青龙湖浮游植物群落与环境因子相关性分析

Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４６， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｈｅｎａｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４６， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎｆｌｏｗｓ ａｎｄ ｄａｍ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｌａｋｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａｑｕａｔｉｃ ｏｒ⁃ ｇａｎｉｓｍｓ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｄｒｉｖｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ Ｑｉｎｇｌｏｎｇ Ｌａｋｅ， ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｔｏ⁃ ｐｌａｎｋｔｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ Ｏｃｔｏｂｅｒ ａｎｄ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１８ ａｎｄ Ａｐｒｉｌ ａｎｄ Ｊｕｌｙ ２０１９． Ｔｈｅ ａｌｇａｌ ｂｉｏ⁃ ｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｉｃｅｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｑｉｎｇｌｏｎｇ Ｌａｋｅ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ ａｎａｌｙｓｉｓ （ ＲＤＡ） ｗａｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ５３ ｇｅｎｅｒａ ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ８ ｐｈｙｌａ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ａｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ． Ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｉｓ ｆｒｏｍ １．３４２ ０ ～ ２．８３１ ６ ｍｉｌｌｉｏｎ ｃｅｌｌｓ ／ Ｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｉｓ ｆｒｏｍ ２．４８ ｔｏ ８．０９ ｍｇ ／ Ｌ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｉｎ ｓｐｒｉｎｇ， ｔｈｅ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ ａｒｅ ｄｏｍｉｎａｔｅｄ ｂｙ ｇｒｅｅｎ ａｌｇａｅ ａｎｄ ｄｉａｔｏｍｓ， ｔｈｅｎ ｉｔ ｉｓ ｄｏｍｉｎａｔｅｄ ｂｙ ｇｒｅｅｎ ａｌｇａｅ ｉｎ ｓｕｍｍｅｒ ａｎｄ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｃｙ⁃ ａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ ａｎｄ ｄｉａｔｏｍｓ ｉｎ ａｕｔｕｍｎ ａｎｄ ｗｉｎｔｅｒ． Ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ ｉｓ ｉｎ ａ ｍｅｄｉｕｍ⁃ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ． ＲＤＡ ｍａｋｅｓ ｃｌｅａｒ ｔｈａｔ ｗａｔｅｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｐＨ， ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ， ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ， ＣＯＤＭｎ ａｎｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｒｅ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ； ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ； ＲＤＡ； Ｑｉｎｇｌｏｎｇ Ｌａｋｅ
