兴凯湖浮游植物丰度与环境因子的相关性1)

马成学 卞少伟 于洪贤 曲 翠

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

浮游植物是水域生态系统的重要组成成分，也是生态系统中的初级生产者［1］，所以其组成和多样性的变化将直接影响到生态系统的结构与功能，对维持淡水生态系统平衡起到至关重要的作用［2－5］。浮游植物的动态变化直接影响着水体的水质变化，富营养化水体最直接的表现是水体中浮游植物繁殖迅速，出现水华。在不同的地区，不同水域中，浮游植物季节变化不同，而且引起浮游植物群落结构变化的环境因子也不相同，其群落结构的特征，往往也是水环境状况的重要指标［6－9］。

近年来，随着对兴凯湖开发力度的逐年加大，尤其是旅游业的发展和人口增多，工业废水和生活污水等未经处理就直接排入湖中导致了水体的污染，致使兴凯湖水环境生物种群和群落结构发生变化，并导致了兴凯湖的水生态系统较脆弱，抗干扰的能力逐渐下降［10］。笔者通过对兴凯湖浮游植物丰度的季节变化和环境因子等分析研究，对了解兴凯湖生态状况，监测和合理利用水资源具有重要意义，为促进水生态环境的可持续发展、湖泊的保护和治理提供参考性的科学依据。同时，兴凯湖是中俄界湖，其水质好坏不仅影响到兴凯湖的生物多样性，而且一旦发生问题将涉及到国际纠纷，影响国家安全。

1 研究区域概况

兴凯湖是黑龙江流域最大的湖泊［11－13］，位于黑龙江省东南部和俄罗斯远东滨海边区，为中俄界湖，兴凯湖分大、小兴凯湖，均为造山运动地壳陷落而形成的构造湖。兴凯湖呈椭圆形，北宽南窄。兴凯湖正常水位时湖面面积为4 010 km2。其中，中国一侧约1 080 km2，占兴凯湖面积的26.9%。平均湖面高程为68.86 m。兴凯湖属于河水直接补给的湖，由于地处温带季风气候区，夏季降水量大，河流补给以雨水为主，湖水位明显地受入湖河流的水情控制。

2 材料与方法

2.1 浮游植物样品采集与分析

本研究根据兴凯湖的地形地貌，在兴凯湖布设了12个主要采样点(见图1)。1#(松阿察河口处)，2#(太阳岗)，3#(六网口)，4#(泄洪闸)，5#(白鱼滩)，6#(新开流)，7#(白泡子)，8#(当壁镇)，9#、10#、11#、12#(湖中心)。由于兴凯湖的平均水位较浅，冬季封冰后无法进行采样。因此，对兴凯湖浮游植物于2007年7月份、10月份和2008年5月份(春、夏、秋3季)进行采样工作。浮游植物定性用25#浮游生物网进行横“∞”捞取3～5 min;浮游植物定量样品用5 L有机玻璃采水器于表层(水面下0.5 m)中层和底层(距底0.5 m)处混合后取1 L，用1.5%的碘液固定，沉淀48 h，浓缩为30 mL保存。显微镜检计数时充分摇匀，吸取0.1 mL滴入0.1 mL计数框内计数、分析、鉴定［14－15］。

2.2 环境因子测定

水温用表面水温计测定，透明度用塞奇氏盘测定，酸碱度、浊度、溶解氧等用多功能水质分析仪YSI－6600 来测定。

图1 兴凯湖浮游植物采样点分布示意图

2.3 数据处理

环境因子对浮游植物丰度影响强弱分析采用灰关联分析，进行灰关联分析时，为了消除不同量纲带来的影响，采用均值法对原始数据进行无量纲处理，具体操作在DPS软件上运行。

3 结果与分析

3.1 浮游植物的丰度特征

兴凯湖浮游植物丰度时间分布以夏季最高，秋季次之，春季最低;空间分布表现为春季以3#采样点最高，10#采样点最低;夏季最高为5#采样点，次高为6#采样点，最低为8#采样点;秋季最高为3#采样点，最低为11#采样点(见表1)。

