抚河流域浮游植物群落结构特征及其水生态状况评价_胡芳.pdf

生态环境学报 2023,32(4):744-755 http:/ Ecology and Environmental Sciences E-mail: 基金项目：国家自然科学基金项目（42161016）；江西省科技厅重大科技研发专项（20213AAG01012）；江西省重点研发计划项目（20212BBG71002）；江西省水利厅科技项目（202124ZDKT12）作者简介：胡芳（1987 年生），女，高级工程师，硕士，主要从事生态监测与评价研究。E-mail:*通讯作者：刘聚涛（1983 年生），男，正高级工程师，博士，主要从事生态环境保护研究。E-mail: 收稿日期：2021-08-12 抚河流域浮游植物群落结构特征及其水生态状况评价 胡芳1,2，刘聚涛1,2*，温春云1,2，韩柳，文慧1,2 1.江西省水利科学院，江西 南昌 330029；2.鄱阳湖流域生态水利技术创新中心，江西 南昌 330029 摘要：抚河流域水环境质量呈下降趋势，给沿岸供水甚至鄱阳湖生态安全造成巨大压力，亟需开展全流域生态监测与评价，诊断水生态风险。浮游植物作为水生态系统的初级生产者，能表征水生态环境的变化。针对以往抚河浮游植物群落特征研究主要集中在干流和河口等局部区域，以抚河干流和主要支流为研究对象，于丰（2017 年 7 月）、枯（2017 年 12 月）、平（2018年 4 月）等 3 个水文期对抚河流域 40 个采样点的水环境因子及浮游植物群落结构进行了调查，结合浮游植物的种类组成、优势种、密度、生物多样性等对抚河流域水生态状况进行评价，运用冗余分析方法（Redundancy analysis，RDA），分析抚河流域浮游植物优势种与水环境因子的关系。结果表明：抚河流域共检出浮游植物 7 门 171 种，浮游植物细胞密度变化范围为 8.331054.43106 cellL1，优势类群以硅藻、绿藻和蓝藻为主，颗粒沟链藻极狭变种（Aulacoseira granulata var.angustissima(O.Mller)Simonsen）、针杆藻（Synedra Ehr.sp.）、四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda(Turp.)de Brb.）为抚河常年优势种。水温、氮磷营养盐（主要是正磷酸盐、硝氮）以及有机物（主要是五日生化需氧量、高锰酸盐指数）是影响抚河流域浮游植物优势种更替的重要影响因子。生物学评价结果表明，丰水期和枯水期，抚河水体处于富营养状态和中污染水平，平水期，抚河水体处于中营养状态和轻污染水平，但干流的南城县城河段以及下游，支流黎滩河、崇仁河的城市河段处于中污染水平。近 10 年，抚河水生态状况呈下降趋势，削减流域氮磷、有机物污染是抚河流域水生态环境保护的关键。研究结果可为抚河流域水生态环境保护提供科学依据。关键词：抚河流域；浮游植物；群落结构；优势种；水生态状况评价；冗余分析 DOI:10.16258/ki.1674-5906.2023.04.012 中图分类号：Q948.8;X826 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2023）04-0744-12 引用格式：胡芳,刘聚涛,温春云,韩柳,文慧,2023.抚河流域浮游植物群落结构特征及其水生态状况评价J.生态环境学报,32(4):744-755.HU Fang,LIU Jutao,WEN Chunyun,HAN Liu,WEN Hui,2023.Phytoplankton community structure and evaluation of aquatic ecological conditions in Fu River basin J.Ecology and Environmental Sciences,32(4):744-755.浮游植物是水生态系统的初级生产者，其群落结构、种群数量随水环境的变化而改变（Lepist et al.，2004），并且能对水环境的改变做出灵敏而迅速的响应（卢碧林等，2012）。其种类、优势种类群和丰富度等群落结构特征被广泛运用于湖泊、河流和水库等水体水生态监测与评价（Field et al.