廣東潮州市崗山水庫浮游植物群落結構特征及水質評價

摘" 要：該研究為了解崗山水庫浮游植物多樣性與群落結構特征于2021年對崗山水庫浮游植物進行6次野外采樣調研。結果共鑒定浮游植物131種，隸屬8門67屬。綠藻門27屬56種，硅藻門18屬34種，藍藻門12屬26種，甲藻門、隱藻門各2屬4種，裸藻門3屬3種，金藻門2屬3種，黃藻門1屬1種。年優勢種10種。浮游植物種類數月變幅為38～92；細胞豐度在5.38×102～1.46×104個/L之間，平均豐度為6.14×103個/L。多樣性指數H變幅為1.61～8.06，平均值4.30；均勻度指數J為0.38～1.36，平均值0.80；豐富度指數D為1.98～4.63，平均值3.19。崗山水庫浮游植物種類季節演替比較快，其群落結構變化規律為冬季硅-藍-綠-隱藻型、春季隱-綠型、夏季藍-綠-硅藻型、秋季硅-綠型。通過多樣性指標判斷，崗山水庫水質處于輕污或無污狀態。

關鍵詞：浮游植物；多樣性；群落結構；崗山水庫；群落結構

中圖分類號：Q145" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）08-0024-06

Abstract：" In order to explore the phytoplankton diversity and community structure characteristics of Gangshan Reservoir， this study conducted six field sampling surveys of phytoplankton in Gangshan Reservoir in 2021. Results showed a total of 131 phytoplankton species belonging to 8 phyla and 67 genera were identified. There were 56 species in 27 genera of Chlorophyta， 34 species in 18 genera of Diatom， 26 species in 12 genera of Cyanobacteria， 4 species in 2 genera each of Dinoflagellata and Cryptophyta， 3 species in 3 genera of Eutrichia， 3 species in 2 genera of Chrysophyta， and 1 species in 1 genus of Xanthophyta. There were 10 dominant species in the year. The phytoplankton species ranged from 38 to 92. Cell abundance ranged from 5.38×102 to 1.46×104 cells/L， and the average abundance was 6.14×103 cells/L. The diversity index H ranged from 1.61 to 8.06， with an average value of 4.30. The evenness index J was 0.38-1.36， with an average value of 0.80. The richness index D ranges from 1.98 to 4.63， with an average value of 3.19. The seasonal succession of phytoplankton species in Gangshan Reservoir is relatively rapid， and the community structure changes in winter silica-blue-green-cryptoalgae type， spring crypto-green type， summer blue-green-diatom type， and autumn silica-green type. Judging by the diversity indexes， the water quality of Gangshan reservoir is in the state of light pollution or no pollution.

Keywords： phytoplankton; diversity; community structure; Gangshan reservoir; community structure

隨著社會和經濟的高速發展及人為活動的加劇，污染排放增加，水庫污染相對嚴重。我國水庫水質呈下降趨勢，1/3重要供水水庫出現富營養化現象[1]。在水資源短缺和水環境惡化的雙重考驗下，河湖供水水質明顯退化，加大了我們對水庫水源的依賴，特別是地處亞熱帶的東南沿海省市，水庫型水源地日益成為區域經濟社會可持續發展的重要保障。為保障水庫水資源的可持續利用，保護水庫生態系統顯得尤為重要。浮游植物作為水體中食物鏈的基礎，是水體中主要的初級生產者，其個體壽命較短，生活史周期短，對環境變化的響應速度快，是水環境質量的重要指示生物，其種類、數量等群落特征常作為評價和監測水環境的重要指標[2-3]。崗山水庫是韓江水系連通的中型灌溉水庫，控制流域面積88 km2，總庫容5.3×107 m3，設計灌溉面積37 870畝（一畝約等于667 m2），有關該水庫的水環境生態學研究未見報道。本文從崗山水庫浮游植物群落結構和周年變化的生態學特征進行分析，探討崗山水庫浮游植物群落結構組成與動態，對水庫水質進行評價，為水資源的合理開發利用和生態管理提供基礎資料和科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點設置與采樣時間