表1 兴凯湖浮游植物丰度 105个·L－1

3.2 环境因子

兴凯湖水温季节性变化不是非常明显，呈现出夏季＞秋季＞春季的趋势。溶解氧在夏秋最高，春季最低;电导率和浊度(以SiO2计)、Cl－都是夏季高，春秋季低;透明度春秋季高，夏季低;pH在春、夏、秋季整体都呈弱碱性(见表2)。

表2 兴凯湖环境因子特征

3.3 浮游植物丰度与环境因子关联度

浊度、Cl－、电导率、pH、温度、溶氧、透明度等 7种环境因子与浮游植物丰度的关联度是不一样的，表明其对浮游植物的影响大小是不一样的，对兴凯湖浮游植物丰度影响强弱顺序依次是浊度＞Cl－＞电导率＞pH＞温度＞溶氧＞透明度(见表3)。

表3 浮游植物丰度与环境因子关联度

4 讨论

4.1 浮游植物丰度与水环境因子的关系

国内外专家学者通过不同的多元统计分析方法对浮游植物丰度和水环境因子的关系进行了大量的分析，研究结果并不相同［16－21］。而本研究结果表明，7种水环境因子对兴凯湖浮游植物丰度影响均比较大，最低的为透明度，相关度为0.737 1;而影响最大的水环境因子是浊度，高达0.872 4。这主要与兴凯湖的水文特征有关，大兴凯湖形状类似一个大锅，常年波浪滔天，水流搅动比较大，浊度高。因此相比其它水体不同，对兴凯湖浮游植物影响最大的环境因子是浊度;同时温度也是影响浮游植物生长繁殖的重要水环境因子之一。水温的变化会影响光合作用的强度、水体交换、营养物的生化循环分布等进而间接影响浮游植物的生长繁殖及其分布［22］。水温对浮游植物丰度增加具有显著作用［23］，从各个季节的平均温度来看，兴凯湖浮游植物丰度随着水温的升高而增高。浮游植物丰度从高到低为夏季＞秋季＞春季，水温的分布从高到低为夏季＞秋季＞春季，两者变化趋势一致，说明温度对兴凯湖浮游植物的影响也很重要。水中的溶解氧主要来源于大气和浮游植物的光合作用。当浮游植物丰度较高时，其光合作用强，产生的氧气可以较多地溶解到水中，影响水中的溶解氧浓度。从表2中可以看出兴凯湖的溶解氧在夏秋最高，春季最低。这与浮游植物光合作用产生氧气相关。在春季，兴凯湖浮游植物的丰度低，其光合作用不明显，导致水中溶解氧含量不高;在夏季，浮游植物丰度达到最大值，光合作用明显增大，有效地提高水中的溶解氧含量。秋季的溶解氧浓度最高，但是浮游植物丰度较夏季低，主要是因为溶解氧浓度同时还受温度影响，与水温呈负相关［24］。

4.2 多元统计分析方法在浮游植物丰度与环境因子相关分析中的选用

灰关联分析是依据空间理论为数学基础，按照规范性、偶对称性、整体性和接近性的原则，对信息部分确定和部分不确定的系统一灰色系统的发展势态进行定量描述和比较，以确定参考序列和若干子序列之间的灰色关系，进而评价各个子序列对参考序列的相对重要程度［25－26］。因此，通过关联分析，可以揭示各个环境因子对兴凯湖湿地保护区浮游植物丰度的影响强弱。而目前国内外常用的CCA分析是直接的多维排序方法，要求物种对环境的分布为高斯曲线分布，并要求具有完整的环境系列数据，而且随着样本的增加关系模糊，会夸大偶见种的作用。对于采用哪种多元统计分析方法更适合于浮游植物丰度与环境因子的相关分析，仍需更进一步地比较并探讨。

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