采煤塌陷区池塘夏季浮游植物群落结构及环境评价

巩俊霞，张金路，王新美，王志忠，田功太，杜兴华，张明磊，陈秀丽

（1.山东省淡水渔业研究院，山东 济南 250013；2.山东省新泰市青云街道办事处，山东 新泰 271200）

采煤塌陷区池塘夏季浮游植物群落结构及环境评价

巩俊霞1，张金路1，王新美2，王志忠1，田功太1，杜兴华1，张明磊1，陈秀丽1

（1.山东省淡水渔业研究院，山东 济南 250013；2.山东省新泰市青云街道办事处，山东 新泰 271200）

2013年7～9月研究了采煤塌陷地池塘夏季浮游植物的群落结构。结果显示：共检出浮游植物8门112个属种，其中绿藻门种类最多；浮游植物密度变化在（5.44～136.30）×106ind./L之间，平均密度为40.18×106ind. /L，其中蓝藻的密度最大，其次为绿藻，硅藻和隐藻，裸藻、甲藻和金藻的密度较小；生物量变动范围为3.82～77.97mg/L，平均生物量20.36mg/L；其中裸藻的生物量最高，其次为硅藻、甲藻和隐藻。采煤塌陷区池塘浮游植物多样性指数（H’）变动在2.16～3.95之间，均值为3.04；均匀度（J）在0.44～0.85之间，均值为0.64；物种丰富度指数（d）在3.37～5.45之间，均值为4.30。H’、J、d均处于较高的水平，说明池塘浮游植物种类较多，群落结构稳定，分布均匀。结果表明：采煤塌陷区池塘水体环境质量属清洁水平。

采煤塌陷区池塘；浮游植物；群落结构；环境评价

浮游植物是采煤塌陷区养殖水域生态系统的重要组成部分和主要初级生产者，对水域生态系统的物质循环、能量流动、信息传递等都起着至关重要的作用[1-3]。2013年7～9月调查了采煤塌陷地区池塘高温季节浮游植物群落组成和变动规律，探讨水体微生态系统的结构特征及变化特点，以期为采煤塌陷地的可持续高效渔业利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验池塘

试验池塘为山东省鱼台县浩洋生物有限公司采煤塌陷区面积为2～3.33km2、水深1.5～1.8m的1#、2#、3#池塘；1#、2#、3#池分别主养草鱼Ctenopharyngodon idellus、团头鲂Megalobrama cumblycephala、青鱼Mylopharyngdon piceus，池塘中间设置采样点，每个池塘采上下层混合水样1L。采样水温28.8～32.6℃，pH7.82～9.17。

1.2 浮游植物样品的采集、处理与计数

试验于2013年7月6日开始，9月14日结束，每10d采集浮游植物样品1次。每次从上午8:00～9:00采样。样品的采集、分类和计数均按照《内陆水域渔业自然资源调查手册》[4]、《淡水浮游生物图谱》[[6]和《淡水浮游生物研究方法》[7]的要求进行。

1.3 浮游植物优势度优势度[8]（D）采用McNaughton指数：D=（ni/N）×fi

式中，fi为属于种i的个体在各站位中出现的频率，N为样品的总个数；ni为样品中i种的个数。取浮游植物优势度D≥0.02的种为本文优势种[8]。

1.4 浮游植物多样性

采用浮游植物的多样性指数[9]、均匀度[10]和物种丰富度指数[11]等分析浮游植物群落结构的变化，评价采煤塌陷区池塘养殖水体环境质量，其相应的环境质量评价标准见表1。

表1 浮游植物的多样性指数、物种丰富度指数和均匀度指数的环境质量评价标准Tab.1 Environmental quality evaluation criteria for diversity index,species richness index and evenness index

2 结果与分析

2.1 浮游植物的种类组成

共检出浮游植物8门112个属种，其中绿藻门种类最多（43种），占38.39%；蓝藻门（21）种次之，占18.75%；裸藻门19种，占16.96%；硅藻门16种，占14.29%；甲藻门5种，占4.46%；隐藻门4种，占3.57%；金藻门3种，黄藻门1种。

