水质检测浮游植物及环境因子金溪

摘要本实验对宁德金溪开展秋、冬季的研究，测定金溪总氮、硝酸盐氮、氨氮、总磷、叶绿素a等指标，进行水质检测，并研究金溪浮游植物群落结构，分析其浮游植物与环境因子的关系。研究结果如下：浮游植物叶绿素a浓度在1.92-54.15µg/L之间变化。秋季叶绿素a浓度平均值为17.82±20.46µg/L，冬季叶绿素a浓度平均值为8.89±5.49µg/L。秋、冬季各个位点营养状态存在时空上的差异。pH在6.68-8.67之间变化，整体上看呈弱碱性。共鉴定出秋、冬季浮游植物6门29属29种，硅藻门、绿藻门和蓝藻门种类占比较大。其群落结构组成为硅藻-绿藻型。共发现优势种四种，为微囊藻、隐球藻、隐杆藻、小球藻。叶绿素a与丰度、生物量、pH、溶解氧均呈正相关。该研究可为相似水生态环境研究提供参考。关键词:水质检测；浮游植物；环境因子；金溪AbstractIn

this

study,

the

total

nitrogen,

nitrate

nitrogen,

ammonia

nitrogen,

total

phosphorus,

chlorophyll

a

and

other

indicators

in

jinxi

were

measured

in

autumn

and

winter,

and

the

water

quality

was

tested.

The

phytoplankton

community

structure

in

jinxi

was

studied,

and

the

relationship

between

phytoplankton

and

environmental

factors

was

analyzed.The

results

were

as

follows:

the

concentration

of

chlorophyll

a

in

phytoplankton

varied

from

1.92

to

54.15

g/L.

The

mean

chlorophyll

a

concentration

was

17.82±20.46

g/L

in

autumn

and

8.89±5.49

g/L

in

winter.

There

were

temporal

and

spatial

differences

in

the

nutritional

status

of

each

site

in

autumn

and

winter.PH

varies

between

6.68

and

8.67,

which

is

slightly

alkaline

on

the

whole.

A

total

of

29

genera

and

29

species

of

6

groups

of

phytoplankton

were

identified

in

autumn

and

winter,

and

diatomophyta,

chlorophyta

and

cyanophyta

accounted

for

a

large

proportion.

The

community

structure

was

diatom

-

green

algae

type.our

dominant

species

were

found:

microcystis,

cryptomychlorella,

cryptomychlorella

and

chlorella.

Chlorophyll

a

was

positively

correlated

with

abundance,

biomass,

pH

and

dissolved

oxygen.

This

study

can

provide

reference

for

the

study

of

similar

water

ecological

environment.Keywords:Water

quality

testing;

Phytoplankton;

Environmental

factors;

