矿化度对清水型水生态系统结构的影响

龙伦明，柴 夏，蒋 伟

（南京中科水治理股份有限公司，江苏 南京 210008）

矿化度对清水型水生态系统结构的影响

龙伦明，柴 夏，蒋 伟

（南京中科水治理股份有限公司，江苏 南京 210008）

对比分析大源公园湖和麓湖水生态系统，得出矿化度对湖泊水质的好坏、沉水植物和浮游生物种类演替的影响。结果表明：矿化度对沉水植物和浮游动植物影响较显著。大源公园湖的沉水植物以马来眼子菜和篦齿眼子菜为优势种群，浮游藻类以硅藻和蓝藻为优势种群，浮游动物种类稀少；麓湖的沉水植物以黑藻和苦草为优势种群，浮游植物以蓝藻和绿藻为优势种群，浮游动物以轮虫为主。

矿化度；水生态系统；沉水植物；浮游生物；影响

矿化度是水中所含各种离子、分子及化合物的总量，表示水的矿化程度，是水体化学成分的重要标志［1］。近年来，矿化度已成为湖泊研究的重 点［2］，特别是 沙 漠 湖 泊。Bowers［3］等研究了叶绿素 a与矿化度之间的线性关系，Rozema［4］等认为矿化度在紫外光段的相关性可能是由于咸水促进了硅藻等藻类的生长，巫文文［5］等对高矿化度沙漠湖泊水体的光学特性做了深入研究。某些沙漠湖由于水浅、蒸发量大等原因导致部分湖水矿化度偏高［6］，一些通江湖泊、水库、人工湖因为水源条件的差异也会使湖水呈现不同的矿化度。然而，对这些水体的矿化度的研究甚少。本文以矿化度差异较显著的大源公园湖和麓湖为例，通过水体营养盐、沉水植物、浮游动植物对两湖进行分析比较，得出不同矿化度情况下水生态系统的特征。

1 研究方法

1.1 研究概况

大源公园湖 （30°42′N，104°2′E）与麓湖（30°25′N，104°3′E）都为地产人工湖，位于四川省成都市境内，属于亚热带湿润季风气候，年均温为16.7℃，年均降水量为 945.6mm［7］。大源公园湖水面面积约2.75万 m2，水深 1～3m，主要补水源为地下水，矿化度在1500mg／L左右。麓湖水面面积约35.04万 m2，水深 1～4m，主要补水源为府南河，矿化度在 170mg／L左右。两湖水生态系统相对稳定，已成为典型的草型湖泊［8］。矿物质对水生生态系统的演替起了至关重要的作用，在两湖矿化度差异明显的情况下，都表现出各自水生态系统的特点。

1.2 材料与方法

于2012年4～5月，对大源公园湖和麓湖进行水样采集和浮游动植物采集，根据湖泊形态特征，大源公园湖和麓湖各自选取了4个采样点 （图 1、图2）。水样分析指标主要包括：TN、TP、Chla和TDS，其实验方法参照地表水环境标准［9］，并运用综合营养状态指数法 （TLI）评价湖泊的富营养化程度［10］。浮游动植物的定性分析：1L水样用 15ml鲁哥氏液固定，室内静置 48h后浓缩至30ml，用0.1ml浮游动植物计数框在 10×40倍下镜检计数，并鉴定种类［11］。对全湖的沉水植物种类和生物量进行统计，植物群落分类标准采用姜汉侨等的《植物生物学》［12］。

2 结果分析

2.1 水质的理化指标分析

两湖的水质理化指标如图3所示，大源公园湖TP含量比麓湖低，平均含量为0.015mg／L，在监测期间略有降低；麓湖TP平均含量为0.034mg／L，为大源公园湖 TP含量的2倍左右，总体含量维持在同一水平。大源公园湖 TN含量为0.203～0.494mg／L，随着时间的推移不断减小，一段时间后趋于稳定；麓湖 TN含量与变化趋势与大源公园湖基本一致。大源公园湖 Chla含量为 1.81～3.34mg／m3，并稍有升高；而麓湖 Chla含量相对较小，为1.37～2.19mg／m3，平均含量为1.8mg／m3左右，但相对稳定。两湖水质的最大差异表现于TDS含量，前者为1240～1500mg／L，平均含量为1370mg／L，而后者平均含量只有180mg／L左右，两者平均含量相差近10倍。大源公园湖与麓湖的平均TLI维持在 30左右，两者都处于中营养状态。

