桃江水库浮游植物群落结构特征及其与理化因子的关系

陶志英，王海华，马本贺，吴斌，金友萍

(江西省水产科学研究所，江西 南昌 330039)

桃江水库位于江西省赣州境内，水库正常蓄水位174.00 m，总库容3710万m3，水库每年人工增殖品种主要有青鱼、草鱼、鲢、鳙，其余品种均由外源流入或自繁所获得鱼类。为了全面了解水库的资源现状，科学合理的利用水库发展渔业生产，笔者于2018年1月—2019年1月对桃江水库的水体理化性质、浮游生物种类、现存量等进行了调查，以期确定水体的营养类型，为改善渔业生态环境、优化放养模式提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 采样点布设及采样频率安排

根据其桃江水库进出水口、库湾、中游等分布特点，水质调查共设4个采样点(图1)。共采样4次，时间为2018年4月、6月、8月及9月，选择在每月中旬晴天上午进行。

图1 采样点位示意图

图2 桃江水库浮游植物细胞丰度月变化

图3 桃江水库浮游植物生物量月变化

图4 桃江水库浮游植物多样性指数月变化

1.2 样品的采集和处理

按照908专项《生物生态调查技术规程》对桃江水库浮游植物水样进行采样[1]，将上、中、下三层处水混合后取1 L，立即滴加15 ml鲁哥氏液固定，带回实验室静置沉淀48 h弃上清浓缩至50 ml后滴加福尔马林保存，显微镜镜检，进行浮游植物的分类和计数，种类鉴定参考饶钦止、韩茂森和束蕴芳、施之新等、胡鸿钧和魏印心[2-4]。水温、溶解氧、酸碱(pH)均用YSI85-25便携式水质分析仪现场测定，透明度用透明度盘测定。取水置500 ml聚乙烯瓶中避光低温保存，用于氨氮、亚硝酸盐、磷酸盐、总硬度、总碱度等测定，按《水和废水监测分析方法》[5]均在24 h内完成测定。

浮游植物多样性指数采用Shannon指数(H)，均匀度指数(J)，丰富度指数R：

(1)

R=(S-1)/InN

(2)

J=H/log2S

(3)

式中：s为水样中的总种数，ni为水箱中第i种的个数；N为水样中浮游植物总个数。所有数据用Excel软件进行统计分析后获得。

利用SPSS 17.0软件对浮游植物和环境因子进行相关性分析。采用Canoco for Windows 4.5软件对浮游植物中优势种细胞丰度和环境因子进行CCA分析，排序结果用各藻-环境因子关系的双序图表示[7、8]。

2 结果与分析

2.1 水质理化指标

桃江水库水体理化状况见表1。参考我国地表水质量标准[9]，对比测定的部分指标，该水库水质属于Ⅱ～Ⅲ类。

表1 桃江水库水体环境因子值

2 浮游植物群落结构

2.2.1 浮游植物的种类组成

桃江水库浮游植物种类组成情况如表2。共采集到浮游植物7门30属47种，其中绿藻门种类最多，有23种，占总种类数的49%，其次为蓝藻门，有7种，占15%；硅藻门6种，占13%；裸藻门、隐藻门各4种，均占8.5%；甲藻门2种，占4%；黄藻门1种，占2%。

表2 桃江水库浮游植物主要优势种的月变化

2.2.2 浮游植物优势种及其更替

2.2.3 浮游植物细胞丰度、生物量及生物多样性指数

浮游植物细胞丰度随时间推移逐渐上升，最高达2.18×107cells/L，除6月份外生物量变化趋势与细胞丰度变化基本一致。水库中浮游植物生物多样性指数变化趋同，8月的丰富度指数和香农-威纳指数均低于6、9月。

2.2.4 浮游植物与水质因子的关系

为较清楚地反映主要浮游植物分布与环境因子的关系，对物种数据按出现频度和相对丰度进行了筛选，得到浮游植物物种与环境因子的二维排序图5(图中物种属代码见表2)。其总特征值为1.369。前2个排序轴的特征值分别为0.575和0.409，揭示了97%的信息量；前2个环境因子轴与物种排序轴之间(即EN1与SPE1，EN2与SPE2)的相关系数均为1.000，物种-环境变异累积百分数分别为42%和71.9%；前2个物种(SPE1和SPE2)排序轴垂直(相关系数为0)，前2个环境排序轴(EN1和EN2)(相关系数也为0见表3)。说明排序轴与环境因子间线性结合的程度较好地反映了物种与环境之间的关系，排序结果是可靠的[10-11]。

表3 环境因子与排序轴之间的相关关系

表4 排序轴特征值、种类与环境因子排序轴的相关系数

图5 桃江水库浮游植物与环境因子的CCA二维排序

箭头表示环境因子，箭头所处的象限表示环境因子与排序轴间的正负相关性，箭头连线与排序轴夹角的大小表示环境因子与排序轴相关性的大小，夹角越小说明关系越密切，箭头连线的长度表示环境因子与群落分布和种类分布间相关程度的大小，连线越长，相关性越大，反之越小[12]。其中氨氮、磷酸盐、总硬度、pH值、亚硝酸盐、总碱度为主要的影响因子。总碱度与第一排序轴呈强负相关(-0.809)，而氨氮(0.962)、磷酸盐(0.909)、总硬度(0.979)与第一轴呈强正相关，pH值(0.960)及亚硝酸氮(0.863)与第二排序轴关系密切。分布pH及亚硝酸氮周围的主要是隆顶栅藻和狭形纤维藻，分布氨氮及总硬度周围的主要是尖尾蓝隐藻和蓝隐藻，分布磷酸盐周围的主要是拟多芒藻、集星藻、带形裸藻、色球藻、小环藻和小球藻，分布总碱度周围的主要是弓形藻、硬弓形藻、月牙藻、隐头舟形藻、尖头藻、小席藻、裸甲藻。可以看出，隐藻、硅藻、多数绿藻与湖泊中氮、磷有着很大的相关性。

3 讨论

3.1 桃江水库浮游植物特征

桃江水库共鉴定浮游植物47种，主要集中在绿藻门，优势种也主要是绿藻门。随着水温的上升，水库优势种呈绿-硅-隐藻演替变化，其原因主要是水温上升，水库采砂船将库底营养盐搅动上浮，使甲藻、隐藻大量增加。这与刘霞报道的军山湖浮游植物变化一致[13]。

3.2 桃江水库理化因子对浮游植物种群特征的影响

CCA结构表明，水库中绿藻门多取决于水库中亚硝酸盐氮、磷含量及总碱度；水中氨氮、总硬度影响隐藻的分布。磷酸盐影响着绿藻、裸藻、蓝藻、硅藻。可见氮、磷是大多数藻类的限制元素，这与江立文等对江西省中小湖泊水体研究报道结果相一致[14]。