Gold

creek目录TOC\o"1-3"\h\u1引言 11.1研究背景 11.2浮游植物与环境因子概述 11.2.1浮游植物 11.2.2环境因子 21.2.3浮游植物对水质的指示性 21.3研究进展 21.3.1水质检测研究进展 31.3.2浮游植物的研究进展 31.4研究内容及意义 41.4.1研究内容 41.4.2研究意义 42样品采集与分析方法 52.1采样点布设与采样时间 52.2样品采集与处理步骤 62.2.1定性样品的采集与处理 62.2.2定量样品的采集与处理 62.3样品的测定方法 72.4浮游植物鉴定与计数 72.5数据处理与统计分析 72.5.1水质指标分析 72.5.2浮游植物群落结构分析 82.5.3浮游植物群落结构与环境因子的分析 83结果与分析 83.1金溪水质指标时空变化 83.1.1叶绿素a的时空变化 83.1.2总磷、总氮、硝酸盐氮、氨氮浓度的时空变化 93.1.3温度、pH、溶解氧、电导率、透明度的时空变化 133.2金溪浮游植物群落结构的时空变化 183.2.1金溪浮游植物的种类组成 183.2.2金溪浮游植物丰度的时空变化 193.2.3金溪浮游植物生物量的时空变化 223.2.4金溪浮游植物多样性分析 244讨论 274.1环境因子对水质的影响 274.2叶绿素a的分布 284.3浮游植物群落结构与环境因子 294.4浮游植物对水质的指示性 294.5可能存在的误差 305总结 30参考文献 31致谢35附录 36金溪水质变化及浮游植物的时空变化研究1引言1.1研究背景水资源对于人类来说至关重要，它净化着我们生活的环境。我国水资源时空分布不均，存在污染严重、利用率低等一系列问题[1]。自上世纪90年代起，我国湖泊N素变化不大，而P显著增加[2]。一般来说河流与湖泊相比营养盐不太容易富集,理论上没那么容易发生水华[3]，但是实际上发生水华的现象却不少。比如三峡库区首次蓄水之后就出现了富营养化和藻类水华现象[4]。水体富营养化简单地来说就是氮、磷等营养物质进入缓流水体，使得藻类及其他浮游生物过度生长，水中生物大量死亡的现象[5]。水华发生时，浮游植物大量生长使水呈现恶臭状态，水体透明度相应降低[6]。随着我国城市规模扩大，生活污水排入河道，城镇内河水质受到污染[7]。城市内河是指流经本市城镇规划区，被依法实施管理的河流[8]。城市内河具有水浅、流速慢、水体不易快速置换的特性[9]。城市河道特殊的性质决定了其环境容量小，生态系统脆弱的特点[10]。入湖河流中的污染物及工业、生活等用水与富营养化现象的发生不无关系[11]。入湖河流是污染物质的主要输入源，其携带氮、磷营养盐进入湖泊[12]。目前城市内河富营养化问题及其与几个关键水质因子和重金属之间存在的关系急需人们进一步研究[13]。宁德市区内河包括金溪、小东门溪、南漈溪、古溪等[14]。蕉城区的白马河、金溪、霍童溪从上世纪到21世纪水质明显降低。2016年蕉城区八一五路白改黑项目中，2016.11.15到2016.11.16这段时间大金溪水质为劣V类。1.2浮游植物与环境因子概述1.2.1浮游植物浮游植物是指生活在水体表层,体积微小的植物,一般来讲,浮游植物就是指浮游藻类[15]。按照浮游植物的特点，将藻类分为蓝藻门、金藻门、黄藻门、硅藻门、甲藻门、裸藻门、隐藻门和绿藻门八个门类[16]。浮游植物群落占据水生态系统的重要比例，其群落动态可由其种类组成与丰度的季节变化表征[17]。在一个特定水体中，在多个环境因子的时间和空间序列上作用下，浮游植物群落结构与动态发生变化[18]。蓝藻和裸藻的数量在温度较高的季节较多，温度较冷的季节相对较少，硅藻、绿藻、黄藻暖季少冷季多[19]。水质较好的区域，硅藻门生长较快，蓝藻常在含氮较高的水体中生长，为富营养化的标志性生物，绿藻门为中富营养型[20]。徐恒省、张咏、王亚超研究发现在水质相对较好的研究区域内，夏秋两季蓝藻门种类数量明显上升[21]。浮游植物叶绿素a可估算其生物量，叶绿素a含量受光和营养条件等的影响[22]。黄慧琴等研究发现叶绿素a与温度、总氮、总磷间存在显著相关关系[23]。1.2.2环境因子环境因子是指湖泊水库中生物生产所必需的水温、pH值、溶解氧、透明度等水环境的物理化学因子[4]。目前有不少的研究是关于环境因子与浮游植物的，有水温、pH值、营养元素、浮游动物等[24]。硅藻适合在较冷水体中生存，蓝藻多出现在温暖水体，在40℃高温水体中也能占据优势[25]。在其他环境条件相对较适宜的情况下，温度每上升10℃，浮游植物代谢活动的强度将会增加2倍[26]。在合适的光照和营养条件下，蓝藻的最适生长温度为25-35℃，硅藻为15-35℃，绿藻为20-30℃[6]。研究表明，当水温高于28℃时，蓝藻极易形成优势种群[27]。在光照和温度都适宜的条件下，营养盐会限制浮游植物的生长和繁殖[19]。通常情况下，营养盐特别是氮和磷的浓度增加浮游植物数量也随之增加，但物极必反，过高的营养盐反过来可能抑制藻类的生物量[28]。大量藻类的分解时消耗水体中的溶解氧，导致透明度降低等现象[29]。1.2.3浮游植物对水质的指示性浮游植物生活的水环境发生变化会直接影响其群落结构改变，群落结构的这些变化可监测和评价水环境质量[30]。夏季低物种高细胞密度，水质状况最差，冬季则相反，水质较好[31]。叶绿素a可以划分水体营养状态[32]。测定叶绿素a含量能够在一定程度上反映水质状况，测定叶绿素a的含量在水质分析时必不可少[33]。当Chla浓度为0.1-2.0mg/m3时，程度为贫营养；为2.0-10.0mg/m3时，为中营养；10.0-100.0mg/m3时划分为富营养状态[34]。1.3研究进展1.3.1水质检测研究进展国内外水体监测和评价广泛利用微生物、水生植物、水生动物[35]。目前我国的水质监测系统和技术还难以从整体上准确反映一个地区的水质状况[36]。我国对于城市内河等较小的河段的监测大多是时空非连续性的[37]。祁涛、秦淑莹、宁占智等对秋季求索溪pH、DO等指标进行两昼夜连续性监测，发现水温与pH和DO均呈现显著正相关性[38]。洪金淑研究发现叶绿素a含量与水温、pH、DO呈正相关，与SD呈显著负相关[39]。郭子扬、李畅游、史小红等研究后发现叶绿素a与溶解氧、水温均有显著的正相关性[40]。任辉等研究珠江口南沙河涌发现pH对硅藻门影响较大，碱性条件适宜直链藻生长[41]。张扬等研究发现河道上游的丰台水库主要污染因子为TP[42]。林建国等分析指出莆田整个城区内河主要污染因子为总氮和总磷[43]。三十六脚湖流域的氮输入大部分是人为直接排放的[44]。孙步旭等通过数据得出，水动力不足和生活污水的进入是城市某断面水质不能稳定达标的主要原因[45]。李延林等的研究结果表明腾格里湖夏、秋季为中度富营养化;春季为轻度富营养[46]。柯振东等对磁湖的研究表明其2017年秋冬营养水平大于春夏[47]。鄱阳湖除冬季处于轻度富营养化,其余3个季节处于中营养状态[48]。段勇等研究发现2003至2005年，金溪水库和第一水厂水质变化有上升的趋势[49]。黄界水的研究表明2003至2009年间，宁德东湖水质有所提升，金溪河流可改善东湖湿地生态环境质量[50]。监测发现2008年到2012各年度东湖塘等3个内河各个监测断面的氨氮、总氮、总磷含量多数超过V类水质标准[14]。根据宁德网消息报道，小金溪流域水质2017年均值为Ⅳ类；2018年一、三、五月为劣Ⅴ类,七八月份，水质基本保持在Ⅳ类水。1.3.2浮游植物的研究进展浮游植物数量有明显的季节变化,冬季最高,夏季最低[51]。俞超超研究发现九龙江北溪绿藻和隐藻的生物量春、冬季较高,夏季较低[52]。王英华、陈雷等研究表明溶解氧、pH值、总磷浓度和水温是影响浮游植物组成的主要环境因子[53]。浮游植物种类组成及种群空间结构的变化均会影响水体的营养状态[54]。光照、水温及水体的水动力条件，如流量、流速、水位等，都影响浮游生物的密度和群落结构[24]。王雨等研究表明深圳福田红树林区全年的浮游植物密度与总氮成显著负相关，与盐度成显著正相关[55]。胡忠军、莫丹玫、周小玉等在开展浮游植物与环境因子相关性分析时,只涉及到了部分的理化因子[56],这结果显然不准确，应研究更多环境因素对其群落结构的影响。朱利英、陈媛媛、刘静等研究发现温榆河流域DO、pH和营养盐影响浮游植物密度及主要类群的变化[57]。硅藻密度与pH呈显著正相关

