巢湖水質(zhì)現(xiàn)狀及浮游生物群落結(jié)構(gòu)特征

李懷國　楊長明　王育來

摘要[目的]了解巢湖浮游生物群落結(jié)構(gòu)特征。[方法]以巢湖為研究對象，分析巢湖全湖水體生源要素空間分布特征，監(jiān)測巢湖浮游植物和浮游動(dòng)物群落組成特征及多樣性。[結(jié)果]巢湖氮磷比仍較適宜藍(lán)藻生長，巢湖水域共鑒定出7門42屬93種浮游植物，其中綠藻門為優(yōu)勢種（50種），浮游植物密度在1.48×107～17.44×107 cells/L，且浮游植物群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易受外界環(huán)境影響；浮游動(dòng)物4門35屬70種，其中輪蟲種類數(shù)最多，占浮游動(dòng)物總種類的45.71%，巢湖浮游動(dòng)物多樣性比較豐富，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。[結(jié)論]研究結(jié)果為巢湖生態(tài)恢復(fù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞巢湖；浮游植物；浮游動(dòng)物；生物多樣性

中圖分類號(hào)X524文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2017）22-0013-04

Abstract[Objective] The aim was to understand community structure characteristics of plankton in Chaohu Lake.[Method] We investigated water quality for Chaohu Lake.Simultaneously，we investigated the community structure of phytoplankton and zooplankton，including plankton composition，cell density and their biodiversity.[Result] The ratio of N/P was suitable to the growth of bluegreen algae，and we identified 7 phyla， 42 genera and 93 species for phytoplankton in Chaohu Lake，and Cryptophyta was the dominant species（50 species）.Phytoplankton cell density in Chaohu Lake ranged from 1.48×107 cells/L to 17.44×107 cells/L，and the phytoplankton community structure was unstable，which was affected by other environmental factors.Simultaneous，there were high richness biodiversity for zooplanktonin Chaohu Lake，including 4 phyla， 35 genera and 70 species，and we observed rotifer was the dominant species，which contributed to 45.71% of zooplankton in Chaohu Lake，but the phytoplankton community structure was stable.[Conclusion] These results would provide the basic data and novel ideas for ecological restoration.

Key wordsChaohu Lake；Phytoplankton；Zooplankton；Biodiversity

隨著城市化進(jìn)程的加速，人類對流域水資源的過渡開發(fā)與利用導(dǎo)致了流域水資源“質(zhì)”和“量”方面的退化，進(jìn)而影響了流域水生態(tài)系統(tǒng)的健康[1]。巢湖是我國五大淡水湖之一，位于長江中下游左岸，屬長江流域重要支流，屬過流性湖泊。隨著巢湖流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口數(shù)量的急劇增加，大量污染物和營養(yǎng)鹽不斷排入巢湖，水環(huán)境質(zhì)量與水生態(tài)功能日趨惡化。

生源要素（如氮和磷）是藻類生長最重要的營養(yǎng)因子，李哲等[2]對三峽水庫小江回水區(qū)進(jìn)行調(diào)查研究，認(rèn)為較低水平的氮磷比會(huì)誘使固氮型藍(lán)藻迅速生長，并最終促成水華。在營養(yǎng)程度高的水體，光對浮游植物的群落結(jié)構(gòu)影響非常重要；而在營養(yǎng)程度低或水力條件相對穩(wěn)定的情況下，營養(yǎng)鹽對浮游植物群落的結(jié)構(gòu)影響較大[3]。另外，有研究表明，除了營養(yǎng)狀態(tài)的因素，浮游動(dòng)物可能是控制浮游植物現(xiàn)存量的主要因子之一，“上行效應(yīng)”和“下行效應(yīng)”同時(shí)調(diào)節(jié)著浮游植物和浮游動(dòng)物豐度的動(dòng)態(tài)變化[4]。提出浮游動(dòng)物的生物量不僅是營養(yǎng)負(fù)荷的反映，而且取決于魚類的存在，因?yàn)轸~類能夠降低浮游動(dòng)物的生物量，進(jìn)一步引起浮游植物生長；武漢東湖利用放養(yǎng)鰱、鳙的辦法控制了微囊藻的水華，至今效果長達(dá)10余年。筆者以巢湖為研究對象，考察了巢湖水體營養(yǎng)要素、浮游植物與浮游動(dòng)物空間分布特征，并初步探討了巢湖增殖放流的可能環(huán)境效益，以期為巢湖流域水域生態(tài)健康與可持續(xù)漁業(yè)發(fā)展提供新思路。

