、硅藻浮游植物的變化情況進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，旨在明確漳澤水庫(kù)的水質(zhì)狀況以及硅藻浮游植物群落的分布特點(diǎn)，為保護(hù)與利用漳澤水庫(kù)水資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

漳澤水庫(kù)位于山西省長(zhǎng)治市北郊，是山西省重要的水庫(kù)之一，位于113°10′E，36°20′N，于1960年建成，其控制流域?yàn)? 175 km2，蓄水量達(dá)4.26億m3，使長(zhǎng)治郊區(qū)、潞城、襄垣等10余村莊880 hm2田地8 000余人受益，是一座以城鎮(zhèn)用水、農(nóng)業(yè)灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖、防洪為主的綜合大型水庫(kù)。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料為采自山西長(zhǎng)治市漳澤水庫(kù)的藻類植物標(biāo)本，調(diào)查時(shí)間分別為1999年4月、2007年4月、2014年7月、2014年10月和2015年4月。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 采樣方法 采用定性與定量相結(jié)合的方法進(jìn)行樣本采集。定性采集，在預(yù)先選定研究點(diǎn)用25#浮游生物采集網(wǎng)采集，用酸處理法制成硅藻永久切片[14]；定量采集，在預(yù)先選定研究點(diǎn)用采水器采集水樣，常規(guī)方法計(jì)數(shù)[14]。

1.3.2 水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)分析評(píng)價(jià)方法 水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)分析有3種評(píng)價(jià)方法，即污水生物系統(tǒng)法、硅藻生物指數(shù)法和硅藻商指數(shù)法。其中，污水生物系統(tǒng)法將河流劃分為多污帶、α－中污帶、β－中污帶和寡污帶[15]。硅藻生物指數(shù)法，其表達(dá)式為I＝（2A＋B－2C）/（A＋B－C）×100，其中，A是不抗污染的種數(shù)，B是對(duì)有機(jī)物反應(yīng)不靈敏的廣布種種數(shù)，C是污染區(qū)域特有的種數(shù)，I值越大，水質(zhì)越好；當(dāng)I值大于140時(shí)，水質(zhì)潔凈，在100～140時(shí)，水質(zhì)輕度污染，在70～100時(shí)，水質(zhì)中度污染，小于70時(shí)，水質(zhì)重度污染[16]。硅藻商指數(shù)法表達(dá)式為：硅藻商＝中心藻綱硅藻種數(shù)×中心藻綱硅藻種數(shù)/羽文藻綱硅藻種數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 漳澤水庫(kù)硅藻的組成

經(jīng)鑒定，漳澤水庫(kù)分布的硅藻植物共19屬 80種（含變種和變型，下同）（表1）。其優(yōu)勢(shì)種是變異直鏈藻（Melosira varians Ag.）、普通等片藻（Diatoma vulgare Bory）、新月形橋彎藻（Cymbella cymbiformi Ag.）、偏腫橋彎藻（Cymbella ventricosa Ag.）、窄異極藻（Gomphonema angustatum Rabh.）等。其中，以1999年的種類數(shù)最多，為70種，2007年和2015年種類數(shù)均較少，分別是21，24種。說(shuō)明近10 a漳澤水庫(kù)硅藻植物多樣性明顯減少。

經(jīng)計(jì)數(shù)得知，漳澤水庫(kù)在2014年7，10月和2015年4月硅藻植物的生物量分別是3.285× 105，5.010×105，8.205×105個(gè)/L。春季，由于表層水溫升高，光照增強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)鹽類豐富，硅藻開(kāi)始迅速繁殖，達(dá)到全年的最高峰。夏季，水溫和光照都達(dá)到一年中的最高峰，此時(shí)的水溫不太適合硅藻的生長(zhǎng)和繁殖，硅藻數(shù)量下降。秋季，水溫和光照開(kāi)始下降，此時(shí)的溫度逐漸適合硅藻的生長(zhǎng)，因此，硅藻數(shù)量又開(kāi)始增加[15-16]。

