安徽花亭湖浮游生物调查及水质分析

2024-03-20凌俊胡玉婷江河汪长祥童开满潘庭双段国庆周华兴汪焕

安徽农业科学 2024年4期

凌俊胡玉婷江河汪长祥童开满潘庭双段国庆周华兴汪焕

摘要 2022年7月和10月分別调查了安徽花亭湖的浮游生物状况，并利用Shannon-Wiener多样性指数、Pielous均匀度指数和Margalef丰富度指数对其水质进行评价，研究花亭湖现阶段浮游生物群落组成和多样性状态。结果表明，共鉴定出浮游植物6门35属51种（包括变种和变型），其中蓝藻门最多（47.06%），其次是绿藻门（27.45%）和硅藻门（11.77%）。浮游植物的平均密度和生物量分别为9.57×106 cell/L、5.24 mg/L。浮游植物的优势种共6种，分别为蓝藻门的放射微囊藻（Microcystisbotrys）、挪氏微囊藻（Microcystis novacekii）、多变鱼腥藻（Anabaena variabilis）、崎岖鱼腥藻（Anabaena inaequalis）和硅藻门的颗粒直链藻（Melosira granulata）、颗粒直链藻极狭变种螺旋变型（Melosira granulata var.angustissima f.spiralis），其优势度分别为0.476、0.043、0.035、0.023、0.054和0.071。浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数季节差异不明显，而Margalef丰富度指数夏季大于秋季。此次调查共鉴定出浮游动物3门15科15属23种，包括节肢动物6种、轮虫11种、原生动物5种。浮游动物的平均密度和生物量分别为398.44个/L和4.33 mg/L。浮游动物的优势类群共3种，分别为轮虫纲的螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）和节肢动物门的透明温剑水蚤（Thermocyclops hyalinus）、无节幼体（Nauplius），其优势度分别为0.256、0.042和0.223。浮游动物的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数均是夏季大于秋季。综合判断花亭湖水体为中营养偏清洁型。

关键词浮游生物；生物多样性；资源调查；花亭湖

中图分类号 Q178 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）04-0030-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.008

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Investigation on Plankton Resources and Water Quality Analysis of Huating Lake in Anhui Province

LING Jun，HU Yu.ting，JIANG He et al

（Fishery Institute of Anhui Academy of Agricultural Sciences，Anhui Province Key Laboratory of Aquaculture & Stock Enhancement，Hefei，Anhui 230031）

Abstract The status of plankton in Huating Lake，Anhui Province was investigated in July and October 2022，and the water quality was evaluated using the Shannon.Wiener diversity index，Pielous evenness index and Margalef richness index，the current composition and diversity status of plankton communities in Huating Lake were studied.The result showed that there were 51 species of phytoplankton belonging to 6 phylums 34 genera in the lake.Cyanophyta was the main species （47.06% of the sum），followed by Chlorophyta （27.45% of the sum） and Bacillariophyta （11.77% of the sum）.The average density and biomass of phytoplankton was 9.57×106 cell/L and 5.24 mg/L，respectively.There were 6 dominant species of phytoplankton，which were Microcystis botrys，Microcystis novacekii，Anabaena variabilis，Anabaena inaequalis of cyanobacteria and Melosira granulata，Melosira granulata var.angustissima f.spiralis of Bacillariophyta，their advantages were 0.476，0.043，0.035，0.023，0.054 and 0.071，respectively.The seasonal difference between Shannon.Wiener diversity index and Pielou evenness index of phytoplankton was not significant，while the Margalef richness index was greater in summer than in autumn.23 species belonging to 15 families 15 genera of zooplankton from 3 categories were identified.The amount of the Protozoa，Rotifer and Arthropoda of the zooplankton were 5，11，6 species，respectively.There were 3 dominant species of zooplankton，which were Keratella cochlearis of Rotifera and Thermocyclops hyalinus of Arthropoda and Nauplius，their advantages were 0.256，0.042 and 0.223，respectively.The Shannon.Wiener diversity index，Pielou evenness index and Margalef richness index of zooplankton were all higher in summer than in autumn.The water of the Huating Lake was little cleaner than mesotrophication according to the comprehensive evaluation of our investigation results.

