磁湖春季浮游植物群落结构调查及水质评价

李 今，吉芬芬，华江环

(1.食用野生植物保育与利用湖北省重点实验室; 2.湖北师范学院 生命科学学院，湖北 黄石 435002；3.中国科学院水生生物研究所，湖北 武汉 430072)

磁湖春季浮游植物群落结构调查及水质评价

李 今1,2，吉芬芬2，华江环3

(1.食用野生植物保育与利用湖北省重点实验室; 2.湖北师范学院 生命科学学院，湖北 黄石 435002；3.中国科学院水生生物研究所，湖北 武汉 430072)

为了明确黄石磁湖富营养化水平现状，2013年4月对其浮游植物群落结构及水质状况进行了调查。调查结果显示，浮游植物共111种，隶属7门54属，其中以绿藻门种类最多，占总种类数的47.76%；蓝藻门种类数次之，占总种类数的20.72%；浮游植物平均密度约为31.530×106个/L，其中以硅藻门和隐藻门数量最多，各占水体中浮游植物整体平均密度的32.50%和31.10%。基于浮游植物密度、优势种、污染指示种、Margalef多样性指数和国家地表水环境质量标准(GB 3832-2002) 综合评价，磁湖水体污染较严重，属于中至富营养状态，达到国家水环境质量Ⅲ～Ⅳ类水质标准。通过分析磁湖春季浮游植物群落结构特征，并探讨其与环境因子的关系，旨在为磁湖的水生态环境管理与水生生物资源保护措施的制定提供参考依据。

磁湖；浮游植物；群落结构；水质状况

浮游植物作为水生生态系统的重要组成部分，通过参与湖泊物质循环和能量流动，共同维持生态系统的结构功能，并且对湖泊污染及净化起着指示作用[1～3]。浮游植物群落的种类数量、优势种、多样性指数等在不同营养水平的水环境中变化很大，是水质污染及营养水平的重要标志[4]。近年来，在湖泊水质监测中以浮游植物作为生物监测结合水质化学检测、评价水质污染和营养水平，在国内外得到了广泛应用[2]。

磁湖是黄石最大的城中湖，水域面积约为1.0×107m2，汇水面积为6.28×107m2，平均水深为1.75m.本研究通过对磁湖春季浮游植物群落研究，在揭示湖泊浮游植物群落结构特征的同时，结合水质的理化指标对磁湖水环境健康状况进行综合评价，以期为磁湖生态系统评价及富营养化治理提供科学依据。

1 实验材料与方法

1.1采样点设置

根据磁湖的自然地理情况，分别在上、中、下游设5个代表性采样点(图1).

1.2浮游植物定性、定量样品的采集与分析

2013年4月对磁湖浮游植物群落进行调查。定性标本采样用25号浮游网采集，对水样进行2000 r、15 min离心，沉淀下来的浮游植物在40倍物镜光学显微镜下进行拍照鉴定，种类鉴别主要参照中国淡水藻类-系统、分类及生态。定量样品用2 L采水器于水下0.5 m处采集2L表层水，现场加入20 mL鲁哥氏试剂固定，经18 h沉淀浓缩至30～50 mL，用浮游植物计数框在40倍物镜光学显微镜下进行定量计数。

图1 磁湖采样点分布

1.3水样理化指标的测定

采集水样的同时，现场测定采样点水体的水温、pH值和SD.在实验室按照《水和废水监测分析方法(第四版)》[4]测定水样的TN、TP、氨氮、BOD5、COD和Chl.a.

1.4Margalef多样性指数、优势度和浮游植物密度的计算

1.4.1 多样性指数 运用Margalef物种丰富度指数(D)对浮游植物群落结构特征和水体营养状态进行评价。

计算公式为：D= (S-1) /lnN

式中：S为种类数；N为个体数。D值越大，水质越清洁( 0～1为重度污染；1～2为严重污染；2～4为中度污染；4～6为轻度污染；大于6为清洁水)[5]。

1.4.2 优势度 优势度计算公式[6]：Y=fiPi，式中：Y是优势度，fi是第i物种的出现频率，Pi是第i物种个体数占总个体数量的比例，当Y≥0.02时，确定为优势种。

1.4.3 密度计算 浮游植物密度N计算公式为：N=(Vs·n)/(V·Va)，式中N为水中浮游植物密度(个/L)；Vs为浓缩定量体积；n为计数体积观察的个数；V为采样体积；Va为计数体积。

1.5数据处理

数据用SPSS 11.0进行数据处理和统计分析，数据显示为平均值±标准误差(mean±SD).

