陳曉江 ，楊 劼，杜桂森， 劉 波

1.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021 2.首都師范大學(xué)，北京 100048 3.北京市水文總站，北京 100089

官?gòu)d水庫(kù)浮游植物功能群季節(jié)演替及其驅(qū)動(dòng)因子

陳曉江1，楊 劼1，杜桂森2， 劉 波3

1.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021 2.首都師范大學(xué)，北京 100048 3.北京市水文總站，北京 100089

官?gòu)d水庫(kù)是北京市重要的水源地，其生態(tài)環(huán)境問(wèn)題一直深受社會(huì)關(guān)注。以浮游植物功能群調(diào)查為基礎(chǔ)，于2010年春夏秋三季對(duì)官?gòu)d水庫(kù)進(jìn)行生態(tài)調(diào)查，根據(jù)水庫(kù)水環(huán)境特征，在永1000、媯1018+1、河口3個(gè)不同生境區(qū)域設(shè)置采樣點(diǎn)，進(jìn)行浮游植物水樣采集。共鑒定出浮游植物112種(包括變種)，分屬于6門(mén)52屬。浮游植物種類(lèi)組成：綠藻門(mén)23屬49種，占種類(lèi)總數(shù)的43.75%；硅藻門(mén)12屬34種，占30.36%；藍(lán)藻門(mén)10屬19種，占16.96%；裸藻門(mén)4屬7種，占6.25%；甲藻門(mén)2屬2種，占1.79%；隱藻門(mén)1屬1種，占0.89%。浮游植物豐度秋季(8 889.97×104個(gè)/L)>夏季(7 157.39×104個(gè)/L)>春季(868.97×104個(gè)/L)，三季均值為5 638.78×104個(gè)/L。3個(gè)季節(jié)里浮游植物劃分為18個(gè)功能群，代表性功能群的季節(jié)演替為春季(F/MP/H1/C/D/G/W1)→夏季(Tc/M/Wo/C/N/X3/LM)→秋季(Tc/H1/C/D/W1/P)。利用典范對(duì)應(yīng)分析方法，對(duì)同步取得的p、TN、TP、WT等環(huán)境因子與浮游植物功能群分之間的相關(guān)性進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，WT、p、TP、NH4-N是官?gòu)d水庫(kù)浮游植物功能群演替的主要驅(qū)動(dòng)因子。

浮游植物功能群；生態(tài)保護(hù)；演替；官?gòu)d水庫(kù)

水庫(kù)是人類(lèi)對(duì)水資源重新分配的重要工程，是人工湖泊，是區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)[1]。但是長(zhǎng)江大河上到處建立的水庫(kù)大壩，加劇了生境的破碎化程度[2]，帶來(lái)一系列的生態(tài)問(wèn)題，深入研究水庫(kù)生態(tài)有利于解決發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾。官?gòu)d水庫(kù)距北京市約80 km，匯集了永定河和媯水河兩條河流的水流，是北京市發(fā)展的重要水資源，流域面積約4.3×104km2，從20世紀(jì)70年代后，工業(yè)廢水和生活污水涌入庫(kù)區(qū)，官?gòu)d水庫(kù)水質(zhì)日益惡化[3-4]。