2.2 浮游植物的密度和生物量

3口试验池塘浮游植物的密度变化在（5.44～136.30）×106ind./L之间，平均密度为40.18×106ind./L（图 1）；生物量变动范围为3.82～77.97mg/L，平均生物量为20.36 mg/L（图2）。1#池塘的浮游植物密度（78.36×106ind./L）和生物量（34.95mg/L）最高；2#池塘次之，分别为35.11×106ind./L和18.70 mg/L；3#池塘最低，分别为16.72× 106ind./L和10.65 mg/L。造成这种差异的主要原因可能与各池塘养殖模式、投喂数量与质量、浮游植物优势种群等因素的不同有关。

试验池塘中蓝藻的密度最大，为29.07×106ind./L，占总量的66.99%；其次为绿藻，密度均值为5.32×106ind./L，占12.27%；再次为硅藻和隐藻，分别占9.45%和7.84%；裸藻、甲藻和金藻的密度较低。1#池塘7月蓝藻门、绿藻门和硅藻门密度值较高，分别为18.38×106ind./L、7.32×106ind./L、4.48× 106ind./L，各占53.20%、21.18%和12.97%；8月蓝藻迅速增长，密度为43.70×106ind./L，绿藻下降，密度为5.59×106ind./L，硅藻密度上升，为11.17×106ind./ L，各占65.67%、8.40%、16.78%；9月蓝藻、绿藻和硅藻继续增长趋势，密度分别为77.68×106ind./L、18.38×106ind./L、15.25×106ind./L，各占 57.97%、13.72%、11.38%。2#池塘7月蓝藻、绿藻和硅藻的密度分别为 10.57×106ind./L、8.43×106ind./L和1.41×106ind./L，各占45.67%、36.42%、6.07%；8月的变化趋势与1#池塘基本相同，蓝藻和硅藻增长，绿藻密度有所下降，9月蓝藻、绿藻增长，硅藻下降，密度分别为 39.29×106ind./L、3.18×106ind./L和0.96×106ind./L，各占85.46%、6.92%、2.09%。3#池塘7月蓝藻、甲藻和绿藻密度分别为5.5×106ind./L、1.44×106ind./L和0.98×106ind./L，占有较高的比例，分别为57.70%、15.13%和10.30%；8月硅藻和绿藻密度迅速增长，蓝藻、硅藻和绿藻密度分别为10.45×106ind./L、1.03×106ind./L和0.75×106ind./L，在池塘密度值中占有较高的比例，分别为78.78%、7.77%、5.63%；9月蓝藻、硅藻和绿藻密度继续增长，密度为 24.10×106ind./L、1.49×106ind./L和0.93×106ind./L，各占88.06%、5.43%、3.38%。

试验池塘裸藻的生物量均值最高，为5.47mg/L，占25.50%；其次为硅藻、甲藻、和隐藻，分别为4.24 mg/L、3.74 mg/L和3.27 mg/L，各占19.80%、17.46%和15.26%。1#池塘7月份硅藻、裸藻和绿藻生物量分别为4.38mg/L、4.32 mg/L和2.06 mg/L，比例较高，各占26.37%、25.99%和12.40%；8月硅藻（10.34 mg/L）、裸藻（5.59 mg/L）和蓝藻（2.69 mg/L）的生物量迅速增长，占有较高的比例，各占42.63%、23.03%和11.09%；9月裸藻、硅藻和隐藻生物量分别为16.63 mg/L、15.16 mg/L和14.54 mg/L，各占25.99%、23.68%和22.72%。2#池塘7月甲藻、裸藻和绿藻生物量分别为6.33 mg/L、5.83 mg/L和4.34 mg/L，各占28.19%、25.98%、19.35%；8月蓝藻生物量迅速增长，生物量为 6.88 mg/L，占总量的44.02%，裸藻、甲藻生物量与7月相比下降迅速，生物量分别为4.22 mg/L和1.60 mg/L；9月蓝藻、裸藻和甲藻生物量分别为5.96 mg/L、4.23 mg/L和2.93 mg/L，各占33.08%、23.50%和16.26%。3#池塘7月甲藻和裸藻占有较高的比例，生物量分别为9.11 mg/L、4.06 mg/L，各占56.49%、25.16%；8月裸藻、甲藻的生物量迅速下降，绿藻和蓝藻的生物量上升，裸藻、硅藻和蓝藻的生物量分别为2.72 mg/L、1.61 mg/L和1.223mg/L，各占35.11%、20.73%、15.80%；9月硅藻、甲藻和裸藻占有较高比例，生物量分别为1.96 mg/L、1.95 mg/L和1.59 mg/L，各占24.34%、24.19%和9.70%。

