神农架林区大九湖浮游植物调查及水质评价

汪炎炎，潘华，周先华

（湖北省十堰市水文水资源勘测局，442000，十堰）

神农架林区大九湖浮游植物调查及水质评价

汪炎炎，潘华，周先华

（湖北省十堰市水文水资源勘测局，442000，十堰）

2015年5月、9月、11月和2016年5月，湖北省十堰市水环境监测中心在大九湖关键断面选取9个监测点，对浮游植物样品进行采集，同时运用浮游植物群落结构及群落多样性指数等进行了水质综合评价：大九湖浮游植物共有8门48属，其中绿藻门17属，占35.4%，硅藻门14属，占29.2%，说明绿藻和硅藻为优势类群；依据浮游植物群落结构、细胞分布和Shannon-wiener多样性指数，判断大九湖水体总体为轻度污染；在相同环境条件下，水中氮磷营养盐越高，浮游植物数量越多，因此控制营养盐成为控制水体富营养化和水华发生的主要手段。

大九湖；水质；浮游植物群落结构；细胞分布；多样性指数

浮游植物又称浮游藻类，是悬浮于水中生活的微小藻类植物。浮游植物含有叶绿素，能进行光合作用，将无机物转变为有机物，供其他消费性生物利用，所以它们在水生态系统中具有重要地位。浮游植物种群组成、数量变动、生物量及群落结构与功能的变化是反映湖泊富营养化程度的重要指标。湖泊富营养化的根本原因是大量氮、磷营养物质输入水体，促进浮游植物的异常增殖。而浮游植物的大量存在会导致水质恶化，以致对湖泊的利用造成危害。因此在水体富营养化研究中，对浮游植物的调查一直占有相当重要的位置。

一、浮游植物调查材料和方法

浮游植物监测具有全面、直接、灵敏等优点，在水环境监测中逐渐受到人们重视。因此湖北省十堰市水环境监测中心对大九湖湖泊水体开展浮游植物监测工作。

1.调查站位

大九湖位于湖北省神农架林区，是一片山涧沼泽地及亚高山的湿地，流域面积40.5 km2，盆地面积17.3 km2，海拔1 700 m，南北长约15 km，东西宽约3 km，中间为17 km2的平川，平川内天然形成9个大小不等的串联湖泊，在9号湖有一个溶洞落水孔，湖水落入溶洞流往下游（见图1）。

2.样品采集

浮游植物定性采样采用25号浮游生物网，网口上端没于水面，在表层以20～30 cm/s的速度按“∝”形循回拖滤3 min左右，然后将浮游生物装入试样瓶中，用鲁哥氏液固定保存。

浮游植物样品定量采集，采用有机玻璃采样器在设计水层进行，取1～5 L，若浮游生物较少时，应酌情增加采样量，用鲁哥氏液固定保存，静止24 h后浓缩至50 mL，取0.1 mL进行镜检计量。浮游植物鉴定参考《内陆水域浮游植物监测技术规程》进行。

3.根据浮游植物结构评价水质污染

浮游植物群落划分污染等级的标准是：蓝藻门占70%以上，耐污种大量出现，为多污带；蓝藻门占60%左右，藻类总数较多为α-中污带；硅藻门及绿藻门为优势类群，各占30%左右为β-中污带；硅藻门为优势类群，占60%以上，为寡污带。

4.生物多样性指数

多样性指数（H）大小反映水体水质状况，多样性指数越大表明水质越好；反之，多样性指数越小表明水质污染越重。根据不同的H值对大九湖富营养化分级，H值在0～1为重污，1～3为中污，（其中H值在1～2为α-中污，2～3为β-中污），大于3为清洁。

Shannon-wiener物种多样性指数公式为：

式中：s为物种数；ni为第i种物种的数量；N为物种的总数量。

二、浮游植物调查结果

1.大九湖浮游植物群落构成

图1 大九湖流域湖泊分布与监测断面设置地形

在2015年5月、9月、11月和2016年5月共4次，每次9个采样断面，共36个水样的生态调查中，共检测到浮游植物8门48属，其中绿藻门17属，占35.4%；蓝藻门8属，占16.7%；硅藻门14属，占29.2%；隐藻门1属，占2.0%；裸藻门3属，占6.3%；金藻门1属，占2.0%；甲藻门2属，4.2%；黄藻门2属，4.2%。

2.大九湖浮游植物属类组成分析

从对上述生态调查各个水样浮游植物属类组成及百分比的分析可以看出，大九湖硅藻门及绿藻门为优势类群，并且全部在30%左右，根据浮游植物群落划分的污染等级，总体上看大九湖水质为β-中度污染。

3.大九湖浮游植物代表性属类分析

栅藻极喜欢在营养丰富的静水中繁殖，裸藻喜欢生长在有机质丰富、营养盐质量浓度高的水体中，数量高时可以反映出水体有富营养化趋势。因此把栅藻和裸藻用来反映湖泊水质情况，不同采样断面栅藻和裸藻百分比见表。

从表1中可以看出栅藻除2016年5月1号湖较小外，其他测次都较大，2016年5月6号湖最大，高达53.4%，其他各测次在6.7%～53.4%范围内，平均值为29.7%，因此从栅藻水平来看大九湖已受到一定程度的有机污染。裸藻平均值在10.1%，最大值16.7%，祼藻含量并不高，但已经具有一定优势，反映大九湖部分湖泊水质有富营养化趋势。