1研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

巢湖（117°16′54″～117°51′46″ E， 31°25′28″～31°43′28″ N）是我國第五大淡水湖，位于長江下游的安徽省中部，是合肥沿湖縣（市）區(qū)的重要飲用水源地，具有工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉、交通航運(yùn)、漁業(yè)、防洪和旅游等多種功能。巢湖流域?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，雨量適中，巢湖流域面積達(dá)13 350 km2，正常水位湖面面積為780 km2，平均深度為3 m。

1.2研究方法

1.2.1樣品采集。在巢湖全湖設(shè)置20個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)（圖1），于2015年7月20日采集水樣，開展水質(zhì)指標(biāo)與浮游植物和浮游動(dòng)物調(diào)查。水樣于4 ℃保存并運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

1.2.2水質(zhì)分析方法。

巢湖水體總氮（TN）、總磷（TP）、溶解性總氮（DTN）、溶解性總磷（DTP）、NH+4、NO-3、NO-2、PO3-4和CODMn采用國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測分析方法[5]。葉綠素a含量使用浮游植物熒光儀（Phyto-PAM，Walz）通過活體藻細(xì)胞葉綠素?zé)晒鉁y定，并通過傳統(tǒng)方法（熱乙醇法）[6]進(jìn)行校正。

1.2.3浮游植物分析方法。

浮游植物樣品使用1 L 的有機(jī)玻璃采水器于水面下0.5 m 左右采樣，轉(zhuǎn)移到塑料采樣瓶后立即加入15 mL 魯哥試劑進(jìn)行固定。帶回實(shí)驗(yàn)室后，將水樣充分搖蕩后倒入廣口玻璃瓶內(nèi)，靜止24～48 h使浮游藻類自動(dòng)沉淀下來，利用虹吸法將沉淀器中上清液緩慢吸出，剩余沉淀收集到定量瓶內(nèi)濃縮至50 mL，以待鏡檢鑒定。種類鑒定參考用書為《中國淡水藻志》《淡水藻類寫真（第一卷）》，每個(gè)樣品重復(fù)3次。

采用25 號(hào)浮游生物網(wǎng)采集（ 網(wǎng)孔0.064 mm） ，于水面以下作“∞”狀拖動(dòng)浮游動(dòng)物網(wǎng)數(shù)次，將濃縮于網(wǎng)頭的水樣收集于50 mL標(biāo)本瓶中，用4%甲醛溶液現(xiàn)場固定，以待鏡檢鑒定。種類鑒定參照《淡水微型生物圖譜》《淡水浮游生物研究方法》《中國淡水輪蟲志》《中國動(dòng)物志淡水枝角類》《中國動(dòng)物志淡水橈足類》，每個(gè)樣品重復(fù)3次。

1.2.4數(shù)據(jù)處理。采用物種多樣性指數(shù)——Shannon-Wiener 指數(shù)（H′）、物種豐富度指數(shù)——Margalef 指數(shù)（d） 和物種均勻度指數(shù)——Pielou指數(shù)（J） 。

Shannon-Wiener 指數(shù)（H′）：H′2=-si=1Pi×lnPi

Pi=ni/N

Margalef 指數(shù)（d）：dMa=（S-1）lnN

Pielou指數(shù)（J）：J=H′Hmax，Hmax=log2S

式中，S為群落中所有物種數(shù)目；N為群落中所有個(gè)體數(shù)量；ni為群落中第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)量。

2結(jié)果與分析

2.1巢湖水質(zhì)現(xiàn)狀分析

由表1可知，TN和TP分別為（5.11±0.73）和（0.074±0.055）mg/L， DTN和DTP含量分別為（3.58±0.76）和（0.030±0.026）mg/L，氨氮濃度為（0.71±0.28）mg/L，CODMn含量為（3.95±1.53）mg/L，葉綠素a含量為（14.15±8.78）μg/L。巢湖水體污染主要是TP和TN超標(biāo)，東半湖氮磷比基本維持在10.0～25.0；西半湖氮磷比近年來明顯升高，但仍在25.0以下，基本維持在5.0～25.0，仍較適宜藍(lán)藻生長。