(P<0.05)，Hulyal[58]等研究发现硅藻门物种适应碱性水体。陈玉辉[59]研究得出影响温瑞塘河中叶绿素a浓度的主要水质因子从大到小排序为:溶解氧、pH值、氨氮含量、总氮、透明度、水温。翁笑艳[60]对山仔水库的调查研究表明水温和溶解氧与山仔水库叶绿素a含量显著相关。2006到2007年和2007到2008年乌伦古湖叶绿素a均呈现夏秋高、春冬低的分布趋势[61]。刘洋、吕俊平、刘琪等研究发现汾河叶绿素a与水温、总氮、总磷呈显著正相关[62]。1.4研究内容及意义1.4.1研究内容本课题研究的主要内容是金溪水质变化及浮游植物的时空变化，通过对水样水质指标pH、温度（T）、溶解氧（DO）、电导率（cond）、总氮（TN）、硝酸盐氮（NO3ˉ­N）、氨氮（NH4＋­N）、总磷（TP）及叶绿素a(Chla)的测定，进行水质评价，并进行浮游植物的鉴定和计数，对浮游植物的群落结构进行研究，分析其与环境因子的相关性。1.4.2研究意义金溪河道下游河段流经宁德市区及近郊乡镇金涵畲族乡，污染严重的水质影响着河道的水环境。城市河流对城市生态建设有着非常重要的意义[63]。从金溪的地理位置和河道起的作用上看，我们可以知道金溪水质的好坏不仅影响东湖塘的水质，还影响着该地的生态景观。从以往学者对金溪的研究中我们可以知道，金溪作为一条内河，河流处于开放状态，随着时间的变化其水质状况不是一成不变的，水质时好时坏。水质参数是反映河水水质的重要指标,可评估城市内河水体质量[64]。通过分析淡水生态系统中浮游植物与环境因子的关系，控制一些环境因素去更好的调节其生长及群落结构[52]。可以通过监测浮游植物群落的组成、结构和丰度的变化，为后续的水质改善等方面提供参考[65]。通过测定金溪水质相关指标，我们可知道金溪的水质情况，研究其浮游植物生物量、丰度、多样性指数等时空变化，分析其群落结构与环境因子的关系。因此本课题的研究意义应该是显而易见的，通过水质检测和研究浮游植物的时空变化，可以获悉金溪的水质状况，以便进行跟踪记录。该研究可以为后续的水质治理提供数据，也可以为相似的水生态环境的研究提供参考。2样品采集与分析方法2.1采样点布设与采样时间利用Googleearth对宁德金溪的采样点进行预设，共设5个采样点，分别记为1、2、3、4、5。对金溪进行秋、冬季的采样，共采样两次，采样的时间分别为2019年10月19日和2020年1月2日。采样点布设如图2-1所示，图中的左边的4、5号点在上游位置，右边的靠近东湖塘的1号点在下游位置。各采样位点的经纬度如表2-1所示。5454321图2-1金溪采样位点分布表2-1金溪采样位点具体经纬度样点纬度经度1北纬26°40′24.04″东经119°32′59.18″2北纬26°41′13.03″东经119°32′43.22″3北纬26°41′24.74″东经119°31′26.44″4北纬26°41′15.15″东经119°30′38.13″5北纬26°40′45.74″东经119°30′29.65″2.2样品采集与处理步骤2.2.1定性样品的采集与处理将浮游生物网（25）在水面上来回拖动几次，然后将收集的水样倒入已编号的50ml样品瓶中，加入1-2ml甲醛溶液进行固定并保存，此为定性样品。拿回实验室后在显微镜下进行鉴定。用移液枪取一滴样液在显微镜下进行镜检，具体藻类的识别参考《中国淡水藻类——系统、分类及生态》[66]和《福建省大中型水库常见淡水藻类图集》[67]和《浙江省主要常见淡水藻类图集(饮用水水源)》[68]。2.2.2定量样品的采集与处理使用有机玻璃采水器，采集水面水体样品，倒入已在1L处画线标记并提前编号和用取出的水润洗的矿泉水瓶中，倒入水样至1L处。戴上手套立即往矿泉瓶的1L水样中加入15ml鲁哥氏液，摇匀后避光放置，1L的矿泉水瓶水样带回实验室后在实验室的避光条件下静止沉淀48小时后，采用虹吸法即用吸液器和洗耳球除去上层清液，得到30至50ml的浓缩液，装入50ml样品瓶中，做好标记后避光放置，之后进行浮游植物的鉴定与计数。2.3样品的测定方法在采样位点处用便携式pH计直接测出该位点水的pH、温度、溶解氧、电导率这四个值。用已经在线上刻好标度的透明盘测位点的透明度并记录下来。用有机玻璃采水器采集水到水袋中的三分之二处，水袋中的样本不加鲁哥试液，拿回实验室后立即进行总氮、硝酸盐氮、氨氮、总磷及叶绿素a这些指标的测定，其测定方法根据《水和废水监测分析方法》[69]进行。测总氮采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法，测硝酸盐氮采用紫外分光光度法，测氨氮采用苯酚-次氯酸盐光度法（与GB7481-87等效），测总磷采用钼锑抗分光光度法。测叶绿素a浓度时，水袋中取200ml水样用抽滤泵进行抽滤，抽滤完后用消毒后的镊子将GF/C玻璃纤维过滤膜纸夹起，有浮游藻类的那一面朝里，向内折叠放入10ml离心管中，用移液枪抽取8ml无水乙醇至离心管内，盖子密封好用锡纸包好放在4℃冰箱中，放置24小时后拿出配平，进行15分钟的4500rpm离心后将上清液放置于分光光度计中，测定其在750nm、663nm、645nm、630nm这四个不同波长下的光密度值（OD）,然后就可以得出叶绿素a的浓度。2.4浮游植物鉴定与计数浮游植物的鉴定与计数采用定量分析，即计数框计数法。充分摇匀样品瓶中的浓缩水样后，使用移液枪取100微升浓缩水样加入计数框中，再加入1滴甘油以固定水样中的浮游植物，然后小心盖上盖玻片以避免产生气泡。