摘 要：為全面了解新鄉(xiāng)定國(guó)湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)及水質(zhì)狀況，于2017年7月、2017年10月、2018年1月、2018年4月對(duì)定國(guó)湖進(jìn)行了采樣調(diào)查，結(jié)果表明：定國(guó)湖共發(fā)現(xiàn)浮游植物8門(mén)67屬109種，其中綠藻門(mén)和藍(lán)藻門(mén)最多，硅藻門(mén)次之;浮游植物豐度、相對(duì)豐度以及優(yōu)勢(shì)種存在明顯季節(jié)變化，秋季浮游植物豐度最高，以藍(lán)藻門(mén)的大型集胞藻為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，冬季浮游植物豐度最低，硅藻門(mén)的相對(duì)豐度較高且優(yōu)勢(shì)種的種類(lèi)較多;定國(guó)湖浮游植物豐度與Chl-a呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與DO呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與pH值、NH3-N呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;浮游植物多樣性指數(shù)對(duì)定國(guó)湖水質(zhì)評(píng)價(jià)的結(jié)果為輕污染水平，水質(zhì)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示定國(guó)湖水質(zhì)符合Ⅳ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，綜合浮游植物多樣性指數(shù)與水質(zhì)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，定國(guó)湖水質(zhì)處于輕度污染水平。

　　關(guān)鍵詞：浮游植物;水質(zhì)評(píng)價(jià);新鄉(xiāng)市;定國(guó)湖

　　城市湖泊是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于城市發(fā)展具有重要意義。新鄉(xiāng)市定國(guó)湖位于河南省新鄉(xiāng)市中心城區(qū)東部，依托新鄉(xiāng)市趙定河而建，以趙定河為水源，占地41.75 hm2，其中水面面積20.13 hm2，湖區(qū)庫(kù)容約50萬(wàn)m3，最大水深不超過(guò)6 m，屬于城市人工淺水湖。該湖修建始于2016年4月，2017年4月已基本竣工并完成蓄水，同期定國(guó)湖自建的水處理系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，但由于水處理設(shè)備處在調(diào)試階段，因此水處理效果差異較大。作為新修建的集景觀、休閑、娛樂(lè)功能于一體的城市人工湖，定國(guó)湖受外界干擾因素多，更易受到污染[1]。

　　浮游植物作為水域生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者[2]，是水域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其種類(lèi)組成和分布對(duì)環(huán)境變化具有指示作用，其多樣性是水域生態(tài)系統(tǒng)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)[3]。目前，利用浮游生物指標(biāo)結(jié)合水體理化指標(biāo)對(duì)水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究較多[4-8]，但對(duì)于新建湖泊的研究還鮮見(jiàn)報(bào)道，因此對(duì)新鄉(xiāng)市新建城市湖泊進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)和浮游植物調(diào)查，以了解城市人工湖泊的水質(zhì)動(dòng)態(tài)和浮游植物群落演替規(guī)律及兩者間的關(guān)系，進(jìn)而評(píng)價(jià)其水質(zhì)狀況。

　　1 材料與方法

　　1.1 樣點(diǎn)設(shè)置與采樣時(shí)間

　　在定國(guó)湖設(shè)置了4個(gè)采樣點(diǎn)(見(jiàn)圖1)，其中：1號(hào)采樣點(diǎn)(S1)、3號(hào)采樣點(diǎn)(S3)在入湖口、出湖口附近，受人為活動(dòng)干擾較多的2號(hào)采樣點(diǎn)(S2)、受人為活動(dòng)干擾較少的4號(hào)采樣點(diǎn)(S4)分別位于湖外側(cè)觀景臺(tái)、內(nèi)側(cè)觀景臺(tái)。采樣時(shí)間分別為2017年7月(夏季)、2017年10月(秋季)、2018年1月(冬季)、2018年4月(春季)。

　　1.2 樣品采集與處理

　　浮游植物定性樣品使用25號(hào)浮游生物網(wǎng)，在水面下0.5 m左右作“∞”形緩慢拖動(dòng)3 min采集，采集后加入4%的甲醛溶液固定保存。定量樣品利用采水器在水下0.5 m處采集1 L后加入15 mL魯哥試液進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)固定，帶回實(shí)驗(yàn)室經(jīng)沉淀濃縮后保存以備鏡檢。

　　水體理化指標(biāo)的監(jiān)測(cè)與浮游植物的采樣同步進(jìn)行，其中：pH值、溶解氧(DO)、水溫(WT)在現(xiàn)場(chǎng)利用HACH便攜式水質(zhì)分析儀測(cè)定，化學(xué)需氧量(CODCr)、總氮(TN)、總磷(TP)、銨態(tài)氮(NH3-N)、濁度(TUB)和葉綠素a(Chl-a)利用采水器在水下0.5 m處采集水樣后帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。

　　1.3 數(shù)據(jù)分析

　　運(yùn)用優(yōu)勢(shì)度(Y)[9]表示水體中浮游植物的優(yōu)勢(shì)種群，其計(jì)算公式為Y=fini/N，其中：ni為第i種浮游植物個(gè)體數(shù);N為浮游植物總個(gè)體數(shù);fi為第i種浮游植物在各樣點(diǎn)出現(xiàn)的頻率。當(dāng)Y>0.02時(shí)，認(rèn)為該物種為優(yōu)勢(shì)種群。

　　運(yùn)用Shannon-Wiener指數(shù)(H)、Pielou均勻度指數(shù)(J)對(duì)定國(guó)湖水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)，各指數(shù)的計(jì)算公式及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)文獻(xiàn)[10-12]，其中H值為0～1.0屬重度污染，為1.0～3.0屬中度污染，H>3.0為輕度污染或無(wú)污染;J值為0～0.3屬重度污染，為0.3～0.5屬中度污染，為0.5～0.8屬輕度污染。同時(shí)，運(yùn)用SPSS16.0軟件對(duì)定國(guó)湖浮游植物的豐度和水體理化指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。

