1. 引言
我国对浮游植物群落的研究早期主要以形态学、分类学以及种群生态分布习性为主 [1]，随着认知的深入，整体的群落结构特征变为新切入点，与此同时研究者发现浮游植物群落结构与环境因子的内在关系，作为水体主要初级生产者的浮游植物对环境变化敏感，因此浮游植物群落结构变化在一定程度上能够反映水质变化，在此基础上发展出Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、藻类综合指数等 [2] 一系列描述浮游植物群落结构特征的方法以及对应的评价标准，是水环境监测工作中的重要参考 [3]。
湖泊水质恶化是我国普遍存在的现实问题 [4]，鸣翠湖湿地地处宁夏，特殊的地理位置与气候所决定的高蒸发量与低降水量使其存在缺水现象，除此之外鸣翠湖湿地作为国家湿地公园，还承担着观光旅游、娱乐休闲的职能 [5]，受人类活动干扰大，出现水质恶化的趋势。为遏制这种趋势截至2020年鸣翠湖湿地已采取了一系列生态修复措施，但修复效果很难明确。
生态修复是对水体的强烈干扰 [6]，浮游植物群落结构必然会随之发生变化。本文通过对生态修复前后浮游植物群落结构特征的对比研究，以期从浮游植物的角度探究生态修复对鸣翠湖湿地的影响。
2. 研究地概况与研究方法
2.1. 研究地概况
鸣翠湖湿地坐标为东经106˚21'19~106˚23'29，北纬38˚22'9~38˚24'7，位于银川市鸣翠湖国家湿地公园北部，总面积133 hm2，海拔1105 m，平均水深1.8 m。鸣翠湖国家湿地公园自2006年批准设立、2011年国家验收以来，以旅游观光、休闲娱乐的形式创造了巨大的社会、经济效益，也较为完整地保存了鸣翠湖湿地自然地貌，为丰富的动植物种如国家一级保护动物大鸨、国家二级保护动物大天鹅等提供了生存环境，具有突出的生态效益。
鸣翠湖湿地在开发的同时也注重生态修复，到2020年为止已投入大量资金，用于补给黄河水、清淤疏浚、植被恢复、乂割芦苇以及生态放流等诸多生态修复手段。
2.2. 采样点设置
本研究根据鸣翠湖实地情况设置了6个采样点，分别于2015年与2020年的夏季(7月)和秋季(10月)进行采样，采样点分布见图1，采样点经纬度与环境特征如表1所示。
Figure 1. The geographical location of sampling sites
图1. 采样点的地理位置示意图
Table 1. Distribution of sample sites in Mingcui Lake
表1. 鸣翠湖采样点设置
2.3. 数据处理与分析
浮游植物定量样品的采集选择用有机玻璃采水器在水面0.5 m和1.5 m处混匀后共采集1 L水样，加入10 ml鲁哥氏碘液进行固定，带回实验室静置36~72 h，使用虹吸管移走上清液，将浓缩得到的30 ml样品摇匀，用移液枪吸取0.1 ml于浮游植物计数框中，在10 × 40倍显微镜下每片随机选取100个视野拍照，随后对照相关参考文献 [7] 对各个样点浮游植物物种及个数分布进行鉴定和统计。
优势种是指群落中占优势的种类，优势种发生的演替在一定程度上可以反映生态修复对浮游植物群落的影响。依据Y = fi(ni/N)的公式(式中，Y为优势度，ni为样品中第i种浮游植物的个体数，N为样品中浮游植物总个体数，fi为第i种浮游植物在各样点出现的频率)在Excel中计算各年份各季节浮游植物优势度，优势度Y > 0.02的为优势种。
使用Past326b软件计算浮游植物生物多样性指数，包括Shannon-Wiener多样性指数(H’)和Pielou均匀度指数(J)，通过对比生态修复前后生物多样性指数来反映浮游植物群落多样性的变化。Shannon-Wiener多样性指数(H’)指群落种类丰富度，群落中生物种类增多代表了群落的复杂程度增高，即H’值越大群落所含的信息量越大：当H’ ≤ 1时，物种组成较少；当1 < H’ ≤ 3时，物种组成适中；当H’ ≥ 3时物种组成丰富。Pielou均匀度指数(J)指某一群落或生境中全部物种个体数目的分配状况，其反映了各物种个体数目分配的均匀程度。即各物种数量越接近，均匀度就越大。
3. 结果与分析
3.1. 生态修复对鸣翠湖浮游植物物种组成的影响
如图2所示，2020年生态修复后浮游植物种类普遍多于2015年生态修复前，鸣翠湖2015年夏季共鉴定出浮游植物7门32种及其变种，2020年夏季共鉴定出浮游植物8门133种及其变种，2015年秋季共鉴定出浮游植物7门44种及其变种，2020年秋季共鉴定出浮游植物8门82种及其变种；生态修复后绿藻门、蓝藻门、硅藻门、裸藻门植物种类显著增多，金藻门浮游植物种类减少，黄藻门浮游植物出现。
3.2. 生态修复前后浮游植物优势种变化
如表2所示，经生态修复优势种的数量与种类发生了较大变化，夏季优势种由2015年夏季优势种共16种，2015年秋季优势种共15种，而2020年夏季优势种为8种；2020年秋季优势种为7种，优势种种类总体上减少；2015年优势度指数在0.02~0.092之间波动，2020年优势度指数在0.020~0.359之间波动，总体呈上升趋势。生态修复前优势种以蓝藻、硅藻、金藻、绿藻门浮游植物为主，但生态修复后以蓝藻、绿藻和硅藻为主。