4.大九湖浮游植物属数、属类演替

大九湖浮游植物的优势种有栅藻、小球藻、小环藻、直链藻、舟形藻、针杆藻、裸藻。这些优势种藻在不同季节、不同湖泊都有变化。在监测的36次水样中，浮游植物属数在12～26属之间变化，而且浮游植物属类也在不断变化，说明水体物理因子、化学因子、生物因子和水文因子在不断变化。

表1 不同采样断面栅藻、裸藻占藻类总个数的百分比

表2 大九湖浮游植物密度分布

表3 大九湖藻类多样性指数

图2 大九湖浮游植物密度与总氮的关系

图3 大九湖浮游植物密度与总磷的关系

5.大九湖浮游植物密度分析

（1）大九湖浮游植物密度分布

大九湖浮游植物总量变化范围为：162.83万～1865.00万cells/L。藻类监测时，2015年5月份水温14.8～18.6℃，9月份水温18.4～22.0℃，11月份水温9.6～15.3℃，2016年5月份取样时水温在19.3～24.1℃。从浮游植物总量分布可以看出：从1号湖到9号湖浮游植物密度呈波动状态，2015年11月份和2016年5月份密度相对小些。

分析表明：湖泊水温在16～18℃以上时，水藻生长旺盛，大九湖11月份取样时，水温只有9.6～15.3℃，所以2015年11月份藻类整体少些。大九湖盆地是湖北省境内海拔最高且不可多得的一块高山湿地，湖内的居民在2015年年底陆续迁出湖区，因此有望恢复原生态，恢复碧水蓝天。2016年5月大九湖水质略有好转，浮游植物变少，大九湖4次浮游植物监测密度分布见表2。

（2）大九湖浮游植物密度与总氮、总磷的关系

湖泊富营养化的根本原因是大量氮、磷营养物质输入水体，促进浮游植物的异常增殖，分析表明：在同一测次、不同的采样断面（相同环境条件下）大九湖浮游植物密度与总氮有很好的函数关系，相关系数高达0.829 2，如图2。在同一测次（相同环境条件下）大九湖浮游植物密度与总磷有很好的函数关系，相关系数高达0.810 6，如图3。

在相同环境条件下，水中氮磷营养盐越高，浮游植物数量越多。因此控制营养盐已成为全球控制水体富营养化和水华发生的主要手段。

6.大九湖浮游植物多样性指数

浮游植物多样性指数是描述生物结构的重要参数，反映了组成生物群落的种类与其个体数的函数关系，是水体的理化性质及生物等多种生态因子综合反映的结果。物种多样性能表征生物群落和生态系统的结构复杂程度，能够在结构类型、组织水平、发展阶段和生境差异方面表现群落的特征。在大部分多样性指数中，组成群落的生物种数越多，其多样性指数越大，稳定性也高。根据大九湖藻类监测资料计算出大九湖4次监测的浮游植物多样性指数见表3。可以看出，除个别测次多样性指数略小于2.0以外，其他测次均在2.0～3.0之间，说明从总体上看大九湖水质一直处于β-中度污染。

三、结论

①2015年5月、9月、11月和2016年5月，十堰市水环境监测中心在大九湖关键断面选取9个监测点，对浮游植物样品进行了采集，共鉴定出8门48属。

②从浮游植物的群落组成来看，大九湖浮游植物以绿藻和硅藻为主，各占35.4%和29.2%，所以大九湖水质处于β-中度污染。

③从栅藻水平看，大九湖已受到一定程度的有机污染，祼藻含量并不高，但已经具有一定的优势，反映出大九湖部分湖泊水质有富营养化趋势。

④大九湖浮游植物的优势种有栅藻、小球藻、小环藻、直链藻、舟形藻、针杆藻、裸藻，且在不断演替。大九湖浮游植物属数在12～26属之间变化，浮游植物属类也在不断变化，说明水体物理因子、化学因子、生物因子和水文因子在不断变化。

⑤大九湖浮游植物总量变化范围为162.83万～1865.00万cells/L。分析表明：在相同环境条件下，水中氮磷营养盐越高，浮游植物数量越多，因此控制营养盐成为控制水体富营养化和水华发生的主要手段。

⑥大九湖的浮游植物多样性指数，除个别略小于2.0以外，其他测次均在2.0～3.0之间，说明从总体上看大九湖水质一直处于β-中度污染状态。■

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Investigation of floating vegetation and water quality evaluation in Dajiu Lake

//Wang Yanyan,Pan Hua,Zhou Xianhua

In May,September and November 2015 and May 2016,Water Environment Monitoring Center of Hubei Province selected 9 monitoring points at key sections of Da jiu Lake to accumulate monitored samples of floating vegetation,and conduct comprehensive assessment of water quality with in dices of phytoplankton community structure of floating vegetation and community diversity.In Dajiu Lake,there are 48 species identified belonging to 8 phyla including 17 Chloro phyta and 14 Bacill atiophyta that accounts to 35.4%and 29.2%of the total respectively.It demonstrates that green algae and diatoms are dominant families.After evaluation by in dices of phytoplankton community structure of floating vegetation,cell distribution and Shannon wiener,the water body of Da jiu Lake is regarded as slightly polluted.Under the same environment condition,the higher nitrogen and phosphorus nutrients,the more floating vegetation.Thus,controlling the contents of nitrogen in the lake is crucial for eliminating entrophication and outbreak of blue-green algae.

Dajiu Lake;water quality;phytoplankton community structure of floating vegetation;cell distribution;diversity index

X171.4+P343.3责任编辑B

1000-1123（2017）18-0017-03

2017-08-10

汪炎炎，高级工程师。

责任编辑 张瑜洪