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2025 , Vol. 23 >Issue 5: 1011 - 1023

DOI: https://doi.org/10.13248/j.cnki.wetlandsci.20240051

湿地生物与环境

潭江干流及主要支流浮游植物群落结构特征及其影响因子

  • 叶四化 , 1 ,
  • 陈湛峰 1 ,
  • 林学明 2 ,
  • 邓滢 3 ,
  • 黄少峰 4 ,
  • 周铭浩 , 1, *
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周铭浩(1990—)，高级工程师。Email:

叶四化（1979—），男，河南省商丘人，硕士，高级工程师，从事水生态环境监测与评价研究。E-mail:

收稿日期: 2024-03-04

  修回日期: 2024-07-22

  网络出版日期: 2026-03-12

版权

版权所有©《湿地科学》编辑部2025
叶四化, 陈湛峰, 林学明, 等. 潭江干流及主要支流浮游植物群落结构特征及其影响因子[J]. 湿地科学, 2025, 23(5): 1011-1023 [Ye S H, Chen Z F, Lin X M, et al. Characteristics of phytoplankton community structure and their influencing factors in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River. Wetland Science, 2025, 23(5): 1011-1023
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Characteristics of phytoplankton community structure and their influencing factors in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River

  • Ye Sihua , 1 ,
  • Chen Zhanfeng 1 ,
  • Lin Xueming 2 ,
  • Deng Ying 3 ,
  • Huang Shaofeng 4 ,
  • Zhou Minghao , 1, *
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Received date: 2024-03-04

  Revised date: 2024-07-22

  Online published: 2026-03-12

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Copyright ©2025 Wetland Science. All rights reserved.
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摘要

为了解潭江干流及主要支流浮游植物群落结构特征及其影响因子，于2021年12月(枯水期)和2022年6月(丰水期)对23个采样断面的浮游植物、土地利用类型和水环境因子开展调查监测，共检出浮游植物6门288种，枯水期浮游植物物种数多于丰水期。二尾栅藻(Scenedesmus bicauda)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、双对栅藻(Scenedesmus bijuga)、普通小球藻(Chlorella vulgaris)、链形小环藻(Cyclotella catenata)、铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、卵形隐藻(Cryptomonas ovata)等在研究期为优势种。丰水期浮游植物平均密度(14.79×106 cell/L)和生物量(12.18 mg/L)均高于枯水期(10.92×106 cell/L和7.69 mg/L)。浮游植物多样性指数评价结果表明，丰水期水体质量优于枯水期。冗余分析(RDA)结果显示，在枯水期，600 m缓冲区土地利用类型及环境因子对浮游植物群落具有最大解释能力(61.14%)，而在丰水期，1200 m缓冲区土地利用类型及环境因子可最大程度解释浮游植物的变化情况(59.90%)。根据RDA分析结果，枯水期浮游植物优势种的主要影响因子为氮、磷营养盐、水温、浊度、建筑用地和鱼塘面积占比等，丰水期浮游植物优势种的主要影响因子为氮、磷营养盐、水温、浊度、建筑用地、耕地和林地面积占比等。优化河流岸边带土地利用类型，有助于降低污染物入河量，提升水生态环境质量。

本文引用格式

叶四化 , 陈湛峰 , 林学明 , 邓滢 , 黄少峰 , 周铭浩 . 潭江干流及主要支流浮游植物群落结构特征及其影响因子[J]. 湿地科学, 2025 , 23(5) : 1011 -1023 . DOI: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.20240051

Abstract

To explore the characteristics of phytoplankton community structure and their relationships with influencing factors in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River, the phytoplankton, land use types and water environmental factors of 23 sampling sections were investigated in December 2021 and June 2022. A total of 6 phyla and 288 species of phytoplankton were detected, and the number of phytoplankton species in dry season was higher than those in wet season. Scenedesmus bicauda, Scenedesmus quadricauda, Scenedesmus bijuga, Chlorella vulgaris, Cyclotella catenata, Microcystis aeruginosa, Cryptomonas ovata were dominant species during study periods. Average density (14.79×106 cell/L) and biomass (12.18 mg/L) of phytoplankton in wet season were higher than those in dry season (10.92×106 cell/L, 7.69 mg/L). Phytoplankton diversity index showed that water quality in wet season was better than that in dry season. Redundancy analysis (RDA) showed that land use type and environmental factors from 600 m buffer zone had the greatest explanatory ability for phytoplankton community in dry season (61.14%), while land use type and environmental factors from 1200 m buffer zone could explain the changes of phytoplankton in wet season to the greatest extent (59.90%). The results of RDA analysis showed that main influencing factors of dominant species in dry season were nitrogen and phosphorus nutrient salts, water temperature, turbidity, building land and fish ponds area ratio, while main influencing factors of dominant species in wet season were nitrogen and phosphorus nutrient salts, water temperature, turbidity, building land, cultivated land and woodland area ratio. Reasonable allocation of land use types from riparian buffer zone will help to reduce the amounts of pollutant into the river and improve water ecosystem quality.

