黃河流域河南段浮游藻類功能群分布特征及影響因子

王飛虎 楊 越 張 洋 秦祥朝 陳玉環 袁 杰 郭聰慧 董 靜*李學軍* 張 曼 高云霓 高肖飛

(1.河南師范大學水產學院, 新鄉 453007; 2.生態環境部黃河流域生態環境監督管理局生態環境監測與科學研究中心,鄭州 450000)

黃河是我國第二大河流, 歷史悠久, 被稱為中國的“母親河”, 是西北、華北地區十分重要的水資源。在資源性缺水嚴重的黃河流域, 特殊的水流泥沙特征、水生態污染、納污能力及生態環境承載能力低等生態環境問題, 已然成為制約經濟社會可持續發展的主要瓶頸之一。黃河在河南省境內全長 約711 km, 坐 標 在 北 緯34°34′—36°08′, 東 經110°22′—116.07′[1], 橫跨8市26縣(市、區), 總面積190000 hm2, 主要位于河南省北部, 水系包括干流、若干支流及水庫, 具有豐富的生物資源和自然資源, 為河南省經濟發展提供強大的資源動力。

浮游植物作為水生態系統的主要初級生產者,種類繁多, 能夠適應多種環境條件, 不同物種對水質環境變化十分敏感, 能夠及時準確、綜合反映水域生態系統特征[2]。雖已有大量文獻表明浮游藻類對水體評價具有較可靠的參考意義和價值[3,4], 但若僅僅基于傳統浮游植物分類無法很好地準確表征生境特征和水質狀況[5]。為能夠更好地分析浮游藻類在環境變化中的響應及表征環境特征, Reynolds等[6]和Padisák等[7]提出浮游藻類功能群理論(Functional groups, FG), 胡韌等[8]也對功能群的意義和分類方法進行了較為系統的歸納和闡述, 在我國已有不少生態學者探究了湖泊、水庫、河流等水體藻類功能群組成及生境特征[9,10]。FG分類法是根據浮游藻類對不同環境的敏感性、耐受性差異, 從而反映出藻類生境的屬性, 將藻類劃分成適應不同環境特征的類群, 迄今為止共劃分出39種藻類功能群, 涵蓋大部分藻類, 也是我國在河流、湖庫研究中較為常用的分類法[11]。基于FG功能群劃分法, 專為湖庫、河流制定的Q指數[12]及Qr指數[13]對評價水生態環境質量具有重要意義。

本研究在黃河流域河南段設置16個調查位點,通過FG劃分法對流域內浮游藻類功能群特征進行分析, 比較黃河河南段各水系間的環境因子差異,并采用RDA冗余分析探究影響浮游藻類生長的關鍵環境因子, 綜合評價黃河流域河南段水生態環境狀況, 旨為黃河水資源綜合利用、漁業資源保護、水生態環境保護等提供基礎資料和理論支撐。

1 調查方法

1.1 采樣時間及位點設置

2021年6月, 參照國控及省控水質監測斷面并結合自然保護區、省界斷面同時綜合考慮與流域生態保護重點區域的協同性, 在黃河河南段流域共設置16個采樣點, 包括干流、支流及水庫, 以滿足所監測生物種類、生境條件的采樣要求。詳細調查點位設置見表1, 并采用Arcgis 10.2地理軟件繪制黃河流域河南段采樣點位分布見圖1。

圖1 黃河流域河南段調查位點布設區域Fig.1 Graph of sampling sites of the Yellow River Basin in Henan Province

表1 黃河流域河南段16個調查點位信息Tab.1 Sampling sites of the Yellow River Basin in Henan Province

1.2 采樣方法及鑒定分類

浮游藻類采樣方法定量樣品采用1 L采水器, 在水面至以下0.5—1 m區域, 采集1 L水樣置于樣品瓶中。定性樣品采用25#浮游生物網在水中緩慢做“∞”形拖拉2min, 將收集到的樣品裝入100 mL樣品瓶中。定量樣品的固定與處理:固定按1%—1.5%的比例在水樣中加入魯哥氏液[14]。沉降濃縮:將固定樣品沉淀24 h濃縮至50—80 mL, 待鑒定。