Figure 2. Phytoplankton species composition in Mingcui Lake
图2. 鸣翠湖浮游植物物种组成
Table 2. Dominant species of phytoplankton in Mingcui Lake
表2. 鸣翠湖浮游植物优势种
3.3. 生态修复对鸣翠湖浮游植物丰度与生物量的影响
如图3，生态修复后鸣翠湖浮游植物丰度与生物量均呈现增长趋势，夏季鸣翠湖藻类丰度由1364.4 ind∙L−1增加到65,152.78 ind∙L−1，增加约48倍，秋季藻类丰度由1910.2 ind∙L−1增加到6005.21 ind∙L−1；夏季鸣翠湖生物量由5.59 mg∙L−1增加到28.34 mg∙L−1，增加了5倍，秋季生物量由3.59 mg∙L−1增加到5.15 mg∙L−1。
Figure 3. The abundance and biomass of phytoplankton in Mingcui Lake
图3. 鸣翠湖浮游植物丰度与生物量
3.4. 生态修复对鸣翠湖浮游植物生物多样性的影响
单因素方差分析显示鸣翠湖各样点间生物多样性指数无显著差异(P > 0.05)。如表3所示，生态修复前后鸣翠湖夏季Shannon-Wiener多样性指数(H’)由3.3098下降为2.6427，Pielou均匀度指数(J)由0.3775上升为0.5953；秋季Shannon-Wiener多样性指数(H’)由3.8705下降为2.7030，Pielou均匀度指数(J)由0.4680上升为0.7122。鸣翠湖总体呈现Shannon-Wiener多样性指数(H’)下降、Pielou均匀度指数(J)上升的特点，生态修复后浮游植物丰富度下降，但仍处在较高水平。
Table 3. Biodiversity index of phytoplankton in Mingcui Lake
表3. 鸣翠湖浮游植物生物多样性指数
4. 讨论
对生态修复前后鸣翠湖浮游植物群落结构特征进行比较发现：2020年鸣翠湖浮游植物种类较2015年增多，绿藻、蓝藻门浮游植物种类显著增加；2020年优势种种类较2015年减少，但优势度指数呈现增大趋势；2020年浮游植物丰度、生物量相较于生态修复前也呈增长趋势；生物多样性指数总体呈现Shannon-Wiener多样性指数(H’)下降、Pielou均匀度指数(J)上升的特点。虽然生态修复后浮游植物种类增多，但优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数(H’)、Pielou均匀度指数(J)的变化均反映着浮游植物群落存在着均一化趋势，有占绝对优势地位的优势种出现，如中华小尖头藻(Raphidiopsis sinensia)、水华束丝藻(Aphanizomenon flosaquae)等，在夏季大量发生，经计算约占夏季浮游植物总丰度的54%。虽然群落信息含量大，但均匀度较高，这种现象说明生态修复后鸣翠湖浮游植物群落仍处于不稳定的状态。
究其原因，浮游植物尤其中华小尖头藻和水华束丝藻数量十分巨大，一方面由于蓝藻门 [8]、绿藻门 [9] 浮游植物适宜在较高的气温下生长繁殖，夏季较高的气温是其大量发生的诱因之一；另一方面有研究表明对底泥的疏浚在短时间内会降低水中的N、P含量，起到清洁水体的作用，但随着时间的推移，N、P重新沉积，疏浚的效果会减弱，出现污染回复甚至较修复前更甚的现象 [10] [11]。生态修复后鸣翠湖浮游植物优势度指数上升，可能生态修复中的疏浚活动使底泥中N、P等营养物质大量释放，在一定程度上加快了浮游植物群落演化的进程；而修复后沙湖中浮游植物丰度与生物量均大幅增加，也说明湖泊营养负荷高，存在着富营养化现象：除此之外，大型水生植物与浮游植物构成竞争关系，不仅竞争营养物质、阳光、生存空间等 [12]，有研究表明芦苇、香蒲等植物还会释放特殊化学物质抑制浮游植物生长 [13]。生态修复手段中乂割水草一项可能减小了浮游植物的生存压力，也是鸣翠湖浮游植物大量发生的原因之一。
5. 结论
本次调查研究发现，生态修复后鸣翠湖浮游植物种类增多，Shannon-Wiener多样性指数(H’)仍处于较高水平，说明生态修复后浮游植物群落丰富度较高；但受大量发生的中华小尖头藻、水华束丝藻等优势种的影响，优势度指数普遍增大，Shannon-Wiener多样性指数(H’)下降，Pielou均匀度指数(J)升高，这些现象均说明群落出现均匀化趋势；大幅增加的浮游植物丰度、生物量数据说明鸣翠湖水体可能存在富营养化现象。综上所述生态修复后鸣翠湖浮游植物群落仍是处于不稳定的状态，处于何种恢复阶段仍需要进一步的监测与研究。
NOTES
*通讯作者。