图1 试验池塘不同采样时间浮游植物密度Fig.1 Phytoplankton abundance in the experimental ponds during different times

由图1可知，2#池塘7月6日浮游植物的密度最大（31.64×106ind./L），然后呈下降趋势，8月4日降到最低值（9.89×106ind./L），8月13日又逐渐上升；3#池塘7月6日浮游植物的密度值为8.53× 106ind./L，尔后迅速增长，7月 16日值最高，为25.84×106ind./L，然后一直下降。不同月份浮游植物密度差异显著。1#池塘浮游植物密度开始时较高（28.62×106ind./L），随后直线下降，至7月26日最低（3.82×106ind./L），而后又上升，9月4日达到最高值（77.97×106ind./L），9月14日又下降至50.03× 106ind./L。总体来看，1#池塘浮游植物的密度变化较大，7月份下降，8月份上升，9月份呈先升高后降低。

图2 试验池塘不同采样时间浮游植物生物量Fig.2 Phytoplankton biomass in experimental ponds in different times

由图2可知，1#池塘浮游植物生物量先升后降，7月26日降至最低值（14.53mg/L），然后逐渐增长至8月中旬的81.15 mg/L，然后呈下降趋势，降至58.44 mg/L，从8月底开始又增长；2#池塘与1#池塘的生物量变动规律不同，先呈下降趋势，7月16日降到最低值9.04mg/L，然后呈逐渐增长趋势，8月初生物量为39.26 mg/L，然后降至22.07 mg/L，然后上升；3#池塘7月初开始增长到7月中旬，增长至最高值17.04 mg/L，然后逐渐降低至7月26日的6.12 mg/L，随后逐步上升，8月份浮游植物生物量变化趋势不大，9月份呈增长趋势，9月14日的生物量最高，为35.20 mg/L。可见3口试验池塘浮游植物夏季生物量的变动规律各不相同，这可能由于各池塘中浮游植物优势种群、营养因子的组成与含量、浮游植物利用程度以及水环境因子等不同所致。

2.3 浮游植物的优势种

试验期间共检出17个优势种，出现频率较高和优势度较大的有：蓝藻门的小形色球藻Chroococcus minor、蓝纤维藻Dactylococcopsis sp.、尖头藻（群体）Raphidiopsis sp.、小席藻Phormidium tenus、绿藻门的小球藻Chlorella vulgaris，硅藻门的小环藻Cyclotella，隐藻门的尖尾蓝隐藻Chroomonas acuta、啮蚀隐藻Cryptomonas erosa；其他种类如美丽颤藻Oscillatoria formosa、简单衣藻Chlamydomonas simplex等也形成了优势种群，但出现频率较低（表2）。

表2 浮游植物的优势种及优势度Tab.2 Phytoplankton dominant species and dominance index in experimental ponds

表3 试验池塘浮游植物的多样性指数与评价Tab.3 Phytoplankton diversity index and environmental evaluation in experimental ponds

2.4 浮游植物的多样性指数

浮游植物多样性指数H'变动在2.16～3.95之间，均值为3.04，其中7月H'最高，为3.35；9月份次之，为2.91；8月份最低，为2.86。均匀度J变化在0.44～0.85之间，均值为0.64，7月份J最高，为0.70；8月和9月J相等，为0.61。物种丰富度指数d变动在3.37～5.45之间，均值为4.30，7月份d最高，为4.68；9月次之，为4.12；8月最低，为4.10。

2.5 环境质量评价

由表3可知，三口试验池塘浮游植物的多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均值分别为3.06、0.64和4.32，根据表1得出，采煤塌陷区池塘总体环境质量为清洁。

试验期间1#池塘87.50%的多样性指数H'＞3，属于清洁，12.50%的H'介于2～3之间，属于轻污染，表明1#池塘环境质量以清洁为主；2#池塘在试验期间75.00%的多样性指数H'介于2～3之间，属于轻污染，25.00%的H'＞3，属于清洁，表明2#池塘环境质量以轻污染为主；3#池塘50.00%的H'＞3，属于清洁，H'介于2～3之间，属于清洁，3#池塘环境质量评价为清洁。

1#池塘100.00%的J＞0.5，表明1#池塘的环境质量以清洁为主；2#池塘75.00%的J＞0.5，25.00%的J介于0.5～0.3之间，表明2#池塘环境质量以清洁为主；3#池塘100%的J＞0.5，3#池塘环境质量评价为清洁。