根據崗山水庫的庫盆特點，設置3個采樣點，分別為S1、S2、S3，如圖1所示。于2021年1月、3月、5月、7月、9月和11月進行6次采樣。

1.2 采樣和測定方法

采用HQ40d雙通道多參數分析儀，測定水體的溶解氧、鹽度、溫度和pH，透明度采用賽氏盤測定。定性樣品用25號浮游生物網（孔徑65 μm）采集，在水深0.5 m處以0.5 m/s 的速度呈“∞”型拖網5 min，富集后裝入50 mL塑料瓶中，帶回實驗室在10×40倍Nikon E100生物顯微鏡下采用迅數顯微鏡圖像處理系統Shineso-Mic進行活體拍照、觀察分類及鑒定[4]。

定量樣品用2 L不銹鋼采水器從表層0．5 m處每隔1 m采至底部，水樣混合后經25號浮游生物網過濾后暫置于離心管中，加入1%魯哥氏液。回實驗室后靜置48 h后棄上清液，然后定容至50 mL，置于貼好標簽的離心管中保存供鏡檢計數。

浮游植物的觀察計數用0.1 mL浮游植物計數框在10×40倍Nikon E100生物顯微鏡下鏡檢鑒定[4]。計數時先充分搖勻濃縮液，然后用移液器吸取0.1 mL樣品放入計數框中進行全片計數。每個樣品計數2片，取其平均值做最終結果。若兩片計數結果相差15%以上，則進行第3片計數，取其中個數相近的2片的平均值。最后換算成每升水樣中藻類的細胞個數，即為細胞豐度（個/L）。

1.3 數據分析

根據浮游植物的平均豐度（i）、相對豐富度（Q，%）[5]、出現頻度（fi）、優勢度（Y）[6]、種類相似性指數（X，Jaccard）[6]和香農-威納多樣性指數（H， Shannon-Wiener index）、Pielou均勻度指數（J，Pielou）、Margalef物種豐富度指數（D，Margalef）[7]對崗山水庫浮游植物的群落結構進行分析。上述各項指數的計算公式如下

2 結果

2.1 浮游植物種類組成

共鑒定出浮游植物131種，隸屬于8門67屬。崗山水庫浮游植物主要是綠藻、硅藻和藍藻，同時還有少量黃藻、甲藻、金藻、裸藻和隱藻。其中，綠藻門56種，占42.75%；硅藻門34種，占25.95%；藍藻門26種，占19.85%；黃藻門、甲藻門、金藻門、裸藻門和隱藻門分別為1、4、3、3和4種，各占0.76%，3.05%，2.29%、2.29%和3.05%，詳見表1。

2.1.1 群落種類組成各月相似性

崗山水庫浮游植物種類在任意兩月之間的相似性指數X變幅為0.26～0.51（表2），平均值為0.36，除了1月與7月的浮游植物種群為中度相似（X=0.51）外，其余任意兩月間的浮游植物種群均為輕度相似（X變幅為0.26～0.50）。

2.1.2 群落結構組成季節變化

各月間的浮游植物的種類組成均是綠藻、硅藻和藍藻，綠藻所占的比例最高，為37%～50%，其次為硅藻23%～33%，藍藻11%～23%。此外，調查期間除了3月未發現裸藻和5月未發現金藻外，其它月份均出現少量的黃藻、甲藻、金藻、裸藻和隱藻，如圖2所示。

2.1.3 群落種數組成的季節變化特征

崗山水庫每個季節的浮游植物種類分布表現出較明顯的季節更替，1月為91種，3月為40種，5月為61種，7月為92種，9月為48種，11月為38種。其中，7月的種類數最高，11月的種類數最低，且在兩個季節交替期間的種類數大多較少，即3月、9月和11月的種類數較少。另外，全年的種類數變化呈現先下降，后上升，再下降的趨勢，即1—3月下降，3—7月呈現上升趨勢，7—11月呈現下降趨勢。此外，對各月種類數貢獻較大的藻類是硅藻、藍藻和綠藻，且其周年變化規律基本與各月總種類數的變化規律一致，如圖3所示。

2.1.4 優勢種季節變化特征

相對豐富度大于10%為月的優勢種[5]，優勢度Ygt;0.02[6]年優勢種。調查期間，各月優勢種變化較大，季節演替明顯，其相對豐富度變化范圍為11.27%～50.66%，共檢出優勢種9種（表3），分別為蛋白核小球藻、卵形隱藻、平滑四星藻、湖生卵囊藻、尖針桿藻、長刺根管藻、角甲藻、小環藻和小球藻。其中，3月的優勢種卵形隱藻，其相對豐富度達周年最大值，為50.66%；9月的優勢種尖針桿藻，其相對豐富度達周年次大值，為43.08%。

