烏溪江水庫遂昌段浮游生物調查與水質評價

周海東，高心明，高 遐

（1.遂昌縣農業農村局，浙江 遂昌 323300；2.麗水學院生態學院，浙江 麗水 323000）

烏溪江水庫為浙江省第三大水庫，水庫呈河道形分支狀，橫跨衢州市衢江區、麗水市遂昌縣兩個縣區。水域總面積41.7 km2，總庫容為21.45億m3，集雨區面積為2 197 km2。其中遂昌縣境內集雨面積達1 510 km2，死庫容為2.17 億m3。該水庫以發電和灌溉為主，結合水產養殖、旅游觀光等綜合開發利用，近年來還成為飲用水水源，具有重要的社會經濟和生態安全價值。

浮游生物是水生態系統中重要的組成部分，對于維持水生態系統的結構和功能，尤其是在物質循環、能量流動、信息傳遞等方面發揮著極其重要的作用［1-2］。浮游生物群落特征和多樣性指數是反映水生態健康的重要指標之一［3-5］。探究河流水生態系統生物群落結構以及動態變化規律，為保護河流水生態系統生物多樣性提供理論基礎［3］。

為保護烏溪江水庫的生態環境和飲用水安全，充分發揮水庫 “潔水保水” 的功能，實現人類與自然和諧共存，漁業產業與旅游等產業協調發展，確保水庫健康可持續發展，筆者基于烏溪江水庫水質理化性質和浮游生物的調查數據，分析了水庫水生態環境的生物群落結構和多樣性指數，進行了水庫的營養型評價，以期為遂昌縣水庫水生態資源的保護和開發利用提供數據基礎。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設

在遂昌縣境內，沿烏溪江水庫布設5 個采樣點，分別為S1（118°57 3.60"N，28°36 8.96"E）、S2（118°56 16.51"N，28°35 39.27"E）、S3（118°57 4.63"N，28°34 29.39"E）、S4（118°56 22.72"N，28°33 19.50"E）、S5（118°58 33.63"N，28°33′33.21"E），如圖1所示。采樣時間根據春夏秋冬四個季節分別為2021年4月、7月、10月和2022年1月。

圖1 采樣點分布圖

1.2 樣品采集與處理

采用5 L 不銹鋼采水器進行水樣和浮游生物樣品的采集。按照《水質·采樣技術指導》（HJ 494—2009）的要求，所采集的樣品均為綜合水樣，采樣前用超聲波水深儀測定采樣點的深度，再分別采集表層、中層和底層水樣，在水桶內混合均勻后，分裝保存水樣、浮游植物和浮游動物樣品。

按照《水質·樣品的保存和管理技術規定》（HJ 493—2009）的要求，將采集的水樣分成2 份，其中一份加酸固定用于總氮（TN）和總磷（TP）濃度的測定，另一份冷藏后用于高錳酸鹽指數（CODMn）和葉綠素a（Chla）濃度的測定。常規理化指標，包括水溫、pH、透明度、溶解氧（DO）等分別利用水溫計、pH 計、透明度盤和溶解氧測定儀現場測定。TN、TP 及CODMn測定方法參考《水和廢水監測分析方法》［6］。

浮游植物樣品用魯哥試液固定，靜置24 h 后抽去上清液至沉淀物體積約20 mL，再用少許上層清液沖洗后定容至30 mL待分析。浮游植物全部鑒定到種，分類鑒定參考《中國淡水藻類：系統、分類及生態》《中國常見淡水浮游藻類圖譜》等書籍［7-11］。浮游動物樣品用體積分數為4%的福爾馬林溶液固定，分類鑒定參考《淡水浮游生物研究方法》《中國淡水輪蟲志》等書籍［12-15］。

1.3 數據分析與評價標準

采用Shannon-Wiener 多樣性指數H、Pielou均勻度指數J和物種優勢度Y等參數進行物種群落特征分析［16-18］。各參數計算公式如下：

式中：N為群落中所有物種的個體數；S為物種數；Ni為第i個分類單元個體數；fi表示第i物種的出現頻率；Y≥0.02 確定為優勢種。

選取Chla、TP、TN、SD、CODMn等5 項指標作為湖泊富營養化評價的統一指標，采用綜合營養狀態指數法對烏溪江水庫遂昌縣境內的水質進行分析評價［19-21］。綜合營養狀態指數公式為

