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大寧調蓄水庫浮游植物群落特征及其水環境因子分析

文檔作者：陳晨，佟玲，馬寅男文檔來源：北京市南水北調大寧管理處		更新日期： 2026年07月24日	點擊數：
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經 驗 EXPERIENCE 區域治理
作者簡介：陳 晨，生于1988年，本科，研究方向為水環境。
大寧調蓄水庫浮游植物群落特征及其水環境
因子分析
北京市南水北調大寧管理處　陳晨，佟玲，馬寅男
摘要：2017年4月-12月，對南水北調大寧調蓄水庫開展了浮游植物和水質監測，計算分析大寧調蓄水庫浮游
植物群落的物種組成和多樣性指數，采用PCA分析了調蓄水庫浮游植物與水環境因子間的關系。結果表明，
大寧調蓄水庫浮游植物豐度均值12680.17cells/L，主要以硅藻門、藍藻門及綠藻門為主。Pielou均勻度指數
計算均值為0.86，Shannon-Wiener多樣性指數季度計算均值為1.44，Margalef豐富度指數計算均值為0.81。
浮游植物豐度、Shannon-Wiener多樣性指數和Margalef豐富度指數的計算結果顯示水質呈現一定的富營養
化。總氮、硝酸鹽氮、氨氮、總磷和總有機碳是影響浮游植物豐度的主要水環境因子，葉綠素a和高錳酸
鹽指數對大部分浮游植物生物量有負影響。PCA分析結果也說明水體中營養物質的濃度影響水體浮游植物豐
度，提醒水行政主管部門密切關注水體富營養化。
關鍵詞：浮游植物；群落結構；環境因子；水質；大寧調蓄水庫
中圖分類號：X 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4595（2022）07-0034-0004
浮游植物是水生生態系統重
要的初級生產者，它們個體微小、
種類眾多，支撐著水生態系統的
物質循環、能量流通及信息傳遞
過程[1-2]。浮游植物的種類組成、
數量多少、群落結構特征與水環
境密切相關，對水環境的變化極
為敏感[3-4]，直接或者間接反映
水體富營養化程度[5-6]，且能表
征營養物質累積與富集效應，反
映水環境長期污染與變化趨勢
[7]，被廣泛應用于淡水生態系統
水質定性評價和監測[8-10]。
大寧調蓄水庫作為南水北調
中線干線入京后的第一個調蓄水
庫，擔負著調蓄北京市南水北調
來水的功能，在城市供水保障方
面有著非常重要的意義[11]。本
研究以南水北調大寧調蓄水庫為
研究水域，開展浮游植物和水質
監測，計算研究區浮游植物的生
物量、豐度及生物多樣性指數，
結合水質監測結果，分析浮游植
物群落結構特征與水環境因子間
的關系，可為大寧調蓄水庫飲用
水源保護及水生態系統恢復提供
科技支撐，對同類型的水庫水源
地水質保護和水質改善具有借鑒
意義。
一、材料與方法
（一）研究區概況
北京作為我國的政治文化中
心、國際交往中心和科技創新中
心，地處海河流域，常住人口超
過2000 萬，人均水資源量嚴重短
缺，不足全國人均水平的1/7，
北京市更是遠低于重度缺水線
300m3， 水資源嚴重短缺。2014
年12 月，丹江口水庫開始向北
京市供水，南水北調水源進京顯
著改變了北京市的水資源供應格
局[12]，成為北京市水資源配置的
主要組成部分[13]。大寧調蓄水庫
屬于平原型水庫，坐落于小清河
上，是北京首個調蓄南水北調中
線干線來水的水庫，水庫總庫容
為4611 萬m3。在非汛期，其最大
可調蓄庫容達到3753 萬m3，即使
汛期其最大可調蓄庫容也能達到
1006 萬m3，水域面積可達220 萬
m2（圖1）。該水庫對于提升北京
市調蓄南水北調來水能力、提高
城市供水保障力、促進北京市西
南地區經濟發展、改善該區域生
態環境有著非常重要的意義。
（二）采樣點及采樣時間
根據調蓄水庫的特點，設置
4 處采樣點，分別記為1、2、3、
4（圖1），采樣點1、2、3 分上
中下三層采樣，第4 采樣點水深
較淺，不分層采樣。具體采樣時
間為2017 年4 月-11 月，水質監
測數據包括總氮、硝酸鹽氮、高
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區域治理 EXPERIENCE 經 驗
錳酸鹽指數、總有機碳、氨氮、
葉綠素a 和總磷。水質采樣及監
測分析方法參照2002 年國家環
境保護總局組織編寫的第四版增
補版的《水和廢水分析監測分析
方法》進行。
浮游植物采樣方法及過程按
照《水生生物學》[14] 進行。定性
樣品依據相關文獻[15-17] 開展鑒
定，在10×40 倍的光學顯微鏡中
對浮游植物的形態進行觀察和鑒
定。定量樣品鑒定參照《水生生
物學》[14] 進行浮游植物及其優勢
種的種類鑒定到種。
（三）數據處理及分析方法
浮游植物種類、個體數量、
生物量根據浮游生物的體積計
算，具體計算方法參照文獻[14，18-
19]。浮游植物密度的計算公式參
照文獻[20] 開展。
浮游生物多樣性指數分別采
用Shannon-Weiner 指數(H)、群
落的均勻度用Pielou 指數(J)、
群落豐富度用Margalef 指數(M)
表示。
式中，Pi=Ni/N，為群落中第
i 個物種個體數與群落中總個體
數的比。
Ni是第i個物種的個體數量。
N 是所有種的個體數。