收稿日期：２０２０－０５－２７ 基金项目：河南省自然科学基金资助项目（ １８２３００４１０１６５） ； 河南省科技攻关项目（ １８２１０２３１１００３，１７２１０２３１０２４６） 作者简介：刘川（１９９５—） ，男，河南许昌人，硕士研究生，研究 方向为流域环境治理 通信作者：闫金霞（１９７６—） ，女，河南许昌人，副教授，主要从 事流域水生态方面的研究工作 Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙａｎｊｉｎｘｉａ１１２２＠ １６３．ｃｏｍ
玻璃采水器另取水样贮存于 １ Ｌ 高密度聚乙烯瓶中，
利用冰袋冷藏后送回实验室，根据《 水和废水监测分 析方法》 ［９］ 测定 ＴＰ、ＮＨ＋４ －Ｎ、ＣＯＤＭｎ 等指标。 １．４ 数据处理与分析
根据浮游植物密度、Ｓｈａｎｎｏｎ －Ｗｉｅｎｅｒ 多样性指数
（ Ｈ′ ） 、Ｐｉｅｌｏｕ 均匀度指数（ Ｊ ） 和优势度（ Ｙ ） 对青龙
浮游植物是水生态系统中的初级生产者，在物质 循环和能量流动中起着重要作用［１］ 。 浮游植物对于 环境因素 （ 如温度、 ｐＨ 值、 营养盐等） 的 变 化 十 分 敏 感［２］ ，能够准确反映水质的变化，同时其生物群落结 构的变化也会反作用于水质［３］ 。 目前，浮游植物的密 度、生物量及多样性指数等生物学指标已广泛应用于 各类水体的水质评价［４－６］ 。
人 民 黄 河 ２０２１ 年第 ７ 期
１ 材料与方法
１．１ 采样点分布及采样时间
根据生境特点的不同将青龙湖分为 Ａ 区北部浅
水区（挺水植物占优势）、Ｂ 区中心敞水区（ 浮游植物
占优势） ［７］ 。 考虑人类活动影响的大小、距排污口的
远近及水生生物特征等因素在 Ａ、Ｂ 两区分别设置 ４
个采样点，于 ２０１８ 年１０ 月（ 秋季） 、１２ 月（ 冬季） ，２０１９
湖浮游植物群落结构特征进行计算分析，各指标计算
公式：
Ｓ
Ｈ′ ＝ － ∑ Ｐｉ ｌｂ Ｐｉ
（１）
ｉ＝１
Ｊ ＝ Ｈ′ ／ ｌｂ Ｓ
（２）
Ｙ ＝ Ｎｉ ／ Ｎ × ｆｉ
（３）
式中： Ｎｉ、Ｎ 分别为第 ｉ 个属浮游植物密度、浮游植物
总密度； Ｓ 为样品中浮游植物总属数； Ｐｉ ＝ Ｎｉ ／ Ｎ ，为第
ｉ 个属浮游植物密度占总密度的比例，可通过流式细胞
第 ４３ 卷第 ７ 期 人 民 黄 河 Ｖｏｌ ． ４ ３ ， Ｎｏ ． ７ ２０２１ 年 ７ 月 ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ Ｊｕｌ． ，２ ０ ２ １
富营养
Ｈ′值
＞３
２～３ １～２ ０～１
Ｊ值 ＞０．５
浮游植物密度 ／ （万个·Ｌ－１ ）
０ ～ ５０
０．３ ～ ０．５ ０．２ ～ ０．３ ０～ ０．２
５０ ～ ５００ ５００ ～ １ ０００
＞１ ０００
生物量 ／
（ ｍｇ·Ｌ－１ ）
＜１．０ １．０～ ３．０ ３．０～ ５．０ ５．０～ ７．０
＞７．０
Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ Ｑｉｎｇｌｏｎｇ Ｌａｋｅ
ＬＩＵ Ｃｈｕａｎ１，２ ， ＹＡＮ Ｊｉｎｘｉａ１，２ ， ＬＩＵ Ｊｉａｌｅ１，２ ， ＬＩ Ｄｉｎｇ１，２ ， ＭＡ Ｙｕｌｕ１，２ ， ＷＡＮＧ Ｒｏｎｇｘｉｎ１，２ ， ＣＨＥＮＧ Ｑｉｎｇｌｉ１，２ ， ＬＵ Ｊｉａｎｈｏｎｇ１，２ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，
年 ４ 月（春季）、７ 月（ 夏季） 每月下旬进行采样，每次
采样安排在天气晴朗的上午。
１．２ 浮游植物的采集及鉴定
使用 ２．５ Ｌ 有机玻璃采水器于水下 ０．５ ｍ 处采集
水样，装于 １ Ｌ 高密度聚乙烯瓶中。 使用冰袋冷藏送
回实验室后，利用 ＦｌｏｗＣＡＭ 流式细胞成像仪对藻类的
形态进行成像，同时测定浮游植物密度及等效球体直