作为水体中的初级生产者，浮游植物在水生态系统物质循环和能量流动等方面发挥着关键作用[1]。浮游植物可对水体中营养盐、有机物、溶解氧等环境因子的变化迅速响应，因此常被用于指示水体质量和反映水生态健康状态。巢欣等[2]研究发现，季节变化引起的水温、浊度等的变化会影响浮游植物群落结构，可通过计算浮游植物多样性指数来指示雅鲁藏布江中上游的水体质量状况。李博等[3]研究发现，不同水文期会影响浮游植物群落，可采用浮游植物群落结构特征指示金沙江下游水生态环境质量。目前，分析河流缓冲区土地利用类型对水体质量的影响已成为国内外水环境研究领域的热点[4-5]。土地利用方式的差异会影响陆源污染物排放和传输过程，导致相关水体产生不同程度的污染。裴宇等[6]研究发现，贵阳市“两湖一库”流域林地面积占比上升降低了水体总氮、总磷浓度，而建设用地面积占比上升则增加了水体氮、磷营养盐浓度。此外，许多研究发现，河岸缓冲区不同土地利用方式会对水体质量产生不同影响[7-8]。与人类活动密切相关的土地利用方式可通过影响环境因子而间接作用于浮游植物。因此，河岸带土地利用类型与水环境因子可共同作用于浮游植物群落。
潭江流域在广东江门境内面积为5 882 km2，约占江门市行政区域总面积的62%。潭江对江门市的经济发展起着关键作用，是居民生活、农业灌溉、工业生产的重要水源。随着城市化的快速发展，城镇生活污水、农业灌溉退水、工业生产废水等污染源为潭江水生态环境带来了巨大压力。尽管近年来潭江流域的水质状况有所改善[9]，但关于浮游植物本底情况及水生态特征的调查仍然缺乏，难以明确水生态系统恢复情况和制定合理的流域水环境管理措施。土地利用类型和水质指标的变化会影响浮游植物群落结构，可通过分析浮游植物群落与环境因子之间的关系，为水生态环境管理提供理论依据。本研究在潭江23个监测点开展了浮游植物、水环境因子和土地利用类型调查，分析了丰水期和枯水期浮游植物物种、密度、生物量和生物多样性的变化特征，探讨了浮游植物群落与水环境因子、土地利用类型之间的关系，以期为潭江水生态环境监控、治理、修复和保护提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 研究区域及采样点

潭江流域源头位于阳江市阳东区牛围岭，由西南向东北流经恩平、开平、台山和新会4个江门市管辖行政区域，在新会双水镇附近改向南流，最终在崖门口流入黄茅海。潭江流域拥有丰富的水资源，多年平均降水量为1 700~2 100 mm，年均径流量达66亿m3[10]。潭江流域沿岸地区存在多种土地利用形式，干流地区主要呈“林地−建筑用地−耕地−湿地”的空间分布模式，而支流地区则以林地和耕地为主[11]。2021年12月(枯水期)和2022年6月(丰水期)，在江门市潭江地区设置了23个采样断面(图1和表1)，进行样品采集。
1 Schematic diagram of sampling sections in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River

