丹江口水库浮游植物群落时空动态及其多样性指数

1 材料与方法
1． 1 研究区域概况 丹江 口 水 库 （ 32° 36' ～ 33° 48' N，110° 59' ～
111°49'E，图 1 ） 位 于 豫、鄂、陕 3 省 交 界 处，地 处 汉 江干流与其支流丹江交汇处下游 0. 8 km，控 制 流 域 面积 9. 5 × 104 km2 ，总库容量达 408. 5 × 108 t［10］． 水 库于 1968 年建成，库 区 成“V ”字 形，形 成 丹 库 和 汉 库 2 个 库 区［11］． 水 库 位 于 我 国 北 亚 热 带 季 风 气 候 区，具有显著的过渡性 气 候 特 征． 年 平 均 气 温 15 ～ 16℃ ，无霜期 230 ～ 250 d［12］． 1． 2 采样与分析方法
态学、环境科学，E-mail： xtan@ wbgcas． cn * 通讯联系人，E-mail： qzhang@ wbgcas． cn
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环境科学
பைடு நூலகம்
32 卷
生态系统中生产和分解的紊乱及富营养化都将最终 引起水质的恶化，比 如 湖 泊 下 层 滞 水 带 中 氧 气 的 消 耗加剧，水体透明度的降低等［3］． 此 外，浮 游 植 物 群 落能对环境条件的 变 化 做 出 复 杂 而 快 速 的 响 应，其 结构的变化可以被看成是对水质变化的一个很好的 指 示 ，从 而 在 水 体 尤 其 是 湖 泊 、水 库 水 体 监 测 中 起 极 为重要的作用．
（ 1. Key Laboratory of Aquatic Botany and Watershed Ecology，Wuhan Botanical Garden，Chinese Academy of Sciences，Wuhan
430074，China； 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）
引起系统中食物网 结 构 的 改 变，从 而 影 响 淡 水 生 态 系统的能量 流 动、物 质 循 环 和 信 息 传 递 ． ［4，5］ 淡 水
收稿日期： 2010-11-28 ； 修订日期： 2011 -02 -17 基金项目： 国家自然科学基金项目（ 31070417） 作者简介： 谭香（ 1980 ～ ） ，女，博 士 研 究 生，主 要 研 究 方 向 为 流 域 生
Temporal and Spatial Pattern of Phytoplankton Community and Its Biodiversity
Indices in the Danjiangkou Reservoir
TAN Xiang1，2 ，XIA Xiao-ling1 ，CHENG Xiao-li1 ，ZHANG Quan-fa1
众多湖泊、水库 尤 其 是 作 为 饮 用 水 来 源 的 水 体 的富营养化进程及生态健康状况引起了广泛关注， 通常进行化学及微生物学方面的监测以确保饮用水 安全［1，2］，同时 水 体 生 产 力 的 监 测 包 括 浮 游 植 物 监 测逐渐成为了常规监测项目［3］． 浮游 植 物 是 淡 水 生 态系统中重要的初 级 生 产 者，其 群 落 结 构 的 变 化 会
第 32 卷第 10 期 2011 年 10 月
环境科学 ENVIRONMENTAL SCIENCE
Vol． 32，No． 10 Oct． ，2011
丹江口水库浮游植物群落时空动态及其多样性指数
谭香1，2 ，夏小玲1 ，程晓莉1 ，张全发1*
（ 1. 中国科学院武汉植物园水生植物与流域生态重点实验室，武汉 430074； 2. 中国科学院研究生院，北京 100049） 摘要： 通过对丹江口水库 2009 ～ 2010 年的水质和浮游植物进行调 查，分 析 了 浮 游 植 物 群 落 的 时 空 动 态 ，利 用 典 型 对 应 分 析 法 （ CCA） 研究了影响群落时空格局的环境因素，同时运用细胞密 度 及 群 落 多 样 性 指 数 等 进 行 了 水 质 综 合 评 价 ． 结 果 表 明，浮 游 植物群落种类组成中硅藻门占 51. 08% ，其次是蓝藻（ 18. 39% ） ； 浮游植物群落结构、密 度 及 生 物 多 样 性 指 数 都 具 有 明 显 的 季 节变化特征，夏季蓝藻为优势藻类，占 42. 24% ，春、秋和冬季硅藻均为绝对优势 种 类，分 别 占 77. 13% 、61. 29% 和 50. 91% ，因 此丹江口水库已成为硅藻-蓝藻型水库． 在夏季（ 8 月） 浮游植物密度达到 1. 76 × 106 cells / L，为全年最大值，其次是冬季（ 1 月 ） 和 春季（ 4 月） ，秋季（ 11 月） 密度最低，仅为 2. 32 × 105 cells / L． 除 Margalef 指数（ Dm ） 外，Shannon-Wiener 指数（ H'） 、Simpson 指 数（ D） 、Pielou 指数 （ J） 季 节 变 化 趋 势 一 致，秋 季、夏 季、春 季 到 冬 季 依 次 减 小． 指 数 H'、D、J 秋 季 都 达 到 最 大，分 别 为 2. 08、 0. 77 和 0. 65； 在冬季值最小，依次为 0. 85、0. 32 和 0. 28. 丹江口水库的 丹 库 和 汉 库 库 区 浮 游 植 物 群 落 有 显 著 的 空 间 分 布 差 异，丹库硅藻门为优势种类，而在汉库蓝藻 和 隐 藻 种 群 数 量 较 高，但 是 物 种 的 多 样 性、丰 富 度 及 均 匀 度 指 数 的 空 间 差 异 不 显 著． 典型对应分析表明，在不同季节和不同库区影响浮游植物群 落 分 布 的 主 要 因 素 不 同 ，除 秋 季 外 电 导 是 丹 江 口 水 库 各 个 季 节影响群落结构的最主要因素． 从浮游植物细胞密度评价丹江口水库水体为贫营养水体； 从 多 样 性 指 数 分 析 来 看，水 体 介 于 β-中污染带到寡污染带之间． 此研究对于利用浮游植物监测丹江口水库水质综合状况及进行生态评价与预测提供了依据． 关键词： 丹江口水库； 浮游植物； 水质； 时空动态； 多样性指数 中图分类号： X173 文献标识码： A 文章编号： 0250-3301 （ 2011 ） 10-2875-08
