黃蘭貴 殷環(huán)環(huán) 張航 吳越

摘要：為研究鄱陽(yáng)湖出口浮游植物群落與環(huán)境因子關(guān)系，2017年對(duì)湖口斷面浮游植物群落組成及環(huán)境因子變化進(jìn)行了調(diào)查。藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子RDA分析顯示，隱藻屬、舟形藻屬、直鏈藻屬3種優(yōu)勢(shì)種受環(huán)境因子影響程度較為相似，主要受總磷、氨氮的負(fù)相關(guān)影響。研究表明：氣溫、氨氮、水溫、總磷、溶解氧、氯化物為湖口斷面藻類(lèi)分布的主要影響因素;其中，氣溫、水溫等環(huán)境因子對(duì)藍(lán)藻門(mén)影響最大，硅藻門(mén)受環(huán)境因子影響較小。

關(guān)鍵詞：浮游植物群落;環(huán)境因子;RDA;藻類(lèi);優(yōu)勢(shì)種;鄱陽(yáng)湖

中圖法分類(lèi)號(hào)：X824文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.08.015

文章編號(hào)：1006 - 0081（2021）08 - 0077- 06

1 研究背景

浮游植物[1-2]在地球上的分布很廣，從炎熱的赤道至常年冰封的極地，無(wú)論是江河、湖海、溝渠、塘堰，各種臨時(shí)性積水，或是潮濕地表、墻壁、樹(shù)干、巖石;甚至沙漠、積雪上都有其蹤跡。浮游植物種群在熱帶、亞熱帶、溫帶地區(qū)發(fā)生變化，內(nèi)陸水體浮游植物的組成和數(shù)量在1 a內(nèi)的不同季節(jié)有規(guī)律地發(fā)生變化。水溫較低的春季和秋末冬初適合于甲藻和硅藻的生長(zhǎng);夏季以及春末秋初水溫高的季節(jié)有利于綠藻和藍(lán)藻繁殖。而且，浮游植物是測(cè)量水質(zhì)的指示生物，與浮游植物的藍(lán)綠藻爆發(fā)導(dǎo)致的水華豐富程度和群落組成有著密不可分的關(guān)系，浮游植物的減少或過(guò)度繁殖，預(yù)示該片水域水質(zhì)正趨向惡化。湖泊（水庫(kù)）浮游植物數(shù)量的增加，特別是藍(lán)藻瘋長(zhǎng)和生長(zhǎng)季節(jié)的延長(zhǎng)就是湖泊（水庫(kù)）富營(yíng)養(yǎng)化的一個(gè)重要標(biāo)志。

隨著近幾十年來(lái)江西省工業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)藥、化肥、工業(yè)廢水、生活污水排放等使水污染不斷加重，已成為影響鄱陽(yáng)湖生態(tài)環(huán)境的重要因素。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境的承載能力成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。2017年對(duì)鄱陽(yáng)湖出口處浮游植物組成、多樣性指數(shù)、環(huán)境因子進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，為鄱陽(yáng)湖生態(tài)修復(fù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)也為尋求其水質(zhì)發(fā)展變化原因和趨勢(shì)提供了一定參考。

2 研究區(qū)域概況

2.1 河流狀況

湖口站位于鄱陽(yáng)湖[3]水道最末端順直處，上游有贛、撫、信、修、饒5條江河入?yún)R鄱陽(yáng)湖，湖面面積為5 100 km2，區(qū)間集水面積為2 600 km2，由于上游湖面寬大，因此風(fēng)浪大，測(cè)驗(yàn)較困難。該站測(cè)流斷面上距鄱陽(yáng)湖大橋約1 km;下距江湖匯流處1 km，左岸灘地在1964年修建圩堤后逐年培厚加高，堤頂高程 22.08 m，右岸有上、下石鐘山分居斷面上、下游，兩山之間建有防洪堤，堤頂高程 24.30 m。水流出口后約1 km ，與張家洲尾端相遇，洲長(zhǎng)約1.5 km，自九江新港鎮(zhèn)起分水流為二，因距河口太近，受長(zhǎng)江來(lái)水嚴(yán)重頂托影響時(shí)水流紊亂，每年7，8月產(chǎn)生倒流。