静置几分钟后采用视野法在显微镜下选取25个视野进行计数。用含有编号、采样时间、浓缩体积、方格视或野数、种名或属名和总数的计数表进行记录。对金溪浮游植物的鉴定参考的藻类分类著作和定性鉴定的一样。2.5数据处理与统计分析2.5.1水质指标分析将秋季和冬季各个位点测得的氨氮、总磷、总氮、硝酸盐氮、叶绿素a的光密度值导入MicrosoftOfficeExcel中生成对应的浓度值，将这些浓度值和pH值、透明度、水温、溶解氧、电导率值均导入Origin2019b软件中生成相应的关系图，进行水质指标的时空变化分析。2.5.2浮游植物群落结构分析将各个位点用显微镜鉴定识别出的浮游植物计数数据导入MicrosoftOfficeExcel中生成浮游植物的生物量、丰度、多样性指数等，再将这些生成的数据导入Origin2019b软件中生成相应的关系图。丰富度指数越大（大于3）水质越好[70]。当均匀度指数处于0.5-0.8为轻污或无污[71]。当Shannon-Wiener指数2-3时为轻污染[72]。2.5.3浮游植物群落结构与环境因子的关系将浮游植物的丰度、生物量、Shannon-Wiener指数、丰富度指数、均匀度指数和和水质指标数据一并导入R语言软件中生成矩阵关系图，分析金溪浮游植物群落结构与环境因子的相关性。3结果与分析3.1金溪水质指标时空变化3.1.1叶绿素a的时空变化秋季叶绿素a浓度平均值为17.82±20.46µg/L，冬季的为8.89±5.49µg/L。如图3-1所示，秋季叶绿素a的浓度波动范围为6.56-54.15µg/L，5号位点其浓度值最高，为54.15µg/L，其次是4号位点，为12.89µg/L，2号位点最少，为6.56µg/L。秋季叶绿素a浓度从5号点到2号点呈下降趋势。冬季其波动范围为1.92-15.19µg/L，1号位点叶绿素a浓度最高，为15.19µg/L，4号位点的最少，为1.92µg/L。冬季叶绿素a浓度从4号点到1号点呈上升的变化趋势。根据叶绿素a营养状态的划分标准，秋季1、2、3位点是中营养状态，4、5位点处于富营养状态；冬季1、2位点是富营养状态，3、4、5位点属于中营养状态。图3-1金溪秋季和冬季各位点叶绿素a浓度3.1.2总磷、总氮、硝酸盐氮、氨氮浓度的时空变化秋季总磷浓度的平均值为0.05±0.02mg/L,冬季的为0.07±0.05mg/L。如图3-2所示，秋季总磷浓度的波动范围为0.026-0.081mg/L，5号位点最高，为0.081mg/L，4号位点最低，为0.026mg/L。冬季其波动范围为0.016-0.138mg/L，4号位点最高，为0.138mg/L，5号位点最低，为0.016mg/L。图3-2金溪秋季和冬季各位点总磷浓度秋季总氮浓度的平均值为5.27±0.61mg/L，冬季的为5.98±0.28mg/L。如图3-3所示，秋季总氮浓度的波动范围为4.440-5.748mg/L。冬季其波动范围为5.673-6.197mg/L，5号位点最高，为6.197mg/L，4号位点总氮最低，为5.673mg/L。图3-3金溪秋季和冬季各位点总氮浓度秋季硝酸盐氮浓度的平均值为0.94±0.72mg/L，冬季的为1.69±1.04mg/L。如图3-4所示，秋季硝酸盐氮浓度的波动范围为0.110-1.887mg/L，5号位点最高，为1.887mg/L，4号位点最低，为0.110mg/L。冬季其波动范围为0.430-2.946mg/L，1号位点最高，为2.946mg/L，4号位点最低，为0.430mg/L。图3-4金溪秋季和冬季各位点硝酸盐氮浓度秋季氨氮浓度的平均值为0.47±0.20mg/L，冬季的为1.38±0.69mg/L。如图3-5所示，秋季氨氮浓度的波动范围为0.227-0.795mg/L，1号位点最高，为0.795mg/L，5号位点最低，为0.227mg/L。冬季其波动范围为0.418-2.288mg/L，4号位点最高，为2.288mg/L，5号位点最低，为0.418mg/L。图3-5金溪秋季和冬季各位点氨氮浓度3.1.3温度、pH、溶解氧、电导率、透明度的时空变化秋季温度的平均值为26.88±1.62℃，冬季的为16.98±1.36℃。如图3-6所示，秋季温度的波动范围为24.4-28.3℃，5号位点的温度最高，为28.3℃，1号位点的最低，为24.4℃。冬季其波动范围为15.8-19.2℃，4号位点温度最高，为19.2℃，2号位点最低，为15.8℃。图3-6金溪秋季和冬季各位点温度秋季pH的平均值为7.41±0.71，冬季的平均值为6.93±0.30。如图3-7所示，秋季pH的波动范围为6.94-8.67，5号位点pH最高，为8.67，1号位点pH最低，为6.94。冬季其波动范围为6.68-7.44，5号位点pH最高，为7.44，2号位点的最低，为6.68。图3-7金溪秋季和冬季各位点pH秋季溶解氧的平均值为7.94±6.85mg/L，冬季的为6.94±0.32mg/L。如图3-8所示，秋季溶解氧的波动范围为1.3-19.3mg/L，5号位点溶解氧最高，为19.3mg/L，4号位点的最低，为1.3mg/L。冬季其波动范围为6.5-7.3mg/L，各位点溶解氧接近。图3-8金溪秋季和冬季各位点溶解氧秋季电导率的平均值为93.46±65.78us/cm，冬季的为261.56±202.81us/cm。如图3-9所示，秋季电导率的波动范围为18.9-161.70us/cm，3号位点电导率最高，为161.70us/cm，4号位点的最低，为18.9us/cm。