阳澄湖浮游植物调查及其与水体营养化关系分析

蔡晓钰 姜 宇 张占恩 朱兴东

阳澄湖浮游植物调查及其与水体营养化关系分析

蔡晓钰1，2姜 宇1张占恩2朱兴东1

浮游植物是湖泊、水库生态系统的主要再生资源，在维持生态平衡中起着重要的调节作用，浮游植物既可以调节水质，增加鱼类的饵料，又可以成为恶化水质、危害养殖动物和人类的根源，因此，对养殖水体浮游植物的调查具有重要意义。本文通过对2014 年1～12月阳澄湖水质及浮游植物进行每月一次的取样调查分析，研究阳澄湖浮游植物的群落结构特征及生物多样性与水体营养化关系。

一、采样点的布设与采样时间

阳澄湖位于苏州市区的东北部，跨苏州市区、工业园区、相城区、昆山市及常熟市，面积约120km2，湖中纵列沙埂2条，将阳澄湖分为东、中、西3湖。东湖最大，水深1.7～2.5m；中湖和西湖，水深1.5～3.0m。由于东、中、西3湖是三个相对独立的水体，因此在东、中、西湖的中部分别设置一个监测点，监测点位置见图1，每月下旬进行采样监测。

二、浮游植物样品的采集与处理

1.样品采集

采样工具：有机玻璃采水器，25号浮游生物网。

采样深度：由于阳澄湖水体较浅，大部分水域水深2m以内，且透明度较高，故仅在0.5m左右深处采集亚表层水样。

采样量：原则是浮游植物密度高，采水样少；密度低采水量多。

2.样品处理

水样固定：水样采集之后，马上加固定液固定，以免时间延长样品变质，每升水样加入15ml鲁哥氏剂固定保存。

水样浓缩：摇匀水样，倒入固定在架子上的1000ml沉淀器中，2h后将沉淀器轻轻旋转一会，使沉淀器壁上尽量少附着浮游植物，再静置24h。充分沉淀后，用虹吸管小心抽掉上层清液，余下20～25 ml沉淀物放入定量瓶中，用少量上层清液冲洗沉淀器2～3次一并倒入样品瓶中，并定容到30 ml（或50 ml）。

三、浮游植物调查结果

1.阳澄湖总体情况

2014年阳澄湖共鉴定浮游植物8 门95属175种：绿藻门最多，为40属81种，占46.3%；其次为硅藻门，为2属48种，占27.4%；蓝藻门15属25种，占14.3%；裸藻门7属17种，占9.7%；隐藻门2属3种，占1.7%；甲藻门2属 3种，占1.7%；金藻门6属6种，占3.4%；黄藻门2属2种占1.1%。

从阳澄湖2014年浮游植物种类组成月份变化来看，绿藻门种类数最丰富（39～74种）；硅藻门（27～38种）种类数常年较为稳定；蓝藻门种类数（6～24种）冬季最低，春季有所增长，夏秋保持在较高水平；裸藻门的种类数（7～14）则是夏秋高于春冬；隐藻门（1～3种）、甲藻门（1～3种）、黄藻门（1～2种）和金藻门（1～4种）常年种类较少。而从种类数月份变化来看，1月种类最少，为98种，8月种类数最丰富，为159种；种类数有明显的季节变化，春冬季种类数比较少，夏秋季种类数比较多。

2.阳澄湖浮游植物优势种的组成和变化

图1 阳澄湖浮游植物调查点分布图

2014年全湖浮游植物优势种共有10种，为硅藻门的颗粒直链藻、广缘小环藻、简单舟形藻、偏肿桥弯藻，绿藻门的小球藻、月牙藻、四尾栅藻，蓝藻门的铜绿微囊藻，隐藻门的尖尾蓝隐藻、卵形隐藻，优势度分别为0.11、0.08、0.05、0.03、0.05、0.03、0.02、0.09、0.05、0.02。四季的优势种的种类数几乎相等，各门的种类组成也较为相近，冬季优势种以绿藻门和硅藻门的喜低温种为主，春季蓝藻门的优势种开始增加，夏秋两季以蓝藻门、绿藻门和硅藻门为主。

从三个湖区来看，西湖、中湖和东湖全年优势种都有9种；14种为富营养型湖泊的指示优势种。三个湖区优势种频次出现在4次及以上有10种，其中富营养型的指示优势种为7种，出现频次较高的分别为颗粒直链藻（12次）、小环藻（11次）、小球藻（7次）、铜绿微囊藻（6次），皆为湖泊富营养型的指示优势种。