浮游植物一般主要是指浮游藻類(lèi)，藻類(lèi)是水生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，多數(shù)為單細(xì)胞生物，對(duì)環(huán)境因子的變化影響較敏感[5-6]。許多文獻(xiàn)資料從藻類(lèi)群落構(gòu)成、藻類(lèi)密度變化以及一些指示種特征，來(lái)揭示水環(huán)境的變化[7-9]。根據(jù)浮游植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性特征，20世紀(jì)80年代，MORRIS I[10],REYNOLDS C S等[11]等提出了浮游植物功能分組的概念，功能類(lèi)群分類(lèi)法從生物的生態(tài)功能角度出發(fā)對(duì)浮游植物進(jìn)行歸類(lèi),屬于生態(tài)分類(lèi)方法(classification),有別于傳統(tǒng)意義上的種類(lèi)分類(lèi)方法(taxonomy),該分類(lèi)法以浮游植物的功能性特征(functional properties)(如：形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和生態(tài)學(xué)特征)為基礎(chǔ)，把在某一生境下具有相似的環(huán)境適應(yīng)特征的藻類(lèi)劃分為一組[11-12]。浮游植物功能群包含兩個(gè)意義：一是浮游植物的適應(yīng)性特征是耐受特定環(huán)境因子的反映；二是環(huán)境限制因子是影響浮游植物群落構(gòu)成的主要因素,但并不是說(shuō)浮游植物一定存在于其所適宜的環(huán)境中[13]。浮游植物功能分組概念的應(yīng)用，能夠更客觀地反映浮游植物群落與環(huán)境因子的相關(guān)性，具有積極的生態(tài)學(xué)意義[12，14-18]。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于浮游植物功能群的研究，多集中在河流濕地生態(tài)系統(tǒng)中,在湖泊濕地系統(tǒng)的研究較少，主要有高健[19]、高國(guó)敬[14]、王雅文[17]、岳強(qiáng)[20]等對(duì)南方湖泊水庫(kù)的研究。本研究是以人工濕地水庫(kù)為研究對(duì)象，應(yīng)用的功能類(lèi)群分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)是REYNOLDS C S[11]和PADISAK J等[13]確定的39個(gè)功能群[21]，應(yīng)用典范對(duì)應(yīng)分析方法(CCA)，對(duì)官?gòu)d水庫(kù)浮游植物與12個(gè)環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)分析，研究官?gòu)d水庫(kù)浮游植物功能群的演替動(dòng)態(tài)和演替的驅(qū)動(dòng)因子，為水庫(kù)的生態(tài)保護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料和方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

按照中國(guó)科學(xué)環(huán)境出版社的《陸地生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境觀測(cè)規(guī)范》的要求，在媯水河河道的媯1018+1(東經(jīng)115°45′42″，北緯40°21′49″)、永定河入庫(kù)口處的河口(東經(jīng)115°37′56″，北緯40°18′39″)、官?gòu)d水庫(kù)壩前庫(kù)區(qū)的永1000(東經(jīng)115°36′09″，北緯40°14′02″)設(shè)立了3個(gè)采樣點(diǎn)采集水樣及浮游植物標(biāo)本。官?gòu)d水體采樣點(diǎn)位置，詳見(jiàn)圖1。

注：采樣點(diǎn)1:媯1018+1； 采樣點(diǎn)2:河口； 采樣點(diǎn)3:永1000。圖1 官?gòu)d水庫(kù)采樣點(diǎn)位置

1.2 采樣與監(jiān)測(cè)參數(shù)設(shè)置

采用25#浮游生物網(wǎng)在水體表面采集定性分析水樣,加入貼有標(biāo)簽的50 mL樣品瓶中,滴入甲醛液固定，用作鏡檢浮游植物種類(lèi)。用5 L采水器于水面下0.5 m處采集定量分析水樣1 L,加入貼有標(biāo)簽的1.2 L樣品瓶中，滴入15 mL魯哥試劑固定,在平整的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上靜置24 h后，除掉上清液,濃縮至30 mL加入到有標(biāo)簽的50 mL樣品瓶中，用作浮游植物的定量鑒定。定量鑒定時(shí)，顯微鏡計(jì)數(shù)時(shí)充分搖勻樣品水樣,用移液槍從樣品瓶中吸取0.1 mL水樣滴入計(jì)數(shù)框內(nèi),采用視野法計(jì)數(shù)浮游植物的個(gè)體數(shù),發(fā)現(xiàn)定性鑒定中沒(méi)有的藻種，加記到定性統(tǒng)計(jì)表中。

監(jiān)測(cè)參數(shù)選擇水深、水溫(WT)、透明度(ST)、pH、電導(dǎo)率(p)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(CODCr)、生化需氧量(BOD)、總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH4-N)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)、葉綠素a和水體感官性狀等14項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Excel 2003軟件統(tǒng)計(jì)藻類(lèi)物種數(shù)和藻類(lèi)密度，應(yīng)用CANOCO4.5軟件進(jìn)行去趨勢(shì)分析(DCA)和CCA。