Key words Plankton;Biodiversity;Resources survey;Huating Lake

基金项目安徽省重点研究与开发计划项目（202004a06020036）。

作者简介凌俊（1981—），男，安徽无为人，副研究员，硕士，从事水产动物营养品质调控研究。

收稿日期 2023-02-04

花亭湖是安徽省第二大水库，位于长江流域皖河支流长河上游太湖县境内，地处大别山南麓、长江北岸，始建于1958年，是一座集防洪、灌溉、旅游、渔业、湿地生态等多种功能于一体的大型人工湖。花亭湖平均水深25 m，水系发达，有长河、安乐河、方田河等入湖河流11条。流域面积1 880 km2，蓄水量24亿m3，年平均入湖流量46.3 m3/s。湖面狭长，东西全长39 km，南北最大宽度1.7 km，平均宽度1.4 km。丰水期面积9 666.67 hm2，枯水期面积5 666.67 hm2。湖区周边为丘岗和山区，年光照时数1 945 h，流域内森林覆盖面积达80%，湖区周边以山林为主，少量耕地，无工业污染。

2016年以前，花亭湖渔业生产方式主要是网箱、网围、网拦养殖为主的“三网”养殖，养殖面积大、密度高、饵料投喂多，严重破坏了花亭湖水域生态环境。随着国家和民众对水域生态环境保护日益重视，水环境保护的压力逐渐增大。2016—2017年，太湖县投入巨资将花亭湖内“三网”全部撤除，同时改为实施大水面生态渔业，投放鲢鳙鱼类，水域生态环境得到了一定的改善。近年来，随着花亭湖大水面生态渔业的发展，花亭湖水环境发生了变化。但目前对花亭湖浮游生物的相关研究鲜见报道。因此，该研究通过对花亭湖夏秋季节浮游生物进行采样分析，并利用Shannon-Wiener多样性指数、Pielous均匀度指数和Margalef丰富度指数对其水质进行评价，研究花亭湖现阶段浮游生物群落组成和多样性状态，可为该湖水生态环境保护提供参考。

1 材料与方法

1.1 采样点设置

根据花亭湖的水文、湖型、底质及入湖河流等特征，确定采样点位置。按照水流方向，全湖从上到下共设置6个采样点，如图1所示。

1.2 样品采集和检测方法

样品采集时间为2022年7月（夏季）和10月（秋季），按照《水库渔业资源调查规范》［1］规定的方法对浮游生物进行采样、处理及定性、定量分析。

1.2.1 浮游植物采集。

定性样品用25号浮游生物网于水体表层进行“∞”拖曳5 min收取，立即用水样体积1.0%～1.5%的鲁哥氏液固定。定量样品用采水器于水体表层、水深5和10 m处各取一个水样，各层水样等量混合后取混合水样1 L，立即加入水样体积1.0%～1.5%的鲁哥氏液固定。固定水样混匀后经充分沉淀，保留含沉淀物的水样30～50 mL备用。

1.2.2 浮游动物采集。

小型浮游动物定性样品同浮游植物采集方法，但水样固定改用体积5%的甲醛；定量样品采集

固定方法同浮游植物定量样品。大型浮游动物定性样品用

13号浮游生物网采集，定量样品于一定水层用采水器采集15 L水样，再用25号浮游生物网过滤浓缩后，加入水样体积5%的甲醛固定。

1.3 數据处理

1.3.1 密度与生物量计算。

显微镜下观察、鉴定浮游生物的种类，按照《水库渔业资源调查规范》［1］规定的方法计算浮游生物的密度和生物量。

1.3.2 多样性指数、均匀度、丰富度指数及优势度的计算。

浮游生物调查数据多样性分析采用Shannon-Wiener多样性指数（H′）、Pielou均匀度指数（J）、Margalef丰富度指数（D）和优势度（Y）计算，公式如下［2］：

H′=Si=1（PilnPi）

J=H′/lnS

D=（S-1）/ln（N）

Y=（Ni/N）fi

式中：Pi为第i种的个体数（ni）与总个体数N的比值（ni/N）；S为样品中的种类总数；N为群落中所有种类的个体总数，Ni为第i种的个数；fi为该种在各个采样点出现的频率。以优势度Y>0.02定为优势种［2］。参考相关文献［3-5］，其余指数的评价标准见表1。