浮游藻類鑒定與計數取0.1 mL樣品在10×10格的浮游植物計數框中, 從一側斜入蓋上蓋玻片, 蓋玻片時須防止氣泡產生, 然后在40×10倍光學顯微鏡下觀察,通過形態分類方法鑒定浮游藻類至屬(種)[15]。通過公式換算, 得出密度(豐度)值,再通過浮游藻類平均濕重(濕質量)及豐度關系得出生物量, 即浮游藻類的密度與藻類濕質量的乘積[16]。其中豐度單位為 cells/L, 生物量單位為 mg/L。

功能群的劃分功能群劃分方法有FG、MFG、MBFG和PFT四種, FG分類法更偏向浮游植物類群與環境特征之間的聯系, 把符合某種特定生境特征、具有相似敏感性的浮游藻類劃分為一個功能群。本文中將黃河流域河南段16個點位所鑒定出的藻類屬(種),參照Padisák等[7]在2009年補充提出的39種FG功能群分類法進行劃分。為進一步分析整個調查流域內藻類分布狀況及藻類與環境之間的關系, 將功能群總生物量占比＞5%的功能群歸為優勢功能群。

水質樣品采集、測定及評價現場監測所調查水體水溫(WT)、pH、溶解氧(DO)、電導率(Cond)、濁度(NTU),高錳酸鹽指數(CODMn)、氨氮(-N)、總磷(TP)和總氮(TN)測定在實驗室內分析完成, 參照《水和廢水監測分析方法》第4版[14]。

河流、湖泊和水庫水質評價, 采用單因子評價法, 將水質評價類別分為Ⅰ—Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類水質, 分別對應水質狀況為優、良好、輕度污染、中度污染和重度污染, 詳細方法參照《地表水環境質量標準》(GB3838-2002), 本次調查主要以DO、CODMn、-N、TP和TN指標進行水質評價。

1.3 數據分析處理

生物多樣性指數根據浮游藻類群落密度計算Shannon-Wiener多樣性指數(H′), 其中n為藻類總體個數,S為藻類種類數,ni為第i種藻類總個體數,Shannon-Wiener多樣性指數(H')[17,18]計算如下:

生物多樣性指數數值越小, 說明水體受到污染越嚴重[19], Shannon-Wiener多樣性指數水質評價結果分級表示為, 0—1重度污染, 1—2中度污染,2—3輕度污染, 3—+∞水質清潔[20,21]。

Qr指數和Q指數運用Qr[13]指數和Q指數[12]對黃河流域河南段的河流及水庫水質進行進一步評價分析, 其中n*為浮游藻類功能群的數量,Pi為第i個功能群生物量占總生物量比例, 因子數Fi為第i個功能群賦值, 計算如下:

式中,F因子賦值與功能群藻類的營養狀態、湍流度和滯留時間等有關, 且與藻類棲息環境的物理及化學性質有關, 所以需具備一定經驗的研究人員進行綜合判斷并賦值, 由于具有主觀因素,F因子并非固定值。本文中結合調查位點的環境特征(水色、海拔、湍流度、深淺等)和Borics等[13]提出的水體評價研究理論, 對F因子進行綜合賦值(表3)。

Qr指數與Q指數計算方式相同, Qr指數用以評價河流水質[12], Q指數用以評價水庫[13]及湖泊水質,水質評價結果分級: 0—1(差)、1—2(耐受)、2—3(中等)、3—4(好)和4—5(極好)[8]。

繪圖及生物統計分析采用Excel 2019、SPSS 26.0、GraphPad Prism 8.0.2軟件對所得數據進行統計分析、圖表繪制; 對所有藻類功能群及環境因子數據均通過lg(1+x)轉換標準化統一后, 采用Canoco 5.0軟件對浮游植物功能群和環境因子進行DCA和RDA分析作圖。