，1998；汪琪等，2020；杨毓鑫等，2020；张国庆等，2020），尤其是在饮用水源地水生态监测评估方面（郭沛涌等，2009；Katsiapi et al.，2011）。抚河位于江西省东部，是江西省第二大河，鄱阳湖水系主要河流之一，是抚州市中心城区和沿河县（区）主要饮用水源，也是省会南昌的备用水源。近年来，随着人口的快速增长以及工农业发展，抚河干流总氮水平较高（张洁等，2013），氨氮、高锰酸盐指数呈上升趋势（杨振宇等，2015），河口呈现富营养化（钟荣华等，2012），水环境质量呈下降趋势，给沿岸供水甚至鄱阳湖生态安全造成巨大压力，亟需开展全流域生态监测与评价，诊断水生态风险。目前，运用浮游植物对抚河生态环境进行评价的研究多集中在干流（张洁等，2013）和河口（钟荣华等，2012）等局部区域，对全流域进行全面与系统的调查研究尚无报道。此外，浮游植物群落结构的变化除了与温度、光照和营养盐等条件有关外，还和水文条件有关，对不同水文期浮游植物群落结构的调查更能反映河流的水生态状况。鉴于此，本研究于不同水文期对抚河干流及其主要支流浮游植物开展系统调查，揭示其群落结构时空分布特征，评价水体水生态状况，并运用冗余分析胡芳等：抚河流域浮游植物群落结构特征及其水生态状况评价 745（RDA）研究浮游植物优势种和环境因子的关系，分析不同水文期影响浮游植物群落结构分布的主要影响因子，以期为抚河流域水生态状况监测与评价、水质提升与水生态系统保护提供科学依据。1 材料与方法 1.1 研究区域概况与采样点 抚河地处中亚热带湿润季风性气候区，位于26302850N，1153511709E，发源于广昌县驿前镇灵华峰血木岭，主河道长 348 km，流域面积约 1.65104 km2，干流自南向北流，经广昌、南丰、南城、金溪、临川、丰城、南昌、进贤，汇入鄱阳湖，是鄱阳湖水系第二大河流。河源至南城县万年桥为抚河上游，又称盱江；南城县万年桥至抚河与临水汇合口为中游；抚河、临水汇合口以下为抚河下游。本研究采用 10 km10 km 网格布点法，在抚河流域设置采样点 40 个，于 2017 年 7 月（丰水期）、12 月（枯水期）和 2018 年 4 月（平水期）进行样品采集，其中干流设 23 个点位（111 为上游，1216 为中游，1723 为下游），支流设 17 个点位（2440），具体如图 1 所示。1.2 样品采集与测定 浮游植物定性样品用25#浮游生物网在水下0.5 m 作“”捞取，4%福尔马林固定，按照种类鉴定工具书（胡鸿钧等，2006），利用光学显微镜，对浮游植物进行分类鉴定；浮游植物定量水样用 5 L采水器采集表层水样 1 L，15 mL 鲁哥试剂固定，带回实验室静置沉淀 24 h 后浓缩并定容至 30 mL供镜检，参照淡水浮游生物研究方法（章宗涉等，1995）进行计数。环境因子样品的采集与浮游植物样品的采集同步进行，pH、水温（t）、溶解氧（DO）、电导率（）用便携式水质分析仪现场测定，透明度（SD）用塞式透明度盘现场测定，总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3-N）、磷酸盐（PO43-P）、高锰酸盐指数（CODMn）和叶绿素 a（Chl.a）的测定均参考水和废水监测分析方法(第 4 版)。1.3 数据处理 选用 Shannon-Wiener 指数（H）、Pielou 均匀度指数（J）和优势度（Y）评价抚河水生态状况，H、J 和 Y 计算方法如下：21=logsiiinnHNN=|（1）2=logHJS（2）=iinYfN|（3）式中：ni 第 i 种物种的个体数；N所有物种的个体数；S物种数；if第 i 种的出现频率；Y0.02优势种。方差分析（ANOVA）使用 SPSS16.0 统计软件进行，显著性水平为 0.05。浮游植物群落与水环境因子间的 RDA 分析利用 CANOCO 4.5 分析软件和CANODRAW 4.5 作图软件进行，物种数据采用主要浮游植物的细胞密度数据，按照 Y0.02 进行筛选（李思阳等，2016）。物种数据经 lg(x+1)转换，环境数据除 pH 值外，都进行 lg(x+1)转换，使其趋于正态分布（Flores et al.，1998；史晓丹等，2008）。