2.2 沉水植物的生物量分析

出于生物多样性的考虑，大源公园湖和麓湖种植了8种沉水植物，主要种类有：苦草 （Vallisneria spiralis）、黑藻 （Hydrilla verticillata）、马来眼子菜 （Potamogeton malaianus）、伊乐藻 （Elodea）、蓖齿 眼 子菜 （Potamogeton pectinatus）、狐 尾藻（Myriophyllum）等。因水体环境的差异性，沉水植物种植后呈现出不同的优势种群 （表 1）。大源公园湖沉水植物覆盖率达到了 78.3%，水深1～3m区域以马来眼子菜群丛和篦齿眼子菜群丛为主，所占生物量分别为38.1%和 22.5%，有少量的狐尾藻和苦草伴生；水深1m以下区域以苦草群丛和黑藻群丛为主要优势种群，但此区域面积较小，只有总生物量的 7.6%和 11.2%，生长受到明显抑制。麓湖中沉水植物覆盖率达到了 51.4%，主要分布在3m以下区域。1～3m区域广泛分布着苦草群丛，占总生物量的 35.4%，1～2m区域黑藻群丛较多，占总生物量的27.5%，苦草群丛和黑藻群丛之间零星分布着狐尾藻、伊乐藻、马来眼子菜、金鱼藻等，其中狐尾藻占总生物量的 14.3%，其它种类所占比例较小。由于季节原因未发现菹草。

表1 大源公园湖与麓湖各沉水植物生物量所占百分比

2.3 浮游生物种类组成

对大源公园湖和麓湖各自的4个采样点的浮游生物进行种类鉴定，共检出9大类群 40种小型浮游生物 （表2、表3）。

2.3.1 浮游动物种类组成

大源公园湖浮游动物种类较少，只鉴定出 5种。桡足类2种，为无节幼体 （Nauplicus）和桡足类幼体 （Copepod larva）；枝角类1种，为长肢秀体溞 （Diaphanosoma leuchtenbergianum）；轮虫 1种，为曲腿龟甲轮虫 （Keratella valga）。

麓湖浮游动物种类丰富，鉴定出 16种。桡足类4种，包括无节幼体、温中剑水蚤 （Mesocyclops thermocyclopoides）、桡足类幼体和桡足类残体 （Copepod residual body）；枝角类 4种，包括长额象鼻溞 （Bosmina longirostris）、长肢秀体溞、蚤体溞（Daphnia pulex）、枝角类残体；轮虫种类最多，有8种，为其优势种群，包括卜氏晶囊轮虫 （Asplanchna brightwelli）、前节晶囊轮虫 （Asplanchna priodonta Gosse）、钩状狭甲轮虫 （Colurella uncinata）等种类。

2.3.2 浮游植物种类组成

大源公园湖藻类丰富，共鉴定出 14种。蓝藻（Cyanophyta）5种，包括假鱼腥藻 （Pseudanabaena limnetica）、拟柱孢藻 （Cylindrospermopsis sp．）、色球藻 （Chroococcus sp．）、颤藻 （Oscillatoria sp．）、点形平裂藻 （Merismopedia punctata）；绿藻 （Chlorophyta）只鉴定出 1种，为空球藻 （Eudorina elegans）；硅藻 （Bacillariophyta）有6种，包括小环藻 （Cyclotella sp）、肘状针杆藻 （Synedra ulna）、曲壳藻 （Achnanthes sp．）等；裸藻 （Euglenophyta）2种，为裸藻 （Euglena sp．）和梭形裸藻 （Euglena caus sp．）。藻类优势种群为蓝藻和硅藻。

麓湖藻类种类也较为丰富，共鉴定出 14种。蓝藻种类最多，共 6种，包括色球藻、螺旋藻（Spirulina Turp．）、点形平裂藻、铜绿微囊藻 （Microcystis aeruginosa）、水华微 囊藻 （Microcystis flosaquae）；绿藻4种，包括单角盘星藻具孔变种（Pediastrum simplex var duodenaryum）、小球藻、空球藻 （Eudorina elegans）、实球藻 （Pandorina morum sp．）；硅藻 2种，为小环藻 （Cyclotella sp．）和针杆藻 （Synedra sp．）；甲藻 （Pyrrophyta）1种，为飞 燕 角 藻 （Ceratium hirundinell）；隐 藻（Cryptophyta）1种，为蚀蓝隐藻 （Crytomonas acuta）。藻类优势种群为蓝藻和绿藻。