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快速发展，人类活动对环境的影响加剧，青龙湖水域面 积减小、水质状况及生态功能恶化，保护并恢复其生态 功能迫在眉睫。 因此，笔者调查青龙湖不同时空浮游 植物的群落组成及水质状况，通过藻类生物学指标及 其冗余分析，探讨浮游植物与水质因子间的关系，旨在 为青龙湖水体富营养化防治和生态保护提供依据。
径。 若不能立即检测，则加入 ４％ 甲醛溶液固定后于
４ ℃ 下保存，以待检测。 浮游植物的鉴定依据水生生物
图谱、 《 中 国 淡 水 藻 类———系 统、 分 类 及 生 态》［８］ 等
进行。
１．３ 水体理化因子的测定
共分析透明度 （ ＳＤ） 、水温 （ ＷＴ） 、总溶解性固体
（ ＴＤＳ） 、 电 导 率 （ ＣＯＮＤ） 、 氧 化 还 原 电 位 （ ＯＲＰ ） 、 ｐＨ
成像仪直接读取； ｆｉ 为第 ｉ 个属出现的频率； Ｙ 为优势 度，Ｙ≥０．０２ 即为优势属。
浮游植物生物量根据《 内陆水域渔业自然资源调 查手册》 ［１０］ 相关方法计算。 水体营养状况的藻类生物 学评价标准［１１－１２］ 见表 １。
表 １ 水体营养状况评价标准
营养状态
贫营养 贫中营养
中营养 中富营养
【 水环境与水生态】
青龙湖浮游植物群落与环境因子相关性分析
刘 川１，２ ，闫金霞１，２ ，刘家乐１ ，李 鼎１ ，马玉露１，２ ，王荣欣１，２ ，成庆利１，２ ，陆建红１，２
（１．华北水利水电大学 环境与市政工程学院，河南 郑州 ４５００４６； ２．河南省水环境模拟与治理重点实验室，河南 郑州 ４５００４６）
利用 Ｏｒｉｇｉｎ ２０１７ 制图，使用 ＳＰＳＳ ２４．０ 对多样性 指数 和 环 境 因 子 进 行 Ｐｅａｒｓｏｎ 相 关 性 分 析， 使 用 Ｃａｎｏｃｏ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ ４．５ 分析浮游植物生物量和环境因 子之间的关系。 分析前对环境因子数据和浮游植物群 落数据进行 ｌｎ（ｘ ＋ １） 转换（ ｘ 为原始数据），使其趋于 正态分布；并且先对浮游植物物种信息进行去趋势对 应分析（ ＤＣＡ） ，若最大梯度轴长度小于 ３，则进行冗余 分析（ ＲＤＡ） 。 通过软件自动筛选和蒙特卡洛检验剔 除膨胀因子大于 ２０ 的环境因子，避免环境因子间存在 较强的多重共线性，影响排序结果。 利用 ＣａｎｏＤｒａｗ 绘 制物种与环境因子的双序图。
值、溶解氧（ ＤＯ） 、高锰酸盐指数（ ＣＯＤＭｎ ） 、总磷（ ＴＰ） 、
氨氮（
ＮＨ
＋ ４
－Ｎ） １０
项水质指标，其中：透明度采用塞氏
盘测定；ＷＴ、ＣＯＮＤ、ＴＤＳ、ＯＲＰ、ｐＨ 值等采用 Ｕｌｔｒａｍｅｔｅｒ
ⅡＴ Ｍ６ＰＦＣＥ多功能水质仪现场测定；ＤＯ 采用雷磁 ＪＰＢＪ－
６０８ 型便携式溶解氧分析仪现场测定；使用 ２．５ Ｌ 有机
摘 要：污染物汇入和闸坝拦截等人为干扰影响湖泊水量和水质，进而影响湖泊生物群落的结构和组成。 为了解青龙湖浮游植物 群落状况及其环境驱动因子，于 ２０１８ 年 １０ 月、１２ 月，２０１９ 年 ４ 月、７ 月对青龙湖的水质及浮游植物进行采样调查，利用藻类生物学 指标评价水体营养状况，并对浮游植物和环境因子进行冗余分析（ ＲＤＡ） ，结果表明：调查期间共鉴定出浮游植物 ８ 门 ５３ 属，浮游植 物的密度为 １３４．２０ 万 ～ ２８３．１６ 万个 ／ Ｌ，生物量为 ２．４８ ～ ８．０９ ｍｇ ／ Ｌ；春季绿藻－硅藻为优势种，夏季转以绿藻为主，秋季以蓝藻为主， 冬季以硅藻为主；水体大部分时期为中 － 富营养型；水温、ｐＨ 值、总磷、氨氮、ＣＯＤＭｎ 和电导率是影响浮游植物生物量的主要环境 因子。 关键词：浮游植物；环境因子；冗余分析；青龙湖 中图分类号：ＴＶ２１１．１＋ １；Ｘ８２４ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２１．０７．０２０ 引用格式：刘川，闫金霞，刘家乐，等．青龙湖浮游植物群落与环境因子相关性分析［ Ｊ］ ．人民黄河，２０２１，４３（７） ：１０４－１０９．
青龙湖位于河南省新乡市封丘县和长垣县境内， 为 ２００ 多 ａ 前黄河决堤冲刷而成的沼泽型湿地，水域 面积约 ５９．４ ｈｍ２，水深较浅，最大水深约 ３ ｍ，是新乡 黄河湿地鸟类国家级自然保护区内少数常年集水区之 一。 该湿地动植物资源丰富，是许多珍稀禽鸟的繁殖 栖息地，也是候鸟的越冬北界［８］ 。 近年来随着经济的