2.2 水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)分析評(píng)價(jià)

從表1，2漳澤水庫(kù)不同年份春季硅藻生態(tài)污染指示種類數(shù)目可以看出，經(jīng)污水生物系統(tǒng)法分析得出，1999，2007，2015年，漳澤水庫(kù)水體質(zhì)量基本呈寡污—β中污—α中污的趨勢(shì)，反映出該水庫(kù)水體有輕度至中度污染[17-18]。

表1 漳澤水庫(kù)硅藻植物名錄及水質(zhì)評(píng)價(jià)

續(xù)表1

續(xù)表1

表2 漳澤水庫(kù)硅藻植物指示種類數(shù)目

由表1，2可知，漳澤水庫(kù)不同年份春季硅藻耐污染性種類數(shù)目是經(jīng)硅藻生物指數(shù)法計(jì)算得出，在1999，2007，2015年春季，漳澤水庫(kù)中硅藻的I值分別為86.3，133和150，表明漳澤水庫(kù)水質(zhì)由中度污染向輕度污染過(guò)度，水質(zhì)有變好的趨勢(shì)。

從表1可以看出，1999，2007，2015年春季，漳澤水庫(kù)中心硅藻綱的種數(shù)分別為7，3，6種，羽紋硅藻綱種數(shù)分別為63，18，18種，據(jù)硅藻商指數(shù)法計(jì)算得出，硅藻商指數(shù)依次是0.78，0.50和2.0。硅藻商指數(shù)越高，表明硅藻種類的多樣性越少[19]，水質(zhì)被污染。

通過(guò)運(yùn)用以上3種生物方法對(duì)漳澤水庫(kù)水體進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)與分析，表明該水庫(kù)仍處于受污染狀態(tài)，可能是由于漳澤水庫(kù)附近工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)的開(kāi)發(fā)，同時(shí)生活污水和工業(yè)廢水的不合理排放，也可能引起了漳澤水庫(kù)水質(zhì)惡化。

3 結(jié)論

1999，2007，2015年春季，通過(guò)對(duì)漳澤水庫(kù)浮游硅藻進(jìn)行調(diào)查研究可知，有19屬和80種（含變種和變型），其優(yōu)勢(shì)種是變異直鏈藻（Melosira varians Ag.）、普通等片藻（Diatoma vulgare Bory）、新月形橋彎藻（Cymbella cymbiformi Ag.）、偏腫橋彎藻（Cymbella ventricosa Ag.）、窄異極藻（Gomphonema angustatum Rabh.）等。運(yùn)用污水生物系統(tǒng)法、硅藻生物指數(shù)法和硅藻商指數(shù)法，分析了漳澤水庫(kù)水質(zhì)，各項(xiàng)理化指標(biāo)表明，1999—2015年，漳澤水庫(kù)水質(zhì)有輕度至中度污染。由此可見(jiàn)，必須加大對(duì)漳澤水庫(kù)的保護(hù)，增強(qiáng)人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，合理運(yùn)用我國(guó)淡水資源，嚴(yán)格控制工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活污水的不合理排放，進(jìn)而保證漳澤水庫(kù)的優(yōu)良水質(zhì)[20-21]。

［1］馬沛明，施練東，張俊芳，等.浙江湯浦水庫(kù)浮游植物季節(jié)演替及其影響因子分析[J].環(huán)境科學(xué)，2016（12）：4560-4569.

［2］張正德，吳世萍，許亞群，等.江蘇橫山水庫(kù)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2016（1）：53-61.

［3］楊敏，張晟，劉朔孺.草街水庫(kù)蓄水后嘉陵江浮游植物群落特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2015（7）：2480-2486.

［4］武丹，韓龍，卞少偉，等.于橋水庫(kù)浮游植物群落結(jié)構(gòu)及與水質(zhì)關(guān)系研究[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2015（4）：34-41.

［5］張正德，吳世萍，許亞群，等.江蘇橫山水庫(kù)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2016（1）：53-61.