冬季其波动范围为120.7-611us/cm，1号位点电导率最高，为611us/cm，5号位点的最低，为120.7us/cm。图3-9金溪秋季和冬季各位点电导率秋季透明度的平均值为141.20±56.31cm，冬季的为171±42.19cm。如图3-10所示，秋季透明度的波动范围为45-185cm，2号位点透明度最高，为185cm，5号位点的最低，为45cm。冬季其波动范围为110-220cm，5号位点透明度最高，为220cm，4号位点的最低，为110cm。图3-10金溪秋季和冬季各位点透明度3.2金溪浮游植物群落结构的时空变化3.2.1金溪浮游植物的种类组成在显微镜观察下，此研究期间共鉴定出浮游植物共6门29属29种，金溪浮游植物的种类组成如图3-11所示，硅藻门、绿藻门和蓝藻门种类占比较大，硅藻门种类最多，占总的41%，其次是绿藻门，占总的24%，蓝藻门占总的21%。隐藻门、甲藻门和裸藻门占比较小。黄藻门和金藻门未在镜检中出现。 图3-11金溪浮游植物种类组成3.2.2金溪浮游植物丰度的时空变化秋季浮游植物丰度平均值为9.76×107±1.10×108cells/L，冬季的为3.69×107±1.48×107cells/L。如图3-12所示，秋季丰度的波动范围为2.934×107-2.895×108cells/L，5号位点丰度最高，达到2.895×108cells/L，2号位点的最低，为2.934×107cells/L。冬季其波动范围为2.037×107-5.882×107cells/L，1号位点的丰度最高，达到5.882×107cells/L，4号位点的最低，为2.037×107cells/L。图3-12金溪秋季和冬季各位点浮游植物丰度如图3-13和3-14所示，分别为秋、冬季浮游植物各门在各个位点的丰度百分比，可以看出秋、冬季蓝藻门、绿藻门丰度在每个采样点占比都较大，是主要的优势类群。从浮游植物种属水平丰度来看，蓝藻门的微囊藻属、隐球藻属、隐杆藻属和绿藻门的小球藻属是金溪此调查期间的优势种，其优势种分布于各个采样点。图3-13金溪秋季浮游植物丰度百分比图3-14金溪冬季浮游植物丰度百分比3.2.3金溪浮游植物生物量的时空变化秋季浮游植物的平均生物量为29.96±24.62mg/L，冬季的为16.54±3.24mg/L。如图3-15所示，秋季生物量变化范围为11.727-69.625mg/L。秋季5号位点最高，为69.625mg/L，2号位的最低，为11.727mg/L。冬季其生物量变化范围为10.818-18.594mg/L。冬季1号位点生物量最高，为18.594mg/L，4号的最低，为10.818mg/L。秋季4、5号位点生物量明显高于其他位点，加之4、5号位点温度较高，pH值处于弱碱性水平，浮游植物更容易生长，其优势种可能大量生长。图3-15金溪秋季和冬季各位点浮游植物生物量如图3-16和3-17所示，分别为秋、冬季浮游植物各门在各个位点的生物量百分比，可以看出从总体上看秋季硅藻门生物量在1、2、3位点占比都较大；而冬季硅藻门在各采样点占比都较大且比例接近，硅藻门大量生长。图3-16金溪秋季浮游植物生物量百分比图3-17金溪冬季浮游植物生物量百分比3.2.4金溪浮游植物多样性分析秋季的香农指数（Shannon-Wiener）平均值为2.03±0.21，冬季的为2.11±0.14。如图3-18所示，秋季香农指数波动范围为1.716-2.283，秋季1号位点该指数最大，为2.283，5号位点的最小，为1.716。冬季其波动范围为1.9867-2.335，冬季4号位点最大，为2.335，1号位点的最小，为1.9867。香农指数在时空上差异均不显著。图3-18金溪秋季和冬季各位点浮游植物香农指数秋季的丰富度指数平均值为24.8±3.70，冬季的为20.8±2.59。如图3-19所示，秋季的丰富度指数范围为20-29，冬季的范围是17-24。秋季2号位点的丰富度指数最大，为29，5号位点的最小，为20。冬季4号位点的丰富度指数最大，为24，1号位点的最小，为17。图3-19金溪秋季和冬季各位点浮游植物丰富度指数金溪秋季的均匀度指数平均值为0.63±0.04，冬季的为0.70±0.03。如图3-20所示，秋季的均匀度指数范围为0.573-0.693，1号位点的均匀度指数最大，为0.693；5号位点的最小，为0.573。冬季其波动范围为0.663-0.735，4号位点的均匀度指数最大，为0.735，2号位点的最小，为0.663。图3-20金溪秋季和冬季各位点浮游植物均匀度指数3.3金溪浮游植物群落结构与环境因子的关系图3-21表明了金溪浮游植物群落结构与环境因子的相关性。叶绿素a与丰度、生物量均呈正相关，相关系数分别为0.53和0.58。叶绿素a与总磷（TP）、硝酸盐氮(NO3ˉ­N)、温度、pH、溶解氧均呈正相关，其中与pH、溶解氧均呈较显著正相关，相关系数分别为0.86和0.83。叶绿素a与总氮（TN）、氨氮（NH4＋­N）、电导率（Cond）、透明度(SD)均呈负相关，其中与总氮、透明度均呈显著负相关，相关系数分别为0.68和0.76。丰度与生物量呈极显著正相关，相关系数为0.97。丰度与pH、水温、溶解氧呈正相关，其中与pH呈较显著正相关，相关系数为0.77。香农指数（H'）、丰富度指数（S）、均匀度指数（J）三者之间互相呈正相关。均匀度指数与pH呈显著负相关，相关系数为0.69。