潭江干流及主要支流采样断面示意

1 Basic information of sampling sections in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River

潭江干流及主要支流采样断面基本信息

断面编号 经度 纬度 河岸带主要生境类型 所属河流
T1 112°02′14″E 22°11′29″N 林地、园地 潭江干流
T2 112°13′58″E 22°15′47″N 林地、耕地、建筑用地 潭江干流
T3 112°17′08″E 22°12′28″N 林地、耕地、园地 潭江干流
T4 112°28′23″E 22°20′18″N 建筑用地、林地 莲塘水
T5 112°29′18″E 22°18′41″N 林地、园地、建筑用地 潭江干流
T6 112°31′40″E 22°16′10″N 建筑用地、林地、耕地 蚬岗河
T7 112°33′43″E 22°15′56″N 林地、耕地、鱼塘 白沙水
T8 112°37′00″E 22°22′38″N 建筑用地、耕地 镇海水
T9 112°41′10″E 22°22′01″N 建筑用地 潭江干流
T10 112°42′26″E 22°21′18″N 建筑用地、鱼塘、耕地 新昌水
T11 112°43′36″E 22°22′53″N 耕地、建筑用地 潭江干流
T12 112°45′45″E 22°26′48″N 建筑用地 新桥水
T13 112°48′04″E 22°27′44″N 耕地、建筑用地 址山河
T14 112°51′16″E 22°27′32″N 耕地 潭江干流
T15 112°53′51″E 22°28′16″N 鱼塘、耕地 潭江干流
T16 112°54′05″E 22°29′31″N 鱼塘、建筑用地 沙冲河
T17 112°54′40″E 22°30′47″N 鱼塘、耕地 田金河
T18 113°01′09″E 22°28′51″N 建筑用地 潭江干流
T19 113°04′27″E 22°26′14″N 耕地、鱼塘 江门水道
T20 113°04′41″E 22°22′58″N 耕地 潭江干流
T21 113°04′38″E 22°16′08″N 鱼塘、建筑用地 潭江干流
T22 113°05′13″E 22°13′33″N 建筑用地、林地 潭江干流
T23 113°05′37″E 22°12′40″N 建筑用地 潭江干流

1.2 样品采集与测定

1.2.1 浮游植物采集与测定

参照《淡水浮游生物研究方法》[12]，采集与处理浮游植物定性及定量样品。利用25号浮游生物网(孔径0.064 mm)进行浮游植物定性样品采集，在水面下0.5 m深度以“∞”字形反复拖动3~5 min，将所得滤液倒入贴有标签的采样瓶后加入4%甲醛溶液固定保存。利用有机玻璃采水器，采集浮游植物定量样品，在水面下0.5 m深度处收集1 L水样，倒入水样瓶后加入15 mL鲁哥试剂摇匀固定保存。
将所得水样带回实验室，静置48 h，然后采用虹吸法将样品浓缩至50 mL。取浓缩后的水样0.1 mL，在10×40倍标准光学显微镜下开展浮游植物种类鉴定和计数。每个样品计数两次后取平均值，每次计数的结果与平均值的差值应在15%以内，否则增加计数次数。参照《中国淡水藻类：系统、分类及生态》[13]对水样中的浮游植物进行种类鉴定。每个样品根据细胞体积测量值计算浮游植物的生物量，即1 mm3细胞体积换算成为1 mg鲜质量生物量[12]。

1.2.2 水环境指标测定

参照《地表水环境质量监测技术规范》(HJ 91.2-2022)[14]，采用便携式水质分析仪(Hydrolab DS5X)现场同步测定水温(WT)、pH、溶解氧(DO)等水质参数。采集地表水样品带回实验室，依据《水与废水监测分析方法》[15]测定水样高锰酸盐指数(CODMn)、浊度(TUR)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)和总氮(TN)质量浓度。

1.2.3 河岸带土地利用类型数据

本研究基于2020年国家监测总站下发的广东省土地利用解译数据，利用ArcGIS Pro 2.8软件的缓冲区和矢量切割功能，确定河岸带土地利用的研究范围。由于研究区内河流网络密集，且采样点的水质会受到多个来源水的影响，因而使用以采样点为核心的圆形缓冲区作为分析单元。缓冲区的半径划分则主要基于采样点的水域宽度和区域水环境与土地利用的尺度效应来确定。按照研究区范围和河岸土地利用类型特征，以采样点为中心划定600 m、900 m、1 200 m、2 000 m、3 000 m和5 000 m共6个尺度的缓冲区，并分别进行土地利用类型的提取。其后，参考中国科学院资源环境数据中心(http://www.resdc.cn/)的土地利用分类体系，并结合研究区具体情况，把河岸带的土地利用方式划分为水域、耕地、建筑用地、林地、鱼塘和园地6个主要类型(图1)。

1.3 数据处理与分析

本研究采用Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Margalef丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(J)和优势度(Y)来描述各采样断面的浮游植物群落特性。具体计算方法如下：
\begin{document}$ H^{\prime}=-\sum_{i=1}^S P_i \times \ln \left(P_i\right) $\end{document}
\begin{document}$ D=(S-1)/\mathrm{ln}(N) $\end{document}
\begin{document}$ J=H'/n(S) $\end{document}
\begin{document}$ Y=n_{i}/N\times f_{i} $\end{document}
式中，Pi=ni/N，Pi为第i种浮游植物的个体数与总个体数比值；ni为第i种浮游植物的个体数；N为浮游植物的总个体数；S为浮游植物的物种数；fi为第i种浮游植物在各采样断面的出现频率。将Y≥0.02的浮游植物种类定为优势种。
其中，H′用于描述物种个体出现的紊乱及不确定性，D用于指示群落/生境中物种数量的多寡，J用于评价种间个体分布的均匀程度。上述3类多样性指数水质评价标准[14]如表2所示。
2 Water quality evaluation standard of diversity indices[16]