2 结果与分析

2.1 浮游植物

2.1.1 浮游植物种类组成。

花亭湖共鉴定出浮游植物6门35属51种（包括变种和变型）（表2），其中蓝藻门种类最多，达24种，占总种数的47.06%；绿藻门次之，有14种，占总种数的27.45%；硅藻门6种，占总种数的11.77%；裸藻门5种，占总种数的9.80%；甲藻门和隐藻门仅1种，均占总种数的1.96%。

分季节看，夏季共鉴定出浮游植物23种，包含绿藻门9种、蓝藻门7种、裸藻门4种、硅藻门2种、隐藻门1种，分别占总种类数的39.13%、30.43%、17.39%、8.70%、4.35%；秋季浮游植物31种，包含蓝藻门19种、绿藻门6种、硅藻门4种、甲藻门1种、裸藻门1种，分别占总种类数的61.29%、19.35%、12.90%、3.23%、3.23%。

2.1.2 浮游植物优势种。

花亭湖水域浮游植物的优势种共6种，分别为蓝藻门的放射微囊藻（Microcystisbotrys）、挪氏微囊藻（Microcystis novacekii）、多变鱼腥藻（Anabaena variabilis）、崎岖鱼腥藻（Anabaena inaequalis）和硅藻门的颗粒直链藻（Melosira granulata）、颗粒直链藻极狭变种螺旋变型（Melosira granulata var.angustissima f.spiralis），其优势度分别为0.476、0.043、0.035、0.023、0.054和0.071。

夏季浮游植物的优势种共4种，分别为蓝藻门的放射微囊藻、挪氏微囊藻和硅藻门的颗粒直链藻、颗粒直链藻极狭变种螺旋变型，其优势度分别为0.496、0.043、0.048和0.066。

秋季浮游植物的优势种共14种，分别为蓝藻门的放射微囊藻、挪氏微囊藻、多变鱼腥藻、崎岖鱼腥藻、席藻（Phormidium sp.）、卷曲鱼腥藻（Anabaena circinalis）、水华微囊藻（Microcystis flos-aquae）、铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、固氮鱼腥藻（Anabaena azotica）和硅藻门的颗粒直链藻、颗粒直链藻极狭变种螺旋变型及绿藻门的钝角角星鼓藻（Staurastrum retusum）、单角盘星藻具孔变种（Pediastrum simplex var.duodenarium）、单角叉星鼓藻（Staurodesmus unicornis），其优势度分别为0.426、0.043、0.042、0.030、0.027、0.022、0.021、0.021、0.020、0.069、0.075、0.026、0.025和0.021。

2.1.3 浮游植物密度和生物量。

花亭湖浮游植物密度和生物量检测结果（图2～3）显示，浮游植物密度为2.88×106～22.20×106 cell/L，均值为9.57×106 cell/L，其中夏季密度为2.88×106～5.14×106 cell/L，均值为4.33×106 cell/L，秋季密度8.81×106～22.20×106 cell/L，均值为14.80×106 cell/L。浮游植物生物量为1.27～15.22 mg/L，均值为5.24 mg/L；其中夏季生物量为1.27～1.82 mg/L，均值为1.56 mg/L，秋季生物量为3.98～15.22 mg/L，均值为8.93 mg/L。浮游植物密度和生物量均显示季节差异显著，秋季远大于夏季。比较采样点间差异，夏季浮游植物密度和生物量分布较为平均；秋季采样点间差异较大，总体显示出上游大于下游的特征。种类组成中，夏季采样点1最少，仅有4个门，夏季采样点5仅有5个门，其余样点均包含6个门。浮游植物密度组成均以蓝藻门为主，其次是硅藻门和绿藻门。浮游植物生物量组成以硅藻门为主，其次是蓝藻门和绿藻门。

2.1.4 浮游植物多样性分析。

花亭湖浮游植物多样性指数分析结果（表3）显示，Shannon-Wiener多样性指数（H′）和Pielou均匀度指数（J）季节差异不明显，而Margalef丰富度指数（D）夏季较秋季大。