2 实验结果与讨论

2.1磁湖浮游植物物种组成

调查鉴定磁湖春季浮游植物共7个门，54属，111种，其中绿藻门(Chlorophyta) 22 属 53种，占浮游植物种类总数的47.76%；蓝藻门(Cyanophyta) 14属23种，占浮游植物种类总数的20.72% ；硅藻门(Bacillariophyta) 9属16种，占浮游植物种类总数的14.41%；裸藻门(Cryptophyta) 2属7 种，占浮游植物种类总数的6.31% ；甲藻门4属5种，占浮游植物种类总数的 4.50%；隐藻门(Euglenophyta) 2属4种，占浮游植物种类总数的 3.60%；黄藻门1属3种，占浮游植物种类总数的2.70%(图2)。磁湖浮游植物种类较丰富，以绿藻门为主，其次是蓝藻门与硅藻门，甲、隐、裸藻门及黄藻门种类比较少。

2.2浮游植物数量

磁湖春季浮游植物平均密度为31.530×106个/L， 其中硅藻的平均密度为10.236×106个/L，占水体中浮游植物整体密度的32.50%；隐藻的平均密度9.805×106个/L，占水体中浮游植物整体密度的31.10%；绿藻和蓝藻的平均密度分布为6.287×106个/L和4.314×106个/L，分别占水体中浮游植物整体密度的19.90%和13.70% ；其余各门总计密度为0.888×106个/L，仅占水体中浮游植物整体密度的2.80%。5个采样点浮游植物数量变化趋势基本一致(图3)，且硅藻门和隐藻门在每个采样点均占绝对数量优势。这与姜作发等[7]对兴凯福浮游植物种类数量变动的研究中，绿藻与硅藻浮游种类占62.70%，而硅藻与隐藻在数量上占有绝对优势的相关结果相似。

图2 磁湖春季浮游植物种类组成

基于浮游植物丰度对水质的评价，按照国内湖泊富营养化评价标准[8]：浮游植物数量小于3×105个/L为贫营养型，数量3×105～10×105个/L 为中营养型，数量大于10×105个/L为富营养型。磁湖春季浮游植物数量达到31.530×106个/L，指示为富营养型水体。

图3 磁湖春季浮游植物数量变化

2.3浮游植物优势种

磁湖春季浮游植物优势种共出现27种(表1)，其中硅藻门11种，绿藻门7种，隐藻门4种，蓝藻门4种，甲藻门1种。基于优势种群的评价：优势种群与营养状态的对应关系一般为：金藻门的大量出现往往表示所在水体为贫营养；隐藻门代表贫、中营养水体；甲藻门代表中营养水体；硅藻门代表中富营养水体；硅藻门和绿藻门代表富营养水体；蓝藻门和绿藻门代表重富营养水体[9]。由表1中优势种结合优势度可以推断绿藻门、硅藻门和隐藻门为主要优势类群，可以反映出磁湖的营养状况为中-富营养状态。

2.4污染指示种

在磁湖浮游植物调查基础上，参照福迪 B[10]藻类学中有关指示性藻类的观点，确定磁湖各个站点污染指示种46种，指示清水生物带的种类的有1种；指示os～寡污水生带的种类有3种；介于os～寡污与β～中污水生物带的指示种有1种；指示α～β中污水生物带的种类有2种；指示β～型中污水生物带的种类27种，占所有污染指示种的58.60%；指示α～中污水生物带的有9种，占所有污染指示种的19.57%；指示重污及α～中污水生物带的种类数为1种；指示重污水生物带的种类数为2种(表3)。结果显示指示β～中污水生物带和α～中污水生物带的污染指示种占总污染指示种的78.17%，各个采样点的污染指示种均以指示β～型中污水生物带和α～中污水生物带的较多，可以判断磁湖水体营养状态处于中-富营养型状态。