多样性指数水质评价标准[16]

水质状况多样性指数丰富度指数均匀度指数
清洁>4.5>4.0>0.8
轻度污染>3.0~4.5>3.0~4.0>0.5~0.8
Β-中污染>2.0~3.0>2.0~3.0>0.3~0.5
Α-中污染>1.0~2.0>1.0~2.0>0.1~0.3
重污染≤1.0≤1.0≤0.1
利用Excel 2021软件进行数据处理，借助ArcGIS Pro V2.8软件和Origin 2021软件进行图形分析和绘制。使用IBM SPSS Statistics 27软件对所得数据进行方差分析(ANOVA)。采用CANOCO for Windows 5.0软件中的束缚型排序方法，分析浮游植物群落与影响因子之间的关联性。在分析过程中，将浮游植物种类密度作为物种数据源[17]，将土地使用类型面积占比和水环境因子作为影响因子数据源，共同组成物种与影响因子的矩阵。根据群落分布去趋势对应分析(DCA)结果，Gradient length在不同缓冲区尺度和水文期的第一轴都小于3.00，由此判断可选用冗余分析(RDA)[18]。除pH外，所有物种和影响因子数据都进行log10(x+1)标准化处理。

2 结果与分析

2.1 浮游植物群落结构特征

2.1.1 浮游植物物种组成及优势类群

在潭江干流及主要支流共鉴定出浮游植物6门288种。枯水期检出浮游植物6门222种，其中绿藻门89种，占比40.09%；硅藻门80种，占比36.04%；蓝藻门30种，占比13.51%；裸藻门13种，占比5.86%；隐藻门和甲藻门分别有5种，占比均为2.25%。丰水期检出浮游植物6门214种，其中绿藻门92种，占比42.99%；硅藻门65种，占比30.37%；蓝藻门32种，占比14.95%；裸藻门17种，占比7.94%；隐藻门5种，占比2.34%；甲藻门3种，占比1.40%。根据图2可知，相较于枯水期，丰水期绿藻门和蓝藻门种类占比有所上升，硅藻门种类占比有所下降，其他门类物种数变化不明显，浮游植物结构为绿藻−硅藻−蓝藻型。
2 Proportion of phytoplankton species during dry season (a) and wet season (b) at each sampling section in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River

潭江干流及主要支流各采样断面枯水期(a)和丰水期(b)浮游植物物种种类占比

潭江干流及主要支流水体浮游植物优势种共11种(表3)，其中绿藻门4种，分别为二尾栅藻(Scenedesmus bicauda)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、双对栅藻(Scenedesmus bijuga)和普通小球藻(Chlorella vulgaris)；硅藻门3种，分别为链形小环藻(Cyclotella catenata)、星肋小环藻(Cyclotella asterocostata)和梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)；蓝藻门2种，分别为铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和束缚色球藻(Chroococcus tenax)；隐藻门2种，分别为卵形隐藻(Cryptomonas ovata)和啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)。根据表3可知，二尾栅藻、四尾栅藻、双对栅藻、普通小球藻、链形小环藻、铜绿微囊藻和卵形隐藻在枯水期和丰水期均为优势种。枯水期优势种的优势度为0.021~0.086，丰水期优势度为0.025~0.144，其中普通小球藻的优势度在不同时期均最高。
3 Phytoplankton dominant species and their dominance at each sampling section in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River

潭江干流及主要支流各采样断面浮游植物优势种及其优势度

门类优势种优势度
枯水期丰水期
注：—表示优势度小于0.02。
绿藻门二尾栅藻(Scenedesmus bicauda)0.0250.054
四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)0.0230.047
双对栅藻(Scenedesmus bijuga)0.0240.027
普通小球藻(Chlorella vulgaris)0.0860.144
硅藻门链形小环藻(Cyclotella catenata)0.0470.054
星肋小环藻(Cyclotella asterocostata)0.021—
梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)0.051—
蓝藻门铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)0.0850.025
束缚色球藻(Chroococcus tenax)—0.034
隐藻门卵形隐藻(Cryptomonas ovata)0.0360.038
啮蚀隐藻(Cryptomonas erosa)—0.029

