水口水庫雄江段浮游植物季節變化及其生物多樣性

崔利峰

(福建省淡水水產研究所，福建 福州 350002)

水口水庫位于閩江干流，總庫容26億m3，以發電為主，兼顧航運、防洪等綜合效益。自2004年以來，水口水庫網箱養殖魚類屢次發生大面積缺氧死亡事件，尤其是在2011年8月下旬至9月上旬期間[1]。雄江離水庫大壩約8 km，是水口水庫主要網箱養殖區，也是水體低溶氧頻發區域。2010年高山等[2]從水體是否分層、水溫及水體還原性物質的角度分析了水口水庫水體低溶解氧的成因。浮游植物是水域生態系統中的初級生產者，也是水中溶解氧的主要來源。在物質循環和能量轉化過程中起著重要作用，其群落結構的變化往往是反映水環境狀況的重要指標[3]。有關水口水庫浮游植物群落結構的季節變化的研究卻未見報道。本研究在2016年8月至2017年7月對水口水庫雄江段采集水樣，進行浮游植物種類組成、季節變化等研究，目的在于補充水口水庫雄江段浮游生物基礎數據，以期為該水域漁業資源合理利用提供科學依據，同時通過運用生物多樣性指數對當前網箱養殖區的水質狀況進行評價。

1 材料與方法

1.1 采樣時間、站位布設

采樣時間：2016年8月—2017年7月，每月采集樣品一次，共計采集12次。在水口水庫雄江段選取一個斷面設置3個站位，其中XJ1位于主河道，XJ2位于庫灣口，XJ3位于庫灣內(圖1)。

1.2 采樣與分析方法

定性水樣用25#篩絹浮游生物網采集表層水樣，定量水樣用采水器分別采集表層、5 m、10 m等3個水層的水樣，然后等比例混合，用1.5%魯格氏液固定，靜置沉淀48 h后，去除上清液后濃縮至30 mL左右，充分搖勻后取出0.1 mL于計數框內，按種類在10×40 倍顯微鏡下統計細胞數。同時現場用SMARTROLL便攜式水質多參數測定儀記錄溶解氧、水溫。

浮游植物的鑒定參考《淡水微型生物圖譜》[4]、《中國內陸水域常見藻類圖譜》[5]、《福建省大中型水庫常見淡水藻類圖集》[6]等資料中的方法。

浮游植物的多樣性指數采用以下計算公式：

Shannon-Wiener多樣性指數H′：

H′=-∑PilnPi

式中：Pi為群落中第i種個體數占物種總個體數的比例。

浮游植物指示法評價水體營養狀況，貧營養、中營養、富營養3個營養級別的浮游植物數量評價指標分別為<30×104個/L、30×104～100×104個/L和>100×104個/L[7]。

2 結果與討論

2.1 浮游植物的種類組成及季節性變化

調查期間共鑒定出浮游植物7門90種(表1)，其中藍藻門5屬6種，占總種數的6.67%；硅藻門20屬41種，占總種數的45.60%；綠藻門20屬36種，占總種數的40.00%；甲藻門2屬2種，占總種數的2.22%；金藻門1屬1種，占總種數的1.11%；裸藻門2屬3種，占總種數的3.33%；隱藻門1屬1種，占總種數的1.11%。

從浮游植物種類數變化(圖2)中可以看出，調查水域浮游植物全年以硅藻、綠藻種類較多。其中硅藻種類全年基本維持在10種以上，冬、春季節(12—4月)達到15種以上；綠藻在夏季(5—8月)為主要種類，達到15種以上，冬季種類最少，低于10種。

表1 調查水域浮游植物種類名錄

續表1

2.2 浮游植物密度及季節變化

年度調查中浮游植物密度變化范圍為1.77×104～5.66×105cells/L(圖3)，均值為1.81×105cells/L。9—10月以隱藻為主，11—3月以綠藻為主，4—6月以硅藻為主。藻類密度全年出現兩個峰值，分別在3、8月。結合圖4可以看出，在兩個高峰時出現的藻相有所不同，其中3月藻類高密度主要是綠藻、硅藻大量繁殖，優勢種為綠藻中的環絲藻(Ulothrixzonata)和鏈絲藻(Ulothrixflaccidum)；8—9 月藻類高密度主要為綠藻、藍藻、隱藻共同作用，優勢種為隱藻中嚙蝕隱藻(Cryptomonaserosa)；優勢種變化方面，8—10 月以嚙蝕隱藻為主，11 月至次年3 月以環絲藻、鏈絲藻為主，4—7月以顆粒直鏈藻最窄變種(Melosiragranulatavar.angustissima)、環絲藻、嚙蝕隱藻為主。

