漳河岳城水库浮游植物多样性及富营养化研究

高 迪

（水利部海委漳卫南运河管理局 山东 德州 253009）

岳城水库是漳卫南流域漳河上的一座大(Ⅰ)型控制性水利工程，它的主要任务是防洪、灌溉、城市供水，同时兼顾发电，是下游河北、河南、山东20 余县市和京广、京沪铁路及京港澳等数条高速公路等基础设施防洪的重要屏障。岳城水库作为国家一级水源地，也是北京供水的备用水源地，已被列入《全国重要饮用水水源地名录》，解决邯郸、安阳两市工业及生活用水，同时也为两市及下游相关地区提供农业用水和生态用水。

浮游植物是指生活在水体表层、体积微小的植物。浮游植物主要是指浮游藻类，属于浮游生物中的自养生物[1]。浮游植物对于水体水质状况的变化十分敏感，尤其是对水质要求较高[2]，它的变化可以反应出水体状况和营养程度的变化。因此，研究浮游植物的数量及多样性特征对于监测、评估湖库水体的营养状况、水生生态系统的健康以及采取相应的管理措施具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况。岳城水库位于漳河干流出山口处，控制流域面积18 100 km2，占漳河流域山区面积的99.4%，总库容13 亿m3。本流域处于温带半干旱季风性气候区，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，年内气候变化较大，降水量年际变化和时空分布很不均匀，流域多年平均降水量578.6 mm，岳城水库多年平均降水量为502mm，全年降水量的70%～80%集中在6～9 月。

1.2 采样方法。在水库的库心和坝前位置各设置1 个采样点，调查采集水库的浮游植物样品。定性样品用25号浮游生物网在水面下0.15m 处作“∞”形拖曳3min[3]，将收集到的浮游植物装入100 ml 标本瓶中，加3 ml固定液(甲醛∶丙三醇∶水为1∶1∶8)现场保存；定量样品在相同位置取1 L 水样于样品瓶中，加入15 ml鲁戈氏液固定，带回实验室静置后分析。2022 年5 ～10 月份，每月采集1 次，共进行6 次。

1.3 测定指标。叶绿素a 用哈希HACH Hydrolab 多参数水质监测仪进行测定。

1.3.1 浮游植物的鉴定。定性样品沉淀24 h 后，分别依次取底层沉积物和摇匀后的中间层水样制作临时封片，显微镜(Scope A1)下观察浮游植物形态特征并结合《Freshwater Algae of North America：Ecology and Classification》 《中国淡水藻类—系统、分类及生态》和《中国淡水生物图谱》对浮游植物鉴定[4]。

1.3.2 Shannon 多样性指数(H 值)测定。Shannon 多样性指数是现代生态科学中最常用的指数之一，是用于调查植物群落局域生境内多样性的指数，多用于大型湖库浮游植物多样性研究工作。富营养化评价标准，H 值在0 ～2，表明水体富营养；2 ～3 表明水体中营养；大于3 时表明水体贫营养[5]。其计算公式为：

式中：S为样品中种类总数；N为样品中浮游植物总个体数；ni为样品中第i种浮游植物个体数。

1.3.3 水体富营养化。指的是水体中N、P 等营养盐含量过多而引起的水质污染现象。评价指标包含总磷(TP)、总氮(TN)、高锰酸盐指数(CODMn)、透明度(SD)和叶绿素a(chla)，其计算公式为：

式中：EI 为营养状态指数；En为评价项目赋分值；N 为评价项目个数。以《地表水资源质量评价技术规程》为评价标准，湖库营养状态分级：贫营养(0≤EI≤20)；中营养(20≤EI≤50)；轻度富营养(50＜EI≤60)；中度富营养(60＜EI≤80)；重度富营养(80＜EI≤100)。

2 结果与分析

2.1 浮游植物群落结构组成

2.1.1 浮游植物种类组成。对岳城水库各监测点位进行浮游植物调查，结果如表1，5 ～10 月份共进行6次调查，共发现5 门13 种，其中8 月份共检出浮游植物4 门11 种，以绿藻门最多，其次为硅藻门和蓝藻门，其它门类较少；9 月份和10 月份分别检出浮游植物4 门6 种，以绿藻门和蓝藻门最多，其次为硅藻门和甲藻门。

