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2026 , Vol. 32 >Issue 12: 77 - 81

DOI: https://doi.org/10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.12.020

Temporal and spatial distribution characteristics of phytoplankton in the Heyuan Section of the Dongjiang River and its relationship with water quality factors

  • Zhang Tingting 1 ,
  • Zhang Di 1 ,
  • Zhang Baidong 1 ,
  • He Huankui 2 ,
  • Lai Chaozi 2
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  • 1. Guangdong Heyuan Ecological Environment Monitoring Station, Heyuan 517000, China
  • 2. Jinan University, Guangzhou 510000, China

Received date: 2025-06-16

  Online published: 2026-07-02

Fold

Abstract

To further elucidate the spatiotemporal distribution characteristics of phytoplankton and water environmental factors in the Heyuan Section of the Dongjiang River, 6 sampling sites (S1, S2, S3, S4, S5, and S6) were established in this section. Water quality parameters [e.g., pH, water temperature (WT), dissolved oxygen (DO)] and phytoplankton community characteristics (species composition, abundance, biomass, and diversity) were monitored, and the relationship between phytoplankton and water quality factors was analyzed. The results showed that the water quality indicators of this river section, namely pH, NH3-N, TP and CODMn, meet the Class II standards for surface water environmental quality. However, water quality at sites S6, S5, and S1 was relatively poorer. A total of 301 phytoplankton species were identified, with Chlorophyta, Cyanophyta, and Bacillariophyta being the dominant groups. The abundance and biomass of phytoplankton were higher at the end of summer than at the end of winter. At the cross-section near the sluice gate (S1), phytoplankton abundance and biomass were significantly higher than at other sections. Correlation analysis indicated that pH, DO, and WT were important environmental factors regulating phytoplankton in the Heyuan Section of the Dongjinag River. This study provides a reference for the scientific conservation and management of this river section.

Key words： Heyuan Section of the Dongjiang River; phytoplankton; dominant species; water quality regulatory factors

Cite this article

Zhang Tingting , Zhang Di , Zhang Baidong , He Huankui , Lai Chaozi . Temporal and spatial distribution characteristics of phytoplankton in the Heyuan Section of the Dongjiang River and its relationship with water quality factors[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2026 , 32(12) : 77 -81 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.12.020

东江河源段位于东江上游地区，受天气干旱、生态流量不足及污染负荷加重等因素影响，藻类暴发成为影响该江段水生态安全的重要因子。随着水生态环境保护由以污染防治为主向水资源、水环境、水生态等流域要素系统治理、统筹推进转变，水生态监测的重要性和必要性日渐显现。周铭浩等[1]研究表明，影响东江干流浮游植物群落结构的主要水环境因子为水温（WT）、溶解氧（DO）和浊度（TUR），浮游植物群落结构呈现不同的时空变化特征。闵文武等[2]研究表明，影响浮游植物群落结构特征的水环境因子在不同时期和不同水系表现出差异。上述研究表明，水质变化会对水体中浮游植物群落演变产生影响，分析浮游植物群落演替特征及其与环境因子的关系，可为水生态管理提供依据[3-5]。本文以东江河源段为研究对象，通过周年调查检测浮游植物和水质变化，分析浮游植物群落结构特征及主要调控因子，为该江段的科学保护与管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区与调查断面设置

研究区东江河源段地处亚热带区域，降水等气候因子季节间变化明显。为准确监测流域浮游植物的时空变化，本次研究监测时间为2023年1—12月，监测频次为1次/月。根据《河流水生态环境质量监测与评价技术指南》《地表水环境监测技术规范》和《河流采样技术指导》，以及该江段地形、水文和水利工程分布特点，共设置6个监测断面（表1）。
表1 东江河源段浮游植物调查监测断面经纬度信息
站点 经度 纬度
S1 114°40'43″ 23°38'55″
S2 114°42'5″ 23°41'47″
S3 114°42'28″ 23°44'12″
S4 114°41'11″ 23°44'3″
S5 114°44'18″ 23°46'25″
S6 114°46'51″ 23°48'32″