2 结果分析 2.1 水环境因子状况 表 1 表明，采样期间，抚河 pH 值变化范围为6.789.46，时空分布差异均不显著（P0.05）；透明度（SD）为 0.101.50 m，电导率（）为 32.9169.8 Scm1，硝氮（NO3-N）变化范围为 0.082.24 mgL1，各指标时空分布差异显著（P0.05）；水温（t）介于 8.137.0 之间，SS 范围为 1.28131.33 mgL1，正磷酸盐（PO43-P）为 0.000.56 图 1 抚河流域采样点设置图 Figure 1 Distribution of sampling sites in Fu River 746 生态环境学报 第 32 卷第 4 期（2023 年 4 月）mgL1，溶解氧（DO）在 4.0215.81 mgL1之间波动，大部分处于类水水平，部分时期部分采样点处于类水水平（丰水期 F23，平水期 F23、F30）或类水水平（平水期 F20、F40）；氨氮（NH4+-N）在 0.002.62 mgL1之间，除枯水期的F40、平水期的 F19、F20、F39 外，其余均优于类水；CODMn变化范围为 0.988.24 mgL1，除平水期的 F9、F10、F12 外，其余均优于类水，单因素方差分析表明，t、SS、PO43-P、DO、NH4+-N、CODMn时间分布差异显著（P0.05）。对抚河不同时期的 TP 和 TN 浓度进行分析，结果表明，抚河流域丰、枯、平 3 期 TP 质量浓度分 别 为 (0.060.04)、(0.130.20)、(0.060.05)mgL1，样点中 92.50%优于类水水质，其中类水水质占75.83%；TN质量浓度分别为(0.890.30)、(1.430.72)、(1.530.98)mgL1，样点中 40.83%优于类水水质，32.50%为类水，类和劣类均为 13.33%。单因素方差分析表明，抚河 TP 浓度时间分布差异显著（P=0.024），空间分布差异不显著（P=0.065）；TN 浓度时空分布差异显著（P0.05）。2.2.2 优势种 本次调查共检出浮游植物优势种 22 种，其中蓝藻门 4 种：鱼腥藻（Anabaena Bory sp.）、伪鱼腥藻（Pseudanabaena sp.）、微囊藻（Microcystis Ktz.sp.）和平裂藻（Merismopedia Meyen sp.），硅藻门12种：颗 粒 沟 链 藻（Aulacoseira granulata（Ehrenberg）Simonsen）、颗粒沟链藻极狭变种螺旋变型（Aulacoseira granulata var.angustissima f.spiralis(Hust.)Czarn.&D.Reinke）、变异直链藻（Melosira varians C.Agardh）、颗粒沟链藻极狭变种（Aulacoseira granulata var.angustissima(O.Mller)Simonsen)（葛大艳等，2021）、菱形藻（Nitzschiaceae）、针杆藻（Synedra Ehr.sp.）、尖针杆藻（Synedra acus Ktz.）、小环藻（Cyclotella operculata Ktz.）、舟形藻（Navicula Bory sp.）、尖头舟形藻（Navicula cuspidate（Ktz.）Pfitzer.）、羽纹藻（Pinnul aria Ehr.sp.）和脆杆藻（Fragilaria Lyngb.sp.），绿藻门 5 种：二角盘星藻（Pediastrum duplex Meyen）、集星藻（Actinastrum hantzschii Lamx）、空球藻（Eudorina elegans Ehr.）、胶网藻（Dictyosphaerium ehrenbergianum Ng.）和四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda(Turp.)de Brb.），隐藻门 1 种：卵形隐藻（Cryptomonas ovata Ehr.），其中颗粒沟链藻极狭变种、针杆藻和四尾栅藻在各水文期均呈优势。