1.4 浮游植物功能群劃分方法

研究中采用REYNOLDS C S等[11]與PADISAK J等[13]提出的39種功能群，進(jìn)行了研究區(qū)的浮游植物功能群劃分。REYNOLDS C S首先是按照浮游植物的形態(tài)、生理、生態(tài)特性將浮游植物劃分為 31 個(gè)不同的功能群(FG)，后來(lái)PADISAK J等在REYNOLDS C S等研究的基礎(chǔ)上，考慮到浮游植物的棲息生境、對(duì)環(huán)境因子的敏感性、耐受性等因素，將表現(xiàn)為相似環(huán)境適應(yīng)性的浮游植物歸為一類(lèi)功能群，通過(guò)修正和補(bǔ)充多種功能群分組方法，劃分為39種功能群。這種分類(lèi)方法把浮游植物的外型特征、生理特征及其生態(tài)適應(yīng)性結(jié)合起來(lái)，由此更加充分揭示了浮游植物群落的動(dòng)態(tài)變化和浮游植物所處水體生態(tài)環(huán)境的狀況。在研究實(shí)踐中，可以通過(guò)判斷優(yōu)勢(shì)功能群所適應(yīng)的生境類(lèi)型，就能說(shuō)明所研究的水環(huán)境狀況。據(jù)此應(yīng)用浮游植物功能群作為生態(tài)監(jiān)測(cè)手段更具有實(shí)踐性、科學(xué)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

于2010年春夏秋三季從官?gòu)d水庫(kù)采取的水樣中，共鑒定出浮游植物112種，分為6門(mén)52屬，其中包括單角盤(pán)星藻具孔變種(Pediastrumsimplexvar.duodenariumRabenhorst)、二角盤(pán)星藻纖細(xì)變種(Pediastrumduplexvar.gracillimum)、顆粒直鏈藻極狹變種(Melosiragranulatavar.angustissima)、縊縮異極藻頭狀變種(Gomphonema.constrictumvar.capitata)4變種。其中，綠藻門(mén)23屬49種，占種類(lèi)總數(shù)的43.75%；硅藻門(mén)12屬34種，占30.36%；藍(lán)藻門(mén)10屬19種，占16.96%；裸藻門(mén)4屬7種，占6.25%；甲藻門(mén)2屬2種，占1.79%；隱藻門(mén)1屬1種，占0.89%。優(yōu)勢(shì)種春季是藍(lán)藻門(mén)的銅綠微囊藻、水華微囊藻，綠藻門(mén)的橢圓卵囊藻、包氏卵囊藻、單生卵囊藻、湖生卵囊藻、二角盤(pán)星藻、單角盤(pán)星藻具孔變種、鏈絲藻，硅藻門(mén)的扁圓卵形藻、尖針桿藻、梅尼小環(huán)藻；夏季是藍(lán)藻門(mén)的銅綠微囊藻、水華微囊藻、點(diǎn)形平裂藻、沼澤顫藻，綠藻門(mén)的實(shí)球藻、雜球藻，硅藻門(mén)的梅尼小環(huán)藻、顆粒直鏈藻極狹變種，甲藻門(mén)的飛燕角甲藻；秋季是藍(lán)藻門(mén)的細(xì)微顫藻、沼澤顫藻，綠藻門(mén)的鏈絲藻、單角盤(pán)星藻具孔變種，硅藻門(mén)的短小舟形藻、雙頭舟形藻、尖針桿藻、梅尼小環(huán)藻、雙菱藻、膨脹橋彎藻、草鞋形波緣藻，裸藻門(mén)的尾裸藻。

