全 文 ：第 2卷 第 6期
2009年 11月
水生 态 学 杂 志
JournalofHydroecology
Vol.2, No.6
Nov., 2009
收稿日期:2008-11-23
作者简介:钟诗群 , 1966年生 ,安徽庐江人 ,副教授 , 主要研究方
向为大水体渔业开发 、水环境生态。 E-mail:zhongshiqun7532@si-
na.com.cn
贵州方竹水库浮游生物多样性与氮 、磷分布
钟诗群 1, 2 ,徐黎明3 ,张森桥 4
(1.安徽省农业职业技术学院 , 安徽 合肥 230031;2.红珊瑚生物科技有限公司 ,湖南 常德 415000;
3.湖南省水产工程技术研究中心 ,湖南 常德 415000;4.方竹水库渔业公司 ,贵州 余庆 564406)
摘要:在方竹水库的上 、中 、下游 3个不同的水质区域设 3个采样点 , 对浮游生物以及氮 、磷 、pH等指标进行检测
和分析。调查数据显示 ,方竹水库的上 、中 、下游水体中的氮 、磷含量及浮游生物组成和数量存在着明显差异。上
游污染严重 ,中游存在人为施肥迹象 , 下游水体为Ⅲ类或近Ⅲ类水质。方竹水库自净作用明显 , 下游与上游相比 ,
总氮含量下降 19.74%, 总磷含量下降 68.81%,氮 、磷富营养化指数分别下降 3和 19 。浮游植物增加了 1 984.4
倍 ,浮游植物多样性指数上升了 0.32、均匀度指数上升了 0.16、优势度指数上升了 0.01;浮游动物增加了 10.6
倍。在整个水库水体中 ,总磷的富营养化评价指数远远大于总氮的富营养化评价指数。
关键词:方竹水库;富营养化;生物多样性
中图分类号:X826 文献标志码:A 文章编号:1674-3075(2009)06-0042-04
方竹水库位于贵州省余庆县与石阡县交界处 ,
是 1994年建坝拦截余庆河发电而形成的水库 。水
库长 79.6 km,面积 330余 hm2 ,最大水深 43 m,平
均水深 20m,最大库容 5 250万 m3 ,集雨面积 1 323
km2。余庆县城的生活污水直接排入方竹水库 ,致
使水库水体严重富营养化 ,在上游形成 20余 km的
重污染带 ,鱼类无法生存 ,浮游生物量十分低下 。大
坝上游 15km范围内 ,水面较开阔 ,为养鱼区 。 2007
年 7月 20日 ,对方竹水库水体中的氮 、磷含量及浮
游生物组成进行了调查分析 ,以便了解方竹水库的
污染程度以及目前的水库渔业对方竹水库氮 、磷含
量及浮游生物组成的影响 ,为以后对方竹水库作进
一步研究提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 水样采集
1.1.1 采样点选择 方竹水库为狭长的河道型水
库 ,因城市生活污水的大量排入和下游人工拦网的
影响 ,水库中形成了 3个不同的水质区域:①下游
(出水口区):位于大坝与拦鱼栅之间 ,长 300 m,浮
游生物量较大 ,有明显的蓝藻水华 ,无鲢 、鳙等鱼类;
②中游(养鱼区):位于大坝上游 ,长约 15 km,水面
较开阔 ,是鱼类的主要生活区域;③上游(污染带):
从余庆县城排污口向下延伸 ,长 20余 km,水体呈灰
白色 ,含氧量极低 ,只有一些耐污染能力较强的细
菌 、原生动物 、裸藻等生长 ,为无鱼类生活的区域 。 3
个采样点分别选择在 3个区段的中部。
1.1.2 采样方法与水样处理 用 10L的采水器分
别采集表层 、1 m、5 m水层的水各 10 L,放入塑料桶
中充分混合后装瓶;每个采样点取 2个水样。用于
检测浮游生物的水样加入鲁哥氏液进行固定 、密封;
用于检测氮 、磷 、pH等指标的水样 ,用浮游植物网进
行过滤 ,除去浮游生物后 ,再装瓶密封(金相灿和屠
清英 , 1990)。
1.2 数据分析
1.2.1 浮游生物统计分析 浮游植物以门为单位
进行统计 ,统计了个体总数 、各门藻类所占比例 ,并
计算浮游植物多样性指数。
Shannon-Weiner指数(多样性指数):
H= -∑si=1pilog2pi
Pielou指数(均匀度指数):E=H/lnS
Simpson′s指数(优势度指数):
D=1-∑si=1(Ni/N)2
其中:Ni为种 i的个数 , N为群落中全部物种的
个体数 , S为物种数目 , pi为属于种 i的个体在全部
个体中的比例 。
浮游动物只检测出原生动物和轮虫 ,枝角类和
桡足类很少见到 ,不进行多样性分析 ,只统计总数 。
1.2.2 氮 、磷等指标分析 用 C200系列多参数台
式离子浓度分析仪分别测出氨氮 、硝酸氮 、亚硝酸
氮 、总磷 。对总磷和总氮 (氨氮 +亚硝酸氮 +硝酸
DOI :10.15928/j.1674-3075.2009.06.007
氮)进行富营养化状态分析 ,单个项目营养状态指
数计算公式如下:
TLI(TP)=10×(9.436+1.624lnTP);
TLI(TN)=10×(5.453+1.694lnTN)。
2 结果与分析
2.1 氮 、磷检测结果及富营养化状态分析
氮 、磷以及 pH的检测结果及富营养化状态指
数见表 1。
总氮 、总磷的含量中游最高 ,上游次之 ,下游最
低。上游水体中的氮 、磷主要来自余庆县的城市生
活污水;中游水体中的氮 、磷急剧增高 ,特别是氨氮
含量高出近 1倍 ,是渔业中大量人为施肥的结果;下
游水体与上游水体相比 ,总磷含量降低了 68.81%,
总氮含量降低了 19.74%,下游水体与中游水体相
比 ,总氮含量下降了 33.9%,总磷含量下降了 72.
