滏阳河(邯郸段)浮游植物群落时空变化特征及其与环境因子关系

李众，李学军，王亮，李步东

(1.河南师范大学 水产学院,河南 新乡 453007；2.中国水利水电科学研究院,北京 100038)

滏阳河为海河流域子牙河系南部支流，源起东太行邯郸市峰峰矿区黑龙洞泉群，在沧州的献县与滹沱河(子牙河北部支流)汇流后称作子牙河，再往东流入渤海，河流全长413 km，流域面积21 747 km2[1].滏阳河(邯郸段)干流指由峰峰矿区的和村至鸡泽县的东于口村河段.此段有4条较大支流汇入，河道沿岸主要污染源为生活污水、工业废水以及农田退水.部分河段水质常年为劣Ⅴ类，夏季蓝、绿藻生长过盛，水污染问题严重.目前对于滏阳河(邯郸段)研究主要集中在水质变化及其评价[2]，而对于浮游植物群落结构时空变化特征及其与水环境因子关系的研究较少.本研究从多个角度对滏阳河(邯郸段)的生态环境进行分析，以期为后续滏阳河(邯郸段)乃至整个河段综合治理提供数据支撑.

1 材料与方法

1.1 研究区域与样品采集

在滏阳河(邯郸段)干流适合位置布设14个样点，从上游至下游依次为1#～14#(图1)，坐标见附表Ⅰ.采样时间分别为：2015年6月(夏季)和10月(秋季)，2016年2月(冬季)和4月(春季).用25号浮游生物网采集定性样品.取样50 mL，鲁戈氏液固定.用采水器在水面下0.5 m处取1 L水样，转入采样瓶中，加入10 mL鲁戈氏液后固定，静置2 d，除去上清液部分，浓缩至50 mL.为减少实验误差，定量样品在计数前需将样品充分摇匀.

1.2 水环境因子的测定

1.3 数据处理

采用Excel 2010，SPSS 20和Origin 2017软件对原始数据进行整理与分析并制作图表.将浮游植物数据和主要水环境因子数据通过Canoco 5软件进行去趋势对应分析(DCA)，各排序轴梯度最大值均小于3，采用RDA分析[4].并通过Monte Carlo置换检验，最终筛选出和浮游植物群落特征具有显著性相关的水环境因子.多样性分析参考文献[5]，优势度指数参考文献[6].

2 结 果

2.1 浮游植物群落在时间上的变化特征

滏阳河(邯郸段)鉴定的浮游植物种类为：春季6门96种、夏季6门119种、秋季6门102种、冬季6门99种，其中夏季浮游植物种类数最多，春季浮游植物种数最少(表1).4个季度浮游植物的种类数差异并不显著(P>0.05).绿藻门种类数在4个季度中始终占有绝对优势(附图Ⅰ)，硅藻门种类数次之，甲藻门种类数在4个季度中占比始终最低.绿藻门种类数由春至冬呈现先上升再下降趋势，夏季最多；硅藻门种类数由春至冬也呈现先上升再下降趋势，秋季最多；蓝藻门和裸藻门种类数变化不大，夏季略微上升；隐藻门和甲藻门种类数没有变化.此外，在采样调查中发现，优势物种随着季节的变化而变化(表2)，但是束丝藻在4个季节中均有存在，数量上随季节的改变而改变.

表1 滏阳河(邯郸段)浮游植物组成

表2 滏阳河(邯郸段)浮游植物优势种和生物量

2.2 浮游植物群落在空间上的变化特征

春季浮游植物密度范围为0.04×107～3.15×107cells/L，其中最低值出现在3#点位，最高值出现在14#点位；浮游植物生物量范围为0.11～32.64 mg/L，其中最低值出现在13#点位，最高值出现在1#点位；夏季浮游植物密度范围为0.03～29.69×107cells/L，其中最低值出现在2#点位，最高值出现在10#点位；浮游植物生物量范围为0.29～589.05 mg/L，其中最低值出现在2#点位，最高值出现在10#点位(以刚毛藻、小环藻和束丝藻为主)；秋季浮游植物密度范围为0.03×107～7.75×107cells/L，其中最低值出现在1#点位，最高值出现在6#点位；浮游植物生物量范围为0.31～77.41 mg/L，其中最低值出现在13#点位，最高值出现在6#点位；冬季浮游植物密度范围为0.04×107～3.00×107cells/L，其中最低值出现在8#点位，最高值出现在1#点位；浮游植物生物量范围为0.79～38.44 mg/L，其中13#样点生物量最少，生物量最多的为14#样点.