官?gòu)d水庫(kù)3個(gè)季節(jié)浮游植物結(jié)構(gòu)組成差異性顯著(圖2)，春季鑒定出浮游植物種類(lèi)為67種，群落組成以綠藻門(mén)、硅藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)為優(yōu)勢(shì)門(mén)。其中，綠藻門(mén)14屬47種，硅藻門(mén)9屬10種，藍(lán)藻門(mén)6屬6種，裸藻門(mén)1屬2種，甲藻門(mén)1屬1種，隱藻門(mén)1屬1種；夏季鑒定出浮游植物種類(lèi)數(shù)為65種，其群落組成以綠藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、硅藻門(mén)、甲藻門(mén)為優(yōu)勢(shì)門(mén)。其中，綠藻門(mén)20屬27種，藍(lán)藻門(mén)9屬16種，硅藻門(mén)12屬15種，裸藻門(mén)2屬4種，甲藻門(mén)2屬2種，隱藻門(mén)1屬1種；秋季鑒定出浮游植物種類(lèi)數(shù)是77種，群落組成以綠藻門(mén)、硅藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、裸藻門(mén)為優(yōu)勢(shì)門(mén)。其中，綠藻門(mén)22屬31種，硅藻門(mén)17屬30種，藍(lán)藻門(mén)6屬9種，裸藻門(mén)2屬5種，甲藻門(mén)1屬1種，隱藻門(mén)1屬1種。

圖2 官?gòu)d水庫(kù)春夏秋三季浮游植物各門(mén)種類(lèi)數(shù)比較

2.2 浮游植物密度季節(jié)動(dòng)態(tài)

官?gòu)d水庫(kù)浮游植物總密度春季為868.97×104個(gè)/L，其中綠藻門(mén)的藻類(lèi)相對(duì)豐度為59.4%，硅藻門(mén)的藻類(lèi)相對(duì)豐度為22.91%，藍(lán)藻門(mén)的藻類(lèi)相對(duì)豐度為14.67%，3個(gè)門(mén)類(lèi)的藻類(lèi)相對(duì)豐度總量為96.98%；夏季為7 157.39×104個(gè)/L，其中藍(lán)藻門(mén)的藻類(lèi)相對(duì)豐度為66.91%，綠藻門(mén)的藻類(lèi)相對(duì)豐度為21.38%，硅藻門(mén)的藻類(lèi)相對(duì)豐度為9.98%，3個(gè)門(mén)類(lèi)的藻類(lèi)相對(duì)豐度總量為98.27%；秋季為8 889.97×104個(gè)/L，其中硅藻門(mén)的藻類(lèi)相對(duì)豐度為48.13%，藍(lán)藻門(mén)的藻類(lèi)相對(duì)豐度為33.6%，綠藻門(mén)的藻類(lèi)相對(duì)豐度為16.11%，3個(gè)門(mén)類(lèi)的藻類(lèi)相對(duì)豐度總量為97.84%，三個(gè)季節(jié)浮游植物密度均值為5 638.78×104個(gè)/L。官?gòu)d水庫(kù)所設(shè)的3個(gè)采樣點(diǎn)在春季的浮游植物總密度是河口(427.21×104個(gè)/L)<媯1018+1(1 079.37×104個(gè)/L)<永1000(1 100.33×104個(gè)/L)；夏季是永1000(2 347.37×104個(gè)/L)<河口(5 082.48×104個(gè)/L)<媯1018+1(14 042.31×104個(gè)/L)；秋季是永1000(8 488.26×104個(gè)/L)<河口(8 593.064 8×104個(gè)/L)<媯1018+1(9 588.593 1×104個(gè)/L)。

2.3 浮游植物功能群演替

浮游植物分類(lèi)方法常用的林氏分類(lèi)法和分子鑒定法是揭示浮游植物群落演替規(guī)律、開(kāi)展水生態(tài)研究的工作基礎(chǔ)。但是，在生態(tài)學(xué)應(yīng)用上存在一定的不足之處，這樣就在此基礎(chǔ)上提出了浮游植物功能類(lèi)群分類(lèi)法。功能類(lèi)群分類(lèi)法是一種以浮游植物個(gè)體生態(tài)學(xué)為依據(jù)的生態(tài)分類(lèi)法,根據(jù)文獻(xiàn)[11],[13]，對(duì)功能分組劃分規(guī)則，官?gòu)d水庫(kù)浮游植物分為18個(gè)功能群：M/S2/Tc/H1/LM/G/N/J/F/X1/Wo/A/X3/C/MP/D/P/W1，其時(shí)空分布情況見(jiàn)表1。根據(jù)文獻(xiàn)[11]，[13]所報(bào)道的功能群劃分方法，把相對(duì)豐度大于5%的定為代表性功能群。經(jīng)分析，官?gòu)d水庫(kù)代表性功能群為F/C/D/N/H1/Tc/MP/M/Wo/W1/P/X3/LM/G。