伪鱼腥藻、微囊藻、平裂藻、颗粒沟链藻、变异直链藻、颗粒沟链藻极狭变种、菱形藻、针杆藻、尖针杆藻、小环藻、舟形藻、尖头舟形藻、羽纹藻、脆杆藻、二角盘星藻、集星藻、胶网藻、四尾栅藻、卵形隐藻为抚河干流上游优势种，鱼腥藻、伪鱼腥藻、微囊藻、平裂藻、颗粒沟链藻极狭变种螺旋变型、变异直链藻、颗粒沟链藻极狭变种、菱形藻、针杆藻、小环藻、四尾栅藻为抚河干流中游优势种，鱼腥藻、伪鱼腥藻、微囊藻、颗粒沟链藻极狭变种螺旋变型、变异直链藻、颗粒沟链藻极狭变种、菱形藻、针杆藻、小环藻、脆杆藻、二角盘星藻、集星藻、胶网藻、四尾栅藻为下游优势种，鱼腥藻、伪鱼腥藻、变异直链藻、颗粒沟链藻极狭变种、针杆藻、小环藻、空球藻、胶网藻和四尾栅藻为支流水体优势种。浮游植物优势种及其优势度详见表 2。2.2.3 藻类细胞密度 调查结果表明，抚河丰、枯、平 3 个水文期浮游植物细胞密度差异显著（P=0.00），丰水期藻细胞密度最大，为(4.431064.58106)cellL1，蓝藻、图 3 抚河浮游植物种类时空分布图 Figure 3 Temporal and spatial distribution of Phytoplankton species in Fu River 748 生态环境学报 第 32 卷第 4 期（2023 年 4 月）硅藻和绿藻为主要优势门类，藻细胞密度之和占总细胞密度的比例波动范围为 66.25%100%，该时期，上、中、下游和支流藻细胞密度差异不明显（P=0.66），最大值出现在中游的 F12 点位，达2.18107 cellL1，该样点蓝藻为第一优势门，占藻细胞密度的 58.58%；枯水期其次，为(1.35106 1.70106)cellL1，蓝藻、硅藻和绿藻为优势门类，藻细胞密度之和占总细胞密度的比例波动范围为78.17%100%，该时期，上、中、下游和支流藻细胞密度差异不明显（P=0.09），最大值出现在支流的 F38 点位，为 9.34106 cellL1；平水期最低，(8.331058.17105)cellL1，硅藻和绿藻为主要优势门类，藻细胞密度之和占总细胞密度的比例波动范围为 33.87%100%，该时期，上、中、下游和支流藻细胞密度差异不明显（P=0.22），干流上游F10 点位藻细胞密度最大，2.25106 cellL1。（图4）。2.2.4 生物多样性指数 抚河浮游植物群落 Shannon-Wiener 多样性指数（H）、Pielou 均匀度指数（J）时空分布如图 5所示。单因素方差分析表明，H、J 时间分布差异显著（P0.05），丰水期H变化范围为2.875.83，J分布范围为0.570.90；枯水期 H变化范围为 1.684.14，J 分布范围为0.470.85；平水期 H变化范围为 1.714.13，J 分布范围为 0.450.91。根据 H、J 水质评价标准（H值在 01 为重污染，13 为中污染，3 为轻或无污染（郝媛媛等，2014）；J 值在 00.3 为重污染，0.30.5 为中污染，0.50.8 为轻或无污染（张俊芳等，2012），抚河流域生物多样性整体呈丰水 表2 抚河浮游植物优势种及其优势度 Table 2 Dominant species and the abundance of the phytoplankton in Fu River 编码 种类 上游 中游 下游 支流 丰水期 枯水期 平水期丰水期 枯水期 平水期 丰水期 枯水期 平水期 丰水期 枯水期 平水期a 鱼腥藻 Anabaena Bory sp.0.03 0.04 0.16 0.03 0.16 b 伪鱼腥藻 Pseudanabaena sp 0.24 0.1 0.27 0.04 0.020.06 0.03 c 微囊藻 Microcystis Ktz.sp.0.030.06 d 平裂藻 Merismopedia Meyen sp.0.07 0.06 0.03 e 颗粒沟链藻 Melosira granulate(Ehr.)Ralfs.0.03 f 颗粒沟链藻极狭变种螺旋变型 Melosira granulate var.angustissima f.spiralis Hustedt 0.05 g 变异直链藻 Melosira varians Ag.0.070.02 0.080.31 0.13 0.030.05h 颗粒沟链藻极狭变种 Melosira granulate var.angustissima O.Mller 