均匀度指数与电导率呈显著正相关，相关系数为0.58。均匀度指数与丰度呈显著负相关，相关系数为0.74。均匀度指数与生物量呈较显著负相关，相关系数为0.81。注：SD表示透明度；T表示温度；DO表示溶解氧；Cond表示电导率；chla表示叶绿素a；Cell表示丰度；biomass表示生物量；H'表示香农指数；S表示丰富度指数；J表示均匀度指数；*表示显著(P<0.05)；**表示较显著(P<0.01)；***表示极显著(P<0.001)。图3-21金溪浮游植物与环境因子的相关性矩阵4讨论4.1环境因子对水质的评价根据地表水环境质量标准GB3838，对金溪测得的总磷的评价认为金溪秋季各个位点水质位于Ⅰ-Ⅱ类之间，冬季除了4号点水质位于Ⅱ-Ⅲ类之间外，其余各点水质位于Ⅰ-Ⅱ类之间；对总氮的评价认为秋季和冬季各个位点水质属于劣V类；对氨氮的评价认为秋季1号位点水质在Ⅱ-Ⅲ类之间，其余位点水质在Ⅰ-Ⅱ类之间，冬季1、3号位点均位于Ⅲ-Ⅳ之间，2号位点位于Ⅳ-Ⅴ之间，4号位点位于劣V类，5号点位于Ⅰ-Ⅱ类之间;对溶解氧的评价认为秋季4号点水质处于劣V类，3号点处于Ⅲ-Ⅳ类水之间，1、2、5号点水质处于Ⅰ-Ⅱ类之间；冬季各个位点水质均处于Ⅰ-Ⅱ类之间。4号点水质较差。4号位点总磷、总氮、氨氮浓度均显示出4号位点水质较差。4号位点处于居民生活区，其环境因子受人类活动影响较大，冬季4号位点氨氮、总磷浓度远远高于其它位点，过高的营养盐反过来限制了浮游植物的生长。总磷、总氮、氨氮浓度、溶解氧都评价出4号点水质较差，其他位点水质较好。由此可以看出宁德金溪大体上水质较好，其营养化水平存在地域性特征，这应当引起重视。4号点位于上游河段，其水质状况很大程度上影响着东湖塘的水质，应加强对该位点的监控，以期减少源头污染。4.2叶绿素a的分布金溪浮游植物叶绿素a在时间和空间上都存在差异。田时弥、杨扬、乔永民研究发现东江叶绿素a与水温呈极显著正相关[73]。金溪秋季叶绿素a含量的平均值显著高于冬季。冬季水体温度低较，光照时间短，而秋季温度比之较高，浮游植物大量生长，秋季叶绿素a含量理论上比冬季的大。金溪秋季采样点测得的温度平均值大于冬季，测得的秋季叶绿素a含量大于冬季符合一般规律。金溪秋季采样2号位点叶绿素a含量与其它位点相比较少。2号位点远离居民区，受人类活动影响较小，该位点水流速较快，营养盐不易聚集，浮游植物无大量生长，叶绿素a含量少。秋季4和5号位点叶绿素a含量比其它位点明显更多，且4号位点pH呈弱碱性，靠近居民区，营养盐浓度处在合适的范围内，且秋季温度较高，浮游植物更易吸收营养盐生长；5号位点修有堤坝，河流建坝后营养盐被截留下来，水体富营养化加重[74]，且靠近居民区，降水时可将附近营养盐带入河流，且温度较高，pH呈弱碱性，浮游植物大量生长。冬季的4号点叶绿素a含量与其它位点相比低得多，可能是由于冬季温度较低，且该位点pH值为6.92，偏弱酸性，大量研究表明硅藻更适应碱性水体。冬季4号位点氨氮、总磷、总氮均较高，可能是过高的营养盐抑制了藻类的生长，宋丽香[34]研究发现水体植物对营养盐的大量吸收导致营养盐大量消耗，浮游植物的生长受到明显的压制，叶绿素a的浓度相对较低，富营养化的水体中往往硝酸盐的含量较高，说明硝酸盐影响着浮游植物的生长情况，4号位点硝酸盐氮与其它位点相比较低，溶解氧也较低，所以该位点在各种因素的影响下叶绿素a含量较很低。而浮游植物叶绿素a的含量反映了生物量[75]，说明4号点叶绿素a很低，水质较好，浮游植物不容易大量生长，群落结构较稳定。本研究说明影响金溪浮游植物结构特征的主要因素是pH、溶解氧、透明度、总氮。这与陈玉辉[59]研究结论相近。在碱性水体中，浮游植物更容易捕获CO2,藻类也更容易进行光合活动[76]。说明在碱性环境中浮游植物更容易进行光合作用释放氧气，使溶解氧增加。金溪秋、冬季采样测得的pH平均值为7.172，呈弱碱性，浮游植物大量生长繁殖，叶绿素a在一定程度上可以反映浮游植物现存量[77]。即在碱性条件下，叶绿素a含量较高，浮游植物处于大量生长阶段，光合作用释放氧气，而使水中溶解氧增加，浮游植物密度也相应地增加，水中透明度自然就下降，所以本研究的叶绿素a与这些水质指标的相关性符合一般规律。4.3浮游植物群落结构与环境因子金溪浮游植物丰度、生物量与pH、DO、温度均呈正相关，说明温度相对较高，水体pH越高呈碱性时生物量、丰度较高，浮游植物越容易大量生长。金溪浮游植物叶绿素a与生物量呈正相关，这与王玉芳、杨士斌、刘得银等人[75]的研究结果一致。金溪浮游植物丰度和生物量呈正相关，均匀度指数（J）与生物量呈负相关，均匀度指数与丰富度指数（S）呈显著正相关。这些相关性关系说明叶绿素a含量越高时，丰度和生物量也越高，则J、S均较小，那么浮游植物物种数也就少，水体生物多样性也就小，水体浮游植物分布就不均匀，群落结构不稳定，在一定的条件下浮游植物容易形成优势种占据水生态系统，容易发生水华。测得的金溪秋季5号点叶绿素a浓度比其它点异常高，说明该位点可能存在优势种的大量生长，破坏了水体群落结构的稳定性。4.4浮游植物与对水质的指示性浮游植物丰度和生物量是衡量水体营养状态的重要指标，两者值越大，水体的营养级别越高[78]。金溪秋季浮游植物的丰度和生物量的平均值均高于冬季，秋季5号点的丰度和生物量均远大于其他位点，说明该位点易于出现某一浮游植物的大量生长而减少其物种多样性，5号点营养水平也更高，5号点处于上游，其应该引起重视。金溪冬季香农指数稍微大于秋季，相差不大。