滏阳河(邯郸段)浮游植物多样性指数平均值为2.44，最低值为0.87，出现在6#点位的秋季；最高值为4.49，出现在1#点位的夏季.在四季中，浮游植物多样性指数的平均数最大的为11#采样点，其值为3.25；8#采样点浮游植物多样性指数4个季节平均数最小，其值为2.06，其次为10#采样点.

2.3 浮游植物群落结构与环境因子间的关系

3 讨 论

3.1 浮游植物群落结构季节变化的影响因素

滏阳河(邯郸段)调查浮游植物种类数在夏季最多，且绿藻门在4个季度浮游植物组成中均占比最高.分析形成此状况的原因可能有以下3个方面：1)浮游植物细胞分裂快慢由光照强度决定.夏季光照强度通常比其他季节强，浮游植物的光合作用得到增强，细胞分裂速度加快，单位时间内有更多新细胞形成.夏季光照时间相对比其他季节长，这也相应增加了浮游植物的积累.因此，光照强度和时间长度有利于浮游植物的生长和繁殖.2)夏季水温明显高于其他季节，而绿藻适宜生长的温度范围为25～35 ℃，为耐高温藻类.因此，绿藻种类数在夏季高于其他季节.3)各种营养盐是浮游植物的生长和繁殖的物质基础，不同的营养盐组成会形成不同的浮游植物群落结构.滏阳河(邯郸段)属于亚热带季风气候，夏季降雨量通常较其他季节多，本研究河道沿岸主要为农田分布，农田施用的肥料会随雨水冲刷至河道内，水体中的营养盐成份增多.因此，为浮游植物的快速增殖提供了充足的物质基础(主要为氮、磷元素).结合水质数据显示夏季各调查点位硝酸盐的平均浓度明显高于春、秋和冬季，而其他营养盐平均浓度与另外3个季节调查数据没有明显差别.因此，滏阳河(邯郸段)浮游植物的群落特征在时间上变化上主要由硝酸盐浓度决定，与已有研究类似[7].此外，束丝藻在4个季节优势种中均有存在，分析原因可能为：束丝藻属于蓝藻门，淡水水体常见水华蓝藻重要种类[8]，具有形成水华的生理潜能，正是这种特性使得束丝藻在本次调查中均为优势种.

3.2 浮游植物群落结构在空间上变化的影响因素

滏阳河(邯郸段)浮游植物群落结构在空间上总体呈现为密度、生物量和多样性指数上游高、中游低和下游较高，中间有部分较大程度波动.其中10#点位，单样本t检验结果显示浮游植物密度和生物量极显著大于其他点位(P<0.01).但其多样性指数反而最低，表明该位置浮游植物种类少，污染严重；水质数据显示总氮超标严重，已达到地表水劣Ⅴ类.分析原因10#点位为邯郸市中心城区，主要为生活污水排入导致；中间部分的波动可能原因为城镇(乡村)生活污水排入，也有可能为农业面源污染.

3.3 浮游植物群落结构对环境因子的影响

水工建筑物(闸坝等)可以调控水流，防治水涝灾害，有效地利用水资源，同时也影响了水生态系统中浮游植物的生物量.浮游植物的生长需要一定的水动力环境条件.缓流水体适合浮游植物的生长和繁殖.由于滏阳河(邯郸段)沿岸近年来的不断发展，对水的需求越来越大，水资源超额使用，致使河道生态流量得不到保证.再加上枯水年份，降水量减少，河水流量就会更少.水流速低，水动力相应过小，河道内水体长时间处在不流动的状态，为浮游植物的快速生长和繁殖提供了有利的条件.水动力小，水体交换能力弱，各种营养物质会不断地累积，特别是在夏季持续高温的情况下，蓝绿藻会大量生长，形成藻华现象.后续应该对保证河流的生态流量及增强水动力等进行更全面更深入的探讨与研究.

附录

附图、附表见电子版(DOI:10.16366/j.cnki.1000-2367.2022.05.020).