2.1.2 浮游植物密度及生物量

枯水期潭江浮游植物密度为0.82×106~33.10×106 cell/L，平均值为10.92×106 cell/L(图3a)；浮游植物生物量为0.59~34.06 mg/L，平均值为7.69 mg/L。丰水期浮游植物密度为1.74×106~55.38×106 cell/L，平均值为14.79×106 cell/L(图3b)；浮游植物生物量为1.44~58.53 mg/L，平均值为12.18 mg/L。不同水文期浮游植物密度均取决于蓝藻门和绿藻门，其中枯水期两个门类占总密度的70.30%，而丰水期二者密度占比为75.15%。硅藻门在丰水期的密度占比(12.97%)低于枯水期(18.79%)。枯水期浮游植物生物量主要取决于硅藻门，占比达70.53%；丰水期生物量则取决于硅藻门(44.08%)、裸藻门(21.49%)和甲藻门(17.69%)。丰水期浮游植物密度是枯水期的1.35倍，生物量是枯水期的1.14倍。
3 Phytoplankton density and biomass during dry season (a) and wet season (b) at each sampling section in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River

潭江干流及主要支流各采样断面枯水期(a)和丰水期(b)浮游植物密度与生物量

2.1.3 浮游植物生物多样性指数

图4为潭江浮游植物多样性指数的变化情况。枯水期各采样断面Shannon-Wiener多样性指数(H′)的变化范围为2.04~3.97，均值为3.44；丰水期H′变化范围为3.42~4.25，均值为3.78。H′均值指示潭江水体基本处于轻度污染状态。枯水期各断面Margalef丰富度指数(D)的变化范围为1.51~4.92，均值为3.66；丰水期D变化范围为3.41~7.85，均值为4.79。D均值指示潭江水体处于轻度污染−清洁状态。枯水期各断面Pielou均匀度指数(J)的变化范围为0.66~0.94，均值为0.85；丰水期J的变化范围为0.82~0.92，均值为0.87。J均值指示潭江水体基本处于清洁状态。整体而言，潭江丰水期浮游植物H′、D和J均高于枯水期(图5)，丰水期水体质量优于枯水期。
4 Spatial variation of Shannon-Wiener diversity index, Margalef richness index and Pielou evenness index of phytoplankton in the trunk stream and main tributaries of Tanjiang River

潭江干流及主要支流浮游植物Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数空间变化

5 Shannon-Wiener diversity index (a), Margalef richness index (b) and Pielou evenness index (c) of phytoplankton in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River during dry and wet seasons

枯水期和丰水期潭江干流及主要支流浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(a)、Margalef丰富度指数(b) 和Pielou均匀度指数(c)

2.2 影响因子变化特征

2.2.1 水环境因子变化特征

潭江研究断面的环境因子变化特征如表4所示。单因素方差分析(ANOVA)结果表明，WT、NH3-N、TN、TP在枯水期和丰水期差异极显著(p<0.01)，DO差异显著(p<0.05)。尽管枯水期和丰水期pH、TUR、CODMn的差异不显著，但这些因子也受到水文期变化的影响。其中，枯水期DO、NH3-N、TN、TP均值高于丰水期，而pH、WT、TUR、CODMn均值低于丰水期。
4 Characteristics of water environmental factors in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River during dry and wet seasons

枯水期和丰水期潭江干流及主要支流水环境因子特征

水文期 数据类型 pH 水温/℃ 浊度/(mg/L) 溶解氧质量
浓度/(mg/L)		 高锰酸盐
指数/(mg/L)		 氨氮质量
浓度/(mg/L)		 总氮质量
浓度/(mg/L)		 总磷质量
浓度/(mg/L)
枯水期 最小值 6.51 22.80 2.00 4.46 1.80 0.13 0.56 0.02
最大值 7.88 26.60 24.00 8.46 5.20 4.85 6.57 0.29
平均值 7.17 24.53 9.65 6.69 2.45 1.04 2.79 0.11
标准差 0.45 1.63 4.53 1.02 0.79 0.92 1.34 0.06
丰水期 最小值 6.61 25.00 2.00 3.07 0.70 0.02 0.38 0.01
最大值 7.58 29.90 25.00 9.56 5.20 1.01 2.56 0.17
平均值 7.19 28.12 10.57 5.76 2.90 0.42 1.46 0.07
标准差 0.25 1.48 7.04 1.86 1.28 0.26 0.59 0.04
单因素方差分析(枯水期与丰水期) p>0.05 p<0.01 p>0.05 p<0.05 p>0.05 p<0.01 p<0.01 p<0.01