2 結果

種類組成本次16個調查點位共鑒定浮游藻類65屬154種, 隸屬于硅藻門、藍藻門、綠藻門、隱藻門、甲藻門、裸藻門和金藻門7門。其中,綠藻門在種類組成上占優勢(68種, 占比44.16%), 調查流域內無優勢種; 其次是硅藻門(60種, 占比38.96%), 調查流域內優勢種為小環藻(Cyclotellasp.)、顆粒溝鏈藻極窄變種(Aulacoseira granulata var.angustissima); 藍藻門(11種, 占比7.14%), 優勢種為束絲藻(Aphanizomenonsp.)、假魚腥藻(Pseudanabaenasp.); 此外, 裸藻門(6種, 占比3.9%); 隱藻門和甲藻門(4種, 各占比2.6%); 金藻門(1種, 占比0.65%)。黃河河南段流域內浮游植物優勢種及優勢度見表2。

表2 黃河流域河南段浮游藻類優勢種及優勢度Tab.2 Dominant phytoplankton species and their dominance of the Yellow River Basin in Henan Province

功能群劃分黃河流域河南段浮游藻類按照FG分類法共劃分23個功能群(表3), 分別是功能群B、C、D、E、F、G、H1、J、LM、Lo、M、MP、N、P、S1、T、W1、W2、X1、X2、X3、Xph和Y。其中, 功能群C、D、MP、J、Lo、F、P、X1和Y在所有點位中出現頻次大于80%, 為黃河流域河南段常見類群; 功能群LM、X2、S1、M出現頻次在30%—80%, 僅在其適宜的條件下出現; 而其他功能群出現頻次低于30%, 出現概率較低。

表3 黃河流域河南段浮游藻類功能群組成及生境特征Tab.3 Composition of phytoplankton functional groups and habitat characteristics of the Yellow River Basin in Henan Province

將總生物量占比＞5%的藻類功能群定義為優勢功能群, 包括功能群C、D、MP、P和J, 5類優勢功能群的共同特征為適應高營養、混合攪動, 偏渾濁的水體, 其中以小環藻、溝鏈藻為代表的功能群C生物量遠高于其他功能群, 其次是功能群D。

浮游藻類功能群空間分布不同調查點位、水系中浮游藻類功能群的組成及相對生物量存在差異, 其中黃河干流2個調查點位功能群的平均生物量為0.524 mg/L, 平均豐度為6.825×105cells/L;支流11個點位功能群的平均生物量為3.674 mg/L,平均豐度為5.68×106cells/L; 水庫3個點位功能群的平均生物量為2.345 mg/L, 平均豐度為4.27×106cells/L。

從圖2可知, 白馬寺的生物量最高, 為10.121 mg/L,其次是岳灘, 生物量為9.979 mg/L, 這兩個調查位點位于洛陽市黃河支流水系, 兩個調查位點直線距離較近, 且兩位點均具有16個功能群, 鑒定到浮游藻類種類多, 因此生物量相對較高; 但白馬寺是以小環藻為代表的功能群C為主, 而岳灘則以菱形藻和針桿藻為代表的功能群D為主。其余調查位點中,生物量最低的是小浪底, 生物量僅有0.229 mg/L, 只包含7種功能群, 是黃河流域河南段功能群種類分布最少的調查位點。

圖2 黃河流域河南段功能群組成分布及相對生物量Fig.2 Composition distribution and biomass of phytoplankton functional group of the Yellow River Basin in Henan Province