2.2 浮游动物

2.2.1 浮游动物种类组成。

花亭湖水域共鉴定出浮游动物3门15科15属23种（表4），其中，轮虫物种数最多，达11种，占浮游动物总物种数的47.83%；其次为节肢动物，为7种，占总物种数的30.43%;原生动物5种，占总物种数的21.74%。

夏季共鉴定出浮游动物3门12科6属12种，其中，节肢动物和轮虫物种数最多，均为5种，均占浮游动物总物种数的41.67%；其次为原生动物，为2种，占总物种数的16.66%。秋季共鉴定出浮游动物3门9科10属15种，其中，节肢动物和轮虫物种数最多，均为6种，占浮游动物总物种数的40.00%；其次为原生动物，为3种，占总物种数的20.00%。

2.2.2 浮游动物密度与生物量。

花亭湖浮游动物密度和生物量检测结果（图4～5）显示，花亭湖浮游动物密度为166.67～745.33个/L，均值为398.44个/L；其中，夏季浮游动物密度为353.33～745.33个/L，均值为469.11个/L；秋季浮游动物密度为166.67～566.67个/L，均值为327.78个/L。浮游动物生物量为0.10～12.10 mg/L，均值为4.33 mg/L；其中，夏季浮游动物生物量为3.42～9.30 mg/L，均值为5.27 mg/L；秋季浮游动物生物量为0.10～12.10 mg/L，均值为3.38 mg/L。总体来看，浮游动物密度和生物量夏季高于秋季，但区别不明显。比较不同采样点，夏季各采样点间分布较为均匀，秋季采样点间差异较大，其中夏季采样点3的浮游动物密度和生物量都是最高的。种类组成中，夏季所有采样点均包含原生动物、轮虫和节肢动物3个类群，秋季仅采样点3和5检测到上述3个类群，其余采样点未检测出原生动物，仅有2个类群。浮游动物密度组成夏季节肢动物最多，轮虫其次；秋季轮虫最多，节肢动物其次。浮游动物生物量组成夏季轮虫最多，其次节肢动物；秋季主要是节肢动物。

2.2.3 浮游动物优势种。

花亭湖浮游动物优势种共3种，分别为螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）、透明温剑水蚤（Thermocyclops hyalinus）和无节幼体（Nauplius），其优势度分别为0.256、0.042和0.223。其中，夏季浮游动物的优势种2种，分别为透明温剑水蚤和无节幼体，其优势度分别为0.045和0.154；秋季浮游动物的优势种3种，分别为螺形龟甲轮虫、透明温剑水蚤和无节幼体，其优势度分别为0.407、0.034和0.288。

2.2.4 浮游動物多样性分析。

花亭湖浮游动物多样性分析结果（表5）显示，花亭湖水域Shannon-Wiener多样性指数（H′）、Pielou均匀度指数（J）和Margalef丰富度指数（D）均是夏季大于秋季。根据水质评价标准（表1），综合3种指数可知，夏季花亭湖水体浮游动物群落多样性和水质情况均优于秋季，水体总体呈现轻污染型。

3 结论与讨论

一些研究表明，水体浮游植物密度小于3×106 cell/L为贫营养型，3×106～10×106 cell/L为中营养型，大于10×106 cell/L为富营养型；浮游植物生物量小于1 mg/L时，水体为贫营养型，1～<5 mg/L时，水体为中营养型，5～10 mg/L时，水体为富营养型［6-8］。此次调查中，浮游植物密度为2.88×106～22.20×106 cell/L，均值为9.57×106 cell/L，其中夏季密度2.88×106～5.14×106 cell/L，均值为4.33×106 cell/L，秋季密度8.81×106～22.20×106 cell/L，均值为14.80×106 cell/L。浮游植物生物量为1.27～15.22 mg/L，均值为5.24 mg/L；其中夏季生物量为1.27～1.82 mg/L，均值为1.56 mg/L，秋季生物量为3.98～15.22 mg/L，均值为8.93 mg/L。浮游植物密度组成均以蓝藻门为主，其次是硅藻门和绿藻门；浮游植物生物量组成以硅藻门为主，其次是蓝藻门和绿藻门。