表1 官?gòu)d水庫(kù)浮游植物功能群在3個(gè)采樣區(qū)的季節(jié)動(dòng)態(tài)及相對(duì)豐度 %

注：“+”表示相對(duì)豐度小于5%、“++”表示大于5%、“+++”表示大于15%；a表示采樣區(qū)媯1018+1、b表示采樣區(qū)河口、c表示采樣區(qū)永1000。

以浮游植物個(gè)體生態(tài)學(xué)特征為基礎(chǔ)的浮游植物功能分組，能夠更好地揭示生態(tài)環(huán)境變化與浮游植物群落演替間的相互作用關(guān)系，不僅能充分說(shuō)明生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，功能群組的演替也反映了生物對(duì)環(huán)境具有反作用特性。研究結(jié)果顯示，官?gòu)d水庫(kù)浮游植物功能群：春季為(M/Tc/LM/G/N/J/F/H1/X3/C/D/P/W1/MP)，代表性功能群為(F/MP/H1/C/D/G/W1)；夏季(M/Tc/LM/G/N/J/F/H1/X3/C/D/P/W1/S2/Wo/X1)，其代表性功能群為(Tc/M/Wo/C/N/X3/LM)；秋季(M/Tc/LM/G/N/J/F/H1/X3/C/D/P/W1/MP/A/Wo/X1)，代表性功能群為(Tc/H1/C/D/W1/P)。在官?gòu)d水庫(kù)3個(gè)采樣區(qū)，媯1018代表性功能群春季為H1/MP/D，夏季為T(mén)c/M/Wo/C，秋季為T(mén)c/H1/C；河口采樣區(qū)代表性功能群季節(jié)變化春季為F/D/C/H1，夏季為N、C，秋季為D、C；永1000樣區(qū)代表性功能群季節(jié)變化春季為F/MP/G，夏季為M/X3/C/LM，秋季為W1/P/D/H1/Tc。

2.4 浮游植物代表性功能群與水環(huán)境理化因子相關(guān)性研究

通過(guò)對(duì)浮游植物代表性功能群DCA，4個(gè)軸長(zhǎng)度梯度最大值為5.507，大于4，故選擇單峰模型CCA分析是合適的。CCA分析的種類(lèi)與環(huán)境因子排序軸的相關(guān)性系數(shù)為1，前兩軸特征值分別為0.84、0.615，物種-環(huán)境關(guān)系的累積百分率為52.7%(表2)。

表2 排序軸特征值、種類(lèi)與環(huán)境因子排序軸的相關(guān)系數(shù)

在排序圖中(圖3)，與第一軸相關(guān)性較大的前3個(gè)環(huán)境因子是TP、ST、NH4-N，TP、NH4-N位于左側(cè)，呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.752 5、-0.553 6；ST位于右側(cè)，呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.771 7。與第二軸相關(guān)性較大的環(huán)境因子是p、WT，p位于坐標(biāo)軸下方，呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.538 1；WT位于坐標(biāo)軸上方，呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.651 5。排序圖中顯示3個(gè)采樣區(qū)中，媯1018+1(圖中代表數(shù)字為1、4、7)、河口(圖中代表數(shù)字為2、5、8)兩個(gè)采樣區(qū)環(huán)境因子相似程度較高，這兩個(gè)區(qū)域水流速度都較大，風(fēng)擾動(dòng)程度較高；而永1000采樣區(qū)(圖中代表數(shù)字為3、6、9)與前兩個(gè)采樣區(qū)差異性較大，永1000采樣區(qū)位于水庫(kù)壩前，水面開(kāi)闊，風(fēng)擾動(dòng)程度小。其中官?gòu)d水庫(kù)3個(gè)采樣點(diǎn)的水環(huán)境因子季節(jié)動(dòng)態(tài)分布，見(jiàn)表3。