7%。由于水生生物的吸收 、转化以及水体自身的物
理 、化学作用 ,水体中的氮 、磷含量到下游下降地十
分显著。
表 1 方竹水库 3个采样点的氮 、磷含量与富营养化状态指数
Tab.1 TheresultsoftheN, PconcentrationandtheeutrophicationindexinthreesamplingsitesinFangzhureservoir
采样
位置 pH
氨氮 /
mg· L-1
硝酸氮 /
mg· L-1
亚硝酸氮 /
mg· L-1
总氮 /
mg· L-1
总磷 /
mg· L
TLI
(TN)
TLI
(TP)
上游 8.04 0.285 0.175 0.001 0.461 0.202 41 68
中游 8.57 0.435 0.125 0.000 0.560 0.231 45 71
下游 8.73 0.220 0.150 0.000 0.370 0.063 38 49
从总氮的富营养化状态评价指数来看 , 3个区
域都为中营养型水体 。从总磷富营养化状态评价指
数来看 ,上游水体属于中度富营养型水体 ,中游水体
为重度富营养型水体 , 下游水体为中营养型水体 。
下游水体与中游水体相比 ,总氮和总磷的富营养化
评价指数分别下降了 7和 22;下游水体与上游水体
相比 ,总氮和总磷富营养化评价指数分别下降了 3
和 19。对照 《中华人民共和国地表水环境质量标
准 》,方竹水库排出的水体 ,总氮含量在 Ⅱ类水质标
准范围内 ,总磷含量在 Ⅲ类水质标准范围内。
陈少莲等(1991)在武汉东湖 、李琪等(1993)在
山东东周水库 、陆开宏等 (2004)在宁波月湖以及
SmithDW(1985)等的研究结果表明:鲢 、鳙具有净
化水质 ,改善水域生态环境 ,输出水体中氮 、磷等富
营养化物质的作用。因此 ,在方竹水库适量放养鲢 、
鳙是减缓水体富营养化进程的重要措施之一。方竹
水库富营养化的主要污染物是磷 ,而氮的含量并没
有达到富营养化的程度。从浮游植物生长繁殖对
氮 、磷需求量的角度来分析 , 0.202 mg/L的总磷含
量(表 1)已经远远超过了浮游植物的需求量 ,在这
样的水体中施入磷酸盐肥料 ,既是经济上的浪费 ,又
加剧了水体的富营养化程度。适量补充氮元素 ,可
进一步提高水体对磷的转化吸收能力 ,降低水体的
富营养化程度。在方竹水库 ,鼓励科学合理的大水
体渔业开发 ,只是降低水体富营养化程度的措施之
一 ,真正做好方竹水库水域环境保护工作 ,必须禁止
余庆县城的生活污水直接排入方竹水库。
2.2 浮游植物分类及比例
浮游植物分类(梁象秋等 , 1996)及比例统计结
果见表 2。
表 2 方竹水库浮游植物分类及比例 %
Tab.1 Proportionofeachphytoplankton
(inphylum)inFangzhureservoir
采样
位置
绿
藻
蓝
藻
硅
藻
裸
藻
隐
藻
甲
藻
金
藻
黄
藻
上游 26.3 - - 73.7 - - - -
中游 18.0 51.6 25.2 3.9 0.6 0.6 0.1 -
下游 20.0 72.2 6.7 0.7 0.1 0.1 0.2 -
注:“ -”为未检出。
下游出水口区与中游养鱼区相比 ,蓝藻比例增
加了 20.6%。出水口区长仅 300 m,水体滞留时间
不会超过 3d,由于失去鲢 、鳙的控制作用后 ,蓝藻迅
速繁殖。这与刘建康 、谢平(2003)在武汉东湖进行
的围隔试验有类似之处 。陆开宏等(2005a, 2005b)
的研究表明 ,鲢对蓝藻(主要为微囊藻)水华的控制
能力不如罗非鱼。在湖北省尾斗山水库 、江西内湖
观察发现 ,鳙也能大量摄取微囊藻 ,但不能杀死微囊
藻 ,微囊藻粪便在光照情况下 ,在水面漂浮 1 ～ 2 d
后 ,其中的微囊藻又可恢复生命活力 。朱惠和邓文
瑾(1983)研究鲢 、鳙对微囊藻和裸藻的消化吸收 ,
石志中等(1975)利用放射性同位素研究鲢 、鳙对螺
旋鱼腥藻的消化吸收 ,都认为鳙对微囊藻 、鱼腥藻等
的消化吸收率低(周洁和林峰 , 1990)。对于有大量
城市生活污水流入 ,已达到重度富营养化程度的方
竹水库来说 ,蓝藻的大量暴发是必然的;开展以鲢 、
432009年第 6期 钟诗群等 , 贵州方竹水库浮游生物多样性与氮 、磷分布
鳙为主要养殖对象的大水体渔业开发 ,是保护水域
环境 、控制蓝藻暴发的措施之一 。
2.3 浮游生物数量与生物多样性分析
