浮游植物群落结构评价水质的方法

刘天凤 刘果 贺雪 张甜

摘要：浮游植物作为水生态系统的初级生产力，对水体污染物较为敏感，在一定程度上可反映水质优劣。大量研究表明：利用浮游植物评价水质具有可行性。因此，本文综述了藻类指示种、密度与生物量以及藻类多样性与水质的关系，为水质监测和治理提供理论依据。

关键词：浮游植物；优势种；密度；生物量；多样性

1 前言

随着社会经济和城市工业化的发展，水生态系统逐渐遭到破坏，水污染问题日益严重。据调查，我国湖泊（水库）富营养化呈发展趋势[1-2]。浮游植物在水生态系统中的物质转换、能量流动、信息传递等生态过程中扮演着重要角色[3]。由于浮游植物的生命周期短、易受环境影响，其群落种类组成与SD、pH、总氮等环境因子相关，且种类组成和数量最终都会影响湖泊（水库）生态系统的结构与功能[4-5]，因此，不少种类可作为水环境污染和水体富营养化的指示生物[3]。

国内通过对浮游植物与水质进行调查来综合评价水质情况的学者甚多。吕光俊等人对华东地区四座不同类型的水库进行了浮游植物群落结构和多样性的调查，王雨、林茂等人对海南西部近岸浮游植物进行了周年调查。他们认为：浮游植物的群落结构与水环境密切相关。藻类能响应各种环境变化，如温度、营养盐、氮磷比等，这些因素能改变藻类的群落结构。大量的氮、磷等营养物质会引起藻类或其他浮游生物迅速并大量繁殖，使得水体溶解氧下降。据调查，引起湖泊水体富营养化的优势藻类大多为蓝藻门，如颤藻属、微囊藻属等。这些藻类向水体释放藻毒素，从而威胁其他生物生存并使藻类多样性单一，最终导致水体恶化[6]。浮游植物作为水生态系统的生产者，其群落结构、现存量及多样性能准确反映水体的污染程度[7]。因此，利用浮游植物监测水库水体环境具极大的可行性。

2 评价水质的常用指标

2.1 指示种与水质

浮游植物作为水生态系统的初级生产者，在维持水生态系统的稳定中扮演重要角色。浮游植物对水环境变化较为敏感。当水体未受污染，浮游植物呈自然分布[8]；当水体受到污染，浮游植物中的清洁种类逐渐减少，甚至消退，而耐污种类成为优势种。因此，调查某水体的优势种类，在一定程度上可指示出水环境的改变及水体的营养状况。

研究表明：不同营养状态的水体中常见的优势种类也不同。贫营养型湖泊的浮游植物以金藻为主，贫-中营养型以隐藻为主，中营养型以硅藻为主，富营养型湖泊以绿藻、蓝藻为主[9]。劉伟[10]比较了富营养化水体与贫营养水体中的主要藻类，如鱼腥藻属、束丝藻属等主要存在于富营养化的水体；而角星鼓藻属、平板藻属等则主要存在于贫营养的水体。

2.2 浮游植物现存量与水质

浮游植物现存量一般包括密度和生物量。通常，浮游植物密度与生物量呈一致性，但有时因为某些污染物较突出使得某种藻类体积较大，而使浮游植物生物量大于密度。浮游植物现存量是反映水体富营养化的重要指标之一[11]，它受营养盐、光照、温度等多种因素的影响。有研究指出[12]：蓝藻作为耐污强的种类，其细胞密度越大，代表该水体富营养化越严重。

浮游植物现存量能反映该水体何种浮游植物占优势，而不同门类优势又代表不同的环境特征。对水体中藻类密度和生物量的测定能够准确地掌握当前水质状况以及水中污染物的浓度，其中氮、磷是水体藻类生长的主要限制因素。因此，在进行水质评价时，常把浮游植物现存量作为一项重要内容。

2.3 浮游植物多样性与水质

浮游植物多样性可反映水质优劣。浮游植物多样性指数越高，表明群落结构越复杂，稳定性越高，抗干扰性越强。当水体受到污染时，清洁种类死亡或消退，使得水体中浮游植物多样性降低，这会影响水生态系统的稳定性，甚至影响其功能。因此，研究浮游植物多样性是水质评价的重要内容。在研究浮游植物多样性时，大多研究者常将Shannon-Weaver指数与均匀度指数相结合来分析某水体水质情况。H（丰度）值越大，说明水质越清洁[13]；J（均匀度）值越小，说明水体受到的污染程度越严重。目前利用浮游植物多样性来研究水质已较为普遍。朱文菊[13]利用Shannon-Weaver指数对滴水湖进行水质评价，得出滴水湖各季节H值均介于3.53与4.14之间，浮游植物多样性较高，其水质无污染或轻度污染。陈美香[11]将Shannon-Weaver指数与均匀度指数相结合，综合评价贵州省红枫湖水库的多样性，研究发现各采样点H值均小于1，e的平均值为0.058，因此，判断其水质为富营养到重富营养的状态。

3 展望

本文综述了利用浮游植物群落结构评价水质的方法，指示种、密度与生物量、多样性都可反映水体水质优劣。但在研究水质时，除了生物学评价法，还可利用非生物评价法，如单因子评价法和综合营养状态指数法。研究者常将生物学评价法与非生物评价法相结合，多角度地调查水体情况。因此，在调查某水体水质情况前，需综合考虑，选择合适方法来评价水质。

参考文献：

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[3]杨亮杰，吕光汉，竺俊全，徐镇，金春华.横山水库浮游动物群落结构特征及水质评价[J].水生生物学报，2014，（4）：720-727.

[4]贺蓉，蒋礼，郑曙明，周艳玲，邹沈娟，丁山.三峡库区龙滩河水域牧场浮游植物群落结构及水质评价[J].水生态学杂志，2016，37（4）：30-35.

[5]顾笑迎，由文辉.苏州河浮游植物群落结构与水质评价[J].海洋湖沼通报，2008，（1）：66-73.

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[9]顺龙，陈家长，胡庚东，等. 太湖蠡湖浮游植物群落特征及其对水质的评价[J]. 长江流域资源与环境，2010，19（1）：30.

[10]刘伟，刘学良，何国富，等. 藻类在城市污水监测中的应用[J] . 科技创业月刊，2008，（4）：142.

[11]陈美香，龙胜兴，支崇远.贵州省红枫湖水库水体富营养化与浮游植物多样性研究[J].安徽农业科学，2011，39（24）：14782-14785.

[12]王朝辉，林秋奇，胡韧，等.广东省水库的蓝藻污染状况与水质评价[J].热带亚热带植物学报，2004，12（2）：117-123.

[13]朱为菊，王全喜.滴水湖浮游植物群落结构特征及对其水质评价[J].上海师范大学学报，2011，40（4）：405-410.

基金项目：

大学生创新创业训练计划项目（X201631）