说明秋、冬季其群落结构较稳定，水质较好。根据Shannon-Wiener指数划分污染状态的标准，金溪秋、冬季均处于中污染状态，水质较好。金溪秋季的丰富度指数大于冬季，说明秋季物种比冬季更多，生物多样性较好。但这只是从整体上来讲的，不能代表各个点位的情况，因为从相关水质指标如总磷、总氮、氨氮浓度、溶解氧都评价出4号点水质较差，其他位点水质较好，根据叶绿素a营养状态的划分标准，对金溪叶绿素a浓度进行营养化评价，金溪秋季1、2、3位点处于中营养状态，4、5位点处于富营养状态；冬季1、2位点处于富营养状态，3、4、5位点处于中营养状态。由此可以看出金溪水质存在时间和空间上的变化，这可能是和金溪的地理位置、河流的特性有关，因为河流处于流动状态，其上游的水质会影响下游的水质，人类活动等因素共同影响着金溪的水质。所以很有必要对金溪水质进行时空检测，研究其水体浮游植物和环境因子的关系。4.5可能存在的误差由于浮游植物很微小，在显微镜下进行种属鉴定时容易产生误差，且不同人对浮游植物数量的判断存在一定差异。而叶绿素a浓度除此研究的环境因子外还受其它因素的影响，受条件的限制本实验没法对所有的影响因素进行研究，只是研究了主要的环境因素。另外长时间、长距离对采集到的水样进行运输在一定程度上也可能对水质指标和浮游植物存在影响。5总结（1）金溪秋、冬季浮游植物叶绿素a在1.92-54.15µg/L之间变化。金溪秋季浮游植物叶绿素a含量平均值高于冬季。根据叶绿素a营养状态的划分标准，秋季4、5位点处于富营养状态；冬季4、5位点属于中营养状态。（2）秋季温度、pH、溶解氧的平均值均大于冬季。金溪水体整体上来说呈弱碱性。（3）此研究共鉴定出金溪浮游植物共6门29属29种。硅藻门、绿藻门和蓝藻门种类占比较大。（4）叶绿素a与丰度、生物量、总磷、硝酸盐氮、温度、pH、溶解氧均呈正相关；其中叶绿素a与pH、溶解氧均呈较显著正相关；与总氮、透明度均呈显著负相关。说明pH、溶解氧、总氮、透明度很大程度上影响着叶绿素a。（5）丰度、生物量与pH、溶解氧都呈正相关，均匀度指数与丰度、生物量均呈负相关。参考文献[1]夏军,翟金良,占车生.我国水资源研究与发展的若干思考[J].地球科学进展,2011,26(9):905-915.[2]蔡龙炎,李颖,郑子航.我国湖泊系统氮磷时空变化及对富营养化影响研究[J].地球与环境,2010,38(2):235-241.[3]高洪生.湖库化河流水体富营养化研究[D].福建师范大学,2011.[4]蔚建军.澎溪河回水区营养盐和叶绿素a的时空变化及其相互关系[D].西南大学,2015.[5]刘革.水体富营养化的成因危害及防治措施[J].中国水产,2009,10:68-70.[6]姚绪姣.三峡水库香溪河库湾浮游植物群落结构演替规律研究[D].三峡大学,2013.[7]朱国璋,朱剑平,张辉.城镇内河地表水水质污染的原因调查与解决方法的探讨[J].绿色科技,2019(04):111-112.[8]黄恩晶,万婷,陈雷.城市内河整治规划策略探讨[J].山西建筑,2014,34(36):359.[9]王雅钰.城市河道水质影响因素的研究[D].苏州科技学院,2013.[10]王新军,罗继润.城市河道综合整治中生态护岸建设初探[J].复旦学报(自然科学版),2006,45(1):120-126.[11]刘发根,李梅,郭玉银.鄱阳湖水质时空变化及受水位影响的定量分析[J].水文,2014,34(04):37-43.[12]李乐,王圣瑞,王海芳,等.滇池入湖河流磷负荷时空变化及形态组成贡献[J].湖泊科学,2016,28(5):951-960.[13]戎曼丝.保定市府河富营养化分析及整治策略研究[D].河北农业大学,2015.[14]雷莹.宁德中心城市内河水环境污染现状分析及防治对策[C].中国环境科学学会.2014中国环境科学学会学术年会（第四章）.中国环境科学学会:中国环境科学学会,2014:324-326.[15]顾礼明,曹慧敏,范铭芳,等.大型湖库浮游植物生物多样性研究进展综述[J].污染防治技术,2019,32(04):37-39.[16]彭艳侠.保定府河浮游生物群落结构及多样性研究[D].河北农业大学,2015.[17]赵孟绪,雷腊梅,韩博平.亚热带水库浮游植物群落季节变化及其影响因素分析—以汤溪水库为例[J].热带亚热带植物学报,2005(05):386-392.[18]李秋华,韩博平.基于CCA的典型调水水库浮游植物群落动态特征分析[J].生态学报,2007,06:2355-2364.[19]俞秋佳.苏州河浮游植物群落变化特征及其影响因子研究[D].华东师范大学,2014.[20]金业.乌梁素海浮游植物功能群时空变异性及其影响因子研究[D].内蒙古大学,2019.[21]徐恒省,张咏,王亚超,等.太湖浮游植物种类组成时空变化规律[J].环境监控与预警,2012,4(06):38-41.[22]戴欣,吴东芳,白焱,等.浮游植物体内叶绿素a含量测定方法[J].东北水利水电,2013,31(08):13-14+72.[23]黄慧琴,侯进菊,翁辰,等,2016.崇明岛典型河道水体中叶绿素a动态特征及其与环境因子的相关分析[J].生态环境学报,25(8):1369-1375.[24]徐琼.达里诺尔湖浮游植物群落结构及与环境因子的关系[D].内蒙古农业大学,2017.[25]WelchEB.Ecologicaleffectsofwastewater[M].Cambridge:CambridgeUniversityPress,1980.