浮游生物数量与生物多样性分析见表 3。
表 3 方竹水库浮游生物数量及生物多样性分析
Tab.3 AnalysisofthePlanktonconcentrationinthreesamplingsitesinFangzhureservoir
采样
位置
透明度 /
cm
水体
颜色
浮游动物 /
个· L-1
浮游植物 /
万个· L-1
Shannon-Weiner
指数 H
Pielou
指数 E
Simpson′s
指数 D
上游 70 灰白色 1 300 0.38 0.83 0.43 0.42
中游 60 褐绿色 13 300 533.52 1.72 0.88 0.64
下游 60 粉绿色 13 800 754.08 1.15 0.59 0.43
从浮游生物数量来看 ,下游出水口区与上游污
染带相比 ,浮游植物增加了 1 984.4倍 ,浮游动物增
加了 10.6倍 。由于污染带的浮游动物主要为原生
动物 ,出水口区主要为轮虫 ,浮游动物总质量增加更
大 。从浮游生物组成来看 ,上游污染带只有一些耐
污染能力较强的种类(韩茂森和束蕴芳 , 1995),如:
原生动物中的草履虫(Paramoecium)、豆形虫 (Col-
pidium)、肾形虫(Colpoda)、钟形虫(Vorticela),轮虫
中的龟甲轮虫 (Keratela),浮游植物中的裸藻(Eu-
glena)、衣藻(Chlamydomonas)等;中 、下游区域的浮
游动植物种类明显增多。浮游生物种类和数量增
加 ,水体自净能力就会增强 。因此 ,对于有大量生活
污水流入的方竹水库来说 ,根据水质特点 ,适量补充
氮或磷元素 ,刺激藻类植物大量繁殖可提高水体净
化污染物的能力 。
从浮游植物的生物多样性来看 ,中游养鱼区比
下游出水口区的 Shannon-Weiner指数高 0.57、
Pielou指数高 0.29、Simpson′s指数高 0.21。可见 ,
养鱼区的浮游植物组成更加合理 ,也就是说鲢 、鳙具
有平衡浮游生物组成 、防止藻类水华发生的作用
(熊邦喜和李德尚 , 1993)。刘俊利(2008)在鲢 、鳙
对养殖水体的生态功能评析中 ,也阐述了同样的观
点 。
3 保护方竹水库水环境的对策
3.1 加强对城市生活污水的收集和处理
科学合理的大水体渔业是提高方竹水库水体的
自净能力 ,降低水体中的氮 、磷含量 ,改善水域生态
环境的重要措施 ,但是渔业净化水质的能力是有限
的 。随着城市规模的扩大 ,生活污水的排放量将逐
渐增大 ,完全依赖渔业净化生活污水是行不通的 。
保护方竹水库水域环境 ,必须加强对城市生活污水
的收集和处理 ,从根源上减少方竹水库的富营养化
物质输入量 。
方竹水库为狭长的河道型水库 ,两岸山体较高 ,
光照不够充足 ,不利于浮游植物吸收 、转化氮 、磷等
富营养化物质 。在上游有 20余 km的库区 ,污染较
严重 ,鱼类无法生存 。如果对城区污水进行初步处
理(如:过滤 、曝气 、添加微生态制剂等),将会缩短
污染带区域 ,增加养鱼面积 ,提高浮游植物对氮 、磷
的吸收率 ,进一步降低出水水体的氮 、磷含量 。
3.2 科学合理地施肥
对有大量生活污水流入的方竹水库 ,补充适量
的氮 、磷等营养元素 ,刺激浮游生物的大量繁殖 ,提
高对污染物的分解 、转化 、吸收能力是必须的 。但施
肥的种类 、数量 、区域必须加以限制 ,防止追求更大
经济利益而过量施肥。要根据污染带水体中的氮 、
磷含量来决定施肥的种类和数量 ,施肥区要靠近养
鱼区上游的开阔水域 ,尽量选用生物复合肥 ,加大微
生态制剂的施入量 。
3.3 调整鲢 、鳙放养模式
方竹水库养鱼区的蓝藻占浮游植物生物量的比
例(51.6%)较高 。这与方竹水库的鲢放养量(10万
尾)低 ,放养规格(体长 6 cm的鱼种)偏小有很大关
系。如果将鲢的放养量提到 40万尾 ,规格提到 0.2
～ 0.3kg/尾 ,控制蓝藻的效果将会更显著 。据刘建
康和谢平(2003)的观点 ,鲢 、鳙遏制微囊藻水华的
有效放养密度为 46 ～ 50 g/m3。方竹水库的鲢生物
量远远低于此密度。为了遏制微囊藻水华的暴发 ,
方竹水库的放养模式宜采用以鲢为主 、鳙为辅的养
殖模式 ,鲢 、鳙放养比为 7∶3,总放养量在 60万尾
左右 ,鲢放养规格为 0.2 ～ 0.4 kg/尾 ,鳙为 0.4 ～
0.6 kg/尾。
3.4 天然河道人工放流适量鲢 、鳙
方竹水库排出的水体 ,虽然符合国家Ⅱ 、Ⅲ类水
