渾河浮游植物時空分布特征研究

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(遼寧省沈陽水文局，遼寧 沈陽 110003)

渾河古稱沈水，又稱小遼河。歷史上曾經(jīng)是遼河最大的支流，現(xiàn)為獨立入海的河流、同時也是遼寧省水資源最豐富的內(nèi)河。浮游植物是水環(huán)境中的初級生產(chǎn)者,是食物鏈的第一環(huán)節(jié), 在能量流動和物質(zhì)循環(huán)過程中具有十分重要的作用[1]。浮游植物能夠通過光合作用制造有機(jī)物,其種類、組成和數(shù)量的變化不僅可以影響到其他水生生物的生存, 還會對整個水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的平衡造成一定影響；同時，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時, 浮游植物的群落結(jié)構(gòu)也會發(fā)生相應(yīng)改變[2]。因此浮游植物的群落結(jié)構(gòu)變化特征在某種程度上可以反映出該區(qū)域生態(tài)環(huán)境的基本情況[3]。

1 研究方法

1.1 采樣點設(shè)置及采樣時間

分別于2017年5～10月，在渾河上、中、下游，依次設(shè)置了七間房、渾河橋及謨家閘三個采樣點(見圖1)，每月上旬進(jìn)行定期采樣。下文分別用1號、2號、3號采樣點對其進(jìn)行標(biāo)注。

圖1 渾河浮游植物采樣點分布

1.2 樣品采集與處理

在采樣現(xiàn)場，由采樣人直接觀察、記錄水體狀況，進(jìn)行浮游植物的定性、定量采樣并固定。浮游植物定性樣品由25號浮游生物網(wǎng)采集，在水面下0～0.3 m處做“∞”形拖動并將網(wǎng)底濃縮樣品放入標(biāo)本瓶，取樣體積約為30～50 ml，并加入1 ml魯哥試劑進(jìn)行固定。浮游植物定量樣品由采水器在所測水層采水1 000 ml，并加入10 ml魯哥試劑進(jìn)行固定。帶回實驗室后，定性水樣直接進(jìn)行種類鑒定；定量水樣在實驗室沉淀48 h后濃縮，定容至一定體積，再用0.1 ml計數(shù)框進(jìn)行計數(shù)，一個月內(nèi)完成密度測定[4,5]。浮游植物的采樣和測定都按規(guī)范方法進(jìn)行[6]。

2 結(jié)果與討論

2.1 浮游植物群落組成及優(yōu)勢種群

經(jīng)分析鑒定可知，本次渾河上、中、下游三個采樣點，5至10月共檢出浮游植物8門50種(屬)，其中，硅藻門16種(屬)，綠藻門19種(屬)，藍(lán)藻門6種(屬)，裸藻門3種(屬)，甲藻門3種(屬)，隱藻門、金藻門、黃藻門各1種(屬)。各門浮游植物的物種數(shù)占浮游植物總物種數(shù)的比例分別為綠藻門38%、硅藻門32%、藍(lán)藻門12%、裸藻門6%、甲藻門6%、黃藻門、隱藻門和金藻門均為2%。此外，6月至9月為汛期，在此期間，共觀測到浮游植物7門46種(屬)，而5月、10月為非汛期，其間觀測到浮游植物7門37種(屬)，遠(yuǎn)低于汛期水平。

由表1可知，2017年5至10月，渾河浮游植物種類在6月、8月、9月較多，分別為32種、33種、30種。綠藻種類在5至10月基本保持一致；硅藻種類則隨著氣溫降低逐漸減少，并在10月時達(dá)到最少(6種)；藍(lán)藻種類在8月時達(dá)到最多(5種)，6月則最少(1種)；甲藻種類在9月最多(3種)，其余月份基本一致。從門的組成分布上看, 綠藻門的種類數(shù)目占到了一半以上, 其次是硅藻門, 而金藻門和黃藻門種類僅在6、10 月份有少量出現(xiàn)。在水溫較高的夏季(汛期)，渾河的浮游植物種類最豐富：其中，以綠藻門(36.06%)浮游植物最多，其次為硅藻門(30.33%)浮游植物。在春季和冬季溫度較低時(非汛期)，浮游植物種類比較少，但綠藻門和硅藻門浮游植物仍然占主導(dǎo)地位。其中，7月水溫較高，但浮游植物種類相比汛期的其他月份稍有減少，可能是因為該月三個采樣點河水中總氮含量減少導(dǎo)致。在鄧文麗等人對北京野鴨湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)關(guān)系研究中，也提出過該觀點[7]。

表1 5～10月渾河浮游植物種類數(shù)

在渾河浮游植物眾多種類中，以硅藻門的小環(huán)藻，直鏈藻，綠藻門的衣藻以及隱藻門的隱藻為優(yōu)勢物種(見表2)。表2中給出了2017年5月至10月渾河上中下游三個采樣點的優(yōu)勢物種分布情況，由表可知，渾河優(yōu)勢物種種數(shù)及其比例數(shù)從5月份開始逐漸增多，而在9月至10月逐漸減少，這主要是因為一般情況下，隨著水溫的增加，藻類繁殖也隨著加快，種類數(shù)及其個數(shù)也會響應(yīng)增加；其中，硅藻門的小環(huán)藻，綠藻門的衣藻以及隱藻門的隱藻幾乎每個月都為優(yōu)勢物種，且其所占比例往往較大，而藍(lán)藻門的平裂藻只有在9月為優(yōu)勢物種，造成這一現(xiàn)象的原因可能為環(huán)境氣溫的影響，藍(lán)藻的生長受環(huán)境氣溫影響較大，而硅藻及綠藻在高溫及低溫環(huán)境中均能夠獲得迅速增長的機(jī)會，從而成為主要的優(yōu)勢種群，特別是硅藻門的小環(huán)藻，在多個月份中所占比重均為60%以上。

