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红升水库浮游植物群落结构与多样性研究

2021-04-16 429 上传者：管理员

摘要：为了解红升水库的浮游植物群落结构及其多样性，于2019年5月—10月对红升水库浮游植物的种类组成、藻细胞密度、优势种及多样性指数进行分析。结果表明，2019年红升水库共检出浮游植物55种，隶属于7门9纲15目26科44属。浮游植物密度随季节变化显著，密度变化范围为507.9×104-1377.2×104ind•L-1。

关键词：
多样性
浮游植物
红升水库
群落结构
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浮游植物是水生生态系统的重要组成部分，作为初级生产者，对于环境的变化反应非常迅速，浮游植物的种类、数量、优势种群均与水体富营养化程度有关，对水体营养状态具有一定的指示作用[1]。其中，优势种群可以有效反映水体生态环境的短期变化及人类活动对水体的影响，群落结构、藻细胞密度及发生水华的次数和程度均可反映水体长期的变化过程[2]。

红升水库位于抚顺市新宾县红升乡苏子河上游，是一座以农业灌溉、居民供水为主的中型水库。本文对红升水库浮游植物的种类组成及其数量等特征进行研究，分析红升水库浮游植物的群落结构、优势种群、季节变化，通过浮游植物多样性指数的多种计算方法来讨论2019年红升水库浮游植物的生物多样性情况，进而为红升水库水质评价提供生物学资料和理论依据。

1、材料与方法

1.1采样时间及采样地点

结合红升水库的实际情况，每月对红升水库库区进行水生态监测。本次调查的时间为2019年5月—10月。采样地点设置在红升水库库区中心位置。

1.2样品的采集、处理及鉴定

按照SL733-2016《内陆水域浮游植物监测技术规程》[3]进行采集样品，包括定量和定性样品。定性样品用25号浮游生物网在水面下以“∞”循回缓慢拖动，捞取后加入适量鲁哥试剂固定样品。定量样品用采样器在水面下0.5m处采集，采集1L水样加入10—15ml鲁哥试剂进行固定，静置沉淀48h后，虹吸、浓缩至30ml，使用0.1ml生物计数框在400倍光学生物显微镜下观察、鉴定[4,5,6]并计数[7]。

1.3浮游植物多样性指数的计算

浮游植物多样性指数采用的计算公式为[8]:

（公式）

2、结果与分析

2.1浮游植物的种类组成

经鉴定，2019年5月-10月红升水库浮游植物共计7门9纲15目26科44属（表1），其中绿藻门种类最多，为17属24种，占浮游植物种类总数的43.6%；其次是硅藻门，为13属16种，占总数量的29.1%；蓝藻门8属9种，占总数量的16.4%;甲藻门、裸藻门各2属2种，均占总数量的3.6%；隐藻门、黄藻门各1属1种，均占总数量的1.8%。由此可以看出，红升水库浮游植物群落组成中绿藻门和硅藻门占首位和次位，两类相加共占比超过70%。

表1红升水库浮游植物组成

2.2浮游植物优势种

以某一物种所占比例大于15%为标准，2019年5月—10月红升水库优势种包括硅藻门（针杆藻属）、蓝藻门（束丝藻属、螺旋藻属）（图1）。其中，针杆藻属和束丝藻属优势度很高，5—8月优势种均有针杆藻属，6—10月均有束丝藻属。

图1红升水库2019年浮游植物优势种群

2.3浮游植物密度变化情况

红升水库浮游植物密度随季节变化显著，春季、夏季、秋季的浮游植物密度变化范围为507.9×104—1377.2×104ind·L-1（图2），最大值出现在7月份，最小值出现在5月份，春季浮游植物平均密度为598.8×104ind·L-1，夏季浮游植物平均密度为1288.2×104ind·L-1，秋季浮游植物平均密度为739.7×104ind·L-1。由此可以看出，随着季节的变化，春季浮游植物密度开始上升，到夏季达到峰值，到秋季逐渐降低。

