桃江水庫浮游植物群落結構特征及其與理化因子的關系

陶志英，王海華，馬本賀，吳斌，金友萍

(江西省水產科學研究所，江西 南昌 330039)

桃江水庫位于江西省贛州境內，水庫正常蓄水位174.00 m，總庫容3710萬m3，水庫每年人工增殖品種主要有青魚、草魚、鰱、鳙，其余品種均由外源流入或自繁所獲得魚類。為了全面了解水庫的資源現狀，科學合理的利用水庫發展漁業生產，筆者于2018年1月—2019年1月對桃江水庫的水體理化性質、浮游生物種類、現存量等進行了調查，以期確定水體的營養類型，為改善漁業生態環境、優化放養模式提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設及采樣頻率安排

根據其桃江水庫進出水口、庫灣、中游等分布特點，水質調查共設4個采樣點(圖1)。共采樣4次，時間為2018年4月、6月、8月及9月，選擇在每月中旬晴天上午進行。

圖1 采樣點位示意圖

圖2 桃江水庫浮游植物細胞豐度月變化

圖3 桃江水庫浮游植物生物量月變化

圖4 桃江水庫浮游植物多樣性指數月變化

1.2 樣品的采集和處理

按照908專項《生物生態調查技術規程》對桃江水庫浮游植物水樣進行采樣[1]，將上、中、下三層處水混合后取1 L，立即滴加15 ml魯哥氏液固定，帶回實驗室靜置沉淀48 h棄上清濃縮至50 ml后滴加福爾馬林保存，顯微鏡鏡檢，進行浮游植物的分類和計數，種類鑒定參考饒欽止、韓茂森和束蘊芳、施之新等、胡鴻鈞和魏印心[2-4]。水溫、溶解氧、酸堿(pH)均用YSI85-25便攜式水質分析儀現場測定，透明度用透明度盤測定。取水置500 ml聚乙烯瓶中避光低溫保存，用于氨氮、亞硝酸鹽、磷酸鹽、總硬度、總堿度等測定，按《水和廢水監測分析方法》[5]均在24 h內完成測定。

浮游植物多樣性指數采用Shannon指數(H)，均勻度指數(J)，豐富度指數R：

(1)

R=(S-1)/InN

(2)

J=H/log2S

(3)

式中：s為水樣中的總種數，ni為水箱中第i種的個數；N為水樣中浮游植物總個數。所有數據用Excel軟件進行統計分析后獲得。

利用SPSS 17.0軟件對浮游植物和環境因子進行相關性分析。采用Canoco for Windows 4.5軟件對浮游植物中優勢種細胞豐度和環境因子進行CCA分析，排序結果用各藻-環境因子關系的雙序圖表示[7、8]。

2 結果與分析

2.1 水質理化指標

桃江水庫水體理化狀況見表1。參考我國地表水質量標準[9]，對比測定的部分指標，該水庫水質屬于Ⅱ～Ⅲ類。

表1 桃江水庫水體環境因子值

2 浮游植物群落結構

2.2.1 浮游植物的種類組成

桃江水庫浮游植物種類組成情況如表2。共采集到浮游植物7門30屬47種，其中綠藻門種類最多，有23種，占總種類數的49%，其次為藍藻門，有7種，占15%；硅藻門6種，占13%；裸藻門、隱藻門各4種，均占8.5%；甲藻門2種，占4%；黃藻門1種，占2%。

表2 桃江水庫浮游植物主要優勢種的月變化

2.2.2 浮游植物優勢種及其更替

2.2.3 浮游植物細胞豐度、生物量及生物多樣性指數

浮游植物細胞豐度隨時間推移逐漸上升，最高達2.18×107cells/L，除6月份外生物量變化趨勢與細胞豐度變化基本一致。水庫中浮游植物生物多樣性指數變化趨同，8月的豐富度指數和香農-威納指數均低于6、9月。

2.2.4 浮游植物與水質因子的關系

為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，得到浮游植物物種與環境因子的二維排序圖5(圖中物種屬代碼見表2)。其總特征值為1.369。前2個排序軸的特征值分別為0.575和0.409，揭示了97%的信息量；前2個環境因子軸與物種排序軸之間(即EN1與SPE1，EN2與SPE2)的相關系數均為1.000，物種-環境變異累積百分數分別為42%和71.9%；前2個物種(SPE1和SPE2)排序軸垂直(相關系數為0)，前2個環境排序軸(EN1和EN2)(相關系數也為0見表3)。說明排序軸與環境因子間線性結合的程度較好地反映了物種與環境之間的關系，排序結果是可靠的[10-11]。

表3 環境因子與排序軸之間的相關關系

表4 排序軸特征值、種類與環境因子排序軸的相關系數

圖5 桃江水庫浮游植物與環境因子的CCA二維排序

箭頭表示環境因子，箭頭所處的象限表示環境因子與排序軸間的正負相關性，箭頭連線與排序軸夾角的大小表示環境因子與排序軸相關性的大小，夾角越小說明關系越密切，箭頭連線的長度表示環境因子與群落分布和種類分布間相關程度的大小，連線越長，相關性越大，反之越小[12]。其中氨氮、磷酸鹽、總硬度、pH值、亞硝酸鹽、總堿度為主要的影響因子。總堿度與第一排序軸呈強負相關(-0.809)，而氨氮(0.962)、磷酸鹽(0.909)、總硬度(0.979)與第一軸呈強正相關，pH值(0.960)及亞硝酸氮(0.863)與第二排序軸關系密切。分布pH及亞硝酸氮周圍的主要是隆頂柵藻和狹形纖維藻，分布氨氮及總硬度周圍的主要是尖尾藍隱藻和藍隱藻，分布磷酸鹽周圍的主要是擬多芒藻、集星藻、帶形裸藻、色球藻、小環藻和小球藻，分布總堿度周圍的主要是弓形藻、硬弓形藻、月牙藻、隱頭舟形藻、尖頭藻、小席藻、裸甲藻。可以看出，隱藻、硅藻、多數綠藻與湖泊中氮、磷有著很大的相關性。

3 討論

3.1 桃江水庫浮游植物特征

桃江水庫共鑒定浮游植物47種，主要集中在綠藻門，優勢種也主要是綠藻門。隨著水溫的上升，水庫優勢種呈綠-硅-隱藻演替變化，其原因主要是水溫上升，水庫采砂船將庫底營養鹽攪動上浮，使甲藻、隱藻大量增加。這與劉霞報道的軍山湖浮游植物變化一致[13]。

3.2 桃江水庫理化因子對浮游植物種群特征的影響

CCA結構表明，水庫中綠藻門多取決于水庫中亞硝酸鹽氮、磷含量及總堿度；水中氨氮、總硬度影響隱藻的分布。磷酸鹽影響著綠藻、裸藻、藍藻、硅藻。可見氮、磷是大多數藻類的限制元素，這與江立文等對江西省中小湖泊水體研究報道結果相一致[14]。