高原水库浮游植物群落构成及其与环境因子的关系

李君

高原水库浮游植物群落构成及其与环境因子的关系

李君

长治职业技术学院, 山西 长治 046000

为对贵州省百花湖水库和红枫湖水库采样研究，本文通过目镜行格法观察和公式计算，并分析其水生态环境中浮游植物的种群类别、种群构成、功能群分布情况以及与环境因子的关系，结果表明，两个相邻水库中浮游植物的种群构成类别相似。红枫湖水库的浮游植物种类明显多于百花库水库。百花湖水库小环藻和拟多甲藻是明显的优势种群，红枫湖水库中小环藻是明显的优势种群。浮游植物的群落构成受季节性变化影响明显，受环境因子水温（WT）和透明度（SD）的影响显著。

水库; 浮游植物; 群落; 环境因素

浮游植物对于水生态环境具有重要的服务作用。作为淡水生态系统最基本的组成者，浮游植物对整个生态环境的物质流动和能量转换具有直接的影响。马腾飞等提出，由于浮游植物对于外界环境变化较为敏感，可以对水质的变化起到重要的标志作用[1]。比如，水华现象就是由于浮游植物群落结构产生变化而导致水体产生变化的特殊现象。浮游生物群落结构的构成、分布情况以及功能性的研究能够反映出水生态环境的变化情况，为研究人员提供重要的参考资料。学术界对于浮游植物具有科学的的分类方法和鉴定方法，其中包括林氏分类法和分子鉴定法。随着研究的不断深入和发展，部分生态学家认为以上方法无法对浮游植物的生态学性质以及对不同水生态环境的反应进行有效的判断分析。浮游植物功能群是一种根据形态和生理特征的浮游植物分类鉴定方法。针对浮游植物具有生态位重叠的特殊现象，可以使用浮游植物功能群这一理论对具有相同生态位的浮游植物进行分析和研究。浮游植物功能群的主要分类为FG功能群、MFG功能群和MBFG功能群。FG功能群是由Reynolds提出的浮游植物功能群理论，通过C-R-S分类方法将具有类似环境适应性，能够在同一生态环境共同存活的具有相同功能性的浮游植物进行归类[2]。之后，Salmaso和Padisák提出了MFG功能群理论，主要依据浮游生物的形态学特征和生态学特征进行分类，比如植物的大小、营养需求和分解能力等等[3]。基于FG功能群理论，Kruk等进一步简化了对浮游植物的分类标准，提出了MBFG功能群。该理论仅仅依靠浮游植物的形态特征进行分类，如大小、面积、鞭毛情况等等[4]。

贵州省坐落于我国云贵高原，具有独特的喀斯特地貌。受营养成分、光照、地理位置的影响，贵州省水生态环境与其他省份相比具有较大的差异性。分析浮游植物群落功能群对水库水环境的影响能够帮助了解贵州水生态环境中浮游植物群落结构的动态变化，尽量减小由于水华等自然现象对于贵州生态环境的负面影响。

1 材料与方法

1.1 研究区域

贵州地形较为复杂，水生态环境变化较多。根据地形地势分类，贵州的水库可以分为支流宽谷型水库和干流峡谷型水库。本研究选择的百花湖水库和红枫湖水库和均属于支流宽谷型水库，水流缓慢且水位相对较浅。

1.2 采样时间和地点

自2018年3月至2019年12月，对研究对象百花湖水库和红枫湖水库在每个月13日至15日间定点取样。根据两个水库的水生态环境、水域走向和环境特点，在百花湖水库共设置了岩脚寨等4个采样点，在红枫湖水库共设置了三岔河等5个采样点。具体采样位置如下图1所示。

图1百花湖水库和红枫湖水库的水样采集位置示意图

1.3 样品采集和测定

使用25号浮游生物网（规格型号：HD-3760）进行样本采集。每份采集样本为1500 mL，并加入福尔马林进行固定，在实验室将样本浓缩至30 mL。在显微镜下观察时，需要吸入0.1 mL液体至计数框中，使用目镜行格法对样本进行观察和公式计算。

