孫 沿，蔡 蕓，王亞飛

（武漢市水文水資源勘測(cè)局，武漢 430074）

浮游植物是水生生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基礎(chǔ)。浮游植物群落的時(shí)空變化通常受到不同環(huán)境因子如溫度、營(yíng)養(yǎng)鹽、光照等的影響，其生物量、密度、群落結(jié)構(gòu)等會(huì)受到這些環(huán)境因子的影響而不斷變化[1-2]。此外，浮游植物生命周期短、世代更新快，可以對(duì)生活區(qū)域水質(zhì)情況的變化做出迅速的反應(yīng)，因此浮游植物的群落常被用作評(píng)價(jià)水環(huán)境好壞的重要指標(biāo)[3]。近年來，隨著國(guó)內(nèi)河湖水庫(kù)水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的加劇，一些種類的浮游植物如顫藻（Oscillatoria）、微囊藻（Microcystis）在水體中大量繁殖造成水華的發(fā)生，這些浮游植物可以釋放藻毒素，嚴(yán)重威脅飲用水安全和水生生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定，因此對(duì)浮游植物的監(jiān)測(cè)具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

后官湖（113°58′～114°05′E，30°30′～30°34′N），位于武漢市蔡甸區(qū)中北部，由高湖、白蓮湖、知音湖和天鵝湖4個(gè)子湖組成，地勢(shì)較低，湖水經(jīng)打鼓渡河排入三角湖，最后匯入長(zhǎng)江。后官湖屬于典型性北溫帶淺水型淡水湖泊，水域總面積約34 km2，岸線約178 km，容積約1.077億m3。近年來，隨著武漢市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，后官湖流域逐漸由濕地向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)化，出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重、水質(zhì)持續(xù)惡化的問題[4-5]。黃宇等對(duì)后官湖水體中氨氮、化學(xué)需氧量、總氮、總磷等的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，后官湖2007-2013年的水質(zhì)狀況呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)[4]。劉紅艷等通過對(duì)后官湖的沉水植物群落調(diào)查發(fā)現(xiàn)，后官湖所在水系出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重、沉水植物群落受浮游植物群落爆發(fā)的影響日益退化的問題[5]。本研究通過對(duì)后官湖四個(gè)子湖及出湖口的浮游植物進(jìn)行周年調(diào)查，采用國(guó)內(nèi)外通用的浮游植物評(píng)價(jià)方法對(duì)后官湖水生生態(tài)系統(tǒng)的健康進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期彌補(bǔ)近年來后官湖浮游植物群落研究的缺失和對(duì)后官湖綜合環(huán)境評(píng)價(jià)的不足。

1 試驗(yàn)材料與方法

本次調(diào)查于2017年2月至2018年1月進(jìn)行，每月一次，共計(jì)12次。根據(jù)后官湖形態(tài)，在后官湖四個(gè)子湖即高湖、知音湖、白蓮湖、天鵝湖和排水口打鼓渡河各設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)。浮游植物樣品在采集后加入1%魯哥試劑，48 h濃縮至30 mL后，用0.1 mL浮游植物計(jì)數(shù)框在10×40倍Nikon E100顯微鏡下進(jìn)行。每次觀察100個(gè)視野，每個(gè)樣品計(jì)數(shù)2片，取其平均值作為該樣品的最終結(jié)果（若2片計(jì)數(shù)結(jié)果相差15%以上，則進(jìn)行第3片計(jì)數(shù)，取其中個(gè)數(shù)相近的2片的平均值）。浮游植物鑒定參照《中國(guó)淡水藻類：系統(tǒng)、分類及生態(tài)》[6]。

浮游植物多樣性評(píng)價(jià)使用Shannon–Weaver指數(shù)（H′）[7]：

浮游植物物種均勻度使用Pielou指數(shù)（J′）[8]：

式中，Pi是第i個(gè)物種的豐度與樣品總豐度的比值；S為樣品中的種類總數(shù)。

本研究數(shù)據(jù)計(jì)算使用R 3.2.2軟件，圖表繪制使用Excel2003.

2 結(jié)果與討論

由圖1可知，后官湖每月浮游植物密度在（798～11 843）萬個(gè)/L。其中，最高浮游植物密度出現(xiàn)在10月，最低浮游植物密度出現(xiàn)在2月。時(shí)間分布上，后官湖浮游植物群落呈現(xiàn)冬季（12-次年2月）浮游植物密度低，春季（3-5月）逐步升高，夏秋季（6-11月）穩(wěn)定的規(guī)律。溫度和營(yíng)養(yǎng)鹽被認(rèn)為是影響浮游植物密度的最主要因素[2]。在冬季，后官湖區(qū)域溫度低，流域內(nèi)漁業(yè)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)程度較低，因此營(yíng)養(yǎng)鹽濃度也較低，低溫低營(yíng)養(yǎng)鹽的綜合影響使得浮游植物生長(zhǎng)繁殖速度低，最終導(dǎo)致浮游植物密度小。入春以后，隨著溫度的升高，來自生活污水以及農(nóng)業(yè)漁業(yè)活動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)鹽的增加促進(jìn)了浮游植物的生長(zhǎng)，使得浮游植物密度逐漸攀升，最終達(dá)到最大值。就空間分布而言，天鵝湖和打鼓渡河的平均年浮游植物密度較低，這可能是因?yàn)樘禊Z湖靠近出湖口打鼓渡河，后官湖的湖水匯集后均在此處流出，水流流速較大，對(duì)浮游植物的增長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制作用[3]。