0.060.1 0.330.080.110.19 0.08 0.1 0.17i 菱形藻 Nitzschiaceae 0.14 0.01 0.12 0.020.030.08 0.01 0.03 j 针杆藻 Synedra Ehr.sp.0.21 0.05 0.12 0.030.08 0.05 0.02 k 尖针杆藻 Synedra acus Ktz.0.03 0.03 l 小环藻 Cyclotella operculata Ktz.0.04 0.06 0.020.03 0.03 m 舟形藻 Navicula Bory sp.0.05 n 尖头舟形藻 Navicula cuspidate(Ktz.)Pfitzer.0.06 o 羽纹藻 Pinnul aria Ehr.sp.0.04 p 脆杆藻 Fragilaria Lyngb.sp.0.02 0.03 0.02 0.02 q 二角盘星藻 Pediastrum duplex Meyen 0.02 0.05 r 集星藻 Actinastrum hantzschii Lamx 0.02 0.13 s 空球藻 Eudorina elegans Ehr.0.04 t 胶网藻 Dictyosphaerium ehrenbergianum Ng.0.04 0.02 0.05 u 四尾栅藻 Scenedesmus quadricauda(Turp.)de Brb.0.05 0.030.030.05 0.020.130.09 0.08 0.11 0.030.03v 卵形隐藻 Cryptomonas ovata Ehr.0.02 胡芳等：抚河流域浮游植物群落结构特征及其水生态状况评价 749 图 5 抚河生物多样性指数时空分布图 Figure 5 Temporal and spatial distribution of Phytoplankton diversity index in Fu River 图 4 抚河藻类细胞密度时空分布图 Figure 4 Temporal and spatial distribution of Phytoplankton density in Fu River 750 生态环境学报 第 32 卷第 4 期（2023 年 4 月）期枯水期平水期的特征，其中丰水期和枯水期整体呈轻或无污染状态，部分点位浮游植物群落多样性受到一定程度的损害，属于中污染状态，主要集中在干流的南城县城河段以及下游，支流黎滩河、崇仁河的城市河段；平水期抚河整体呈中或轻污染状态。2.3 浮游植物群落与水环境因子关系 选取丰水期、枯水期、平水期的对应优势种数据进行 DCA 分析，结果中 Lengths of gradient 的第一轴均小于 3.0，故选用 RDA 分析。由表 3 可知，丰水期轴 1 和轴 2 的特征值分别为 0.359、0.066，枯水期轴 1 和轴 2 的特征值分别为 0.203、0.068，平水期轴 1 和轴 2 的特征值分别为 0.130 和 0.090；前两轴累计解释了丰水期 42.5%、枯水期 27.1%、平水期 21.9%物种变化信息和丰水期 75.1%、枯水期 54.7%、平水期 57.3%的物种-环境关系信息。丰水期，抚河流域浮游植物群落结构与 Chl.a、t 和 PO43-P 的相关性较高，其中 Chl.a 和 t 与各优势种均呈正相关，PO43-P 与鱼腥藻、伪鱼腥藻和微囊藻正相关，与其余优势种负相关；枯水期，抚河流域浮游植物群落结构与 Chl.a、CODMn和 TDS的相关性较高，其中 Chl.a 与鱼腥藻、伪鱼腥藻、颗粒沟链藻、针杆藻、尖针杆藻、小环藻、脆杆藻和菱形藻正相关，CODMn与鱼腥藻、颗粒沟链藻极狭变种、变异直链藻、尖针杆藻、尖头舟形藻、小环藻、羽纹藻正相关，TDS 与鱼腥藻、颗粒沟链藻、尖头舟形藻、脆杆藻和二角盘星藻正相关；平水期，抚河流域浮游植物群落结构与 BOD5、t 和相关性较高，其中 BOD5与鱼腥藻、微囊藻、变异直链藻、菱形藻、尖头舟形藻正相关，t 与颗粒沟链藻、脆杆藻、二角盘星藻、尖头舟形藻正相关，NO3-N与鱼腥藻、微囊藻、颗粒沟链藻、菱形藻、尖头舟形藻、脆杆藻、二角盘星藻等呈正相关关系。综合以上结果，t、氮磷营养盐（PO43-P、NO3-N）以及有机物（BOD5、CODMn）是影响抚河流域浮游植物优势种更替的重要影响因子（图 6）。