2.2 氣候條件

湖口站位于北亞熱帶濕潤(rùn)性氣候區(qū)，熱量豐富，雨量充沛，四季分明。該區(qū)域年平均氣溫17.4 ℃;最冷月（1月）平均氣溫4.2 ℃，最熱月（7～8月）平均氣溫28.8 ℃，有記載極端最低溫-10.3 ℃、極端最高溫40.3 ℃;常年無(wú)霜期258.8 d;年平均降水量1 442.5 mm;全年實(shí)際日照總時(shí)數(shù)平均1 983.8 h，日照率為45%。受寒潮和季風(fēng)影響，湖口災(zāi)害性天氣主要有春季低溫陰雨、春夏季暴雨、夏秋干旱和干熱風(fēng)以及冬季寒潮大風(fēng)和凍害。其中，以暴雨與長(zhǎng)江、鄱陽(yáng)湖外澇引起的洪澇造成危害最大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，三峽水庫(kù)建成前，大水（水位年內(nèi)變幅大于30%）平均8 a一遇，中水（水位變幅10%～30%）平均4 a一遇;歷史最高水位22.58 m（1998年8月1日），最低水位5.9 m（1963年2月6日）

3 樣品采集與處理分析

3.1 浮游植物樣品采集及處理

樣品采集和處理主要根據(jù)SL167-2014《水庫(kù)漁業(yè)資源調(diào)查規(guī)范》。2017年1～12月每月采集一次，測(cè)定水環(huán)境因子。

（1）樣品采集。定量樣品用采水器采集，采樣點(diǎn)應(yīng)采集水樣1 000 mL。定性樣品采用25號(hào)（0.064 mm）浮游生物網(wǎng)在表層按照“∞”緩慢拖拽采集。

（2）樣品固定。 樣品采用魯哥氏液固定，用量為水樣體積的1.0%～1.5%。如樣品需要較長(zhǎng)時(shí)間保存，則再加入40%甲醛溶液，用量為水樣體積的4%。

（3）水樣沉淀與制備。搖勻水樣，導(dǎo)入固定在架子上的1 000 mL沉淀器中，經(jīng)過(guò)2 h后將沉淀器輕輕旋轉(zhuǎn)一會(huì)，再靜置24 h，充分沉淀后用虹吸管慢慢吸去上層清液。

3.2 水環(huán)境因子樣品采集及分析

水環(huán)境因子根據(jù)SL 219-2013《水環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》采集并保存，主要測(cè)定氣溫、水溫、pH值、電導(dǎo)率、溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)等項(xiàng)目。分析均滿足規(guī)范要求。水質(zhì)類(lèi)別根據(jù)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》確定。

4 數(shù)據(jù)分析與處理

4.1 藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)特征分析

（1）多樣性指數(shù)分析。Shannon-Weaver指數(shù)H：

式中：N為同一樣品中的個(gè)體總數(shù)，ni為第i種的個(gè)體數(shù)。Shannon-Weaver指數(shù)評(píng)價(jià)[4]：03為清潔環(huán)境。

（2）優(yōu)勢(shì)種分析。優(yōu)勢(shì)種是根據(jù)物種出現(xiàn)的頻率以及個(gè)體數(shù)量來(lái)確定，在浮游植物群落中超過(guò)總藻密度的15%均為優(yōu)勢(shì)種。一般取藻密度的前3位作為優(yōu)勢(shì)種。

4.2 藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子相關(guān)性分析

使用Canoco for Windows 5軟件[5-6]對(duì)物種數(shù)據(jù)以及環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析[7-11]。用species-sample做DCA分析判斷，采用RDA線性模型或CCA單峰模型。SD<3應(yīng)選擇RDA分析，3≤SD≤4選擇RDA與CCA分析均可。SD>4應(yīng)選擇CCA分析，使物種數(shù)據(jù)及環(huán)境因子數(shù)據(jù)正態(tài)分布。將物種數(shù)據(jù)以及水環(huán)境因子數(shù)據(jù)（除pH值以外）均進(jìn)行l(wèi)g（x+1）轉(zhuǎn)化。

5結(jié)果與分析

5.1 湖口站浮游植物結(jié)構(gòu)特征

5.1.1浮游植物門(mén)類(lèi)藻密度變化分析

結(jié)合圖1和圖2分析，2017年全年主要藻類(lèi)為硅藻門(mén)、隱藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)。

（1）硅藻門(mén)在全年所占比例均較高，在8，9月藍(lán)藻大量爆發(fā)時(shí)也只是稍稍減少，原因可能是適應(yīng)環(huán)境突然變化能力較好、與其他藻類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)能力較強(qiáng)。