2.2巢湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

2.2.1巢湖浮游植物組成。

2015年夏季通過對巢湖水域20個(gè)采樣點(diǎn)的采樣調(diào)查，共鑒定出綠藻門（Chlorophyta）、硅藻門（Bacillariophyta）、藍(lán)藻門（Cyanophyta）、隱藻門（Cryptophyta）、甲藻門（Pyrrophyta）、金藻門（Chrysophyta）和裸藻門（Euglenophyta）共7門42屬93種（包括變種和變型）。其中，綠藻門種類最多，為50種，占浮游植物種類總數(shù)的53.76%；其次為裸藻門，共計(jì)14種，占浮游植物種類總數(shù)的15.05%；藍(lán)藻門共計(jì)12種，占浮游植物種類總數(shù)的12.90%；硅藻門共計(jì)11種，占浮游植物種類總數(shù)的11.83%；隱藻門3種，占浮游植物種類總數(shù)的3.23%；甲藻門共計(jì)2種，占浮游植物種類總數(shù)的2.15%；金藻門種類最少，為1種，占浮游植物種類總數(shù)的1.08%。

以優(yōu)勢度指數(shù)Y>0.02定為優(yōu)勢種，通過2015年調(diào)查采樣，巢湖共發(fā)現(xiàn)浮游植物優(yōu)勢類群為1門2屬2種，分別為藍(lán)藻門微囊藻屬的微囊藻（Microcystis spp.）和假魚腥藻屬的假魚腥藻（Pseudanabaena sp.），其優(yōu)勢度分別為0.90和0.02。

2.2.2浮游植物現(xiàn)存量。由圖2可知，2015年調(diào)查采樣巢湖20個(gè)采樣點(diǎn)浮游植物密度在1.48×107～17.44×107 cells/L，平均密度為6.46×107cells/L。其中，浮游植物最大密度出現(xiàn)在13號(hào)采樣點(diǎn)，其次為16號(hào)采樣點(diǎn)，浮游植物最小密度出現(xiàn)在11號(hào)采樣點(diǎn)。巢湖水域20個(gè)采樣點(diǎn)浮游植物生物量在1.80～12.21 mg/L，平均生物量為5.16 mg/L。浮游植物最大生物量出現(xiàn)在13號(hào)采樣點(diǎn)，其次為16號(hào)采樣點(diǎn)，浮游植物最小生物量出現(xiàn)在5號(hào)采樣點(diǎn)。

2.2.3浮游植物群落多樣性。

浮游植物作為水域中生命有機(jī)體的最原始生產(chǎn)者，其組成與多樣性的變化將直接影響到江湖生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。多樣性指數(shù)隨藻類種（屬）數(shù)的增多而增大，在受污染的水體中，Shannon-Weiner指數(shù)減小，相似性增大，一些耐受污染的種類細(xì)胞數(shù)（個(gè)體數(shù)）明顯增加，所以多樣性指數(shù)越小，水體富營養(yǎng)化程度越嚴(yán)重。均勻度是實(shí)際多樣性指數(shù)與理論上最大多樣性指數(shù)的比值，是一個(gè)相對值，其數(shù)值在0～1，用它來評(píng)價(jià)生物群落的多樣性更為直觀、清晰，能夠反映出各物種個(gè)體數(shù)目分配的均勻程度。通常以均勻度大于0.3作為生物群落多樣性較好的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。一般而言，較為穩(wěn)定的群落具有較高的多樣性和均勻度。通過分析浮游生物群落的多樣性能更好地反映調(diào)查水域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

巢湖20個(gè)采樣點(diǎn)浮游植物密度的調(diào)查結(jié)果（圖3）表明，該水域浮游植物的Shannon-Weiner指數(shù)在0.11～1.85，均值為0.86，Shannon-Weiner指數(shù)最大值出現(xiàn)在9號(hào)采樣點(diǎn)，最小值出現(xiàn)在4號(hào)采樣點(diǎn)。浮游植物Shannon-Weiner指數(shù)是表示其種群多樣性的特征值，一般認(rèn)為大于1屬于浮游植物生長正常，小于1時(shí)可能受到環(huán)境因素的影響，Shannon-Weiner指數(shù)越大，水質(zhì)越好。浮游植物群落Shannon-Weiner指數(shù)計(jì)算結(jié)果表明，巢湖水域浮游植物群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易受外來因素的影響。

巢湖20個(gè)采樣點(diǎn)浮游植物群落均勻度指數(shù)在0.03～0.42，平均為0.19。浮游植物群落均勻度指數(shù)最大值出現(xiàn)在9號(hào)采樣點(diǎn)，最小值出現(xiàn)于4號(hào)采樣點(diǎn)。巢湖水域浮游植物豐富度指數(shù)在0.43～1.77，平均為0.86。浮游植物群落豐富度指數(shù)最大值出現(xiàn)在18號(hào)采樣點(diǎn)，最小值出現(xiàn)于4號(hào)采樣點(diǎn)。