環境理化因子及分析黃河流域河南段16個調查點位的水溫區間在13.9—27.1℃, pH在7.0—8.7, 溶解氧在6.3—11.4 mg/L, 高錳酸鹽指數在1.4—4.2 mg/L, 氨氮在0.02—0.35 mg/L, 總磷在0.05—0.089 mg/L, 總氮在1.67—5.43 mg/L, 濁度在1.4—174。通過對干流、水庫、支流三大水系各環境因子特征分析, 黃河流域河南段水域水溫(WT)、pH、溶解氧(DO)、高錳酸鹽指數(CODMn)、氨氮(-N)、總磷(TP)和總氮(TN)均不具顯著性差異;干支流與水庫之間的濁度(NTU)具有顯著性差異(P＜0.05)。空間分布按照干流、水庫、支流的順序, WT呈上升趨勢, TN、NTU呈下降趨勢, DO、CODMn和TP變化幅度不大(圖3)。

圖3 黃河流域河南段各水系環境因子分析對比Fig.3 Analysis of environmental factors of the Yellow River Basin in Henan Province

通過對各環境因子指標(OD、CODMn、-N和TP)進行水質類別分析表明干、支流水質均屬Ⅰ—Ⅱ類(優), 水庫位點水體中TP含量微高, 水質屬Ⅲ—Ⅳ類(輕度磷污染); 而調查全流域水體TN含量都比較高, 水質屬劣Ⅴ類(重度氮污染)。

本次調查的11個支流位點涉及到伊河、沁河和洛河, 通過對不同支流間環境因子進行分析表明不同支流之間各環境因子均不具顯著性差異。其中, 洛河水溫最高, 總磷含量最高, 濁度最高且分布較均勻; 伊河流域溶解氧最低, 高錳酸鹽指數最高;洛河流域和伊河流域總氮分布差異較大, 沁河流域和伊河流域濁度分布差異較大(圖4)。

圖4 黃河流域河南段不同支流環境因子分析對比Fig.4 Analysis and comparison of environmental factors in different tributaries of the Yellow River Basin in Henan Province

水體中營養鹽對浮游藻類的生長有著非常重要的作用, 而N、P通常被認為是限制藻類生長的關鍵因子。對黃河流域河南段各調查點位進行氮磷比分析, 結果顯示支流中的氮磷比分布具有一定差異, 其中沁河流域五龍口調查位點氮磷比最高,為592∶1, 沁河流域武陟渠首調查點位最低, 為29∶1;水庫和干流的氮磷比相對支流較低(圖5)。

優勢功能群與環境因子的相關性分析通過對5類優勢功能群(C、D、MP、P和J)進行DCA分析顯示最大梯度值為2.2, 更適合線性模型RDA冗余分析探究優勢功能群與環境理化因子間的關系, RDA排序如圖6所示, 其中一軸的解釋度為49.37%, 二軸的解釋度為29.02%, 前兩軸能夠較好地解釋環境理化因子與浮游藻類功能群的關系。蒙特卡洛置換檢驗結果表明, 功能群C與TN呈負相關; 功能群MP與TP、-N、WT、pH和CODMn呈負相關; 功能群P與-N、WT和CODMn呈正相關; 功能群D與TN呈正相關; 功能群J與NTU呈正相關, 與DO呈強負相關; 環境因子CODMn(P=0.0273)為黃河流域河南段浮游藻類的主要影響影子。

生物多樣性指數、Q指數與Qr指數評價分析根據浮游藻類密度計算黃河流域河南段Shannon-Wiener多樣性指數, Shannon-Wiener指數在2.23—3.96 (圖7)。干流水系小浪底為2.62 (輕度污染), 花園口為2.51 (輕度污染); 水庫流域南山為2.99 (輕度污染), 大橫嶺為2.98 (輕度污染), 南村為3.33 (水質清潔); 支流水系武陟渠首為3.17 (水質清潔), 五龍口為3.63 (水質清潔), 沁陽伏背為2.85 (輕度污染), 龍門大橋為3.95 (水質清潔), 陶灣為3.39(水質清潔), 岳灘為2.23 (輕度污染), 白馬寺為3.14(水質清潔), 七里鋪為2.42 (輕度污染), 洛寧長水為2.27 (輕度污染), 洛河大橋為3.63 (水質清潔), 高崖寨為2.58 (輕度污染)。干流平均值為2.57 (輕度污染), 水庫平均值為3.1 (水質清潔), 支流平均值為3.02 (水質清潔)。