表2 大源公园湖与麓湖浮游动物种类

3 讨论

大源公园湖进水口的矿化度在 1000mg／L以上，大量矿物盐的输入使得水体矿化度维持在较高水平。有研究表明，湖泊固定大气中的 N量可达湖泊需 N量的50%［13］，因此 N源主要来源于藻类和水生植物固定，与矿化度关系不大。大源公园湖TP含量只有麓湖的 50%，这与大源公园湖水体矿物盐含量丰富，能吸附一部分 P，使其沉淀于底质中有关。

不同类型、不同生长年龄植被对矿化度的忍耐程度不同［14］，矿物盐胁迫对植物体的影响包括渗透胁迫、离子毒害、营养亏缺和打破植物的能量平衡等［15］。矿化度较高还会降低植物光合作用速率，并影响某些特定酶的作用效能［16～17］。大源公园湖水体矿物盐丰富，耐盐性较强的水生植物才能不受盐胁迫而正常生长。王卫红［18］等对一些沉水植物进行耐盐性比较，结果表明，马来眼子菜、篦齿眼子菜和穗花狐尾藻的耐盐性较好，黑藻和苦草的耐盐性相对较弱，这与两湖的植物群落结构一致。要维持稳态清水型水生态系统，不但要有较强的耐盐性，对 N、P等营养盐也要有较强的去除能力。宋福等［19］利用狐尾藻、菹草、苦草、伊乐藻、金鱼藻、篦齿眼子菜、轮藻等7种沉水植物对受污染的草海水体 N、P去除速率进行了试验研究，结果表明，每种沉水植物对水体TN、TP均有显著去除作用，狐尾藻、苦草和篦齿眼子菜对 N、P的去除能力最强。两湖的沉水植物优势种群也是苦草、眼子菜等对 N、P去除能力较强的种类。

由于浮游动物是单细胞动物，环境对其种群的数量有较大的影响［20］。不同水域类型的环境有不同优势种群的浮游动物。大源公园湖的矿化度较高，对浮游动物的生存影响很大，多数轮虫都不能存活。麓湖矿化度较低，浮游动物种类丰富，轮虫种类较多，说明在清洁的低矿化度水体中有利于轮虫的生存。浮游藻类生物量主要受水体营养盐含量、水温、光照、浮游动物和滤食性鱼类摄食、沉水植物等因素的影响［21］。蓝藻普遍适应性较强，其种类仍很丰富。绿藻对矿化度较敏感，因此在大源公园湖中几乎不能生存，而麓湖中种类丰富。曲壳藻、直链藻、舟形藻等硅藻种类喜好盐碱环境，大源公园的高矿化度正好适宜多种硅藻的生长繁殖，而麓湖不适于硅藻的生存。

4 结论

矿化度对水体营养盐含量、沉水植物种类、浮游生物群落结构都有显著影响，主要表现为：矿化度不同的水体，TDS相差甚大，TP含量差异明显。矿化度对沉水植物优势种群的选择起了至关重要的作用，大源公园湖以马来眼子菜和蓖齿眼子菜为主要优势种群，而麓湖以苦草和黑藻为主要优势种群。大源公园浮游动物种类稀少，而麓湖种类相对丰富，这与矿化度影响了浮游动物的生命活动有关。矿化度对浮游藻类的种群结构有较显著的影响，大源公园湖藻类优势种群以喜盐的硅藻和适应性强的蓝藻为主，而麓湖的优势种群以适应性强的蓝藻和耐盐性弱的绿藻为主。

湖泊生态系统是一个复杂的体系，关于矿化度和湖泊生态系统的关系还需进行更深入的研究，为湖泊富营养化的防治提供更加完善的参考依据。

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Salinity Influence on the Structure of the Clear Water Ecosystem

LONG Lun-ming，CHAI Xia，JIANG Wei
（Nanjing Zhongke Water Environment Engineering CO.，Ltd，Nanjing Jiangsu 210008 China）

The ecological system of Dayuan Park Lake and Lu Lake is compared to study the influence of the salinity on the lake water quality and the succession of the submerged plants and plankton.The results show that the salinity greatly influences the submerged plants and plankton.In Dayuan Park Lake，Potamogeton malaianus and Potamogeton pectinatus are the dominant submerged plants，and Cyanobacteria and Bacillariophyta are the dominant phytoplankton，but the plankton is rarely seen.In Lu Lake，the submerged plants are dominated by Hydrilla verticillata and Allisneria spiralis，the dominant phytoplankton is Cyanobacteria and Chlorophyta，and the zooplankton is mainly Abundant and Rotifer.

salinity；ecological system；submerged plant；plankton；influence

X52

A

1673－9655（2013）03－0006－05

2012－12－01

龙伦明 （1986－），男，重庆万州人，硕士，工程师，主要从事湖泊生态研究。