（2）隱藻門(mén)在1～7月所占比例較高，在6月所占比例最高，為67.6%，與硅藻門(mén)呈競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)。8月在藍(lán)藻大量爆發(fā)時(shí)所占比例下降為3.2%，原因可能是隱藻門(mén)適應(yīng)環(huán)境突然變化能力較差。9～12月恢復(fù)正常，所占比例較高。

（3）藍(lán)藻門(mén)在全年（除8，9月外）占比均較少。在8月份時(shí)出現(xiàn)微囊藻屬大量爆發(fā)，占比76.5%，并出現(xiàn)水華，原因分析可能是水溫升高，水體富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致。

（4）在8月發(fā)生藻類(lèi)大量爆發(fā)，綠藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、硅藻門(mén)、隱藻門(mén)藻密度均大量增加，其余藻類(lèi)變化程度不大。其中，藍(lán)藻、硅藻增加程度最大。藍(lán)藻藻密度從0.35×104 cells/L劇增至190.35×104 cells/L，硅藻門(mén)藻密度從1.08×104 cells/L增至31.05×104 cells/L?？傇孱?lèi)藻密度從5.33×104 cells/L劇增至235.21×104 cells/L。結(jié)合水環(huán)境因子監(jiān)測(cè)項(xiàng)目原始數(shù)據(jù)（表2），分析原因可能是水溫、氣溫升高，環(huán)境條件適宜，導(dǎo)致藍(lán)藻大量爆發(fā)。

（5）在10月發(fā)生長(zhǎng)江水倒灌至鄱陽(yáng)湖特殊水情，導(dǎo)致藻類(lèi)密度均大幅下降。分析原因可能是長(zhǎng)江藻藻密度相比于湖口藻藻密度明顯較低，倒灌時(shí)湖口藻類(lèi)分布和藻密度接近長(zhǎng)江藻類(lèi)分布類(lèi)型。

5.1.2 常見(jiàn)優(yōu)勢(shì)種屬分析

2017年對(duì)湖口站進(jìn)行了浮游植物調(diào)查，共鑒定出藻類(lèi)6門(mén)36屬。其中，硅藻門(mén)12屬，甲藻門(mén)2屬，藍(lán)藻門(mén)8屬，裸藻門(mén)3屬，綠藻門(mén)10屬，隱藻門(mén)1屬。結(jié)合表3、圖3、圖4分析，全年常見(jiàn)優(yōu)勢(shì)種為隱藻屬、舟形藻屬、直鏈藻屬，而微囊藻屬在8，9月突然大量增加成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種。

（1）隱藻屬全年優(yōu)勢(shì)種出現(xiàn)次數(shù)為9次，優(yōu)勢(shì)種時(shí)所占比例19.8%～67.5%，藻類(lèi)藻密度從0.04萬(wàn)cells/L增至16.3萬(wàn)cells/L，藻密度變化程度較為明顯。藻密度變化趨勢(shì)基本從1～9月呈逐漸增加，在9月時(shí)達(dá)到最大藻密度16.3萬(wàn)cells/L，9，11月基本保持一致而后藻密度逐漸減小。

（2）舟形藻屬優(yōu)勢(shì)種次數(shù)為5次，優(yōu)勢(shì)種時(shí)所占比例15.2%～31.9%，藻類(lèi)藻密度從0.06萬(wàn)cells/L增至24.3萬(wàn)cells/L。1～7月藻密度變化程度基本不大，在8月藻類(lèi)大量爆發(fā)時(shí)劇增達(dá)到最大藻密度24.3萬(wàn)cells/L，9～12月藻密度逐漸減小。

（3）直鏈藻優(yōu)勢(shì)種次數(shù)為6次。優(yōu)勢(shì)種時(shí)所占比例15.7%～33.5%。藻類(lèi)藻密度范圍由0.03萬(wàn)cells/L增至1.63萬(wàn) cells/L，全年變化幅度不大，1～4月藻密度呈上升趨勢(shì)，5～7月呈下降趨勢(shì)，在8～12月呈下降趨勢(shì)。最大藻密度出現(xiàn)在4月。

（4）微囊藻屬優(yōu)勢(shì)種次數(shù)2次，優(yōu)勢(shì)種時(shí)所占比例34.6%、76.5%。藻類(lèi)藻密度由26.3萬(wàn) cells/L增至180萬(wàn)cells/L，在8，9月大量爆發(fā)，其余時(shí)間藻密度較少。