[26]黄玉瑶.内陆水域污染生态学[M].北京:科学出版社,2001.[27]许海.河湖水体浮游植物群落生态特征与富营养化控制因子研究[D].南京:南京农业大学,2008.[28]李军,刘丛强,肖化云,等.太湖北部夏季浮游藻类多样性与水质评价[J].生态环境.2006,15(3):453-456.[29]HiltonJ,O'HareM,BowesMJetal.Howgreenismyriver?Anewparadigmofeutrophicationinrivers[J].ScienceoftheTotalEnvironment,,2006,365(1-3):66-83.[30]由文辉.我国利用水生生物评价水质的研究进展[J].环境科学动态,1994,(1):6-9.[31]王兰.升金湖浮游植物群路的时空变化及其与环境因子的相关性研究[D].安徽大学,2015.[32]郭劲松,陈园,李哲,等.三峡小江回水区叶绿素a季节变化及其同主要藻类的相互关系[J].环境科学,2011,32(04):976-981.[33]段洪涛,张柏,宋开山,等.查干湖叶绿素a浓度高光谱定量模型研究[J].环境科学,2006,27(3):503-507.[34]宋丽香.汉阳5个湖泊水体叶绿素a含量时空变化及富营养化评价[D].江汉大学,2017.[35]张明凤.福州内河浮游动物群落生态研究及水质生物学评价[D].福建师范大学,2002.[36]张龙.小型移动在线水质监测系统的研究[D].浙江,浙江大学,2012.[37]贾龙凤.保定府河典型污染因子变化规律及水质评价研究[D].河北农业大学,2015.[38]祁涛,秦淑莹.宁占智,等.宜昌求索溪秋季pH和溶解氧昼夜变化特征[J].人民长江,2018,49(S2):38-42.[39]洪金淑.云南省九大高原湖泊水体叶绿素a与环境因子的相关分析[J].人民珠江,2018,39(06):47-49.[40]郭子扬,李畅游,史小红,等.寒旱区呼伦湖水体叶绿素a含量的时空分布特征及其影响因子分析[J].生态环境学报,2019,28(07):1434-1442.[41]任辉,田恬,杨宇峰,等.珠江口南沙河涌浮游植物群落结构时空变化其与环境因子的关系[J].生态学报,2017,37(22):7729-7740.[42]张扬,陈青青,汪彬彬.温州市龙湾区内河水质现状调查研究[J].中国环境管理,2014,6(02):40-44.[43]林建国,杨玉波.莆田城区内河水环境现状及生态浮床治理初探[J].海峡科学,2016(06):42-43.[44]张超伟.三十六脚湖磷污染来源及其环境容量研究[D].福建师范大学,2017.[45]孙步旭,张毅.城市内河水质污染成因浅析[J].黑龙江环境通报,2019,43(02):62-64.[46]李延林,郑灿,邱小琮,等.宁夏腾格里湖水质及富营养化现状分析与评价[J].科学技术与工程,2019,19(15):309-315.[47]柯振东,张构,吴风林.磁湖时空水质分析及富营养化评价[J].环境与发展,2019,31(07):172-175.[48]杜冰雪,徐力刚,张杰,等.鄱阳湖富营养化时空变化特征及其与水位的关系[J].环境科学研究,2019,32(05):795-801.[49]段勇,牛志远,李延风,等.宁德市地表水污染分析及保护对策[J].水资源研究,2007(2):33-35,45.[50]黄界水.宁德东湖国家湿地公园景观生态分析与综合评价研究[D].福建农林大学,2010.[51]陶晶晶.滴水湖及其外围水体浮游植物群落结构与水质评价[D].上海师范大学,2013.[52]俞超超.九龙江河流-库区系统浮游植物群落组成及其磷胁迫研究[D].厦门大学,2014.[53]王英华,陈雷,牛远,等.丹江口水库浮游植物时空变化特征[J].湖泊科学,2016,(5):1057-1065.[54]许秀梅.多布库尔自然保护区浮游植物时空分布及水质评价[D].东北林业大学,2017.[55]王雨,卢昌义,谭凤仪,等.深圳红树林区浮游植物时空变化与水质要素的关系[J].生态科学,2007(06):505-512.[56]胡忠军,莫丹玫,周小玉,等.千岛湖浮游植物群落结构时空分布及其与环境因子的关系[J].水生态学杂志,2017,38(05):46-54.[57]朱利英,陈媛媛,刘静,等.温榆河水环境质量与浮游植物群落结构的时空变化及其相互关系[J].环境科学,2020,41(02):702-712.[58]HulyalSB,KaliwalBB.Dynamicsofphytoplanktoninrelationtophysico-chemicalfactorsofAlmattireservoirofBijapurDistrict,KarnatakaState[J].EnvironmentMonitoringandAssessment,,2009,153:45-59.[59]陈玉辉.典型城市黑臭河道治理后的富营养化分析与预测研究[D].上海:华东师范大学,2013:11-48.[60]翁笑艳.山仔水库叶绿素a与环境因子的相关分析及富营养化评价[J].干旱环境监测,2006(02):73-78.[61]刘宇.新疆乌伦古湖浮游植物群落结构的时空变化规律[D].华中农业大学,2009.[62]刘洋,吕俊平,刘琪,等.太原汾河蓄水区浮游植物细胞密度及其与营养元素的关系[J].生态