3.阳澄湖三个湖区之间的浮游植物物种相似度情况

Jaccard相似性指数：SJ=c/（a+b-c）,式中：a、b为两地区的物种数，c为两群落共有的物种数。

2014年阳澄湖浮游植物种类相似度较高，如表1所示，阳澄东湖与阳澄中湖（0.70）相似性最高，阳澄东湖与阳澄西湖（0.62）相似性最低，阳澄西湖和阳澄中湖相似度指数为0.68。

4.阳澄湖浮游植物的时空分布特征

各湖区的2014年均浮游植物生物密度分别为西湖539万cell/L、中湖429万cell/L，东湖224万cell/L。阳澄湖浮游植物生物密度的变化随季节变化而呈现一定的规律，1、2、3月浮游植物生长都较为缓慢，于4月开始增长，7、8、9、10月达到高峰。从各个湖区来看，阳澄西湖浮游植物生物密度2月最低，10月最高；阳澄中湖浮游植物生物密度2月最低，8月最高；阳澄东湖浮游植物生物密度2月最低，9月最高。

浮游植物生物量周年变化与生物密度变化趋势相近，两者呈极显著正相关（r=0.631，P＜0.01）。2014年全湖的年均浮游植物生物量为4.46mg/L。2014年阳澄湖西湖年均生物量最高（5.37mg/L），中湖次之（4.82mg/L），东湖最低（3.20mg/L）。全湖平均生物量最高出现在9月（6.18mg/L），最低在2月（3.36 mg/L），其中西湖生物量最高值出现在9月（7.97 mg/L），最低值出现在2月（4.09 mg/L）；中湖生物量最高值出现在8月（6.22 mg/L），最低值出现在2月（3.59mg/L）；东湖生物量最高值出现在9月（4.39 mg/L），最低值出现在12月（2.31 mg/L）。

四、浮游植物多样性指数与水体营养化的关系

1.浮游植物多样性指数与水体营养化指数计算

浮游植物调查后，整理出各类群的种类和数量的数据，用浮游植物的香农—威纳多样性指数、进行评价。

浮游植物的香农—威纳（H'，Shannon-Wiener index）多样性指数计算公式如下：

Pi=Ni/N

式中，H'为多样性指数；Ni为站位中第i种的个数；N为站位中浮游植物总个数；S为站位中浮游植物总种数。

通过对水体的总磷、总氮、叶绿素α、高锰酸盐指数和透明度的监测，对阳澄湖的营养状态进行评价。

评价参照《地表水资源质量评价技术规程SL395-2007》湖库营养状态评价，得出各湖区的水体的营养指数。通过计算，得出阳澄湖的浮游植物多样性指数与水体营养化指数，见表1。

2.浮游植物多样性指数与水体营养化的相关性研究

皮尔逊相关系数的计算公式：

表1 阳澄湖各湖区浮游植物多样性指数与营养化指数

表2 阳澄三湖区营养化指数与浮游植物多样性指数相关系数

式中：N为样本数，Xi和Yi分别为两个变量的变量值。

用SPSS22.0软件对阳澄湖水体营养化及浮游植物多样性指数进行分析（见表2）。

从表2可以看出，阳澄西湖水体营养化指数和浮游植物多样性指数相关系数为0.678，p=0.015＜0.05，差异显著，两者存在显著的线性正相关关系；阳澄中湖水体营养化指数和浮游植物多样性指数相关系数为0.410，p=0.185＞0.05，两者呈正相关，但相关性不显著；阳澄东湖水体营养化指数和浮游植物多样性指数相关系数为-0.318，p=0.313＞0.05，说明两者呈负相关，但相关性也不显著。

五、结语

通过12个月的调查，对阳澄湖的浮游植物时空分布有了初步的了解，分析得出：阳澄西湖浮游植物和水体营养指数有着较为显著的线性正相关关系；阳澄中湖水体营养化指数和浮游植物多样性指数呈正相关，阳澄东湖呈负相关，但相关性均不显著，且西湖、中湖、东湖的营养状态和浮游植物多样性指数呈阶梯状分布。针对目前状况，建议制定“治理西湖、控制中湖、保护东湖”的总体方案，严格控制排污，完善区域污水处理系统建设，并通过实施生态修复提升环境容量，不断改善水质，使阳澄湖成为苏州的明珠，一扇对外展示的窗口

（作者单位1.江苏省水文水资源勘测局苏州分局 215000 2.苏州科技学院 215000）