2.2.2 土地利用类型特征

在不同尺度条件下，潭江沿岸缓冲区的土地利用方式各不相同，主要以耕地、林地和建筑用地为主(图6)。在考察的6种土地利用类型中，面积占比由高到低依次为水域(24.22%)、耕地(22.81%)、建筑用地(21.67%)、林地(15.78%)、鱼塘(11.39%)、园地(4.13%)。随着缓冲区尺度逐渐增大，耕地、林地、鱼塘和园地的面积占比平均值逐步增加，水域占比的平均值逐步减少，建筑用地的变化则不明显。T1~T3位于潭江上游山地区域，其周围土地利用类型主要以林地为主；T4~T13主要位于江门市城镇区域，建筑用地及耕地面积占比明显上升；T14~T23位于潭江中下游地区，河道宽度增加导致水域面积占比显著上升，其中T18~T19、T21~T23建筑用地面积占比较高。
6 Area proportion of land use types at different buffer zone scales in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River

潭江干流及主要支流不同缓冲区尺度土地利用类型面积占比

2.3 浮游植物群落结构与影响因子的关系

2.3.1 重要水环境因子提取

标准化处理不同水文期的环境因子，并对其进行Pearson相关分析(图7)。水环境因子中NH3-N与TN、DO与WT呈极显著相关关系(p<0.01)，考虑选择TN、WT作为重要水环境因子。此外，pH、CODMn与浮游植物的变化密切相关[19]，而TUR和磷元素是藻类生长的重要限制因子[20]。由此，选择pH、WT、TUR、CODMn、TN、TP作为重要水环境因子，参与下一步分析。
7 Pearson correlation analysis of environmental factors in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River

潭江干流及主要支流环境因子的Pearson相关性分析

p<0.05 级别(双尾检验)，**表示p<0.01 级别(双尾检验)。]]>

2.3.2 识别最优缓冲区尺度

利用CANOCO for Windows 5.0软件，分析土地利用类型与重要水环境因子对浮游植物群落结构变化的解释能力，并据此确定对浮游植物影响最为显著的缓冲区大小。如表5所示，在枯水期，土地利用类型和水环境因子对浮游植物群落影响的缓冲区尺度排序为：600 m>900 m>1 200 m>2 000 m>5 000 m>3 000 m，即当缓冲区为600 m时，土地利用类型和水环境因子对浮游植物解释率最高，为61.14 %(p=0.020)；在丰水期，土地利用类型和水环境因子对浮游植物群落影响的缓冲区尺度排序为：1 200 m>2 000 m>3 000 m>600 m>900 m>5 000 m，即当缓冲区为1 200 m时，土地利用类型和水环境因子对浮游植物解释率最高，为59.90 % (p = 0.134)。
5 Redundancy analysis results between phytoplankton and environmental factors in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River

潭江干流及主要支流浮游植物与环境因子冗余分析结果

水文期 缓冲区尺度/m 解释率/% F p
轴1 轴2 所有轴
枯水期 600 35.64 12.96 61.14 1.9 0.020
900 34.10 13.10 59.25 1.7 0.046
1 200 34.02 12.22 58.93 1.6 0.052
2 000 31.84 11.56 55.05 1.4 0.146
3 000 28.27 11.23 49.88 1.1 0.346
5 000 30.83 12.37 54.38 1.4 0.144
丰水期 600 37.58 10.03 57.97 1.5 0.154
900 37.73 9.94 57.92 1.4 0.170
1 200 39.40 10.09 59.90 1.6 0.134
2 000 38.26 9.88 58.59 1.5 0.146
3 000 35.62 10.58 58.11 1.5 0.166
5 000 33.47 10.33 56.72 1.4 0.202

2.3.3 浮游植物群落结构与影响因子的冗余分析

选择关键水环境因子pH、WT、TUR、CODMn、TN、TP和600 m缓冲区土地利用类型(水域、耕地、建筑用地、林地、鱼塘、园地)面积占比与枯水期浮游植物优势种密度进行RDA分析。在丰水期，选择上述水环境因子和1 200 m缓冲区土地利用类型面积占比与浮游植物优势种密度进行RDA分析。RDA排序结果显示(图8)，枯水期绿藻门(二尾栅藻、四尾栅藻、双对栅藻、普通小球藻)的主要影响因子为建筑用地面积占比、WT、TN和TP浓度，而丰水期绿藻门优势种主要受建筑用地和TN影响。链形小环藻在不同水文期均为优势种，其主要影响因子是TN和TUR；枯水期星肋小环藻主要受TUR和鱼塘面积占比影响，而梅尼小环藻的主要影响因子为建筑用地面积占比、WT、TN和TP。铜绿微囊藻在不同水文期均为优势种，其主要影响因子都是耕地面积占比；丰水期束缚色球藻主要受WT、TP和建筑用地面积占比影响。枯水期卵形隐藻主要受建筑用地面积占比和WT影响；丰水期卵形隐藻的主要影响因子为TUR、TN和耕地面积占比，而啮蚀隐藻主要受林地面积占比影响。
8 Redundancy analysis results between dominant phytoplankton species and environmental factors in the trunk stream and main tributaries of the Tanjiang River during dry season (a) and wet season (b)