S 為樣品中的總物種數。
Hmax=log2S。
通過BioDiversity Pro 2.0
軟件包完成多樣性指數計算。浮
游植物群落特征和水環境因子
關系的主成分分析(PCA) 采用
Canoco for Windows 5.0 軟件包
完成。
二、結果與討論
（一）浮游植物豐度及生物
多樣性指數
2017 年4-11 月監測的95 個
樣品中，浮游植物中的硅藻門、
藍藻門、綠藻門、黃藻門、裸
藻門、甲藻門、隱藻門和金藻
門均有檢出，其豐度值均值分別
為7101.74、5092.20、420.95、
43.01、15.97、4.41、0.44 和
2.17cells/L，浮游植物豐度值
均值為12680.17cells/L。浮游
植物生物量均值為334.78ug/L，
圖 1 研究區概況示意圖 排在前三位的硅藻門、藍藻門、
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經 驗 EXPERIENCE 區域治理
金藻門生物量均值為184.05、
74.24、39.66，最小的黃藻門生
物量均值僅為0.40ug/L，最大的
硅藻門是最小的黃藻門的460 倍。
Shannon-Wiener 多樣性指數均值
為1.44，Margalef 豐富度指數均
值為0.81，Pielou 均勻度指數均
值0.86。
（二）浮游植物與水環境因
子的關系
選取浮游動物生物量數據組
成矩陣，進行DCA 分析，最大梯
度長度為1.9（<3）， 適合PCA
分析浮游植物群落組成和水環
境因子間的關系，其結果如圖2
所示。
軸1、軸2、軸3 和軸4 分
別可以解釋的51.28%、22.22%、
9.93% 和5.54% 的物種——環境
累積變異，前兩軸的物種——環
境變異累計百分數為73.50%，表
明排序能夠較好地反映浮游植物
與水環境因子之間的關系。由圖
2 可知，水環境因子中的總氮、
硝酸鹽氮、氨氮、總有機碳及總
磷是影響藍藻、硅藻、甲藻、隱藻、
裸藻、綠藻及金藻門的主要水環
境因子，即總氮、硝酸鹽氮、氨氮、
總有機碳和總磷的濃度越高，浮
游植物生物量越大。葉綠素a 對
綠藻、裸藻、隱藻、硅藻和金藻
門的生物量產生負影響，即葉綠
素a 濃度越高，硅藻、隱藻、綠藻、
金藻及裸藻門的生物量就越小。
高錳酸鹽指數濃度越高，金藻門
生物量越大，但高錳酸鹽指數對
裸藻、隱藻、綠藻、硅藻、藍藻、
甲藻和黃藻門產生負影響。
依據浮游植物群落組成，
可以評價水體富營養程度。通
常，飲用水源區中的浮游植物
豐度值三級限值分別為：安全
限值為1.0×104cells/L， 警戒
限值為2.1×105cells/L， 危險
限值為1.2×106cells/L[21]。
調蓄水庫浮游植物豐度均值
為12680.17cells/L， 越過了
1.0×104cells/L 的安全限值。物
種多樣性是認識浮游植物群落結
構特征的重要指標，也是反映水
體營養狀況的重要參數，通過多
樣性指數值的大小可以了解水體
水質。物種多樣性指數可以了解
一個群落或生境中浮游植物數量
大小以及群落的分配狀況，可以
直接或間接了解水生生態系統的
穩定程度以及生境差異。按照多
樣性指數的評價標準，Pielou 均
勻度指數均值為0.86，水環境狀
況為清潔無污染，但Margalef 豐
富度指數均值為0.81，Shannon-
Wiener 多樣性指數均值為1.44，
數值不高，提醒管理人員關注水
質變化。
三、結論
（1）浮游植物豐度均值為
12680.17cells/L，主由以硅藻門、
藍藻門和綠藻門組成。Pielou
均勻度指數計算均值為0.86，
Shannon-Wiener 多樣性指數計算
均值為1.44，Margalef 豐富度指
數計算均值為0.81，浮游植物的
豐度、Shannon-Wiener 多樣性指
數以及Margalef 豐富度指數提示
水質呈現一定的富營養化。
（2）總氮、硝酸鹽氮、氨氮、
總有機碳以及總磷是影響藍藻、
硅藻、甲藻、綠藻、隱藻、裸藻
和金藻門的水環境因子，葉綠素
a 對隱藻、綠藻、裸藻、硅藻及
金藻門生物量有負影響。高錳酸
鹽指數濃度越高，金藻門生物量
越大，但高錳酸鹽指數對裸藻、
硅藻、綠藻、甲藻、隱藻、黃藻
和藍藻門產生負影響，PCA 分析
結果也說明水體中營養物質的濃
度影響水體浮游植物豐度，提醒
水行政主管部門密切關注水體富
營養化。
參考文獻
圖 2 浮游植物與水環境因子PCA 排序圖 [1]褚一凡,趙閃閃,李杲光,
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區域治理 EXPERIENCE 經 驗
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（上接第17 頁）
障，更可持續。堅持穩中求進的
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對口援疆工作的開展，推動經濟
高質量發展。大力實施擴大就
業、增收致富、教育提升、全
民健康、社保擴面提質、安居保
障、“煤改電”、興邊富民、公
共安全保障、穩定惠民工程，促
進各族群眾從全面小康朝著共同
富裕的目標扎實邁進。
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