基于FG功能群分類得出的調查流域點位的Q指數和Qr指數范圍為2.05—3.98 (圖8)。干流水系小浪底為2.56 (中等), 花園口為4.27 (極好); 水庫流域南山為2.89 (中等), 大橫嶺為2.25 (中等), 南村為2.94 (中等);支流水系武陟渠首為3.38 (好), 五龍口為3.92 (好), 沁陽伏背為3.85 (好), 龍門大橋為3.95 (好), 陶灣為3.61(好), 岳灘為3.71 (好), 白馬寺為3.28 (好), 七里鋪為3.31 (好), 洛寧長水為3.47 (好), 洛河大橋為4.16 (極好), 高崖寨為3.28 (好)。干流平均值為3.41 (好), 水庫平均值為2.69 (中等), 支流平均值為3.63 (好)。

結合地表水環境評價來看, 白馬寺、龍門大橋、洛河大橋、陶灣、五龍口和武陟渠首6個調查點位的3種方式評價結果均為水質清潔, 且均為支流流域; 而大橫嶺、南村評價結果均為輕度污染,水質結果表示呈輕度磷污染。

3 討論

3.1 黃河流域河南段浮游藻類功能群組成及分布

黃河流域水生態環境的保護與我國經濟高質量發展密不可分, 黃河河南段主要位于黃河流域的中下游, 包含干流、支流和水庫等, 水系交錯復雜,遍布范圍廣, 對河南省社會經濟發展具有促進作用。然而近幾十年來, 受全球氣候改變和經濟發展需求, 黃河流域遭受河道阻流、水質惡化、污染物排放、漁資源濫捕和生物入侵等人類活動的影響,黃河流域的水質和生物多樣性呈下降趨勢[22]。浮游藻類作為水體中最主要的初級生產者, 對水體的污染物反應非常靈敏, 因此藻類的群落結構變化對水體水質具有指示作用[23], 通過對浮游藻類群落結構研究能夠為黃河水質、生物多樣性的監測與評估提供數據理論支持。在本研究中, 黃河流域河南段藻類組成種類主要為硅藻門、綠藻門和藍藻門,其中綠藻門種類最多, 與已有黃河流域藻類群落結構的研究報道相一致[24—27]。調查流域內以硅藻門的小環藻、溝鏈藻和藍藻門的束絲藻、假魚腥藻為優勢種(優勢度≥0.02)。以藍藻為優勢種的水體通常屬于富營養化體, 其中岳灘調查位點以H1功能群為主要貢獻者, 代表種類為假魚腥藻和束絲藻,該點位氮磷比為115.5∶1。值得注意的是, Schindler[28]認為低氮磷比會誘發束絲藻與假魚腥藻的生長, 而此次調查期間水體氮磷比為52—592, 遠遠大于Redfield比率, 即藻類健康生長的氮磷比例16∶1[29,30],所以本文研究發現束絲藻和假魚腥藻在高氮磷比水體中也能成為優勢類群。

基于FG功能群劃分法, 黃河流域河南段共劃分23個浮游藻類功能群, 其中優勢類群為功能群C、D、MP、P和J類。除功能群J外, 功能群C、D、MP和P主要貢獻物種均為硅藻門種類, 這些功能群的共同特征為適應富含營養鹽、高營養的水體。功能群C可存在于中小型水體, 且耐受低光照和低含碳量, 在所調查流域中占絕對優勢; 功能能群D常出現在渾濁的水體中, 黃河泥沙含量高, 透明度低, 較低的透明度會明顯抑制浮游植物的生長[31],成為大部分藻類的限制因子, 因此耐受低光照的功能群D也更容易在黃河流域生長; 功能群MP和P常出現在持續或半持續混動的水體中, 因此河流型水體更容易誘發這兩種藻類功能群占優勢。在此次調查中, 特征為在靜水的水庫水體中, 功能群MP和P生物量占比明顯低于水流具有一定混動的支流和干流水系。功能群J適宜生長在混合型富營養化的水體中, 而對高強度光照敏感, 在以功能群J為絕對優勢功能群的調查位點大橫嶺、南山和小浪底中,水溫均大于24.5℃, 并且調查時間處于夏季, 這與武安泉和郭寧[32]所探究的功能群J喜高溫, 夏季易形成優勢功能群的結論一致。