年優勢種7種（表4），分別為卵形隱藻、平滑四星藻、湖生卵囊藻、尖針桿藻、小環藻、小球藻和雙對柵藻。

屬綠藻的優勢種有5種，為蛋白核小球藻、平滑四星藻、湖生卵囊藻、小球藻和雙對柵藻；硅藻有3種，為尖針桿藻、長刺根管藻和小環藻；隱藻門和甲藻門各有1種，為卵形隱藻和角甲藻。

2.2 浮游植物群落細胞數量結構組成及季節變化特征

2.2.1 群落細胞數量組成特征

崗山水庫浮游植物群落細胞豐度月變幅在5.38×102～1.46×104 個/L之間，平均值6.14×103 個/L，其細胞數量主要由綠藻、硅藻、隱藻和藍藻組成，占浮游植物細胞總數量的百分比分別為51.58%、33.86%、10.99%和2.85%，如圖4所示。

2.2.2 群落豐度的季節變化

浮游植物群落豐度最高值出現在1月，最低值出現在11月，且表現出一定的季節變化規律（圖5），整體呈現先下降，后上升，再下降的趨勢。各月份群落豐度貢獻較大的是硅藻、藍藻和綠藻。

2.3 浮游植物群落結構季節更替規律

從各門浮游植物豐度的周年變化來看（表5），1月主要藻類為硅藻、藍藻、綠藻和隱藻；3月主要藻類為隱藻；5月主要藻類為綠藻；7月主要藻類為藍藻、綠藻和 硅藻；9月主要藻類為硅藻、綠藻。另外，11月的各門藻類細胞數量雖在周年中均處于較低值，其主要藻類為綠藻和硅藻。因此，浮游植物群落結構季節更替規律為冬季硅-藍-綠-隱藻型，向春季隱-綠型、向夏季藍-綠-硅藻型、向秋季硅-綠藻型更替。

2.4 浮游植物群落多樣性及其季節變化特征

多樣性指數H變化范圍為1.61～8.06，平均值為4.30；均勻度指數J變化范圍為0.38～1.36，平均值為0.80；豐富度指數D變化范圍為1.98～4.63，平均值為3.19，如圖6所示。多樣性指數H、均勻度指數J和豐富度指數D的最高值均出現在7月，最低值均出現在11月，群落整體多樣性夏冬季高于春秋季。

2.5 水環境因子

調查期間，崗山水庫水體透明度的變化范圍為1.25～2.00 m；溶解氧的變化范圍為6.09～9.46 mg/L，其中，最高值出現在5月，最低值出現在11月；水溫的變化較大，變化范圍為16.40～31.50 ℃，其中，1月的水溫最低，7月的水溫最高；pH的變化范圍為6.72～8.83，鹽度的變化范圍為0.03～0.05 mg/L，見表6。

3 討論

3.1 崗山水庫浮游植物的群落組成及其季節演替

相似性指數與不同時間群落結構的物種組成有關，反應了生境的相似程度，相似性指數越大，種群就越相似、生境也越接近，相似性等級一般劃分為6級[8]。崗山水庫浮游植物相似性系數在0.26～0.51之間，平均值為0.36，大部分月份的浮游植物種群為輕度相似（Ⅲ級），表明崗山水庫各月約有64%的種類組成不相同，浮游植物種類演替比較快，生境變化比較大。其中，1月與3月的相似性指數最小，為0.26，說明調查期間崗山水庫1月與3月的生境變化最大，其原因與環境因子的改變有關。在此期間的的透明度、溫度、pH及鹽度的變化很小，而溶解氧的變化相對較大，說明造成1月與3月浮游植物種類演替快的主要原因與溶解氧有較大的關聯性。有研究表明DO、TN、N03--N、N02--N、Mg2+和Ca2+等是影響浮游植物群落結構的主要環境因子[9]。

崗山水庫浮游植物種類數的變化呈現1—3月下降，3—7月上升趨勢，7—11月下降趨勢。其中，7月種類最多，共92 種， 11 月種類最少，共38 種，3月的種類40種。這與張華等[7]對浙江緊水灘水庫研究表明的結果相似。此外，王麗卿等[6]研究表明，一般在2個季節交替期間種類數較少，即冬末春初、春末夏初及夏末、冬初的種類數較少。在本次研究中，春初（3月）、秋初（9月）和秋末（11月）的種類數較少，這與本研究結果一致。