浮游植物编码见表 2 图 6 不同时期抚河浮游植物优势种与环境因子的 RDA 分析 Figure 6 RDA analysis of phytoplankton dominant species and environment variables in different periods of Fu River 表 3 抚河浮游植物与环境因子的 RDA 分析 Table 3 Redundancy analysis results of phytoplankton and environmental factors in Fu River 时期 项目 特征值 物种-环境相关性 累计百分比/%总特征值物种 物种-环境相关性 丰水期 轴 1 0.359 0.955 35.9 63.4 1.000轴 2 0.066 0.714 42.5 75.1 枯水期 轴 1 0.203 0.856 20.3 41.1 1.000轴 2 0.068 0.717 27.1 54.7 平水期 轴 1 0.130 0.790 13.0 33.9 1.000轴 2 0.090 0.782 21.9 57.3 胡芳等：抚河流域浮游植物群落结构特征及其水生态状况评价 751 3 讨论 3.1 浮游植物群落结构特征及与鄱阳湖流域其他河流的比较 浮游植物的种类、数量及群落结构特征可以分析和评价水体水生态状况（Yang et al.，2010；王爱爱等，2014）。本次调查中，抚河流域浮游植物种类组成时空差异不显著，主要由硅藻和绿藻组成，种类组成与张洁等 20102011 年对抚河干流浮游藻类调查结果一致（张洁等，2013），一定程度上说明，抚河浮游植物种类组成近几年较为稳定。一般认为，浮游植物细胞密度越高，水体富营养化水平越高（孙旭杨等，2021），当浮游植物细胞密度小于 3105 cellL1时，水体为贫营养型，在 31051106 cellL1时为中营养，大于 1106 cellL1时，水体为富营养（汪琪等，2020）。本研究中，抚河流域浮游植物细胞密度时间分布差异显著，丰、枯、平 3 个水文期藻细胞密度分别为(4.43106 4.58106)、(1.351061.70106)、(8.331058.17 105)cellL1，表明抚河水体营养水平丰水期枯水期平水期，且丰水期和枯水期处于富营养状态，平水期处于中营养状态。另外，刘健康等（1999）认为中营养型水体以甲藻门、隐藻门和硅藻门占优势，而富营养型水体以蓝藻门、绿藻门占优势，抚河流域浮游植群落变化规律表现为丰水期、枯水期的绿藻、蓝藻、硅藻向平水期的硅藻、绿藻转变，蓝藻优势度在丰、枯、平 3 个水文期呈逐渐下降趋势，硅藻优势度呈逐渐上升趋势，绿藻优势度表现为丰水期平水期枯水期规律，浮游植物优势种群组成表明，抚河流域水体水质已处于中富营养水平，且丰水期富营养化水平高于枯水期和平水期，与浮游植物细胞密度评价结果一致。从优势种组成来看，抚河流域浮游植物 4 门 22 种，时空分布不同，-中污水体指示种颗粒沟链藻极狭变种、针杆藻和四尾栅藻（Zhao et al，2013；Kakimoto et al，2014）在抚河干支流及支流各水文期均呈优势，说明这 3 种藻类在抚河流域的适应能力较强。此外，物种多样性是群落组织独特的生物学特征，是衡量一定区域内生物资源丰富程度的一个客观指标，多样性指数可用于评价群落中物种组成的稳定程度、数量分布的均匀程度以及群落的结构特征（吴湘香等，2014）。从时间分布来看，抚河丰、枯、平 3个水文期 H分别为(3.810.53)、(3.250.51)和(2.760.56)，丰、枯、平 3 个水文期 J 分别为(0.79 0.15)、(0.790.15)和(0.710.13)，流域生物多样性整体呈丰水期枯水期平水期的特征，丰水期和枯水期整体呈轻或无污染状态，平水期整体呈中或轻污染状态。从空间分布来看，抚河流域部分点位浮游植物群落多样性受到一定程度的损害，处于中污染状态，主要集中在干流的南城县城河段以及下游，支流黎滩河、崇仁河的城市河段。与赣江中下游、信江等鄱阳湖流域其他河流相比较，抚河流域浮游植物群落结构略有差异（表 4）。