朱弘阳，张子良，杨志昭，王 茜，孔凡青
（1.天津农学院水产学院/天津市水生生态及养殖重点实验室，天津 300384；
2.生态环境部海河流域北海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心，天津 300170）
大清河水系地处海河流域的中部，流域面积45 131 km2，流经山西省、河北省、北京市、天津市4地。大清河水系对冀中平原乃至海河流域都有着举足轻重的影响，在保持华北地区生态平衡、调节气候方面都起着关键性的作用。浮游植物是水域生态系统中的初级生产者，在水域生态系统内的能量流动、物质循环和信息传递方面具有至关重要的作用[1-2]。浮游植物个体、种群及群落的变化可以反映出水环境受污染程度[3-5]。为了给水域治理工作提供数据支持，通过实地考察及数据分析，针对大清河流域保定段浮游植物群落结构特征进行分析。
1.1 采样时间与地点
依据河流功能区域差异和周边居民集聚程度，在大清河流域保定段共布设了7 个采样点位，分别于2020 年4 月和2021 年5 月开展调查。各样点分布见表1。
表1 大清河流域浮游植物监测样点信息
1.2 样品采集与处理
浮游植物样品采集分为定性样品采集和定量样品采集。1）浮游植物定性样品采用25 号浮游生物网（孔直径为0.075 mm），在水下0.15 m 处作“∞”字形拖动3 min，将样品转入样品瓶后加入3 mL 福尔马林进行固定，保存于100 mL 标本瓶中带回分析。2）浮游植物定量样品用采水器采集1 L 水样到样品瓶，用15 mL 0.5%鲁哥氏染色剂现场固定，并及时标号，记录位置、日期、采样点号，充分静置24 h，浓缩至50 mL，在10×40 倍镜下识别浮游植物物种，并进行分类统计[6]。
1.3 数据分析
采样点内的浮游植物的种类构成与当地环境有一定关系，根据浮游植物相对丰度可推测水体中浮游生物类群数，浮游植物的多样性也可反映水质状况。根据相关指数分析浮游植物群落的结构和多样性特征，Shannon-Wiener 多样性指数（H′）、Pielou 均匀度指数（J）和Margalef 丰富度指数（D）计算公式为
式中，S为浮游植物种类的总数目；
Pi为第i种个体数占总个体数的比例；
N为所有个体的总数[7]。
浮游植物密度（N）计算公式为
式中，N为每1 L 水中的浮游植物的数量；
Gs为计数框面积，mm2；
Fs为一个视野的面积，mm2；
Fn为计数的视野数；
V为1 L 水样沉淀后的体积，mL；
U为计数框的容积，一般为0.1 mL；
Pn为一个视野中浮游植物的个数。
2.1 浮游植物的种类组成
两次调查浮游植物群落种群概况如图1 所示。2020 年鉴定出浮游植物8 门107 种，其中蓝藻门（Cyanobacteria）17 种，占比15.89%；
隐藻门（Cryptophylum）4 种，占比3.74%；
甲藻门（Dinoflagellate）3 种，占比2.80%；
硅藻门（Diatomum）37 种，占比34.58%；
裸藻门（Gymnophylum）6 种，占比5.61%；
绿藻门（Chlorophyta）36 种，占比33.64%；
金藻门（Chrysophyta）和黄藻门（Xanthophyta）各2 种，均占比1.87%。
图1 2020 年与2021 年浮游植物种类对比
在2021 年的调查中，共鉴定出浮游植物8 门123种（包括变种），其中硅藻门种数最多，有56 种，占比45.53%；
绿藻门40 种，占比32.52%；
蓝藻门14 种，占比11.38%；
甲藻门4 种，占比3.25%；
裸藻门和隐藻门各3 种，均占比2.44%；
金藻门2 种，占比1.63%；
黄藻门1 种，占比0.81%。
从采样结果得出，2021 年变化较为明显的浮游植物有13 种，其中最为明显的是硅藻门中的菱形藻（Nitzschia wullerstorffii）[8]。浮游植物物种数量增加，主要是因为硅藻门和绿藻门中种的数量增加。
一般认为，硅藻型浮游植物群落在水质污染较轻的水体中具有典型性，绿藻型暗示着水质富营养化严重[9]。在两次调查中，绿藻门由36 种（33.64%）增加到40 种（32.52%），硅藻门由37 种（34.58%）增加到56 种（45.53%）。表明水质污染变轻，但有富营养化趋势。
在淡水生态环境中，蓝藻类颤藻和平裂藻为公认富营养的浮游植物种类，淡水蓝藻种群增加表明水体富营养化程度加重[10-12]。从调查结果看，蓝藻门种数量由17 种减少为14 种，但绿藻门种数量有所增加，特别是栅藻科（Scenedesmaceae）数量增多，说明水体的富营养程度加重。
2.2 浮游植物的密度
本调查中，浮游植物在空间分布上的差异较大，其中光淀张庄最多，有49 种；
王林口最少，仅有16 种。光淀张庄的藻类分布以绿藻门、隐藻门为主，硅藻门与蓝藻门为辅[13]。经过对这些采样点的对比分析发现，未污染水体中，藻类主要为硅藻门，其次为蓝藻门、绿藻门；
而在水体污染后，种数减少，藻类以蓝藻门为主。浮游植物的总体密度对比见图2。
图2 2020 年与2021 年大清河流域浮游植物密度对比
2.3 浮游植物的生物多样性
大清河流域保定段2020 年和2021 年浮游植物Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou 均匀度指数和Margalef 丰富度指数的结果见表2，生物多样性指数与水质评价标准见表3[14-15]。
表2 2020 年和2021 年大清河流域浮游植物指数
表3 生物多样性指数评价标准
2020 年，大沙地、北河店、王林口、光淀张庄和安格庄中心的Shannon-Wiener 指数均大于3，2021 年则只有王林口和光淀张庄的多样性指数大于3，说明其他点位与2020 年相比，受到了不同程度的污染。7 个采样点中，西大洋水库和安格庄中心的Pielou 均匀度指数小幅下降，其他5 个点位略有上升。相较于2020 年，2021 年各点位Margalef 丰富度指数均直线下滑，大沙地和安格庄中心降幅超过98%；
王林口和西大洋水库的物种丰富度较低，而其他5 个点位的物种丰富度低，个体分布不均匀。
从调查结果来看，Margalef 指数评价结果是大清河保定段水系水质处于中度污染与清洁之间，物种丰富度较高；
而使用Shannon-Wiener 指数对其评价是介于重度污染与中度污染之间，生物多样性相对较低。Margalef 丰富度指数考虑了群落中物种数量与总体密度之间的关系，忽视了个体数在物种之间的分配情况[16]。此外，其他的一系列人为活动也造成浮游植物多样性减少，导致利用生物指数评价水质的结果偏低[17]。孙玉凤等运用浮游植物的优势种和生物多样性指数等对库里泡水库进行研究，表明库里泡水质污染状况处于富营养与中富营养之间[18]。刘绍俊等运用生物多样性指数对星云湖进行研究，评价得出星云湖水质为较高的富营养状态[19]。
本文针对大清河流域保定段浮游藻类群落的结构特征进行了详细的分析，旨在为水域治理工作提供数据支持。经过分析发现，大清河流域保定段存在中度或重度污染，相关部门及研究人员需要及时采取措施开展水域治理工作。
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