2 结果与分析

2.1 浮游植物群落构成

2.1.1 浮游植物种群类别百花湖水库和红枫湖水库检出的种群类别结果见下表1。其中，在百花湖水库样本中，发现该水生态环境中共计存有6门64种浮游植物。其中绿藻门为32种（占比50%），硅藻门为16种（占比50%），蓝藻门为7种（占比10.94%），甲藻门为4种（占比6.25%），裸藻门为3种（占比4.69%），隐藻门为2种（占比3.13%）。在红枫湖水库样本中，发现该水生态环境中共计存有6门80种浮游植物。其中绿藻门为41种（占比51.25%），硅藻门为20种（占比25%），蓝藻门为11种（占比13.75%），甲藻门为4种（占比5%），裸藻门为2种（占比2.5%），隐藻门为2种（占比2.5%）。可以发现，两个水库中浮游植物的种群构成类别相似，而红枫湖水库的种类明显多于百花库水库，其种类类别的丰富度相对较高。

表1 百花湖水库和红枫湖水库种群类别

2.1.2 浮游植物种群变化浮游植物的种群并不是一成不变的，其优势种群以及比例也会随着季节交替产生变化，具体变化见下表2。可以发现，在研究时间内，百花湖水库和红枫湖水库的优势种群以及构成比例均产生了变化。两个水库的浮游植物优势种类均以小环藻（硅藻门）和薄甲藻（甲藻门）为主。小环藻和针杆藻在四季出现频繁。在百花湖水库，小环藻和拟多甲藻比例超过0.9的频率较高，是明显的优势种群。在红枫湖水库，小环藻比例超过0.9的频率较高，是明显的优势种群。

表2 百花湖水库和红枫湖水库种群变化

2.2 浮游植物功能群分布情况

表3 百花湖水库FG功能群分布情况

FG功能群是发展较为成熟的浮游植物功能群理论。根据该理论将百花湖水库和红枫湖水库功能类群进行提取，并选择生物量大于10%的浮游植物作为筛选标准。结果发现百花湖水库共存在16个功能类群，红枫湖水库共存在20个功能类群。表3和表4中展示了百花湖水库和红枫湖水库中的功能类群中的优势群，两个水库中优势群大抵相似，但略有不同。百花湖水库和红枫湖水库功能类群中的优势群存在明显的季节性变化。同时，百花湖水库中功能群Lo在每年的2月、3月和4月占据主导优势，在其他月份则是功能群B则占据主导优势。从总体来看，其浮游生物主要功能群B、D和Lo，其浮游生物群落结构相对不稳定。红枫湖水库中功能群B为长期优势群。从总体来看，其浮游生物主要功能群B、D、P和Lo，其浮游生物群落结构相对稳定。

表4 红枫湖水库FG功能群分布情况

2.3 浮游植物功能群与环境因子分析

针对百花湖水库和红枫湖水库的浮游植物功能群结果，使用冗余分析法（RDA分析）与两个水库的环境因子展开分析，结果见下图2。分析结果发现，百花湖水库环境因子TN、WT以及DO与轴一呈现出正相关的状态，而环境因子pH、EC和SD呈现出负相关的状态。其中，WT、SD和EC呈现出极为显著的状态。WT对浮游植物功能群Lo、J和P影响较为显著。SD对浮游植物功能群MP影响较为显著。EC对浮游植物功能群具有显著的负相关联系。而红枫湖水库环境因子WT、pH和DO与轴一呈现出正相关的状态，而环境因子TN、TP以及SD与轴一呈现出负相关的状态。其中，WT、SD和pH呈现出极为显著的状态。WT对浮游植物功能群B、D和J影响较为显著。SD对浮游植物功能群C影响较为显著。

图2 百花湖水库和红枫湖水库浮游植物功能群与环境因子分析

3 讨论

对百花湖水库和红枫湖水库浮游植物功能群分析结果可以发现，季节性的变化会对浮游植物优势群产生直接的影响。由于两个水库地理位置临近，相同的藻种使水环境中存在类似的群落结构状态。这与部分学者研究结果类似。陈思,陈海刚,田斐等对于深圳湾附近水库浮游植物群落结构开展了实地研究，结果发现在临近水库中浮游植物群落结构保持相似的状态，仅在细微处略有差异[5]。在百花湖水库层发生过水华现象，该现象表明百花湖水库的群落结构较为不稳定。宋勇军等研究了程海湖的群落结构情况。结果发现在发生水华现象后，程海湖的水质同样呈现出不稳定情况[6]。此研究结果与金香琴和胡国宏对吉林省兴隆水库的研究结果基本一致[7]。在水生态系统中，环境因子的变化会对浮游生物的群落结构产生直接的影响。百花湖水库环境因子WT对浮游植物功能群Lo、J和P影响较为显著，红枫湖水库环境因子WT对浮游植物功能群B、D和J影响较为显著。这说明，水温的变化对于以上植物功能群具有直接且限制的影响。类似的结果也出现在侯伟,陈燕,孙韶华对黄河下游水库浮游植物群落结构的研究中[8]。由于百花湖水库和红枫湖水库坐落于我国贵州省，其高原水质环境以及喀斯特地貌也会对浮游植物功能群产生直接影响。葛秋诗,张萍,倪茂飞等对呈现出典型喀斯特地貌的高原水库开展调研，结果发现，环境因子SD对浮游植物功能群MP影响较为显著[9]。该结论与百花湖水库RDA分析结果高度一致。