枯水期(a)和丰水期(b)潭江干流及主要支流浮游植物优势种与环境因子的冗余分析结果

Mn为高锰酸盐指数。]]>

3 讨　论

3.1 浮游植物群落结构特征

潭江干流及主要支流水体浮游植物群落结构为绿藻−硅藻−蓝藻型，除了硅藻门在丰水期的检出物种数比枯水期少15种外，其他门类浮游植物物种数在丰水期和枯水期差异不明显(图2)。潭江浮游植物密度主要取决于绿藻门和蓝藻门，丰水期二者密度占比(75.15%)稍高于枯水期(70.30%)；硅藻门密度占比则由枯水期的18.79%降至丰水期的12.97%(图3)。陈开宁等[21]研究发现，枯水期的低温环境较适合硅藻生长，丰水期的高温环境则有利于绿藻和蓝藻繁殖。本研究中，丰水期平均水温(28.12 ℃)稍高于枯水期(24.53 ℃)(表4)，浮游植物群落的变化特征基本体现了上述规律。本研究显示，丰水期浮游植物生长量高于枯水期，这是因为丰水期降水量增加会增加农业面源污染物入河量、加剧居民生活排污管道溢流，从而增加浮游植物生长繁殖所需的营养物质[22-23]。此外，丰水期和枯水期浮游植物优势种结构存在差异，丰水期绿藻门优势种优势度均高于枯水期，丰水期硅藻门优势种数量高于枯水期，而丰水期蓝藻门和隐藻门优势种种类数量低于枯水期。值得注意的是，潭江浮游植物优势种多为营养化指示种。其中，四尾栅藻和小环藻属为β-ms(中营养型)指示种，普通小球藻和铜绿微囊藻为α-ms(富营养型)指示种，双对栅藻和梅尼小环藻为β-α-ms(富营养型)指示种，卵形隐藻为β-ms、α-ms、ps(超富营养型)指示种[24-26]。由此可知，潭江水体具有潜在富营养化趋势。
从空间分布来看，枯水期上、中游断面T2~T13、丰水期上、中游断面T3~T15、枯水期和丰水期T17断面浮游植物群落密度较高(图3)。T1断面河岸土地利用类型以山区林地为主，不同尺寸缓冲带的林地面积占比均超过70%(图6)，区域人类土地利用率低，污染物排放量少。T2~T15河岸缓冲带的建筑用地和耕地面积占比逐渐上升，河流水体接收了大量居民生活及农业面源污水，营养盐等污染物促进了浮游植物生长。在T16~T23区域，T17断面周边鱼塘面积占比高，鱼塘尾水入河为浮游植物生长繁殖提供了所需营养物质；其他断面水域面积占比较高，通过稀释作用降低了浮游植物可利用营养物质。
通常采用多样性指数来评价水体的水生物资源丰富程度和质量状况。有研究表明，多样性指数与浮游植物群落结构稳定性及水环境质量呈正比[27-28]。本研究显示，潭江干流及主要支流不同断面浮游植物Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数基本都大于3，而Pielou均匀度指数均高于0.6(图4)，说明水体总体处于轻度污染−清洁状态。丰水期潭江下游断面(T17~T23)浮游植物Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数出现明显高值，表明该区域浮游植物密度较低、物种数较高。马亮等[29]综合分析了不同水文期潭江流域浮游植物的多样性指数，发现丰水期水生态环境质量总体高于枯水期，与本研究结果一致。