2.3巢湖浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征

2.3.1浮游動(dòng)物群落組成。

2015年通過對巢湖20個(gè)采樣點(diǎn)的定性采樣調(diào)查，共鑒定浮游動(dòng)物4門35屬70種，其中輪蟲種類數(shù)最多，為16屬32種，占浮游動(dòng)物總種類的45.71%；原生動(dòng)物次之，為5屬22種，占浮游動(dòng)物總種類的31.43%；枝角類7屬9種，占浮游動(dòng)物總種類的12.86%；橈足類種類數(shù)最少，為7屬7種（包含橈足幼體和無節(jié)幼體），占浮游動(dòng)物總種類的10.00%。

以優(yōu)勢度指數(shù)Y>0.02定為優(yōu)勢種，通過2015年的調(diào)查采樣，巢湖共發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物優(yōu)勢類群3門5屬5種，分別為原生動(dòng)物、輪蟲和橈足類，其中原生動(dòng)物和橈足類優(yōu)勢種均為1種，而輪蟲優(yōu)勢種類最多為3種。第一優(yōu)勢種為原生動(dòng)物的雷殿似鈴殼蟲（Tintinnopsis leidyi sp.），優(yōu)勢度為0.28，第二優(yōu)勢種為輪蟲類的針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla），其優(yōu)勢度為0.09，之后為輪蟲類的曲腿龜甲輪蟲（KeratelIa valaa）和橈足類的無節(jié)幼體（Copepod nauplii），優(yōu)勢度分別為0.09和0.05，而第五優(yōu)勢種為輪蟲類的瘤甲腔輪蟲（Lecane nodosa），其優(yōu)勢度為0.02。

2.3.2浮游動(dòng)物群落現(xiàn)存量。

2015年巢湖20個(gè)采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物的調(diào)查結(jié)果（圖4）表明，巢湖浮游動(dòng)物平均密度為2 734.05 ind./L，變化幅度為748.35～13 788.15 ind./L，其中浮游動(dòng)物最大密度出現(xiàn)在15號(hào)采樣點(diǎn)，2號(hào)采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物密度最??；浮游動(dòng)物生物量在1.21～5.90 mg/L，浮游動(dòng)物平均生物量為2.90 mg/L，其中浮游動(dòng)物最大密度出現(xiàn)在19號(hào)采樣點(diǎn)，4號(hào)采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物密度最小。

2.3.3浮游動(dòng)物群落多樣性。

2015年巢湖浮游動(dòng)物調(diào)查結(jié)果（圖5）表明，巢湖浮游動(dòng)物Shannon-Weiner指數(shù)在1.64～3.85，平均值為2.83，其中浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)最高值出現(xiàn)在10號(hào)采樣點(diǎn)，最低值出現(xiàn)在15號(hào)采樣點(diǎn)；浮游動(dòng)物均勻度指數(shù)在0.39～0.79，平均值為0.67，浮游動(dòng)物均勻度指數(shù)最高值出現(xiàn)在19號(hào)采樣點(diǎn)，最低值出現(xiàn)在15號(hào)采樣點(diǎn)；浮游動(dòng)物豐富度指數(shù)在0.86～2.87，平均值為1.67，其中浮游動(dòng)物豐富度指數(shù)最高值出現(xiàn)在10號(hào)采樣點(diǎn)，最低值出現(xiàn)在9號(hào)采樣點(diǎn)。根據(jù)生物多樣性閾值的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，巢湖浮游動(dòng)物多樣性比較豐富；根據(jù)均勻度指數(shù)，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好。

3結(jié)論

巢湖水體污染主要是總磷和總氮超標(biāo)，氮磷比基本維持在5.0～25.0，仍較適宜藍(lán)藻生長。巢湖水域共鑒定出7門42屬93種浮游植物，其中綠藻門為優(yōu)勢種（50種），占浮游植物種類總數(shù)的53.76%，浮游植物密度在1.48×107～17.44×107 cells/L，且浮游植物群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易受外界環(huán)境影響；巢湖水域共鑒定浮游動(dòng)物4門35屬70種，其中輪蟲種類數(shù)最多，為16屬32種，占浮游動(dòng)物總種類的45.71%。巢湖浮游動(dòng)物多樣性比較豐富，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好。

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