4 结论

通过分析和研究贵州省百花湖水库和红枫湖水库浮游植物群落构成，功能群分布情况以及与环境因子的分析，结果发现受地理位置影响，两个相邻水库中浮游植物的种群构成类别相似。而红枫湖水库的种类明显多于百花库水库，其种类类别的丰富度相对较高。百花湖水库小环藻和拟多甲藻是明显的优势种群。在红枫湖水库小环藻是明显的优势种群。百花湖水库功能群分布受季节性变化影响明显，功能群Lo和功能群B为长期优势群，群落结构相对不稳定。而红枫湖水库功能群B为长期优势群，其浮游生物群落结构相对稳定。可以发现，高原水库浮游植物群落功能群受水生态环境的影响较为显著。从浮游植物功能群与环境因子分析结果来看，两个水库的浮游植物功能群受环境因子水温（WT）和透明度（SD）的影响显著。在百花湖水库，水温的变化会促进功能群Lo、J和P的快速生长，透明度SD的变化会对浮游植物功能群MP的生长情况产生显著影响。在红枫湖水库水温的变化会促进功能群B、D和J的快速生长，透明度SD对浮游植物功能群C的生长情况产生显著影响。

[1] 马腾飞,罗汉金,李志敏,等.水源水库富营养化趋势分析及预警模型构建[J].环境科学与术,2020,43(5):145-153

[2] ReynoldsCS. The ecology of freshwater phytoplankton[M]. Cambridge:Cambridge University Press,2006

[3] Salmaso N, Padisak J. Morpho-functional groups and phytoplankton development in two deep lakes[J]. Hydrobiologia, 2007,578(5):97-112

[4] Kruk C,Huszar VLM, Peeters ETHM,. A morphological classification capturing functional variation in phytoplankton[J]. Freshwater Biology,2010,55(3):614-627

[5] 陈思,陈海刚,田斐,等.深圳湾浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系[J].生态科学,2021,40(1):9-16

[6] 宋勇军,戚菁,刘立恒,等.程海湖夏冬季浮游植物群落结构与富营养化状况研究[J].环境科学学报,2019,39(12):4106-4113

[7] 金香琴,胡国宏.吉林省兴隆水库浮游植物群落结构特征及其与环境因子的关系[J].东北师大学报(自然科学版),2018,50(3):141-146

[8] 侯伟,陈燕,孙韶华,等.黄河下游典型水库浮游植物群落结构及其与环境因子的关系[J].水资源与水工程学报, 2018,29(2):62-68

[9] 葛秋诗,张萍,倪茂飞,等.典型喀斯特高原水库浮游植物与环境因子的关系[J].生态环境学报,2021,30(1):156-164

The Constitution of the Phytoplankton Communities and Thier Relationship with Environmental Factors in Plateau Reservoirs

LI Jun

046000,

To study on samples in Baihua Lake Reservoir and Hongfeng Lake Reservoir in Guizhou Province, this paper used the eyepiece grid method to observe and calculate the samples and analyze the population types, population composition, functional group distribution of phytoplankton in its water ecological environment and the relationship with environmental factors, it was found that the population composition types of phytoplankton in two adjacent reservoirs were similar. There are obviously more phytoplankton plant species in Hongfeng Lake Reservoir than Baihuaku Reservoir. Cyclotella and pseudopolydinium in Baihua Lake Reservoir are the obvious dominant populations, and Cyclotella in Hongfeng Lake Reservoir is the dominant population. The composition of the phytoplankton community is significantly affected by seasonal changes, and is also significantly affected by environmental factors, water temperature (WT) and secchi depth (SD).

Reservoir; phytoplankton; community; environmental factors

S682.32

A

1000-2324(2021)05-0819-05

2020-01-05

2020-05-06

山西省应用基础研究面上自然基金项目:晋西北丘陵风沙区油松人工林枯落物-土壤联合恢复效应研究(201901D111040)

李君(1977-),女,本科,讲师,研究方向:植物学、园林园艺. E-mail:837999262@qq.com