5.1.3 物種多樣性分析

Shannon-Weaver指數(shù)范圍為1.46～3.19，表明按照Shannon-Weaver指數(shù)評(píng)價(jià)，水體大部分時(shí)間為輕度污染，全年只有2，6，8月為中度污染，水體整體較好。

5.1.4 藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子相關(guān)性分析

先用Species-Sample做DCA分析判斷，SD=1.1<3，因此選擇采用RDA模型分析。分析結(jié)果見(jiàn)圖5。從20項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)中挑選出對(duì)藻類(lèi)群類(lèi)結(jié)構(gòu)影響程度較大的10項(xiàng)參數(shù)（表4）。根據(jù)水環(huán)境因子對(duì)群落變異的解釋度排序，理化因子對(duì)群落結(jié)果影響程度氣溫>氨氮>水溫>總磷>溶解氧>氯化物>氟化物>總氮>五日生化需氧量>總硬度。

（1）藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)、隱藻門(mén)。環(huán)境因子氣溫、水溫與其呈強(qiáng)烈的正相關(guān)，總磷、氨氮、溶解氧、氯化物與其成強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)。表明藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)、隱藻門(mén)主要受氣溫、水溫、總磷、氨氮、溶解氧、氯化物等影響。

（2）硅藻門(mén)。受環(huán)境影響較小，主要與總磷、氨氮、氟化物、成較強(qiáng)負(fù)相關(guān)性、與五日生化需氧量成正相關(guān)。

（3）甲藻門(mén)。主要與氯化物成負(fù)相關(guān)性。

（4）隱藻、舟形藻、直鏈藻3種優(yōu)勢(shì)種，受環(huán)境因子影響程度較為相似，主要受總磷、氨氮負(fù)相關(guān)影響。

（5）藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)、隱藻門(mén)為受環(huán)境因子影響較大的3種門(mén)類(lèi)。原因分析：①2017年湖口站氣溫變化大致范圍為：8.8 ℃～35.0 ℃，水溫變化范圍：11.0 ℃～31.7℃。氣溫、水溫與藻類(lèi)數(shù)量呈強(qiáng)烈的正相關(guān)，隨著溫度慢慢升高，陽(yáng)光照射條件越來(lái)越好，環(huán)境越來(lái)適宜藻類(lèi)繁殖。②總磷、氨氮與藻類(lèi)數(shù)量成強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)，平常湖口環(huán)境氮磷濃度為浮游植物的適宜濃度，但是超過(guò)一定濃度后反而會(huì)抑制浮游藻類(lèi)繁殖。③溶解氧與藻類(lèi)數(shù)量成強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)，浮游植物增加，繁殖、生長(zhǎng)過(guò)程中耗氧導(dǎo)致水中溶解氧濃度降低。④氯化物與藻類(lèi)數(shù)量成強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)，排入湖口生活污水中含次氯酸，會(huì)影響藻類(lèi)繁殖。

本研究表明，氣溫、氨氮、水溫、總磷、溶解氧、氯化物為湖口斷面藻類(lèi)分布的主要影響因素。其中，氣溫、水溫等環(huán)境因子對(duì)藍(lán)藻門(mén)影響最大，硅藻門(mén)受環(huán)境因子影響較小。

5.2 水環(huán)境因子變化特征

在整個(gè)采樣周期內(nèi)測(cè)定水環(huán)境因子原始數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，2017年湖口表層水環(huán)境因子變化范圍見(jiàn)表5。數(shù)據(jù)變化規(guī)律見(jiàn)圖6。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，湖口水質(zhì)全年處于Ⅲ-Ⅳ類(lèi)水。2017年湖口主要水環(huán)境污染因子為總氮、總磷，可能是因?yàn)椴蓸又苓吺苋藶榛顒?dòng)影響較大，因此必須嚴(yán)格控制生活污水的排放。其余參數(shù)均在Ⅰ-Ⅱ類(lèi)，表明湖口水環(huán)境因子整體較好，在未進(jìn)入汛期前1～5月水質(zhì)變化整體較為平穩(wěn)。而進(jìn)入汛期后6～9月大部分水質(zhì)參數(shù)明顯變好，分析原因可能是湖口流量明顯增大，而排入湖中污染物沒(méi)有明顯增加，污染物被稀釋使得檢出濃度變低。10月水質(zhì)突然變差，分析原因可能是在湖口處發(fā)生長(zhǎng)江水倒灌進(jìn)入鄱陽(yáng)湖所致。而長(zhǎng)江水與鄱陽(yáng)湖水質(zhì)相比較差。11～12月整體水質(zhì)變化整體較為平穩(wěn)。為了改善湖口水質(zhì)，必須重點(diǎn)關(guān)注湖口總氮、總磷兩個(gè)參數(shù)的變化，嚴(yán)格控制生活污水的排放。