2.3 水溫、溶解氧與藻相的關系

綜合圖3、圖4和圖5分析，浮游植物密度變化趨勢和水溫變化趨勢基本一致，說明水溫是影響藻類生長的關鍵因素。當水溫高于30℃時，藍藻中的微小平裂藻(Oscillatoriatenuissima)、隱藻中的嚙蝕隱藻大量繁殖；水溫低于20℃，綠藻中的絲藻屬、硅藻中顆粒直鏈藻(Melosiragranulata)大量繁殖。

溶解氧變化趨勢(圖5)中，雄江水域低溶氧暴發時間在8月、9月，與高山等[2]于2008—2009年對雄江庫灣低溶氧的分析(認為出現時間多為6—10月)以及崔利峰[8]對水口水庫主要庫灣2012年2月—2014年12月水體溶解氧時空分布規律的研究結果(溶解氧最低值出現在9—11月)基本一致。從圖3中可以看到，在9—10月和3—4月浮游植物密度各有一個急劇下降階段，但是從圖5中，只能看到一個低溶氧階段(9月)，3—4月的藻類大量死亡并沒有引起水域的低溶氧。原因是在高溫背景下，藻類在短時間內大量死亡的耗氧速率大，而在低溫情況下，大量死亡的藻類耗氧速率慢，從而減弱了低溶氧表現程度。

2.4 浮游植物多樣性季節變化

調查水域的浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數范圍在2.24～3.86，年平均值為3.07，其中9、12和3月數值較低，分別為2.46、2.57和2.24，變化趨勢見圖6。

2.5 水質評價

2.5.1 浮游植物指示法

調查期間雄江段水域浮游植物密度均值為1.81×105cells/L，全年中只有8、9和3月密度較高，分別為5.66×105、4.52×105和3.59×105cells/L，根據貧營養、中營養、富營養3個營養級別的浮游植物數量評價指標分別為<30×104、30×104～100×104和>100×104個/L[7]，該段水域基本屬于貧-中營養程度，與倪新[9]于2002年研究的水口水庫雄江斷面為富營養狀況相比較，雄江水域水質得到一定程度的改善。

2.5.2 多樣性指數法

多樣性指數是根據生物結構中種的數目，以及各個種的個體數目的分配情況，而設計出的一種數值指標。從理論上說，當浮游植物所處的生態系統受到環境脅迫時，其種類數和個體數都會減少，導致多樣性指數會降低[10]。一般來說，多樣性指數越大，水質越好，對于Shannon-Weaver指數，0～1為重污染，1～3為中污染，大于3為輕污染或無污染[11]。本次調查期間，雄江段水域Shannon-Weaver多樣性指數有7個月時間大于3，只有5個月時間介于2～3之間。綜合來看，該段水域目前基本處于中-輕度污染。

3 小結

通過對2016年8月至2017年7月水口水庫雄江斷面浮游植物調查、分析發現：

1)該水域共調查出浮游植物7門90種，全年以硅藻、綠藻種類較多，冬季種類多于其它季節。

2)浮游植物密度平均值為1.81×105cells/L。9—10月以隱藻為主，11—3月以綠藻為主，4—6月以硅藻為主。藻類密度全年出現兩個峰值，分別在3、8月。

3)雄江水域低溶氧的一個原因是浮游植物大量死亡消耗氧氣。在9—10月和3—4月浮游植物密度有兩個急劇下降階段，但只有高溫季節的9—10月浮游植物大量死亡會造成低溶氧，而3—4月卻不會。

4)目前水口水庫雄江段水質狀況屬于貧-中營養程度，屬于中-輕度污染，與2002年水質狀況相比，具有一定程度的改善。