○表示采樣點(diǎn)；1.春季媯1018+1采樣點(diǎn)；2.春季河口采樣點(diǎn)；3.春季永1000采樣點(diǎn)；4.夏季媯1018+1采樣點(diǎn)；5.夏季河口采樣點(diǎn)；6.夏季永1000采樣點(diǎn)；7.秋季媯1018+1采樣點(diǎn)；8.秋季河口采樣點(diǎn)；9.秋季永1000采樣點(diǎn)。

表3 官?gòu)d水庫(kù)環(huán)境因子季節(jié)動(dòng)態(tài)

3 討論

3.1 浮游植物功能群季節(jié)演替動(dòng)態(tài)

浮游植物功能群的演替受環(huán)境因子變化的影響，當(dāng)環(huán)境因子發(fā)生變化，水體原來(lái)的生態(tài)平衡被打破，浮游植物通過(guò)群落演替來(lái)達(dá)到新的生態(tài)平衡[22]。一般條件下，浮游植物對(duì)季節(jié)變化具有敏感性[23]。就浮游植物而言，不同季節(jié)各優(yōu)勢(shì)種的生態(tài)位具有顯著差異性，不同季節(jié)的優(yōu)勢(shì)物種對(duì)環(huán)境因子的適應(yīng)能力差異性極顯著[24]。分析官?gòu)d水庫(kù)3個(gè)季節(jié)的浮游植物功能群的差異性，春季和夏季相比多MP功能群，少S2/Wo/X1功能群，差異率為23.5%，代表性功能群春季與夏季都為7個(gè)功能群，春季和夏季相同的功能群只有C，差異率為92.3%；夏季與秋季相比多S2和F功能群，少A和MP功能群，差異率為22.2%，代表性功能群夏季為7個(gè)，秋季為6個(gè)，其相同的功能群只有Tc和C，差異率為81.8%；春季與秋季相比多F功能群，少A/Wo/X1功能群，差異率為22.2%，而春季和秋季相同的代表性功能群為H1/C/D/W1，差異率為55.6%。因此代表性功能群更能說(shuō)明浮游植物群落季節(jié)演替特征。

3.2 浮游植物功能群與環(huán)境因子的相關(guān)性

環(huán)境因子影響著浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成，水溫、光照、營(yíng)養(yǎng)鹽、水體動(dòng)力學(xué)特征、浮游動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)都會(huì)作用于浮游植物功能群演替過(guò)程，這些因素導(dǎo)致浮游植物功能群分布變化在不同的時(shí)間、空間尺度上得到了反映。官?gòu)d水庫(kù)是中國(guó)海河水系永定河上第一座大型水庫(kù)，永定河大部分流經(jīng)黃土地區(qū)，且河流流域有眾多工廠和農(nóng)田，水庫(kù)污染嚴(yán)重，在研究區(qū)域測(cè)的TN、TP含量最高時(shí)分別為1.71、0.07了mg/L，達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化水體標(biāo)準(zhǔn)[3]。其浮游植物代表性功能群F/C/D/N/H1/Tc/MP/M/Wo/W1/P/X3/LM/G，適應(yīng)的環(huán)境描述為水體營(yíng)養(yǎng)指數(shù)高、富營(yíng)養(yǎng)水體、渾濁水體。應(yīng)用CCA分析，在前兩個(gè)排序軸上表明，驅(qū)動(dòng)浮游植物功能群演替相關(guān)性系數(shù)高的環(huán)境因子有WT、p、TP、NH4-N、ST。