表1 岳城水库浮游植物各门种类数量统计

2.1.2 岳城水库浮游植物空间分布情况。由表2 可知，5 ～10 月份调查结果表明，8 月份监测点检出的浮游植物种类最多，库心检出的浮游植物有绿藻门、硅藻门、蓝藻门和甲藻门，共4 门，合计10 种；坝前检出的浮游植物有绿藻门、硅藻门、蓝藻门和甲藻门，共4 门，合计10 种。7 月份监测点检出的浮游植物种类最少，库心检出的浮游植物有绿藻门、硅藻门和蓝藻门，共3 门，合计3 种；坝前检出的浮游植物有绿藻门、硅藻门和蓝藻门，共3 门，合计4 种。5 ～10 月份整体情况，库心检出的浮游植物有绿藻门、硅藻们、蓝藻门、甲藻门和金藻门，共5 门，合计12种；坝前检出的浮游植物有绿藻门、硅藻门、蓝藻门、甲藻门和金藻门，共5 门，合计12 种。

表2 岳城水库浮游植物空间分布情况

2.1.3 浮游植物密度与水华。5 ～10 月份，对岳城水库2 个监测点位进行了浮游植物密度统计(如表3)。5月份浮游植物平均值为2.80×106个/L，6 月份浮游植物平均值为1.70×106个/L，7 月份浮游植物平均值为2.38×106个/L，8 月份浮游植物平均值为45.16×106个/L，9 月份浮游植物平均值为10.82×106个/L，10 月份浮游植物平均值为14.64 ×106个/L。其中6月份浮游植物密度最小，8 月份浮游植物密度最大。根据《水华遥感与地面监测评价技术规范(试行)(HJ 1098-2020)》，当水体中藻密度达到1.0×107个/L 或藻类聚集区达到湖泊面积的10%时，即发生了轻度水华；当水体中藻密度达到1.0×108个/L 或藻类聚集区达到湖泊面积的60%时，则发生了重度水华。由此可以看出，岳城水库在8 月、9 月和10 月份都有发生轻度水华的风险。

表3 岳城水库浮游植物密度统计(106 个/L)

2.2 浮游植物多样性指数。由图1 可知，岳城水库5月浮游植物Shannon 多样性指数平均值为1.02，6 月浮游植物Shannon 多样性指数平均值为0.92，7 月浮游植物Shannon 多样性指数平均值为0.30，8 月浮游植物Shannon 多样性指数平均值为0.68，9 月浮游植物Shannon 多样性指数平均值为0.81，10 月浮游植物Shannon 多样性指数平均值为1.08。由此看出，5 ～10月份Shannon 多样性指数平均值均在0 ～2 范围内，水体营养类型为富营养，其中多样性指数较低值出现在7、8 月份。

图1 岳城水库浮游植物多样性指数动态变化

2.3 岳城水库营养状态指数及分级。由表4 可知，岳城水库5 月份库心和坝前的营养状态均为中营养；6月份库心和坝前的营养状态均为轻度富营养；7 月份库心和坝前的营养状态均为轻度富营养；8 月份库心和坝前的营养状态均为轻度富营养；9 月份库心和坝前的营养状态均为中营养；10 月份库心的营养状态为中营养，坝前的营养状态为轻度富营养。由此看出，营养状态指数总体呈先升高后下降的趋势，6 月、7月和8 月份的数值较大，说明汛期的营养状态为轻度富营养。

表4 岳城水库营养状态指数及分级

3 结论与讨论

对2022 年5 ～10 月份岳城水库浮游植物调查研究表明，岳城水库浮游植物群落由绿藻、蓝藻、硅藻、甲藻、金藻门构成，种类组成较为丰富，优势种为绿藻门和蓝藻门，本次浮游植物调查结果与张淼在2017 年藻类调查的结果基本一致[4]。

汛期浮游植物密度最大值出现在8 月份，较非汛期高。水华是指由于水体富营养化，藻类过度繁殖并在水体表面大量聚集的现象，是淡水水体中的一种自然生态现象。以浮游植物密度和水华的关系为依据，可以得出，岳城水库汛期处于轻度水华的状态，应加强对其的关注程度。

Shannon 多样性指数数值越大水质越好，0 ～1 表示水体为富营养化，1 ～2 表示中富营养化，2 ～3 表示中营养化，大于3 表示贫营养化。岳城水库的Shannon 多样性指数数值呈现春季高、夏季低、秋季高的趋势，最低值出现在7 月。可能夏季温度较高，气候适宜水库中藻类的生长，造成水质受到了影响。岳城水库5 ～10 月份的营养状态指数在43.6 ～55.5，处于中、高营养水平。