我国人均水资源拥有量少且水资源分布极不均 匀［6］． 随着人口的 增 加 和 经 济 的 增 长，水 资 源 已 成 为制约我国尤其是西北及华北地区社会经济可持续 发展的最主要的因素之 一［7］． 2002 年 我 国 开 始 实 施 包括西线、中线及东线 3 条线路的南水北调工程． 中 线工程从丹江口 水 库 引 水，重 点 解 决 北 京、天 津、石 家庄等沿线 20 多座大城市的缺水问题，因此丹江口 水库水质对工程来说十分关键． 目前的研究主要集 中在水库上游水源区生态环境［8］及水库水 质［9］． 随 着库区周围地区经 济 的 不 断 发 展，自 然 和 人 为 因 素 使入库干、支 流 水 质 发 生 变 化［9］，必 将 影 响 丹 江 口 水库的水质，进而影 响 南 水 北 调 中 线 工 程 生 态 和 社 会效益的发挥． 本研究是在前期对丹江口水库水质 的系统监测的基础 上，利 用 浮 游 植 物 群 落 对 水 质 现 状进行综合分析和 生 态 评 价，以 期 为 保 障 和 改 善 丹 江口水库水质提供科学依据．
Abstract： Temporal and spatial patterns of phytoplankton community and their associated influencing factors using canonical correspondence analysis（ CCA） were analyzed in the Danjiangkou Reservoir，China． Water quality of the reservoir was also assessed using phytoplankton cell density and biodiversity indices． Results showed that Bacillariophyta and Cyanophyta accounted for 51. 08% and 18. 39% of all the species，respectively． There was great seasonal variation in phytoplankton assemblage composition，cell density and biodiversity index． In summer，Cyanophyta was dominant and composed of 42. 24% of the phytoplankton composition，whereas Bacillariophyta was dominant in spring，summer and winter，and accounted for 77. 13% ，61. 29% and 50. 91% of all species， respectively． The phytoplankton density reached the maximum of 1. 76 × 106 cells / L in summer，while the lowest value was 2. 32 × 105 cells / L in autumn． Seasonal variability was the same for the indices of Shannon-Wiener，Simpson and Pielou，and they were 2. 08， 0. 77，0. 65 in autumn，and decreased to 0. 85，0. 32，0. 28 in winter，respectively． Though the spatial variability was not significant in indices H'，D，Dm and J，the difference was significant between the Dan and the Han Reservoirs in terms of phytoplankton composition． The dominant phytoplankton was Bacillariophyta in Dan Reservoir and Cyanophyta in Han Reservoir． The results also indicated that conductivity was the main environmental factor influencing variation in phytoplankton composition except in autumn． The reservoir could be classified as oligotrophication by cell density and the middle level between β-mesosaprobic zone and oligosaprobic zone using biodiversity indices． The research demonstrated the potential to use phytoplankton community and its biodiversity indices to monitor water quality in the Danjingkou Reservoir． Key words： Danjiangkou Reservoir； phytoplankton； water quality； temporal and spatial patterns； biodiversity indices