不同空間上浮游藻類功能群在豐度和生物量方面也存在一定差異。支流流域面積廣泛, 有的位處干流、湖庫的進出水口, 并且受生活污水、農田污水影響大, 營養鹽含量高, 水流較緩, 浮游藻類組成較為豐富。隨著人口和經濟的增長, 黃河下游支流部分地區形成的天然河漫灘被大面積開墾為農田, 還包括工業、畜牧業等人類活動的影響, 其中最大的來源是農田開墾導致大量富含氮、磷的化學肥料注入, 導致土壤中氮、磷含量逐漸增大, 這在李英臣等的研究[33]中得到證實, 而含氮、磷的工業污水和農業污水引起的水體的富營養化可以在短時間內出現[34], 這可能是支流不同點位氮磷比具有明顯差異的原因。有研究證實硅藻門種類可耐受高含量氮并大量生長[35,36], 而在高氮磷比條件下藍藻更易成為優勢類群[37]。在本次調查流域內水體高含量氮、高氮磷比的情況下, 同樣發現是以硅藻和藍藻為代表的功能群C、D、MP和P占優勢。此外, 調查的水庫位點輕度磷污染, 應防范水庫水體富營養化的發生, 可根據磷污染總量制定更為嚴格的磷排放標準, 實施引排污染源, 有節制地進行農田開墾, 限制施肥時間、改進施肥方式[38]。在本次調查中發現干流功能群種類遠遠少于支流和水庫的功能群數量, 可能是由于干流水體流速快、泥沙含量高、透光度低導致浮游藻類群落結構簡單,這與Straskraba等[39]的研究結論一致, 較快的水流流速會使得浮游藻類流失量增加, 種群豐度和種類都相應減少, 而在這種環境下就更適合以耐沖刷的針桿藻為代表的功能群D生長[40]。

3.2 黃河流域河南段浮游藻類功能群與環境因子的相關性

本次調查研究中各環境因子, 除濁度在干支流與水庫間呈顯著差異外, 其他因子均不具顯著性差異。通過RDA冗余分析結果表明, CODMn為黃河流域河南段浮游藻類組成與分布的關鍵驅動因子。其中優勢功能群C與TN呈強負相關; 功能群MP與TP、-N、WT、pH和CODMn呈負相關; 功能群P與-N、WT和CODMn呈正相關; 功能群D與TN呈正相關, 功能群J與NTU呈正相關, 與DO呈強負相關。功能群P、J類群生境特征為耐受低光照、低碳含量、半擾動或淺層水體, 黃河水體含沙量高, 透光度低, 有利于功能群P類群大量生長, 由于黃河流域河南段水文及人文影響, 例如河漫灘地勢、人工圍造農田污染等會導致氮、磷營養鹽的大量輸入, 可能導致以硅藻門、綠藻門為代表的功能群P、J類群浮游植物大量生長, 通常浮游藻類的大量生長會導致CODMn增加, 這與本研究的水化學檢測結果一致。各調查點位氮磷比分析結果均大于已報道的藻類生長最佳條件氮磷比(40∶1)[41], 且黃河流域河南段RDA冗余分析表明, 總磷與各優勢功能群均不具顯著差異(P＞0.05), 總氮與浮游藻類分布生長呈負相關, 說明總磷可能并不是影響流域內浮游藻類的主要限制因子。