由圖1可知，后官湖各采樣點(diǎn)浮游植物類5-12月藍(lán)藻在浮游植物群落中占優(yōu)勢(shì)，其余月份浮游植物群落多樣性較高，綠藻、硅藻、隱藻也在浮游植物群落中均占優(yōu)勢(shì)。就空間而言，藍(lán)藻門在全年的各采樣點(diǎn)均占優(yōu)勢(shì)，如圖2所示。魚腥藻和平裂藻在本次調(diào)查中是優(yōu)勢(shì)種。藍(lán)藻門浮游植物繁殖迅速，可以通過細(xì)胞內(nèi)氣泡調(diào)節(jié)自身浮力競(jìng)爭(zhēng)光照，在高溫及高營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的水體中對(duì)其他種類的浮游植物具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因此藍(lán)藻門在浮游植物群落里占優(yōu)勢(shì)是水體富營(yíng)養(yǎng)化的一種顯著特征[9]。

圖1 后官湖浮游植物時(shí)間分布

圖2 后官湖浮游植物空間分布

物種多樣性是衡量一定區(qū)域內(nèi)生物資源豐富程度的一個(gè)客觀指標(biāo)，用于評(píng)價(jià)群落中物種組成的穩(wěn)定程度及其數(shù)量分布的均勻程度和群落的組織結(jié)構(gòu)特征，并常作為描述群落演替方向、速度和穩(wěn)定程度的指標(biāo)。作為水生生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，浮游植物與環(huán)境因子間的緊密聯(lián)系變化最為迅速，反應(yīng)最為直接，因此浮游植物多樣性是反映水生生態(tài)系統(tǒng)健康與否的良好指標(biāo)。目前，國(guó)內(nèi)外經(jīng)常使用多樣性指數(shù)Shannon–Weaver指數(shù)（H′）來評(píng)價(jià)水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。一般來說，H′＞3時(shí)為清潔，3＞H′＞2時(shí)輕污染，2＞H′＞1時(shí)中等污染，1＞H′＞0時(shí)為重污染。

由圖3可知，后官湖每月浮游植物Shannon–Weaver指數(shù)在1.538～2.002浮動(dòng)。因此，浮游植物多樣性評(píng)價(jià)指出后官湖主要為中等污染。其中10月份的H′最低，只有1.284，這說明10月份后官湖的污染最為嚴(yán)重?？臻g上，后官湖各個(gè)子湖及出湖口H′指數(shù)相差不大，在1.682～1.799，反映出后官湖各部分浮游植物多樣性差別小，污染程度空間異質(zhì)性小于時(shí)間異質(zhì)性。

除Shannon–Weaver指數(shù)外，均勻度Pielou指數(shù)J′也可以用于判斷水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，目前國(guó)內(nèi)常認(rèn)定J′＜0.3為重污染，0.3＜J′＜0.5為中污染，J′＞0.5為輕污染或無污染。由圖3可知，后官湖均勻度指數(shù)在0.410～0.692浮動(dòng)，說明后官湖在中污染和輕污染之間浮動(dòng)。其中，10月份均勻度指數(shù)最低，說明10月份后官湖污染最為嚴(yán)重，這一結(jié)果與多樣性指數(shù)（見圖3）以及浮游植物密度變化（見圖1）相吻合。就空間而言，后官湖各個(gè)子湖及出湖口均勻度指數(shù)在0.564～0.615浮動(dòng)，這反映出與多樣性指數(shù)相似，后官湖浮游植物物種空間均勻度相差不大，如圖4所示。

圖3 后官湖浮游植物多樣性和均勻度時(shí)間分布圖

圖4 后官湖浮游植物多樣性和均勻度空間分布圖

3 結(jié)論

后官湖浮游植物密度呈現(xiàn)明顯季節(jié)特征，即冬季密度較低，春季持續(xù)升高，夏秋季穩(wěn)定高密度?？臻g上，子湖天鵝湖及出湖口打鼓渡河的浮游植物密度要低于后官湖其他子湖的浮游植物密度。除冬季以外，后官湖浮游植物群落藍(lán)藻為優(yōu)勢(shì)種群，其次為綠藻、硅藻和隱藻。浮游植物群落多樣性和均勻度分析也表明，后官湖污染程度主要為中等污染，其中10月份的污染程度最重，就空間而言，各個(gè)子湖及出湖口多樣性和均勻度差別不大。以上表明后官湖富營(yíng)養(yǎng)化程度嚴(yán)重，空間變化不明顯，具有明顯的時(shí)間變化性。