式中：TLI( ∑)表示營養狀態指數；TLI(j)代表第j種參數的營養狀態指數；Wj為第j種參數的營養狀態指數的相關權重。Chla是浮游植物體內主要的光合利用色素，是反映水體中浮游植物量最重要的綜合指標，為指示因子。營養狀態指數計算的相關系數參照金相燦等對中國22個主要湖泊調查數據的計算結果［22］。為了說明湖泊富營養狀態情況，采用0～100 的一系列連續數字對湖泊營養狀態進行分級：TLI( )∑＜30 貧營養；30≤TLI( )∑≤50 中營養；TLI( )∑＞50 富營養；50＜TLI( )∑≤60 輕度富營養；60＜TLI( )∑≤70 中度富營養；TLI( )∑＞70 重度富營養。在同一營養狀態下，指數值越高，營養程度越高。

基礎數據的處理及分析采用Excel 2010 和SPSS 20.0軟件，作圖軟件為Origin 8.1。

2 結果與討論

2.1 庫區水環境

烏溪江水庫遂昌縣境內庫區透明度平均為1.70 m，冬季平均透明度最高，達到1.90 m，春季次之，秋夏季最低。表層水平均水溫11.7℃，變幅為3.61℃，夏季最高平均水溫為30℃。年平均溶解氧含量為7.27 mg/L，變化幅度為3.9 mg/L，最高含量出現在夏季，為9.06 mg/L。結合浮游植物的調查數據來看，夏季浮游植物數量最多，為6.28 mg/L，冬季浮游植物數量較少。從空間分布來看，各采樣點沒有表現出明顯差異，變化幅度為0.68 mg/L。pH 平均值為7.84，呈弱堿性，時空差異不大，在6.57～8.09 之間。高錳酸鹽指數平均值為3.06 mg/L，表現出春夏季高，秋冬季低的趨勢。在春季達到最高峰，為4.26 mg/L；而在秋季最低，為1.71 mg/L。從空間分布來看，呈現從上游向下游逐漸減少的趨勢。但總體來說，符合我國地表水Ⅱ類水的標準。

水體中的氮、磷等營養鹽的濃度是判斷水體富營養化的關鍵指標，是評價水體富營養化水平，預測其發展趨勢的重要依據。氮、磷等營養物質大量排入水體，導致藻類等急劇增殖，形成水體富營養化，甚至導致 “水華” 頻發，因而氮、磷的調查是富營養化調查的核心內容。烏溪江水庫遂昌縣境內總氮含量平均為0.36 mg/L，變化范圍為0.12～0.76 mg/L。從時間上看，總氮含量在春季達到最高峰，各采樣點平均值為0.52 mg/L。夏季平均總氮含量最低，平均值為0.17 mg/L。水庫總磷年平均含量為0.06 mg/L，變化范圍是0.01～0.16 mg/L。冬季總磷含量最高，平均值為0.11 mg/L；秋季最低，平均值為0.01 mg/L。全年各采樣點總磷含量變化趨勢基本一致，變化范圍為0.04～0.07mg/L，采樣點間無明顯差異。各采樣點均達到我國地表水Ⅰ～Ⅱ類水的標準要求。

根據中國水利部水質試驗中心關于湖泊富營養化的標準［23-24］，通常認為TN/TP＞14的湖泊，在藻類生長最旺盛的季節，藻類生長多依賴于磷，磷是藻類生長的限制性因子。當總氮和總磷濃度的比值為10∶1～25∶1時，藻類生長與氮、磷濃度存在線性相關關系，最適于藻類的增殖。本次調查，秋季TN/TP＞25，不在藻類增殖的適宜范圍內，但氮相對于磷過剩。其他月份的TN/TP為2～7，也不在藻類增殖的適宜范圍內，然而磷相對于氮過剩。其中，春季TN/TP 為6.9，較接近藻類增殖的適宜范圍。烏溪江水庫水質理化性質和主要營養鹽濃度情況，見表1。