3.2 环境因子与浮游植物群落的关系

研究表明，水体浮游植物群落结构的形成及演变与环境因子密切相关[30]。雅鲁藏布江中上游影响浮游植物优势功能群分布的主要环境因子为WT和pH[2]。金沙江下游浮游植物群落结构变化的主要影响因素是氮源、WT、透明度和DO等，其中不同优势种对影响因子的响应程度存在差异[3]。太阳山湿地浮游植物群落结构季节演替的关键驱动因子为WT、pH、TN、TP等[31]。张琦等[32]研究发现，澜沧江梯级水库不同水文期浮游植物群落的主要影响因子为氮、磷营养盐和WT，其中营养盐是上、下游生物量差异的主导因素，WT则影响不同水文期浮游植物的生物量。
根据RDA分析结果，枯水期绿藻门优势种与WT、建筑用地面积占比、TN和TP呈正相关关系；丰水期绿藻门优势种与建筑用地面积占比和TN仍具有较强相关性，与WT和TP的相关性则有所下降(图8)。赵银军等[33]研究认为，建筑用地区域存在大量生活垃圾和污水等污染物，且该用地类型常铺装难渗透下垫面，由此降雨期间污染物随地表径流迅速进入水体。尽管温度升高有利于提高绿藻门的生长率，但是丰水期较高温度条件下，升温带来的生长促进作用会逐渐降低。汪琪等[34]认为，尽管升温有利于绿藻生长繁殖，但水体营养盐浓度仅维持在一定范围内，难以满足藻类持续增长的需求。潘静云等[35]研究发现，当水体中磷含量较稳定的情况下，绿藻的生长繁殖与氮含量密切相关。本研究发现，不同水文期水体TP浓度变化不明显，而丰水期TN浓度明显低于枯水期，因此枯水期绿藻门的生长与氮浓度的相关性更强。硅藻门优势种链形小环藻在不同水文期均与TN和TUR呈正相关，枯水期与TP的相关性高于丰水期。尽管过高的TUR会阻挡光线而抑制浮游植物生长繁殖，但适宜的TUR可增加硅藻的生物量[36]。张鑫等[37]研究发现，链形小环藻的磷亲和力较弱，在丰水期磷营养相对缺乏的条件下，对磷资源的竞争力弱于其他浮游植物种类。枯水期硅藻门优势种星肋小环藻与TUR和鱼塘面积占比呈显著正相关关系。枯水期鱼塘养殖尾水的污染物稀释扩散能力较弱，导致T8~T12、T14~T17等鱼塘分布区域星肋小环藻大量生长繁殖[38-39]。枯水期硅藻门优势种梅尼小环藻的主导影响因素为WT和TN、TP，与张志纯等[40]的研究结果相似。蓝藻门优势种铜绿微囊藻在不同水文期均与耕地面积占比呈正比。耕地中未被吸收的化肥、残留的农药等易受雨水冲刷而进入水体，耕地面积占比增加会提升污染物入河量[41]。根据RDA分析，铜绿微囊藻与营养盐浓度呈正相关关系，表明农业面源污染与其生长密切相关；丰水期蓝藻门优势种束缚色球藻与WT呈正相关关系；隐藻门优势种卵形隐藻在枯水期的关键主导因素为建筑用地面积占比和WT，在丰水期则与TUR密切相关；丰水期隐藻门优势种啮蚀隐藻与林地面积占比呈正相关关系。研究认为，林地可汇集岸边带污染物，保护关联水体的质量，从而提升优质水体指示物种隐藻的密度[41-42]。由此可见，降低河流岸边带建筑用地、耕地、鱼塘等土地类型面积占比，增加林地等面积占比，有利于减少污染物入河量，优化浮游植物群落结构，提升水生态环境质量。

4 结　论

潭江干流及主要支流浮游植物群落结构为绿藻−硅藻−蓝藻型。枯水期检出浮游植物6门222种，丰水期检出浮游植物6门214种，枯水期和丰水期共有的浮游植物优势种为二尾栅藻、四尾栅藻、双对栅藻、普通小球藻、链形小环藻、铜绿微囊藻和卵形隐藻；丰水期浮游植物密度和生物量高于枯水期；多样性指数、丰富度指数和均匀度指数显示，丰水期水质优于枯水期。
枯水期和丰水期潭江干流及主要支流水环境因子差异较为显著，其中DO、NH3-N、TN、TP在枯水期较高，而pH、WT、TUR、CODMn在丰水期较高；土地利用类型面积占比由大到小依次为水域、耕地、建筑用地、林地、鱼塘、园地。
冗余分析结果表明，在600 m缓冲区条件下，环境因子对枯水期浮游植物群落结构具有最大解释能力；在1 200 m缓冲区条件下，环境因子对丰水期浮游植物群落结构具有最大解释能力。不同水文期浮游植物优势种的主要影响因子均包括氮、磷营养盐浓度、水温、浊度和建筑用地面积占比，枯水期优势种还受到鱼塘面积占比的影响，丰水期优势种还受到耕地和林地面积占比的影响。建议优化河岸带土地利用类型，降低建筑用地、鱼塘和耕地面积占比，增加林地面积占比，提升水生态环境质量。

参考文献

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