杞麓湖畔养殖水域硅藻种群时空分布研究
时间：2022-12-08 15:10:04 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
张清兰，刘小煜，倪洪萍，宫 萍，梁肖青，陆 萍
（玉溪师范学院 化学生物与环境学院，云南 玉溪 653100）
杞麓湖属断层陷落湖，位于云南省玉溪市通海县境内，属南盘江水系，湖面海拔 1 764 m，湖泊呈北东南西的矩形状，东西长约 10.4 km，南北平均宽约 3.5 km，湖岸线全长约 45 km，湖水面积达 36.73 km2，湖水自西向东逐渐加深.长期以来，杞麓湖为当地居民重要的供水湖泊，湖岸大多为居民的居住房、各种工业以及农业开发区，经济作物以时鲜蔬菜等为主.由于人类活动加剧和全球气候变暖，导致了全国大量湖泊的生态系统功能遭遇到极大的威胁[1].同样杞麓湖也受到人类活动（围湖造田、蔬菜种殖等）的影响，有机物、氮、磷污染严重.水质常年呈劣V 类[2-3].本研究选取杞麓湖畔养殖水域表层和底层水样中硅藻为研究对象，分析其湖泊表层和底层硅藻多样性和种群空间分布状况.
1.1 样点介绍及采样方法
水样采集点概况：杞麓湖湖周为蔬菜种植基地，采样处的养殖水域距菜田仅有4～5 m，且常有居民在湖中冲洗蔬菜等人为活动.
采样方法：2018 年4～9 月间，每月中旬用取水器采集杞麓湖养殖水域（经度：102.77°，纬度：24.14°，海拔：1 766.0 m）采样点（图1）的表层、底层水样各1.5 L，并现场测定水温和电导率.
图1 杞麓湖水样采样点（如三角形所示）
1.2 硅藻提取和观察
（1）向水样中加入100 ml 37～40%的甲醛，并将水样摇匀，固定硅藻.
（2）2～3 天后，为提高硅藻获取率，量取水样 400 ml，摇匀后用 LD-台式电动离心机离心两次进行浓缩：第一次转速为 3 000 r/min，定时6 min，除去上清液至60 ml；
第二次转速为2 000 r/min，定时 3 min，除去上清液至5 ml.
（3）向浓缩后的水样中加入2.5 ml 65%～68%的HNO3，除去有机质.氧化30 min 后，用蒸馏水清洗并离心4～5 次（每次转速为2000 r/min，定时3 min）轻轻除去上清液至10 ml.
（4）摇匀后用胶头滴管取1 滴水样制片观察.
1.3 硅藻观察计数与鉴定
在显微镜下制片观察并计数超300 粒以上.
硅藻鉴定与命名参考中国淡水藻志（硅藻门）[4～7]，淡水沉积物硅藻图谱[8]，兴凯湖的硅藻[9]，欧洲硅藻鉴定系统[10].
1.4 计算与测定
物种丰度＝（物种数量/总物种数量）×100%.
总氮含量测定：按HJ636-2012 方法进行测定.
杞麓湖养殖水域的硅藻共有10 属30 种（表1），其中小环藻属最多，具8 种，表层和底层分别具6 种和5 种，且优势种皆为梅尼小环藻，物种丰度分别达到了67.20%和78.60%，其次为Cyclotella stelligera，其物种丰度分别为16.36%和5.51%.表层硅藻有6 属21 种.底层的硅藻有9 属23 种.表层出现了Cyclotella sp.、Cyclotella ocellata、Cyclotella radiosa、Melasira sp.、Navicula capitatoradiata、Navicula variostriata、Synedra sp.等7 种，而不在底层出现，物种丰度分别占表层硅藻的0.05～1.86%.底层出现Achnanthes sp.、Achnanthidium hungaricum、Cyclotella comta、Cyclotella bodanica var.lemanica、Fragilaria biceps、Fragilaria fasciculata、Orthoseira roeseana、Stephanodiscus lucens 等物种，其物种丰度分别占到了0.02～0.62%.