　　運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)定國(guó)湖水體進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)，該方法是一種以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，將各因子定量化處理后評(píng)價(jià)水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況的方法[13]。評(píng)價(jià)模型建立步驟如下：

　　(1)設(shè)立評(píng)價(jià)因子集。選擇相關(guān)測(cè)定指標(biāo)作為評(píng)價(jià)因子，若有n個(gè)指標(biāo)參與評(píng)價(jià)，則評(píng)價(jià)因子集U={u1，u2，…，un}，其中u1、u2、…、un為參與評(píng)價(jià)的各個(gè)因子。

　　(2)設(shè)立評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集。設(shè)有m個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，則評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的集合V={v1，v2，…，vm}，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)將地表水水質(zhì)分成5類(lèi)，即評(píng)價(jià)集V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ}。

　　(3)建立隸屬函數(shù)和模糊評(píng)價(jià)矩陣。依據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建隸屬函數(shù)，通過(guò)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值對(duì)于某級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度建立模糊評(píng)價(jià)矩陣。

　　(4)建立權(quán)重集。評(píng)價(jià)因子的權(quán)重指評(píng)價(jià)因子對(duì)于水體整體污染程度貢獻(xiàn)的大小，通過(guò)計(jì)算各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重構(gòu)建權(quán)重向量。

　　(5)模糊評(píng)價(jià)。根據(jù)權(quán)重向量和模糊評(píng)價(jià)矩陣，選用扎德算子“·”和“”運(yùn)算方法得到模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量。為了更加準(zhǔn)確反映水質(zhì)的評(píng)價(jià)等級(jí)，并能夠?qū)Χ鄠€(gè)水質(zhì)樣本進(jìn)行比較排序，在得到評(píng)價(jià)結(jié)果向量的基礎(chǔ)上，采用加權(quán)評(píng)價(jià)原則，最終確定水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果。評(píng)價(jià)結(jié)果數(shù)值越大，說(shuō)明其水質(zhì)越差。

　　2 結(jié) 果

　　2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)

　　2.1.1 浮游植物種類(lèi)組成

　　在定國(guó)湖發(fā)現(xiàn)浮游植物共計(jì)8門(mén)67屬109種。其中：硅藻門(mén)18屬28種，占25.7%;藍(lán)藻門(mén)16屬30種，占27.5%;綠藻門(mén)21屬35種，占32.1%;黃藻門(mén)3屬3種，占2.8%;甲藻門(mén)2屬2種，占1.8%;隱藻門(mén)2屬4種，占3.7%;裸藻門(mén)3屬5種，占4.6%;金藻門(mén)2屬2種，占1.8%。各門(mén)類(lèi)浮游植物種類(lèi)在不同采樣點(diǎn)的種類(lèi)數(shù)見(jiàn)表1，整體來(lái)看，硅藻、藍(lán)藻、綠藻是定國(guó)湖浮游植物的主要類(lèi)群;從浮游植物種類(lèi)組成的時(shí)間特征來(lái)看，夏季和春季浮游植物種類(lèi)較多，秋季和冬季種類(lèi)較少;從空間特征來(lái)看，1號(hào)采樣點(diǎn)和2號(hào)采樣點(diǎn)浮游植物種類(lèi)較多，3號(hào)采樣點(diǎn)和4號(hào)采樣點(diǎn)種類(lèi)相對(duì)較少。

　　2.1.2 浮游植物豐度

　　由定國(guó)湖浮游植物豐度變化情況(見(jiàn)圖2)可知，定國(guó)湖浮游植物各季節(jié)平均豐度表現(xiàn)為秋季最高，冬季最低，春季略高于夏季;從浮游植物豐度的空間特征來(lái)看，采樣點(diǎn)S1浮游植物豐度相對(duì)較高，采樣點(diǎn)S4豐度較低，采樣點(diǎn)S2、S3豐度居中且差別不大。

　　由定國(guó)湖浮游植物相對(duì)豐度變化情況(見(jiàn)圖3)可以看出，定國(guó)浮游植物相對(duì)豐度季節(jié)變化明顯，2017年夏季和2017年秋季以藍(lán)藻門(mén)為主，分別占總豐度的70%和85%;2018年冬季以硅藻門(mén)和藍(lán)藻門(mén)為主，分別占總豐度的25%和30%;2018年春季以硅藻門(mén)為主，其占比超過(guò)了總豐度的70%。從浮游植物相對(duì)豐度的空間特征來(lái)看，各采樣點(diǎn)浮游植物的相對(duì)豐度無(wú)明顯空間差異。

　　2.1.3 浮游植物優(yōu)勢(shì)種

　　浮游植物的優(yōu)勢(shì)種由優(yōu)勢(shì)度來(lái)確定。由表2可以看出，2017年7月至2018年4月定國(guó)湖出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)種共20種。從時(shí)間上看，2017年夏季有11種，其中藍(lán)藻門(mén)的小席藻的優(yōu)勢(shì)度值最大，為0.290;2017年秋季出現(xiàn)了4種，其中藍(lán)藻門(mén)的大型集胞藻的優(yōu)勢(shì)度值最大，為0.763;2018年冬季出現(xiàn)了12種，其中硅藻門(mén)的梅尼小環(huán)藻的優(yōu)勢(shì)度值最大，為0.112;2018年春季出現(xiàn)了8種，其中硅藻門(mén)的尖針桿藻的優(yōu)勢(shì)度值最大，為0.384。

　　推薦閱讀：基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)論文應(yīng)該怎么定題