水溫是浮游植物繁殖和發(fā)育的限制因子，不同的水溫條件下，浮游植物群落結(jié)構(gòu)也是不同的，藍(lán)藻、裸藻在相對(duì)較高溫度的環(huán)境下生長(zhǎng)發(fā)育旺盛，硅藻在相對(duì)較低的水溫條件下占優(yōu)勢(shì)，綠藻在相對(duì)中等水溫條件下占優(yōu)勢(shì)[7，25]。由于官?gòu)d水庫(kù)在夏季有良好的光照和水溫條件，研究區(qū)夏季代表性功能群M/Wo/C/N/X3/LM為喜較高水溫條件的組別，CCA分析圖中(圖4)，該功能群類(lèi)別與水溫呈正相關(guān)；官?gòu)d水庫(kù)秋季水溫較低(均值14.8 ℃)且在秋季的官?gòu)d水庫(kù)風(fēng)擾動(dòng)強(qiáng)烈，水庫(kù)水體流速增加，有利于沉降系數(shù)較大的硅藻懸浮在水體中進(jìn)行光合作用，故硅藻在秋季優(yōu)勢(shì)明顯，研究區(qū)中的浮游植物功能群D、P成為該季節(jié)代表性功能群；春季水溫(22.2 ℃)雖然低于夏季水溫(25.2 ℃)，但差值不如秋季水溫和夏季水溫顯著，春季水庫(kù)周邊植被處于復(fù)蘇期，生長(zhǎng)不如夏季茂盛且官?gòu)d水庫(kù)氣候條件春季和夏季也不同。春季降水少，風(fēng)擾動(dòng)強(qiáng)烈；夏季降水多，風(fēng)擾動(dòng)弱。故春季浮游植物代表性功能群為F/MP/H1/C/D/G/W1，明顯不同于夏季。

官?gòu)d水庫(kù)主要供水河流永定河大部分流經(jīng)黃土地區(qū)，因水體中泥沙量大且流入農(nóng)業(yè)區(qū)的水源將肥料中的離子帶入庫(kù)區(qū)，還有工業(yè)污水的排入也引起p、NH4-N、TP濃度的增高，所以官?gòu)d水庫(kù)水體處于富營(yíng)養(yǎng)化的狀態(tài)。電導(dǎo)率是影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)的重要環(huán)境因子之一，它的變化會(huì)導(dǎo)致浮游植物多樣性的變化[26]，高的水體電導(dǎo)率說(shuō)明水體中營(yíng)養(yǎng)鹽含量豐富[27-28]。在官?gòu)d水庫(kù)水體中，適宜富營(yíng)養(yǎng)條件下生殖發(fā)育的功能群H1/Tc/P/D等隨著電導(dǎo)率的升高，其種類(lèi)與相對(duì)豐度增加，其中功能群P組的藻種如纖細(xì)角星鼓藻(StaturastrumgracileRalfs.)、鈍脆桿藻(FragilariacapucinaDesmazires)需要在高電導(dǎo)率條件下有良好的正常生長(zhǎng)發(fā)育，CCA分析結(jié)果也顯示出電導(dǎo)率與這些功能群成正相關(guān)。磷和氮是浮游植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)鹽，對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成有顯著的影響，有研究表明，磷濃度的過(guò)高或過(guò)低及不同的氮磷比，都是藻類(lèi)植物生長(zhǎng)繁殖的限制因素，如H1功能群因水體中磷含量不足，比在磷濃度充足條件下的代謝速率明顯降低。官?gòu)d水庫(kù)研究區(qū)的TP、TN值達(dá)到了水體富營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)準(zhǔn)。CCA分析結(jié)果顯示，官?gòu)d水庫(kù)夏、秋兩季代表性功能群中Wo/H1/P/D/C/N隨著TP、NH4-N含量的增加而生長(zhǎng)旺盛，在秋季水溫雖然降低，充足的營(yíng)養(yǎng)鹽條件下，功能群Tc、H1組藻類(lèi)仍是優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。

○表示采樣點(diǎn)；△表示浮游植物功能群；1.春季媯1018+1采樣點(diǎn)；2.春季河口采樣點(diǎn)；3.春季永1000采樣點(diǎn)；4.夏季媯1018+1采樣點(diǎn)；5.夏季河口采樣點(diǎn)；6.夏季永1000采樣點(diǎn)；7.秋季媯1018+1采樣點(diǎn)；8.秋季河口采樣點(diǎn)；9.秋季永1000采樣點(diǎn)。