表2 渾河浮游植物優(yōu)勢物種

注：表中+++為優(yōu)勢物種所占比例為50%以上，++為優(yōu)勢物種所占比例為30%以上，+為優(yōu)勢物種所占比例為15%以上。

2.2 渾河浮游植物的時空分布

圖2 可以看出，渾河上中下游三個采樣點的浮游植物細(xì)胞密度之和在7月達(dá)到最大值，為4 981.7×104cells/L；在10月出現(xiàn)最低值，為2 229.5×104cells/L，說明渾河浮游植物數(shù)量隨月份的變化而變化很大。

渾河上中下游三個采樣點浮游植物細(xì)胞密度最大值出現(xiàn)的月份不完全相同。1號采樣點7月浮游植物細(xì)胞密度最大，為990.9×104cells/L，該月份水溫為29.1℃，總氮含量為2.97 mg/L，水體溫度和可溶性鹽類充足，有利于藻類的快速生長；2號采樣點則在9月浮游植物細(xì)胞密度達(dá)到最大值，為1 682.0×104cells/L，TN 含量為2.34 mg/L，在一年中最高；3號采樣點同樣為7月浮游植物細(xì)胞密度最大，為2 738.3×104cells /L，其水溫為30.5℃，總氮含量高達(dá)5.80 mg/L，與1號采樣點類似，其水溫及總氮含量都很高，適宜浮游植物生長繁殖。10月，各采樣點浮游植物細(xì)胞密度均有所減小，與10月份水溫降低，總氮含量減少密切相關(guān)。同時可以看出，浮游植物細(xì)胞密度在夏季達(dá)到最大值，而在秋季則逐漸減小，其趨勢與浮游植物種類組成的季節(jié)變化一致，即浮游植物的種類和細(xì)胞密度會隨水溫的升高和水中可溶性鹽類的增加而增加。此外，由圖還可以看出，每個月渾河上中下游浮游植物細(xì)胞密度基本呈逐漸增加的趨勢，這可能是因為渾河從上游至下游，不斷有支流匯入，以及生活污水的排放，為藻類的生長提供了更多的營養(yǎng)物質(zhì)和更好的環(huán)境。史玉強(qiáng)等也報道過遼寧大伙房水庫由于氮磷輸入造成浮游植物大量生長的例子[8]。

圖2 2017年5～10月渾河各采樣點的浮游植物細(xì)胞密度

圖3 渾河浮游植物細(xì)胞密度的時間和空間分布

渾河浮游植物從細(xì)胞密度上看，汛期(6至9月)較非汛期(5、10月)普遍更大，且汛期以綠藻和隱藻為主，非汛期硅藻則被突顯出來，這是河流的水動力學(xué)特征比較適合硅藻的生長，加上較低的氣溫抑制了其他藻類生長的緣故。在本次采樣的三個采樣點中， 1號、2號、3號采樣點浮游植物細(xì)胞密度逐漸增加，特別是汛期呈現(xiàn)明顯的增大趨勢，這是因為越向下游，支流向主河道中匯入逐漸增加，河水中可溶性營養(yǎng)鹽濃度增大，更適宜藻類的生長(見圖3)。

3 結(jié)語

2017年5月至10月期間，渾河浮游植物以硅藻門的小環(huán)藻，直鏈藻，綠藻門的衣藻以及隱藻門的隱藻為優(yōu)勢物種，其群落組成及細(xì)胞密度受降雨，溫度以及可溶性鹽類等因素影響較大。在空間分布上，浮游植物的種類差異不大，但其細(xì)胞密度由上游至下游呈現(xiàn)明顯的增加趨勢，且汛期較非汛期有明顯提高。

[1]Horne A J，Goldman CR. Limnology[M]. (2nd ed.) . New York: McGraw-Hill Companies,1994.226-264．

[2]Lepist L，Holopainen AL，Vuoristo H． Type-specific and indicator taxa of phytoplankton as a quality criterion for assessing the ecological status of Finnish boreal lakes[J]．Limnologica-Ecology and Management of Inland Waters，2004.34( 3) : 236-248．

[3]馮士筰, 李鳳歧, 李少菁. 海洋科學(xué)導(dǎo)論[J]. 北京:高等教育出版社.1999: 272-349.

[4]胡鴻鈞, 魏印心. 中國淡水藻類——系統(tǒng)、分類及生態(tài)[M]. 北京: 科學(xué)出版社.2006.

[5]胡鴻鈞. 中國淡水藻類[M]. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1980.

[6]章宗涉,黃祥飛. 淡水浮游動物研究方法[M]. 北京: 科學(xué)出版社.1991: 1-414.

[7]鄧文麗,劉均平,王曉星,等. 北京野鴨湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)關(guān)系研究[J]. 濕地科學(xué).2013.3(11):27-34.

[8]史玉強(qiáng)，李樹瑩，等. 遼寧大伙房水庫水質(zhì)及水生生物群落結(jié)構(gòu)的研究[J]. 大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報. 2003.18(1)：23-28.