1#池塘100.00%的d＞3，环境质量评价为清洁；2#池塘100.00%的d＞3，环境质量评价为清洁；3#池塘100.00%的d＞3，环境质量评价为清洁。

3 讨论

3.1 采煤塌陷区池塘高温季节浮游植物的种类组成

采煤塌陷区池塘共检出浮游植物8门112个属种，其中绿藻门种类最多（43种），占38.39%；蓝藻门（21种）次之，占18.75%；蓝藻门和绿藻门的种类占57.14%。邓金钗等[12]在主养草鱼的池塘中，检出8门279种浮游植物，绿藻门的种类占49.3%，硅藻门占21.1%，两门总和占70.4%。姚宏禄[13]研究结果认为，高产池塘浮游植物主要是鞭毛藻类和硅藻、大型绿球藻等优势种属交替形成水华，各型鱼塘浮游植物群落的共同特点均是：以隐藻为主的鞭毛藻类为优势种属，本研究中的优势种属主要为蓝藻门的种类，鞭毛藻类如卵形衣藻、蓝隐藻、啮噬隐藻虽然也形成优势种群，但出现率、优势度不高，这可能与池塘条件、养殖方式等多方面因素有关。

3.2 采煤塌陷区池塘浮游植物的密度和生物量

采煤塌陷区池塘高温季节浮游植物密度变动在（5.44～136.30）×106ind./L之间，平均密度为40.18×106ind/L； 生 物 量 的 变 动 范 围 为3.82～77.97mg/L，平均生物量为20.36mg/L。蓝藻的密度最大，其次为绿藻，硅藻和隐藻，裸藻、甲藻和金藻的密度较小；从生物量来看，裸藻的生物量最高，其次为硅藻、甲藻、和隐藻。李瑞娇等[14]研究了主养草鱼池塘的浮游植物，结果发现浮游植物密度在（1.77～8.83）×106ind./L之间，平均密度为4.23× 106ind./L；生物量的变动范围为12.24～298.58mg/L，平均生物量为44.13mg/L。浮游植物的密度与本研究结果相近，而生物量远高于本结果，这与浮游植物的优势种群不同有关。蓝藻在含氮量高、有机质丰富的碱性水体中常见，特别是在高温季节易大量繁殖[15]。蓝藻生长的最适温度为25～35℃[16]，这与山东地区7～9月鱼池较高的水温相契合，同时每天投喂人工饲料，残饵粪便使得池水氮、磷水平增高，为蓝藻大量繁殖提供了条件。郭友红[17]对邹城采煤塌陷区的6种水体浮游植物的研究显示，即使同一水域，浮游植物的密度分布也有所不同，平阳寺塌陷积水区、网箱区、北宿精养鱼塘均为：蓝藻门＞绿藻门＞硅藻门，平阳寺精养鱼塘、北宿塌陷积水区、北宿网箱养殖区均为：绿藻门＞蓝藻门＞硅藻门，其结果与本研究结果基本相同。

3.3 采煤塌陷区池塘环境质量评价

生物多样性是反应生物群落组成的特征参数，是衡量群落稳定性的重要尺度之一。浮游植物多样性指数反映了生物的多样性程度，其值越高，说明物种的种类越多，群落越稳定[18]。物种丰富度指数反映了物种丰富程度，其值越大，说明物种丰富度越高[19，20]。采煤塌陷区池塘浮游植物的多样性指数H'变动范围为2.16～3.95，均值为3.04；均匀度J变化范围为0.44～0.85，均值为0.64；物种丰富度指数d变动范围为3.37～5.45，均值为4.30。H'、J、D均处于较高的水平，说明试验池塘浮游植物种类较多，群落结构稳定，分布均匀。根据相应的环境质量评价标准[9-11]，采煤塌陷区池塘水体为清洁水平。李瑞娇等[14]的研究中，H'为2.99，J为0.48，D为4.10，均低于本研究结果，这可能与本研究的养殖方式、养殖水域特点等不同有关。

［1］何志辉,李永涵.清河水库的浮游生物［J］.水生生物学集刊,1983,8（1）:71-83.

［2］李敦海,李根宝,王高鸿,等.水花蓝藻生物质对沉水植物五刺金鱼藻生长的影响［J］.水生态学报,2007,31（5）: 689-692.

［3］张婷,宋立荣.铜绿微囊藻与三种丝状蓝藻间的相互作用［J］.湖泊科学,2006,18（2）:150-156.