6 結(jié) 論

（1）監(jiān)測(cè)結(jié)果表明湖口水質(zhì)全年處于Ⅲ-Ⅳ類(lèi)水，湖口2017年主要污染水環(huán)境因子為總氮、總磷，其余參數(shù)均在Ⅰ～Ⅱ類(lèi)，整體較好。

（2）2017年對(duì)湖口斷面進(jìn)行了浮游植物的調(diào)查，共鑒定出藻類(lèi)6門(mén)36屬。其中，硅藻門(mén)12屬，甲藻門(mén)2屬、藍(lán)藻門(mén)8屬、裸藻門(mén)3屬、綠藻門(mén)10屬、隱藻門(mén)1屬。全年常見(jiàn)優(yōu)勢(shì)種為隱藻屬、舟形藻屬、直鏈藻屬。其中，隱藻屬、舟形藻屬、直鏈藻屬3種為優(yōu)勢(shì)種，受環(huán)境因子影響程度較為相似，主要受總磷、氨氮負(fù)相關(guān)影響。

（3）氣溫、氨氮、水溫、總磷、溶解氧、氯化物為湖口斷面藻類(lèi)分布的主要影響因素。藍(lán)藻門(mén)受環(huán)境因子影響最大，硅藻門(mén)受環(huán)境因子影響較小。

（4）對(duì)于藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)、隱藻門(mén)，環(huán)境因子氣溫、水溫與其呈強(qiáng)烈的正相關(guān)關(guān)系，總磷、氨氮、溶解氧、氯化物與其成強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)關(guān)系。這表明，藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)、隱藻門(mén)主要受氣溫、水溫、總磷、氨氮、溶解氧、氯化物等環(huán)境因子影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曹慧敏，姚莉. 湖泊浮游生物群落多樣性研究進(jìn)展綜述[J]. 廣東化工，2020，47（9）：127-128.

[2] 龔川，貢丹丹，劉德富，等. 不同光照強(qiáng)度下香溪河浮游植物演替過(guò)程研究[J]. 環(huán)境科學(xué)研究，2020，33（5）：121-122.

[3] 鄱陽(yáng)湖研究編委會(huì). 鄱陽(yáng)湖研究[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988.

[4] 莊道闊.? 鏡泊湖流域浮游植物群落和功能類(lèi)群特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)[D]. 保定：河北大學(xué)，2015.

[5] 賴(lài)江山. 生態(tài)學(xué)多元數(shù)據(jù)排序分析軟件Canoco5介紹[J]. 生物多樣性，2013，21（6）：765-768.

[6] FRANK S. GILLIAM，N. ELIZABETH SAUNDERS. Making more sense of the order： a review of Canoco for Windows 4.5， PC-ORD Version 4 and SYN-TAX 2000[J].? Journal of Vegetation Science，2003，14（2）：297.

[7] 陳立婧，吳淑賢，彭自然，等. 2008年蘇州陽(yáng)澄湖浮游藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的CCA分析[J]. 生物學(xué)雜志，2012，29（6）：65-69.

[8] 汪星，鄭丙輝，劉錄三，等. 洞庭湖典型斷面藻類(lèi)組成及其與環(huán)境因子典范對(duì)應(yīng)分析[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（5）：995-1002.

[9] 楊麗標(biāo)，韓小勇，孫璞，等. 巢湖藻類(lèi)組成與環(huán)境因子典范對(duì)應(yīng)分析[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（5）：952-958.

[10] 金芳芳.? 池蝶蚌養(yǎng)殖池塘季節(jié)性浮游植物群落與環(huán)境因子的CCA分析[D]. 南昌：南昌大學(xué)，2012.

[11] 肖智順，林聰，楊雙，等. 大慶新華湖藻類(lèi)植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的相關(guān)性[J]. 植物學(xué)報(bào)，2016，51（3）：353-362.

（編輯：李 晗）