3.3 基于環境評價的黃河水生態保護建議

浮游藻類傳統分類法通常以生物多樣性指數來評價水體環境狀態, 其主要是把藻類豐度分布包含的信息歸為單一的統計結果來反映水體狀態[42],以藻類群落結構的復雜程度來計算并指示水質健康狀況。FG功能群劃分方法是基于浮游藻類與水生態環境間的關系建立的, 基于FG功能群的Q指數評價則主要考慮特定環境特征(包括營養鹽、水體大小、深度和光照等)來進行水質評價[43,44], 與生物多樣性指數評價側重點不同, 評價結果也會存在差異。在本次調查中發現, 水庫流域的大橫嶺和南村,支流流域的白馬寺、龍門大橋、洛河大橋、陶灣、五龍口和武陟渠首8個調查點位的生物多樣性、Q指數評價結果均為水質清潔良好, 且與地表水環境評價結果相符, 兩種評價方法結果也可看出洛河流域水質相較于其他支流水質較差。而花園口、南村、高崖寨、洛寧長水、七里鋪、沁陽伏背和岳灘7個點位的評價結果不一致, 結合地表水環境評價分析來看, 干流和支流水質均為優良(TN不參評), 相比較Q指數評價結果更為準確。此外, 地表水環境評價結果表明黃河流域河南段水體呈重度氮污染, 支流的優勢類群為功能群H1和S1,主要包括對高氮、高磷營養鹽更耐受的藍藻門類,能夠充分利用氮、磷元素成為優勢種[45], 進一步證實了藻類功能群可較好的表征生境特征, 據此, 基于功能群提出的Qr與Q指數水質評價結果相較于生物多樣性指數可能具有更好的借鑒作用。將三種方法結合起來分析, 洛河流域相對其他支流水質偏差, 小浪底水庫呈輕度磷污染, 需要重點關注的是黃河河南段全流域水質呈重度氮污染。河南省為國家糧食大省, 農村面積占比大、人口密集, 土地開墾利用程度高。作為世界最大的化肥消費國, 粗放型耕作方式致使河流受化肥、農藥和農田殘留等污染。沿河支流形成的河漫灘、人工圍造農田開墾過度, 造成耕地質量下降、水質富營養化。同時受河南地域降水規律, 汛期一般在夏季, 恰逢農田耕作的重要時期, 使得生活污水、肥料污水、農田污水隨地表水注入水體, 并污染鄰近河流水質[46],導致氮磷含量超標。因此, 建議未來著手控制農田、肥料污染導致的氮源輸入, 鼓勵研究綠色新型配方肥料, 提高農民環保意識[47]; 控制工業、生活污水的排放。要想從根本上降低氮磷污染, 還要掌握控氮磷技術。結合浮游藻類與環境因子的分析結果及優勢功能群的環境指示特征表明, 黃河流域河南段有一定的富營養化特征和趨勢。所以針對此情況, 未來需著重進行干流及水庫水質監測, 預防藍藻水華的暴發。

4 結論

(1)本次黃河流域河南段調查共鑒定浮游藻類65屬154種, 以硅藻門的小環藻、溝鏈藻和藍藻門的束絲藻、假魚腥藻為絕對優勢種; 同時將鑒定藻類歸入23個功能群, 其中功能群C、D、MP、P和J為優勢功能群, 優勢功能群分布與TN呈負相關, 與TP、-N、CODMn和WT呈正相關。(2)結合地表水環境評價、基于功能群的Q指數與Qr指數評價、生物多樣性評價, 黃河河南段全流域水質呈重度氮污染, 干、支流水質較好(河流TN不參評), 水庫呈輕度磷污染, 洛河流域相對其他支流水質偏差。黃河流域河南段具有水體富營養化的特征和趨勢, 建議未來著重對流域內干流及水庫進行水質監測、減少氮磷輸入、預防藍藻水華發生。(3)最后要需要指出的是, 此次調查的時間在6月份, 只能得出晚春早夏的浮游藻類功能群分布特征及部分環境影響因子相關性, 對于其他水文水動力因子對黃河流域河南段浮游藻類是否具有驅動影響及各因子的權重仍需更深入地探討。