表1 水質理化性質和主要營養鹽濃度情況表

2.2 浮游植物群落特征

浮游植物是富營養化湖泊的重要初級生產者［25］，它對環境的改變十分敏感［26］。環境的改變可影響浮游植物數量、種類組成、結構及現存生物量等。烏溪江水庫遂昌縣境內共發現浮游植物8門34種，其中：藍藻門4種，占總數的11.43%；隱藻門1 種，占總數的2.94%；甲藻門3 種，占總數的8.82%；裸藻門2種，占總數的5.88%；硅藻門10種，占總數的29.41%；綠藻門12種，占總數的35.29%；金藻門1 種，占總數的2.94%；黃藻門1 種，占總數的2.94%。在所有種類中，以藍藻門的微囊藻、魚腥藻，隱藻門的隱藻，甲藻門的多甲藻，硅藻門的直鏈藻、針桿藻、橋彎藻，綠藻門的衣藻、小球藻、柵藻、鼓藻最為常見。春季和秋季的浮游植物種類數量最多，達26 種，夏季和冬季相對較少，分別為19種和14種。其中，硅藻門的針桿藻和甲藻門的多甲藻為冬季優勢種（Y=0.027 8）。具體名錄見表2。

表2 不同季節的浮游植物分布

浮游植物多樣性指數是環保學者在評價水質時最常用的檢測指標，其指數值越大，水質越好，即藻類的種類多樣性指數越高，其群落結構越復雜，穩定性越大，水質越好；而當水體受到污染時，敏感型種類消失，多樣性指數減小，群落結構趨于簡單，穩定性變差，水質下降。在本次調查中，我們主要采用Shannon-Wiener 多樣性指數H和Pielou 均勻度指數J對烏溪江水庫進行分析評價。

不同季節浮游植物種類組成如圖2所示，全年不同季節，硅藻和綠藻平均占比顯著，分別為34.9%和35.3%。浮游植物Shannon-Wiener 多樣性指數H和Pielou 均勻度指數J如圖3 所示，兩者隨季節變化顯著，變化趨勢一致，春季和秋季相對較高，H和J平均值分別為4.58和1.30，冬季最低，分別為3.64和1.02。

2.3 浮游動物群落特征

本次調查，共發現大型浮游動物3 門17 種。其中：輪蟲類8 種；枝角類5 種；橈足類4 種。在所有種類中，以輪蟲類的多肢輪蟲、臂尾輪蟲、龜甲輪蟲，枝角類的象鼻溞、僧帽溞，橈足類的劍水蚤、無節幼體最為常見。從數量上看，春季浮游動物個體數量最多，平均值為226 個/L，1 月數量最少，平均值為32 個/L。而從生物量上看，秋季浮游動物生物量達到最大，平均為0.870 mg/L。冬季浮游動物的生物量最少，平均為0.072 mg/L。不同季節浮游動物的優勢種不同：春季為臂尾輪蟲；夏季為臂尾輪蟲和象鼻溞；冬季為多肢輪蟲、臂尾輪蟲和無節幼體。具體名錄見表3。

表3 不同季節的浮游動物名錄

不同季節浮游動物種類組成如圖4 所示。輪蟲類占浮游動物種類總數的47.1%；枝角類占總數的29.4%；橈足類占總數的23.5%。浮游動物Shannon-Wiener 多樣性指數H和Pielou 均勻度指數J如圖5所示。兩者隨季節變化顯著，變化趨勢一致。春季和秋季相對較高，H和J平均值分別為3.82 和1.35；冬季最低，H和J分別為3.01 和1.07。浮游動物多樣性指數和均勻度指數均低于浮游植物。

圖5 不同季節浮游動物多樣性指數和均勻度指數

2.4 富營養化程度

烏溪江水庫遂昌縣境內各采樣點的綜合營養狀態指數見表4。由表可知，水庫綜合營養狀態指數平均值為38.63，各采樣點的營養狀態指數在27～52之間變動，表明烏溪江水庫遂昌縣境內全年水質總體上為中營養化狀態。從空間分布來看，各采樣點的綜合營養狀態差異不大。綜上所述，烏溪江水庫遂昌縣境內段處于中營養狀態。本文調查結果與以往烏溪江水庫相關調查結果基本一致［27］。

3 結論

烏溪江水庫各項水質理化指標（CODMn、TN、TP濃度）均符合GB 3838—2002國家地表水Ⅰ～Ⅱ類水質標準，水質良好。調查期間共采集浮游植物8門34種，各種類占比：綠藻＞硅藻＞藍藻。浮游動物3 門17 種，臂尾輪蟲為優勢種。Shannon-Wiener 多樣性指數和Pielou 均勻度指數均反映烏溪江水庫生物多樣性處于較高水平。水庫綜合營養水平評價結果顯示，烏溪江水庫處于中營養化狀態。烏溪江水庫集行洪排澇、蓄水灌溉、水產養殖、航運交通、生態景觀等功能于一體，須加強其水生生物多樣性資源保護，建立其水生態健康檢測機制，完善生物多樣性保護技術體系。