图2红升水库2019年浮游植物密度情况

夏季浮游植物平均密度超过1000×104ind·L-1，水华风险评估为水华临界状态，因此浮游植物数量的大幅增长是水库富营养化的一个标志。

2.4浮游植物多样性指数分析

红升水库浮游植物群落多样性指数随月份发生变化（表2）。一般来说，Shannon-Wiener多样性指数越大，群落结构越复杂，稳定性越大[9]。本次调查的Shannon-Wiener多样性指数在0.388—2.116之间，10月最高。随着季节的变化，由春季到夏秋季，多样性指数逐渐上升，说明具有很高的稳定性。Margale丰富度指数范围为0.759—1.558，除5月份外，结果相差不大，说明多样性水平比较稳定。

不同的多样性指数具有各自不同的解释功能，如Pielou均匀度指数反映了物种数目分配的均匀程度，Margale丰富度指数能反映浮游植物种类的分布情况。但单独使用一种多样性指数来解释浮游植物种类的多样性容易造成偏差[10]，因此本文将Shannon-Wiener多样性指数、Margale丰富度指数、Pielou均匀度、Simpson多样性指数相结合对红升水库浮游植物进行分析。Pielou均匀度指数范围为0.269—1.157,Simpson多样性指数范围为0.141—0.843,5月均最低，结合Margale丰富度指数可以看出5月群落结构较单一，9月丰富度最高，10月物种数目分配最均匀。另外，5月多样性指数均最低有可能受气温影响，采样时间较早，气温还未回暖，因此群落结构较单一。

表2红升水库浮游植物群落多样性指数

3、结论

通过研究分析红升水库的浮游植物种类组成、数量特征、群落结构、优势种群、季节变化规律以及生物多样性情况，可以详细了解红升水库水生态现状，进而对水库富营养化进行有效防控。

1）本次调查共发现浮游植物7门9纲15目26科44属，其中绿藻门和硅藻门共占比超过70%。

2）浮游植物种类的组成因季节和环境因素的变化而发生变化。随着季节的变化，浮游植物密度变化过程为上升至峰值再逐渐下降。

3）浮游植物种类组成的变化是水体水质变化的直接体现。通过对浮游植物数量的监测可以对水体富营养化进行风险评估，进而有效防控。

4）本次调查红升水库浮游植物群落多样性指数随月份发生变化，其中，通过Shannon-Wiener多样性指数和Margale丰富度指数可以看出具有很高的稳定性；通过结合Margale丰富度指数、Pielou均匀度、Simpson多样性指数可以看出5月群落结构较单一，9月丰富度最高，10月物种数目分配最均匀。

参考文献：

[1]钱奎梅,陈宇炜,宋晓兰.太湖浮游植物优势种长期演化与富营养化进程的关系[J].生态科学,2008,27(2):65-70.

[3]SL733-2016.内陆水域浮游植物监测技术规程[S].

[4]胡鸿钧,魏印心.中国淡水藻类─系统､分类及生态[M].北京:科学出版社,2006.

[5]辽宁省环境监测实验中心.辽河流域藻类监测图鉴[M].中国环境出版社,2018.

[6]福建省环境监测中心站.福建省大中型水库常见淡水藻类图集[M].中国环境科学出版社,2012.

[7]黄祥飞.湖泊生态调查观测与分析[M].北京:中国标准出版社,2000.

[8]曹文钟,孙玉凤,杨双,等.大庆库里泡浮游植物群落结构及多样性研究[J].生态科学,2019,38(2):206-211.

[9]郭劲松,陈杰,李哲,等.156m蓄水后三峡水库小江回水区春季浮游植物调查及多样性评价[J].环境科学,2008,29(10):2710-2715.

[10]柳丽华,左涛,陈瑞盛,王俊.2004年秋季长江口海域浮游植物的群落结构和多样性[J].海洋水产研究,2007,28(3):112-119.

王琦玥,刘振楠.红升水库浮游植物群落结构与多样性研究[J].吉林水利,2021(04):10-12+27.