从浮游植物细胞密度来看，抚河浮游植物细胞密度变化范围为 8.331054.43106 cellL1，比赣江中下游（变化范围为 8.231059.06106 cellL1）、信江（变化范围为 3.121069.96106 cellL1）浮游植物细胞密度低，根据浮游植物细胞密度水体营养水平评价标准，抚河流域营养水平略低于赣江中下游和信江。从主要优势类群来看，抚河、赣江中下游和信江主要优势类群均为绿藻、硅藻和蓝藻，说明抚河流域和赣江中下游、信江等河流水质均已处于中富营养水平。从优势种组成来看，赣江中下游优势种为衣藻、团藻、栅藻和球藻，以绿藻门种类为主。信江、抚河优势种类较多，其中信江优势种为团藻、四孢藻、普通水绵、四角藻、螺旋藻、颤藻、小环藻、舟形藻、平板藻，隶属于蓝藻门、硅藻门和绿藻门。抚河浮游植物优势种隶属于蓝藻门、硅藻门、隐藻门和绿藻门，其中颗粒沟链藻极狭变种、针杆藻和四尾栅藻为常年优势种。从多样性指数来看，抚河 H明显高于赣江中下游和信江，抚河流域污染程度低于赣江中下游和信江，呈轻中污染状态，赣江中下游呈中度污染状态，信江呈中度及较重污染状态，与实际相符。3.2 环境因子对浮游植物优势种的影响 浮游植物的生长和繁殖受到多种环境因子的共同作用，在调节水生态系统的同时可以对水环境的变化做出最直接的响应，因此浮游植物的群落结构与水环境因子之间密切相关（骆鑫等，2019）。大量研究表明（张佳磊等，2014；汪琪等，2020），浮游植物存在明显的季节演替现象，温度、光照等表 4 与鄱阳湖流域其他河流浮游植物群落结构的比较 Table 4 Comparison of phytoplankton community structure in the other rivers of Poyang Lake basin 河流 密度/(105 cellL1)主要优势类群 浮游植物优势种 Shannon-Wiener 指数 污染状态 文献来源 赣江中下游 8.2390.6/31.5 硅藻、绿藻、蓝藻 衣藻、团藻、栅藻、球藻 1.572.12/1.87 中度污染 杨威等,2020信江 31.299.6/80.6 绿藻、硅藻、蓝藻 团藻、四孢藻、普通水绵、四角藻、螺旋藻、颤藻、小环藻、舟形藻、平板藻 0.812.01/1.23 中度及较重污染 张洁等,2016抚河 8.3344.3 硅藻、绿藻、蓝藻 颗粒沟链藻极狭变种、针杆藻、四尾栅藻等2.763.81 轻中污染 本研究 752 生态环境学报 第 32 卷第 4 期（2023 年 4 月）光合作用基本条件无疑对浮游植物的生长起着及其重要的作用，本研究中 RDA 分析结果表明，t 是影响抚河流域浮游植物群落结构分布的重要因子之一，丰水期较高的水温，使得伪鱼腥藻、鱼腥藻、平裂藻、微囊藻等喜高温的蓝藻在丰水季节快速增殖并占优势，而枯水期和平水期，则以硅藻和绿藻为主要优势种。氮磷等营养盐也是影响抚河浮游植物群落结构与分布的关键因子，本研究中水体 TP 浓度表现为枯水期平水期丰水期，TN 浓度表现为平水期枯水期丰水期，但浮游植物细胞密度却并未在枯水期和平水期出现最高值，这可能与 TN、TP 等营养盐质量浓度已超过国际公认的发生富营养化的质量浓度水平（TP 为 0.025 mgL1，TN 为 0.2 mgL1）（张远等，2006；张晟等，2008），不存在绝对浓度限制有关（许秋瑾等，2010）。研究表明，不同形态的磷源的生物可利用度是不同的，无机磷因为能被藻类直接吸收利用，被认为是藻类最重要的磷源（程文娟等，2019），这也是抚河流域 PO43-P 与丰水期鱼腥藻、伪鱼腥藻、微囊藻等优势种正相关的主要原因之一，尽管总磷与浮游植物优势种的相关性不显著，但一般而言，水体中正磷酸盐含量不高，在无机磷缺乏的情况下，TP 能通过碱性磷酸酶的作用利用有机磷促进藻类的生长（Conter et al.，1992；Hong et al.，1995；王明殊等，2013），因此控制水体中正磷酸盐的输入以及有机磷的转化也是抚河流域富营养化防控的重要措施之一。另外，研究表明（Mccarthy et al.，2007），水体中溶解态无机氮的组成和浓度影响着浮游植物群落结构，氨氮更利于蓝藻生长，与蓝藻相比，硅藻对硝氮的竞争力较强，与本研究中 NO3-N 与平水期的颗粒沟链藻、菱形藻、脆杆藻等硅藻优势种正相关结果相吻合。CODMn、BOD5也是影响抚河浮游植物群落结构的一个重要因素。