當(dāng)水體中含泥沙、微生物、懸浮物、有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象，水的透明度便會(huì)降低，會(huì)影響水生生物的生活。CCA分析結(jié)果表明，ST與第一排序軸呈正相關(guān)性(P=0.002 4)，因官?gòu)d水庫(kù)水體中泥沙量大，水體透明度對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的影響，功能群F藻種，如湖生卵囊藻(Oocystislacustris)等多生長(zhǎng)于中富營(yíng)養(yǎng)型較清澈的水體中，圖4中，F(xiàn)/G/MP功能群與ST呈正相關(guān)性，所以功能群F/G/MP在透明度較高的永1000采樣區(qū)生長(zhǎng)旺盛，占優(yōu)勢(shì)。另外，因媯1018+1在春季透明度較高，所以MP功能群在該樣點(diǎn)的春季占優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級(jí)生產(chǎn)者，它不僅是水生態(tài)系統(tǒng)中食物網(wǎng)的基礎(chǔ)，而且是水中溶解氧的重要供應(yīng)者，是水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基石，其物種多樣性、群落結(jié)構(gòu)和豐度變化，直接影響著水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。研究結(jié)果顯示，官?gòu)d水庫(kù)浮游植物物種豐富，共鑒定出6門(mén)52屬112種，共劃分為18個(gè)功能群，豐富的物種多樣性及豐富的功能群組說(shuō)明官?gòu)d水庫(kù)具有良好的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。另一方面，水環(huán)境水質(zhì)與浮游植物的豐富程度和群落組成有著密不可分的關(guān)系，浮游植物在生態(tài)檢測(cè)中，可以作為測(cè)量水質(zhì)的指示生物。由于官?gòu)d水庫(kù)浮游植物代表性功能群相適應(yīng)的環(huán)境描述的是富營(yíng)養(yǎng)化水體特征，故官?gòu)d水庫(kù)水體為富營(yíng)養(yǎng)化水體。而水體的富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)惡化，藻類(lèi)過(guò)度生長(zhǎng)產(chǎn)生的毒素及其殘?bào)w分解時(shí)消耗大量溶解氧可使魚(yú)類(lèi)和其他水生生物死亡，降低水域生物多樣性，破壞水域生態(tài)平衡。建議對(duì)于官?gòu)d水庫(kù)的保護(hù)，主要要加強(qiáng)水體富營(yíng)養(yǎng)化的防治。應(yīng)該在管理上，切實(shí)有效地降低營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入，控制流域點(diǎn)源和面源污染，這對(duì)恢復(fù)官?gòu)d水庫(kù)水源地功能和水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展是非常重要的。

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Relationships Between Environmental Variables and Seasonal Succession in Phytoplankton Functional Groups in the Guanting Reservoir

CHEN Xiaojiang1, YANG jie1, DU Guisen2, LIU Bo3

1.College of Life Sciences of Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China 2.Capital Normal University,Beijing 100048,China 3.Beijing Hydrological Station,Beijing 100089, China

The Guanting reservoir is the important water source in Beijing, its environment problems have be paied more and more attention by people. On the basis of phytoplankton functional group survey, in 2010, spring, summer, autumn three seasons for the Guanting reservoir ecological investigation, according to the characteristics of the reservoir water environment in the reservoir area, river, estuary three set samples in different habitats, the phytoplankton water samples. In the survey, we identified 112 phytoplankton species that belonged to 52 genera and 6 phyla. Quantitative analysis showed that Phytoplankton abundance autumn (8 889.97×104ind/L) > summer (7 157.39×104ind/L) > spring (868.97×104ind/L), three seasons average value is 5 638.78×104ind/L.Three seasons phytoplankton is divided into 18 functional group, the dominant functional groups of the seasonal succession：Spring (F/MP/H1/C/D/G/W1) → Summer (Tc/M/Wo/C/N/X3/LM) → Autumn (Tc/H1/C/D/W1/P). We used canonical correspondence analysis to analyze the relationships between environmental variables and the seasonal succession of phytoplankton functional groups. Results showed that seasons succession in the phytoplankton functional groups was largely determined by interactions between electrical conductivity, total phosphorus, ammonia nitrogen and water temperature. Data suggest that the Guanting reservoir may have been eutrophic during the study period. Nitrogen and phosphorus concentrations were above water quality standard thresholds.

functional groups of phytoplankton；ecological protection；succession；the Guanting reservoir

2015-05-09;

2015-12-24

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAC07B00)

陳曉江(1974-)，男，山西大同人，博士，講師。

楊 劼

X826

A

1002-6002(2016)03- 0074- 08

10.19316/j.issn.1002-6002.2016.03.11