质排放标准 ,但是其中的浮游生物量和氮 、磷含量仍
维持在较高的水平。在长江上游 ,还有不少与方竹
水库水环境类似的水库 。由于三峡及其它水利工程
的建设 ,上游地区很多河道的水位上升 、流速减缓 ,
有利于鲢 、鳙等大型经济鱼类的生活 。如果在长江
上游的天然河道每年人工放流适量鲢 、鳙等鱼类 ,对
降低河道和水库水体的氮 、磷含量 ,防止水体富营养
44 第 2卷第 6期 水 生 态 学 杂 志 2009年 11月
化 ,保护长江水环境具有重要意义。
参考文献:
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growthandtheenhancementofaquaculturalproduction[ J] .
CanJFishAquaSci, 42:1 940-1 945.
(责任编辑 杨春艳)
StudiesonPlanktonBiodiversityandtheChangesofN, PConcentrationin
FangzhuReservoir, GuizhouProvince
ZHONGShi-qun1, 2 , XULi-ming3 , ZHANGSen-qiao4
(1.AnhuiAgricultureVocationalandTechnicalColege, Hefei 230031, China;
2.HongshanhuBio-technologyCo., Ltd., Changde 415000, China;
3.AquaticEngineeringTechnologyResearchCenterofHunanprovince, Changde 415000, China;
4.FisheryCompanyofFangzhuReservoir, Yuqing 564406, China)
Abstract:Asit′srevealedintheinvestigationdata, significantdiferencesofN, Pconcentration, aswelas, thecom-
ponentandamountofplanktonwereabsorvedmongtheupper, themiddleandthedownstreamofFangzhureser-
voir.Upstreamwasseriouslypoluted, aobvioustrait, namelyartificialfertilization, wasabsorvedinthemid-
dlestream, while, comparedwiththeWaterEnvironmentEvaluationCriteria, thewaterqualityofthedownstreamwas
locatedclasⅢ , inferiorconditionsweredetectedalso.ThisreservoirhadexhibitedahighSelf-purificationCapaci-
ty, comparedwiththeupstream, theconcentrationofTN, TP, aswelastheeutrophicationindexofN, Pinthedown-
streamweredeclined19.74%and68.81%, 3and19, respectively, whilethebiomassesofphytoplanktonandzoo-
planktonweretremendouslyincreased1 984.4 and10.6 times, respectively, aslongasthephytoplanktondiversity
index, evennessindexanddominanceindex, 0.32, 0.16 and0.01 increaseswereobserved, separately.Insum,
theTPeutrophicationappraisalindexwasextremelyhigherthanthatofTPinFangzhureservoir.
Keywords:Fangzhureservoir;Eutrophication;Planktonbiodiversity
452009年第 6期 钟诗群等 , 贵州方竹水库浮游生物多样性与氮 、磷分布