表1 杞麓湖养殖水域表层和底层硅藻物种丰度
3.1 杞麓湖养殖水域中硅藻的空间分布
从表1 看，2018 年4～9 月份杞麓湖畔养殖水域表层有6 属21 种，其中：小环藻属6 种、舟形藻属6种、直链藻属4 种、脆杆藻属2 种、菱形藻属2 种、针杆藻属1 种；
底层有9 属23 种，其中：小环藻属5 种、脆杆藻属5 种、舟形藻属4 种、直链藻属3 种、菱形藻属2 种、曲壳藻属、弯壳藻属、Orthoseira、冠盘藻属各1 种，底层的硅藻属数和种数均多于表层.
表层中，小环藻属的物种数与舟形藻属的一样，但前者的丰度为81.26%（其中梅尼小环藻为67.2%），远大于后者（6.08%）；
底层中，小环藻属的种数与脆杆藻属的相同，但其丰度为84.14%（其中梅尼小环藻为78.6%），是底层中最高的，因此表层和底层的优势种均为梅尼小环藻.梅尼小环藻是湖泊富营养化发生的指示性物种，在丹麦、瑞典、德国等欧洲地区的一些富营养或重富营养化的湖泊中就以优势种群大量出现[11]，杞麓湖中梅尼小环藻成为优势物种而大量出现也表明该湖泊富营养化程度较严重，与杞麓湖水质分析研究结论相同[3].
杨海明等研究表明氮元素促进了梅尼小环藻的生长繁殖，氮含量的增加可促进梅尼小环藻的繁殖[12].经测定，杞麓湖养殖水域表层和底层水样的总氮含量依次分别为3.32 mg/L、3.55 mg/L，底层总氮浓度高于表层，这是底层水体的梅尼小环藻丰度高于表层的主要原因（见表1）.
3.2 水温对硅藻时空分布的影响
水温是影响硅藻生长的重要环境因子，在20～30℃范围内适合硅藻生长，水温过高或过低都会影响硅藻细胞的生长，但不同种类的硅藻适宜的温度不一样.例如：星肋小环藻在9.5～15.0℃范围内生长，而在18.0℃时，藻细胞会停止生长[13].
Hausmann S.Pienitz 通过研究加拿大的4 个湖泊，发现水温是影响这些湖区硅藻种群变化的主要环境因子[14].Mitrovic 等通过研究河流中梅尼小环藻水华发现梅尼小环藻在温度大于23℃、流动小于400 mL/d的条件下大量繁殖，而在28℃时生长变得缓慢[15].
本研究中，杞麓湖畔养殖水域4～9 月表层和底层水温虽然底层稍偏低，但除7 月份较高外均处于23～25℃间，表层和底层的30 种硅藻中有14 种在两层中均出现，16 种中Cyclotella sp.等7 种仅出现在表层，Achnanthes sp.等9 种仅出现于底层，可能也是不同硅藻对水温的反应不同而造成的结果.另外，杞麓湖养殖水域中4～9 月份表层和底层硅藻种类的波动状况（图3）也与人类活动有关，扰乱了硅藻的自然状态下的时空分布状态.
图2 4～9 月份硅藻种群与水温的变化趋势
3.3 电导率对硅藻种群时空分布的影响
电导率是水体水质分析重要指标之一，其大小主要由水体中的可溶性离子的种类、浓度和水温等决定，可溶性离子越多，其电导率就越大[16].当水体的电导率发生改变时，硅藻的组成也会发生相应的变化，当水体的电导率出现较大幅度下降的时候，硅藻的种类便会随之增多.
但是在本研究中，杞麓湖养殖水域2018 年4～9 月间表层和底层电导率均呈逐渐下降趋势，分别自约928.0 μs/cm、929.0 μs/cm 降至818.0 μs/cm、820.0 μs/cm，但硅藻种类并没随之增加，而是处于波动状态（图3），这也与人们活动（如洗菜等）有关.
图3 4～9 月份硅藻种群与电导率的变化趋势
硅藻作为海洋和内陆水体中重要的初级生产者,在整个生态系统中有着举足轻重的地位.2018 年4～9 月间杞麓湖养殖水域中硅藻共有10 属30 种，其中表层有6 属21 种，底层有9 属23 种.小环藻属为水域中优势属，有8 种，其中梅尼小环藻丰度最高，表明杞麓湖养殖水域富营养化程度较高，也与总氮含量偏高有关.该时间内该水域水温和电导率分别呈现抛物线和下降趋势，但硅藻时空分布波动较大，反映了不同硅藻物种对水温和电导率的反应不同，同时受人类活动的影响较大.
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