研究表明，污染水體浮游植物種群密度大，通常以藍藻為優勢種群[10]，而崗山水庫優勢種群全年未見藍藻，這表明崗山水庫的水質污染程度低或未受到污染。本研究發現1—3月的細胞豐度存在驟減現象。影響細胞豐度變化的因素主要有生物因素和非生物因素，其中，浮游動物攝食是影響浮游植物群落演替的重要生物因素。PEG模型[11]認為，春季枝角類大型種類對浮游植物的攝食是引起浮游植物數量減少的重要原因，但目前在崗山水庫的研究中，未同時對浮游動物展開研究，其原因有待進一步驗證。

崗山水庫浮游植物群落結構季節更替規律為冬季硅-藍-綠-隱藻型、春季隱-綠型、夏季藍-綠-硅藻型、秋季硅-綠型。這與浙江橫山水庫研究[12]的群落結構變化規律為冬季硅-隱藻型、春季硅-隱藻型、夏季藍-綠藻型、秋季硅藻型有所區別。這可能與氣候和水庫庫容大小有關，橫山水庫地處亞熱帶季風氣候區，調查期間測得的水溫均值為19.90 ℃，最大值為29.98 ℃，最小值為9.57 ℃；而崗山水庫地處亞熱帶海洋性季風氣候區，調查期間測得的水溫均值為24.67 ℃，最大值為31.50 ℃，最小值為16.40 ℃，四季不如橫山水庫分明，且崗山水庫相比于橫山水庫其庫容較小，更易受外界環境的影響。

3.2 浮游植物群落多樣性與水質評價

物種多樣性是群落結構特有的生物學特征，是衡量一定區域內生物資源豐富程度的一個客觀指標[9]。從崗山水庫浮游植物多樣性指數（H）、均勻度指數（J）的調查結果來看，浮游植物多樣性指數屬于Ⅴ級的有4 次，分別為1、5、7、9月，屬于Ⅳ、Ⅲ級的各1次，分別為3月、11月，且周年多樣性指數月均值屬于Ⅴ級，Pielou均勻度指數（J）全年大于0.3，表明崗山水庫浮游植物多樣性較高，均勻度較好，其浮游植物群落結構處于較完整、穩定的狀態。

此外，據Shannon-Wiener 多樣性指數（H）、Pielou均勻度指數（J）、Margalef物種豐富度（D）的大小可對水質的污染狀況可進行評價。崗山水庫浮游植物多樣性指數（H）、豐富度指數（D）和均勻度指數（J）的平均值結果來看，崗山水庫水質為輕度污染或無污染狀態。這歸功于潮州市近年對水庫周邊的污染治理及網箱養魚的管控。

3.3 影響浮游植物群落結構的環境因子分析

水溫是影響浮游植物群落結構的重要環境因子[13]，隱藻適宜在水溫較低的環境中生長，本研究1月和3月水溫全年最低分別為16.40 、16.80 ℃。且隱藻在這兩個月的豐度最高，3月份為優勢物種，相對豐富度占50.66%，這應該與水溫較低，適合隱藻的生長有關。

針桿藻、長刺根管藻和小環藻均為硅藻門，在崗山水庫冬季為優勢種與該季節光照弱、水溫低和營養鹽較低的水環境有關。硅藻具有適應在低光照生長的生理機制。硅藻能夠迅速地增加單位細胞葉綠素和輔助色素的含量以提高對光的捕捉能力，而且冬季雨量少，水體中的營養鹽被消耗，水體營養鹽含量低，適宜硅藻的生長[14]。角甲藻成為11月的優勢種的主要原因可能與11月份的磷含量較其他月份低，且甲藻具有適應在低磷環境生長的生理機制有關[15]。

綠藻和藍藻的種類數和豐度在3—7月呈上升趨勢，7月形成小高峰，與水溫升高有關， 3月水溫較低，不利于藍、綠藻生長，藍、綠藻豐度低，5月和7月的水溫高分別為30.00、31.50℃，介于25～35 ℃，適宜藍綠藻生長[12]，從而使其數量持續增加。

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