三峡库区汉丰湖浮游植物现状调查分析

曹光秀，潘 珉，张志中，黄立成，肖 烨，赵 耀，卢柳池

（昆明市滇池高原湖泊研究院，云南 昆明 650228）

0 引言

浮游植物是水体中的初级生产者之一，是浮游动物和鱼类的食物，在水体生态系统中起着重要作用[1]。浮游植物群落对环境变化的响应十分迅速，其种类组成和分布受水体环境影响较大，被用来作为评估水体生态系统状况的指示性生物类群[2]。因此，可以从浮游植物群落结构及分布特征入手，研究水域生态环境状况，对水体的保护和治理具有指导意义。

汉丰湖地处重庆市开州区位于三峡库区腹心地带一级支流—澎溪河上游，是为减小三峡水库蓄水倒灌形成的消落区，是三峡库区最大的库中人工湖[3]。与库区其他水体相比，其水文条件及生态环境特征十分独特，其水位在三峡水库“蓄清排浑”运行方式的影响下，库区内每年都会形成30 m消落区，湖内生态环境波动较大[4]。对汉丰湖水环境状况及浮游植物群落进行研究，可以丰富三峡库区水环境方面的资料，有助于全面了解三峡工程对库区水环境的影响。

1 调查区基本情况

汉丰湖位于小江中上游的开州城区，范围东起乌杨桥水位调节坝，西至南河大邱坝，南以新城防护堤高程180 m为界，北到老县城所在的汉丰坝—乌杨坝一线。汉丰湖的库周长为36.4 km，湖泊东西跨度12.51 km，南北跨度5.86 km，西段狭窄，东段开阔，呈“Y”字形沿县城东西延展。其中最窄处为92 m，最宽处为1589 m，蓄水量8000万m3，常年水面14.8 km2，是我国西部内陆最大的城市人工湖，其面积为杭州西湖水面的两倍。

2 调查及数据分析方法

2.1 调查方法

2.1.1 调查点位设置

根据汉丰湖水质模拟来看，汉丰湖水体流速总体相对较缓，尤其是离岸较近的湖湾区域，在枯水期水体流速非常小，在营养盐和水温日照充足的条件下，极容易发生蓝藻暴发[5]。选取汉丰湖主要入湖河道及湖内为采样点位，具体采样点位分布见图1。共设置5个采样点，包括主要入湖河道1#点南河及2#点东河、湖内3#点和5#点举子园、出湖河道4#点小江。

图1 浮游植物采样点位示意图

2.1.2 采样方法

于2022年10月24日—28日，对每个采样点分定性和定量采样。定性标本用25号浮游植物网在表层水中捞取；定量标本每个水样采1000 mL，水样立即加入鲁哥氏液，用量为水样量的1.5%，即1000 mL水加15 mL。水样带回实验室后，摇匀倒入1000 mL筒形分液漏斗，固定在架子上，放在稳定的试验台上，静置沉淀48 h，用细小虹吸管小心吸去上层清液，直至浮游植物沉淀物体积约30 mL，旋开瓶活塞放入标本瓶中，再用少许上层清液冲洗沉淀分液漏斗l～3次一并放入瓶中，定容到30 mL。如定量样品水量超过30 mL，可静置到次日，再小心吸去多余水。如无分液漏斗，可在试剂瓶中，以同样方法逐次沉淀浓缩至30 mL。如标本要长期保存，可加福尔马林，用量为水样量的4%，并用石蜡封口。

2.1.3 样品鉴定及计数方法

浮游植物的种类鉴定需要较专门的知识和训练，根据水生态研究需要，主要种类最好能鉴定到种，特别是那些对营养类型划分有指示意义的种类，或至少能鉴定到属，而对优势种类和形成“水华”的种类则必须鉴定到种，计数与鉴定参照文献[6]。

2.2 数据分析方法

2.2.1 多样性指数计算

选择Shannon-Wiener多样性指数（H）、Pielou均匀度指数（J）、Margalef丰富度指数（D）来衡量调查区浮游植物多样性指数的变化情况[7]，计算公式分别为:

①Shannon-Winner多样性指数：

②Pielou均匀度指数：

③Margalef丰富度指数：

式中：N—所有物种的总个体数，S—总物种数，P i—第i种的个体比例。

各指数数值大小所表征的水质状况详见表1[8]。

表1 浮游植物多样性指数所表征水质状况

2.2.2 其他指标分析

浮游植物种群结构及各调查点位生物量特征采用Excel 2010进行计算及画图，各调查点位物种相关性热图采用浮游植物细胞密度在R 4.0.5中利用“pheatmap”包[9]完成分析。

3 结果与分析

3.1 浮游植物种群结构

此次共调查到6门26科43属61种浮游植物，其中硅藻门13种属，蓝藻门8种属，绿藻门32种属，隐藻门4种属，裸藻门2种属，甲藻门2种属。种类数上，绿藻门占优。浮游植物名录见表2。

表2 浮游植物名录

表3 各调查点位浮游植物多样性指数（以细胞密度计）

此次调查浮游植物种类组成中，绿藻门占52.46%，硅藻门占21.31%，蓝藻门占13.11%，其他藻类占13.14%（图2），表明汉丰湖浮游植物种类组成以绿藻、蓝藻和硅藻为主。以浮游植物细胞密度计，浮游植物种群结构中蓝藻门占了较大比例为39.06%，其次为绿藻门25.6%和硅藻门18.9%，隐藻门15.77%，裸藻门和甲藻门占比较低（图3），各调查点的种群结构各不相同。

图2 浮游植物种类组成结构

图3 浮游植物种群组成（以细胞密度计）

3.2 浮游植物生物量特征

调查区浮游植物生物量5个采样点的波动范围为2.09～8.2 mg/L，平均值为5.33 mg/L。如图4所示，入湖口的南河（1#）和东河（2#）浮游植物生物量最高为8.2 mg/L、7.17 mg/L，湖内3#和5#的值居中，出湖口的4#点生物量最低。

图4 各采样点浮游植物生物量

3.3 浮游植物多样性特征

各调查点Shannon-Winner多样性指数在2.23～2.97波动，平均值为2.55。其中，湖内3#点位指数最高且物种数最为丰富，表明其生物多样性最高，各门类浮游植物均有明显增长；出湖口4#点位指数为2.23且物种数在5个调查点位中数量最低，表明其生物多样性较低，水体中蓝藻门迅速增殖并形成绝对优势。

参照浮游植物多样性指数所表征水质状况表（表1），Shannon-Winner多样性指数显示调查区水质属于β-中污型；Pielou均匀度指数结果显示入湖口1#和2#及出湖口4#水质属于清洁-寡污型，湖内3#和5#属于清洁型；Margalef丰富度指数结果显示入湖口2#和出湖口4#水质属于清洁-寡污型，其余区域属于清洁型；总体看来汉丰湖整体水质在调查期间水质状况良好。

3.4 浮游植物种间相关性

从相关性热图（图5）看出浮游植物种类采样点入湖口1#和2#可以分为一组，湖内3#、5#和出湖口4#分为一组，可能与采样点的地理空间位置相近相连有关系。并且从图中可明显看出入湖口的浮游植物细胞密度远高于湖内和出湖口的值，可能由于补水的浮游植物细胞密度较高，经过湖泊的分解及湖内人为打捞等原因，细胞密度得到一定下降。

图5 各采样点浮游植物相关性热图（以细胞量计）

4 结论

（1）此次共调查到6门26科43属61种浮游植物，其中硅藻门13种属，蓝藻门8种属，绿藻门32种属，隐藻门4种属，裸藻门2种属，甲藻门2种属。种类数上，绿藻门占优。以浮游植物细胞密度计，浮游植物种群结构中蓝藻门占了较大比例为39.06%，其次为绿藻门25.6%和硅藻门18.9%，隐藻门15.77%，裸藻门和甲藻门占比较低，各调查点的种群结构各不相同。

（2）入湖口的南河（1#）和东河（2#）浮游植物生物量最高为8.2 mg/L、7.17 mg/L，湖内3#和5#的值居中，出湖口的4#点生物量最低。

（3）湖内3#点位指数最高且物种数最为丰富，表明其生物多样性最高，各门类浮游植物均有明显增长；出湖口4#点位指数为2.23且物种数在5个调查点位中数量最低，表明其生物多样性较低，水体中蓝藻门迅速增殖并形成绝对优势。参照浮游植物多样性指数所表征水质状况表，总体看来汉丰湖整体水质在调查期间水质状况良好。