［4］张觉民,何志辉.内陆水域自然资源调查手册［M］.北京:农业出版社,1991.

［5］韩茂森,束蕴芳.中国淡水生物图谱［M］.北京:科学出版社,1995.

［6］胡鸿钧,魏印心,李荛英,等.中国淡水藻类［M］.上海:上海科学技术出版社,1980.

［7］章宗涉,黄祥飞.淡水浮游生物研究方法［M］.北京:科学出版社,1991.

［8］徐兆礼,陈亚瞿.东黄海秋季浮游动物优势种聚集强度与鲐鳞渔场的关系［J］.生态学杂志,1989,8（4）:13-15.

［9］孙儒泳,李庆芬,牛翠娟,等.基础生态学［M］.北京:高等教育出版社,2002:45-46.

［10］Margaleg R.Information theory in ecology［J］.Gensyst, 1958（3）:36-71.

［11］MargalefR.Perspective In Ecological Theory［M］.Chicago,Illinois,USA:UniversityofChicagoPress,1968.

［12］邓金钗,熊邦喜,张小敏,等.池塘主养草鱼三种养殖模式浮游植物群落结构的比较［J］.淡水渔业,2012,42（5）:63-67.

［13］姚宏禄.综合养鱼高产池塘的浮游植物［J］.中国水产科学,1996,3（1）:64-70.

［14］李瑞娇,吕元蛟,张念,等.主养草鱼池塘的浮游植物群落结构及其环境影响因素研究［J］.淡水渔业,2014,44（2）:77-82.

［15］李永涵.淡水生物学［M］.北京:高等教育出版社,1993: 19-41.

［16］李晓钰,于洪贤,马成学.松花江哈尔滨段浮游植物群落典范对应分析及生物多样性分析［J］.东北林业大学学报,2013,40（10）:103-107.

［17］郭友红.采煤塌陷区水体生物多样性调查［J］.中国农学通报,2010,26（10）:319-322.

［18］邱小錝,赵红雪.宁夏沙湖浮游植物群落结构及多样性研究［J］.水生态学杂志,2011,32（1）:20-25.

［19］陈燕琴,申志新,刘玉婷,等.澜沧江囊谦段秋季浮游植物群落结构的初步研究［J］.水生态学杂志,2012,33（3）:60-67.

［20］郭沛涌.东平湖浮游植物与水质评价［J］.海洋湖沼通报,1997（4）:37-42.

Phytoplankton Community and Environmental Assessment in Coal Mining Subsidence Ponds in Summer

GONG Jun-xia1,ZHANG Jin-lu1,WANG Xin-mei2,WANG Zhi-zhong1,TIAN Gong-tai1, DU Xing-hua1,ZHANG Ming-lei1,CHEN Xiu-li1
（1.Academy of Freshwater Fisheries in Shandong Province,Jinan 250013,China; 2.Qingyun Street Office of Xintai City,Shandong Province,Xintai 271200,China）

Phytoplankton community was investigated in coal mining subsidence ponds from July to September in 2013.A total of 112 phytoplankton species belonging to 8 phyla were identified,and the phytoplankton community was dominated by Chlorophyta.Phytoplankton abundance was found to be vary within（5.44～136.30）×106ind./L,with an average of 40.18×106ind./L.Cyanophyta was contributed most to the abundance,followed by Chlorophyta,Bacillariophyta and Cryptophyta,with a small contribution by Euglenophyta,Pyrrophyta and Chrysophyta.The phytoplankton biomass was ranged from 3.82 mg/L to 77.97 mg/L with an average of 20.36 mg/L,Euglenophyta accounting for the most,followed by Bacillariophyta,Pyrrophyta and Cryptophyta.Phytoplankton diversity index H'was 2.16～3.95,with an average of 3.04,evenness index J of 0.44～0.85,with an average of 0.64,and species richness index d of 3.37～5.45,with an average of 4.30,indicating that there was abundant phytoplankton species in the ponds,with stable and homogeneous community structure.In conclusion,the water environment quality of the ponds in the coal mining subsidence area is assessed as clean level.

coal mining subsidence pond;phytoplankton;community structure;environmental assessment

S932.7

A

1005-3832（2016）06-0041-06

2016-07-05

山东省现代农业产业体系鱼类创新团队项目（SDAIT-12-07）；山东省农业重大应用技术创新课题.

巩俊霞（1975-），女，高级工程师，从事渔业生态与环境研究.