2.5生物多样性及其水质评价

磁湖5个采样点浮游植物Margalef多样性指数D值为在1.647至2.573之间(表2)，且除5号采样点外D值均大于2，根据Margalef生物多样性判断标准[11]可以判断磁湖春季水质处于α～中污染状态，即富营养状态。

表1 磁湖春季浮游植物优势种优势度分布表

表2 磁湖各采样点浮游植物多样性指数

表3 磁湖春季浮游植物污染指示种及污染指示等级

续表3

表4数据显示，磁湖春季水温在9℃～10℃；水体透明度在50～75cm，其中3#透明度最低；PH值在7.81～8.19；Chl.a各点分布在18.7～46.4 mg/m3；COD在16.7～25.7mg/L；各样点总磷在0.040～0.059mg/L之间波动；5#采样点氨氮超过水质量标准的限制范围，其余各点在0.180～0.344mg/L之间波动；总氮5#采样点异常高。其余各点在1.27～1.64mg/L之间波动。

表4 磁湖春季水质理化指标

根据地表水环境质量标准(GB 3832-2002)综合表4中显示的调查结果，磁湖春季水质总体处于Ⅲ～ Ⅳ类水，受到中度污染，该结果与浮游植物群落结构评价结果相吻合，表明水质理化指标与浮游植物之间的关系密切，从而体现出生物监测的科学性。其中5#采样点总氮总磷异常高，严重超过水环境质量标准的限制范围，可能原因是5#采样点人流动量大生活垃圾及污水导致该点总氮总磷严重超标。

3 结语

1) 磁湖水域春季浮游植物共111种，隶属7门54属，其中以绿藻门种类最多。浮游植物整体平均密度为31.530×106个/L，硅藻门和隐藻门在数量上占绝对优势， 共占水体中浮游植物整体密度的63.60%；而2012年磁湖秋季与冬季浮游植物平均密度分别为6.99×106个/L、16.6×106个/L，由此可见，磁湖浮游植物密度在不断增长，富营养化程度日趋严重。浮游植物优势类群为绿藻、硅藻及隐藻；污染指示种发现35种，遍布寡污到中污带，β～型中污和α～中污指示种占总污染指示种的78.17%。

2)依据浮游植物密度、优势种、污染指示种及Margalef物种丰富度指数D值并结合地表水环境质量标准(GB 3832-2002)综合评价磁湖水质情况，2013年磁湖春季水体属于中至富营养状态，达到国家水环境质量Ⅲ～Ⅳ类水质标准。

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CommunitystructureofphytoplanktonandthewaterqualityassessmentinspringinLakeCi

LI Jin, JI Fen-fen, HUA Jiang-huan

(1.Hubei Key Laboratory of Edible Wild Plants Conservation and Utilization,2.College of life science, Hubei Normal University, Huangshi 435000,China;3.Institute of Hydrobiology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430072, China)

In order to figure out the current eutrophic state of Lake Ci in Huangshi City, the community structure of phytoplankton and water quality in Lake Ci were investigated. 111 speices of phytoplankton belonging to 54 genera 7 phyla were identified, of which the most abuandant was Chlorophyta, with 53 species of 22 genera, accounting for 47.76% of the total species; followed successively by Cyanophyta, with 23 species of 14 genera, taking up 20.72% of the whole species; The average density of the phytoplankton was about 31.530×106cells/L, among which were the two richest phyla, Bacillariophyta and Cryptophyta, with a density of aproximately 10.236×106and 9.805×106cells/L, accounting for 32.50% and 31.10% of the total density of the phytoplankton, respectively. Based on a comprehensive assessment concerning phytoplankton density, dominant species, pollution indicating species, Margalef diversity index and the Environmental quality standards for surface water (GB 3832-2002), Lake Ci was highly contaminated, belonging to medium or high eutrophic state, with water quality reaching to Gade Ⅲ to Ⅳ by the standards of GB 3832-2002.

Lake Ci; phytoplankton; community structure; water quality

2014—04—28

黄石市科技攻关项目(2013A067-2);食用野生植物保育与利用湖北省重点实验室;国家“十二五”科技重大专项子课题(2012ZX07101007005).

李今(1968— )，男，湖南衡阳人，副教授，博士，主要研究水体生态恢复方面.

X824

A

1009-2714(2014)03- 0001- 07

10.3969/j.issn.1009-2714.2014.03.001