研究表明，水体中的有机物主要来源于工农业废水，这些废水通常伴随着大量的氮磷营养，因此，COD 等有机污染物指标与浮游植物细胞密度相关性显著（Zhang et al.，2001；Lu et al.，2003），对本研究中的CODMn、BOD5、NO3-N、PO43-P进行相关性分析，结果表明，CODMn与 NO3-N 显著正相关（P=0.191，Sig.=0.038），BOD5与 PO43-P（P=0.237，Sig.=0.009）、NO3-N（P=0.275，Sig.=0.003）显著正相关，这可能与抚河进入水体的有机物经氧化分解，最终变为浮游植物可直接利用的营养盐有关，与东江（江源等，2011；胡芳等，2014）、漓江（周振明等，2014）等水体研究结果类似。3.3 水生态状况变化趋势 当水体受到污染时，浮游植物的群落组成会发生显著的变化，种类数量越少、丰度越高，富营养化程度越高，同时丝状的蓝绿藻会大量增殖，加速水质的恶化（郝媛媛等，2014）。对比前人研究结果，近 10 年，抚河水生态状况有变差趋势（表 5）。张洁等 20102011 年对抚河干流的调查结果表明，抚河干流浮游植物共计 7 门 39 属 73种，藻类细胞密度变动范围为 7.71051.22107 cellL1，平均细胞密度为 6.66106 cellL1。20092011 年，学者对抚河干流及河口的浮游植物群落结构及水质状况调查结果显示，20092011 年间，抚河干流浮游植物指示种为寡污至-中污染状态指示种，生物多样性指数表明干流水体水质整体处于清洁至轻度污染状态，水体污染呈上游轻、下游重的特点，污染较重的水体集中在南城和高坪，此外河口水体水质污染最重，浮游植物指示种为-中污-多污染状态指示种，水体水质呈富营养型。本研究 2017 年调查结果显示，抚河流域浮游植物常年优势种颗粒沟链藻极狭变种、针杆藻属、四尾栅藻均为-中污水体指示种，抚河流域浮游植物群落结构及生物多样性指数等评价结果表明，丰水期和枯水期，抚河流域处于轻中污染水平；平水期，抚河水体处于轻污染水平，但干流的南城县城河段以及下游，支流黎滩河、崇仁河的城市河段处于中污染水平。4 结论（1）调查期共观察到浮游植物 7 门 171 种，浮游植物的密度范围在 8.331054.43106 cellL1之间，浮游植物优势类群以硅藻、绿藻和蓝藻为主。（2）抚河流域浮游植物优势种共 22 种，隶属于蓝藻门、硅藻门、隐藻门和绿藻门，颗粒沟链藻极狭变种、针杆藻和四尾栅藻为常年优势物种，水温（t）、氮磷营养盐（PO43-P、NO3-N）以及有机物（BOD5、CODMn）是影响抚河流域浮游植物优势种更替的重要影响因子。（3）丰水期和枯水期，抚河水体处于富营养状态和中污染水平，平水期，抚河水体处于中营养状态和轻污染水平，但干流的南城县城河段以及下游，支流黎滩河、崇仁河的城市河段处于中污染水平。抚河水生态状况呈变差趋势，削减流域氮磷和有机物污染是抚河流域水生态环境保护的关键。表 5 抚河水质评价对比 Tab.5 Comparison of water quality assessment in Fu River 调查时间 调查区域 指示种 水质评价结果2009 抚河河口-中污多污染 20102011 抚河干流 寡污-中污 清洁至轻度污染2017 抚河流域-中污 轻中污染 胡芳等：抚河流域浮游植物群落结构特征及其水生态状况评价 753 参考文献：CONTER J B,WETZEL R G,l992.Uptake of dissolved inorganic and organic phosphors compounds by phytoplankton and bacterioplankton J.Limnology and Oceanography,37(2):232-243.DING T,WANG H X,MENG Y,et al,2020.Phytoplankton community structure and its relationship with environmental factors in Xinanjiang River 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