根据浮游植物密度指标，花亭湖水质均处于中-富营养型，根据浮游植物生物量指标，花亭湖水质均处于贫-中营养型。这表明花亭湖浮游植物虽然细胞数量较多但个体偏小，导致生物量不高。这应归因于近年花亭湖大量放养鲢、鳙鱼类。研究发现，鲢、鳙的放养不仅能抑制水体蓝藻水华，还可以促使浮游植物种类小型化［9］。分季节看，花亭湖夏季浮游植物密度和生物量均低于秋季，这可能由于花亭湖上游包含多条入湖河流，而夏季该区域大量降雨，作为一个具防洪、旅游等多种功能于一体的大型人工湖，尽管夏季入湖河流带来更多的水量和丰富的有机质，但花亭湖为保持雨季合理水位需要泄洪，因而稀释了浮游植物的密度和生物量；秋季降雨量较少且水温合适，水位稳定，保持了更多的浮游植物。这也是不同采样点间夏季浮游植物密度和生物量分布较为平均，而秋季采样点间差异较大，受周边水体环境影响更大，显示出上游大于下游特征的原因。

花亭湖浮游植物多样性分析结果表明，Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数季节差异不明显，而Margalef丰富度指数夏季较秋季大，表明其群落结构比较稳定。花亭湖浮游动物多样性分析结果显示，Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数均是夏季大于秋季。根据水质评价标准，综合3种指数可知，浮游植

物Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均为中

等，而Margalef丰富度指数较高，浮游动物3种指数总体呈

现中等偏高，这表明花亭湖水体夏秋季节总体呈现轻污染中营养型。

考虑到一般水体在冬春季节状况好于夏秋季节［10-13］，再结合花亭湖浮游生物的种类组成、密度、生物量及多样性指数分析结果，认为花亭湖属于中营养偏清洁型水库型湖泊，水质状况良好。这是因为花亭湖是大型开放性深水湖泊，最低水深约10 m、平均水深近20 m，地表径流是主要的水源补给，流域内生态植被覆盖率高，周边无明显工农业污染，且湖区大片区域（大于70%）为花亭湖黄尾密鲴国家级水产种质资源保护区，而黄尾密鲴以腐殖质、有机碎屑及附生藻类为食，被誉为“清道夫”，对保护花亭湖水质、减缓水体富营养也具有净化作用。总之，花亭湖水生态环境总体保护较好，适宜开展鲢鳙有机鱼的放养。

参考文献

［1］中华人民共和国水利部.水库渔业资源调查规范：SL 167—2014［S］.北京：中国水利水电出版社，2014.

［2］陈大庆.长江水生生物资源监测手册［M］.北京：中国农业出版社，2021：114-115.

［3］杨丹丹，周贤君，陈江凤，等.北盘江大峡谷流域浮游生物资源调查及多样性分析［J］.基因组学与应用生物学，2021，40（2）：639-648.

［4］兰开勇，刘碧洪，彭德清，等.独木河春季浮游生物资源调查及多样性分析［J］.山地农业生物学报，2021，40（5）：15-22.

［5］陈明帅，段萍萍，王鑫，等.南四湖浮游植物群落结构特征及其影响因素研究［J］.濕地科学，2022，20（6）：810-821.

［6］沈治蕊，卞小红，赵燕，等.南京煦园太平湖富营养化及其防治［J］.湖泊科学，1997，9（4）：377-380.

［7］王明翠，刘雪芹，张建辉.湖泊富营养化评价方法及分级标准［J］.中国环境监测，2002，18（5）：47-49.

［8］沈韫芬，章宗涉，龚循矩，等.微型生物监测新技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，1990：126-136.

［9］赵文，董双林，张兆琪，等.鲢放养和施肥对盐碱池塘围隔生态系统浮游生物群落的影响［J］.应用生态学报，2001，12（2）：299-303.

［10］胡玉婷，江河，卢文轩，等.安徽太平湖浮游生物调查与鲢鳙鱼产力评估［J］.安徽农业大学学报，2017，44（2）：234-241.

［11］白雪兰，范泽宇，徐聚臣，等.洈水水库浮游生物群落结构特征及水质评价［J］.华中农业大学学报，2023，42（1）：118-127.