［6］胡芳，許振成，姚玲愛(ài)，等.劍潭水庫(kù)浮游植物群落特征與水環(huán)境因子關(guān)系研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2014（4）：950-958.

［7］王偉.硅藻[J].生物學(xué)雜志，1997（1）：15-21.

［8］朱廣偉，金穎薇，任杰，等.太湖流域水庫(kù)型水源地硅藻水華發(fā)生特征及對(duì)策分析[J].湖泊科學(xué)，2016（1）：9-21.

［9］任杰，周濤，朱廣偉，等.蘇南水庫(kù)硅藻群落結(jié)構(gòu)特征及其控制因素[J].環(huán)境科學(xué)，2016（5）：1742-1753.

［10］劉麟菲，宋佳，王博涵，等.渭河流域硅藻群落特征及水生態(tài)健康評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)研究，2015（10）：1560-1569.

［11］陳小林，陳光杰，盧慧斌，等.撫仙湖和滇池硅藻生物多樣性與生產(chǎn)力關(guān)系的時(shí)間格局[J].生物多樣性，2015（1）：89-100.

［12］韋潔琳，曹鵬飛，胡文容，等.南四湖浮游硅藻季節(jié)性演替及其與環(huán)境因子的相關(guān)性[J].環(huán)境科學(xué)研究，2015（8）：1209-1218.

［13］謝樹(shù)蓮，張瑜娥，李曉紅.漳澤水庫(kù)的綠藻植物[J].山西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1996（4）：111-114.

［14］章宗涉.淡水浮游生物研究方法[J].北京：科學(xué)出版社，1991.

［15］KOLKWITZ R，MARSSON M.?kologie der tierischen Saprobien. Beitr?ge zur Lehre von der biologischen Gew?sserbeurteilung[J]. Internationale Revue Der Gesamten Hydrobiologie Und Hydrographie，1909（2）：126-152.

［16］黃玉瑤.內(nèi)陸水域污染生態(tài)學(xué)：原理與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

［17］B.福迪，羅迪安.藻類學(xué)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1980.

［18］施之新，魏印心，陳嘉估，等.西南地區(qū)藻類資源考察專集[M].北京：科學(xué)出版社，1994.

［19］沈韞芬.微型生物監(jiān)測(cè)新技術(shù) [M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1990.

［20］楊蟬玉.山西省水資源利用效率分析 [J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（6）：625-628.

［21］南鋒，畢如田.涑水河流域植被覆蓋變化特征分析[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（7）：80-82，111.

Evaluation of Diatom and Water Quality in Shanxi Zhangze Reservoir in Spring

LIUYang1，F(xiàn)ENGJia1，LIUQi1，LüJunping1，GUOJun2，JIAOXiaoyan2，XIE Shulian1

（1.College ofLife Science，ShanxiUniversity，Taiyuan 030006，China；2.Institute ofAgriculturalEnvironment and Resources，ShanxiAcademy ofAgriculturalSciences，Taiyuan 030031，China）

To understand the composition ofdiatoms and water quality in Zhangze reservoir,the changes ofdiatoms were analyzed according to the investigated data in spring of 1999,2007,2015.Water quality was evaluated by the Saprobic System,Biological Index and Diatom Quotient Index methods.According to the survey,80 species including varieties and forms were found,comprising of 19 genera.Among them,Melosira varians Ag.,Diatoma vulgare Bory,Cymbella cymbiformi Ag.,Cymbella ventricosa Ag.and Gomphonema angustatum Rabh.were the dominantspecies.From 1999 to 2015,the water quality was mild to moderate pollution in Zhangze reservoir. Therefore,the protection ofwaterenvironmentshould be strengthened to ensure the waterquality in Zhangze reservoir.

Zhangze reservoir;diatom;trophic level

Q949.27

：A

：1002-2481（2017）09-1513-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.09.28

2017-03-21

山西省煤基重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（FT201402-15）；山西省科技平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目（2015091004-0102）

劉 洋（1991-），男，天津武清人，在讀碩士，研究方向：淡水藻類資源。謝樹(shù)蓮為通信作者。