1.2 样品采集与测定

（1）浮游植物定性样品采集。采用25号定性网在采集样点水平拖取，时间5～10 min，然后将网提起抖动，待水滤去后，将采集到的样品倒入100 mL瓶中，加入1.5 mL鲁氏碘液固定。
（2）浮游植物定量样品采集。水深不超过5 m，在表层0.5 m处采样；水深5～10 m，分别在表层（0.5 m处）及底层（距水底0.5 m）采样；水深在10 m以上，增加中层采样。各层样品于水桶中混合，取水样1 000 mL，立即加入15 mL鲁氏碘液固定，水样经沉淀浓缩至30 mL留作室内定量分析。
（3）环境因子测定。水体pH、WT、DO使用便携式水质分析仪（型号YSI ProPlus）进行现场测定，透明度用塞氏透明度盘测定，总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）和高锰酸盐指数（CODMn）参照《水和废水监测分析方法（第四版）》中的方法测定[6]。

1.3 浮游植物群落结构参数计算

将监测获得的数据分类整理，依据式（1）～（2）计算浮游植物的丰度（N）和优势度（Y）。
N=（V s×n）/（V×V a）
式中，N为1 L中浮游植物的个数（ind./L），V为采样体积（L），V s为沉积体积（mL）；V a为计算体积（mL），n为计数所得的个体数（个）。
Y = n i N × f i
式中，fi 为第i个种在各样方中的出现频率，ni 为第i个种在空间中的个体数量，N为样品所有种的个体总数。Y≥0.02时定为优势种。
描述浮游植物群落特征的参数采用Shannon-Wiener多样性指数（H’）、Margalef丰富度指数（D）和Pielou均匀度指数（J’），具体计算如式（3）～（5）。
H ’ = - ∑ i = 1 s ( n i / N ) l n n i N
D = S - 1 l n ( N )
J ’ = H ' / l n S
式中，ni 为第i种浮游植物个体数，S为浮游植物种数。

1.4 数据分析

采用SPSS 25.0软件进行水体理化特征与藻类优势种丰度双变量相关性分析；用Origin 9.0软件绘制图。

2 结果与分析

2.1 水质特征

以地表水环境质量Ⅱ类标准为参照，东江河源段水质指标pH、NH3-N、TP和CODMn全年均达标，DO在6月未达标。由表2可知，从时间来看，各水质因子的污染指数变化，pH高值出现在1—3月和8月，其他月份均较低；DO指数6—8月较高，其中6月出现超标现象，NH3-N、TP的污染指数在6月出现高值，可能与降水引起的陆源污染物输入有关；CODMn的污染指数高值出现在8月。从空间来看，调查区域S6、S5和S1站点水质相对较差，DO和TN主要水质指标相对较高（表3）。
表2 东江河源段月度水质单因子评价
月份 pH DO NH3-N TP CODMn TN *
1 0.114 0.776 0.146 0.253 0.297 2.609
2 0.092 0.741 0.390 0.713 0.456 3.863
3 0.092 0.741 0.390 0.713 0.456 3.863
4 0.012 0.875 0.390 0.713 0.456 3.863
5 0.049 0.775 0.469 0.491 0.380 3.272
6 0.015 1.394 0.904 0.789 0.403 2.653
7 0.039 0.968 0.594 0.417 0.340 3.016
8 0.092 0.985 0.485 0.417 0.496 2.467
9 0.019 0.875 0.218 0.353 0.368 2.919
10 0.036 0.877 0.505 0.400 0.404 3.023
11 0.041 0.959 0.686 0.539 0.458 6.196
12 0.053 0.825 0.569 0.439 0.401 3.290

注：*表示TN不参与河流水质评价。

表3 东江河源段各站点水质单因子评价
站位 pH DO NH3-N TP CODMn TN
S1 0.213 0.854 0.477 0.566 0.438 3.333
S2 0.172 0.858 0.727 0.531 0.424 3.622
S3 0.184 0.858 0.716 0.627 0.403 3.505
S4 0.146 0.825 0.448 0.214 0.263 1.881
S5 0.195 0.842 0.734 0.516 0.435 3.865
S6 0.259 0.816 0.476 0.476 0.416 4.025

2.2 浮游植物群落特征

2.2.1 种类组成和优势种

（1）种类组成。本次调查共鉴定浮游植物8门10纲22目44科112属301种，隶属蓝藻门、绿藻门、硅藻门、甲藻门、隐藻门、裸藻门、黄藻门和金藻门（表4）。绿藻门在种类组成上占绝对优势，有52属135种，占总种数的45%；其次是硅藻门，23属77种，占总种数的26%；蓝藻门20属35种，占总种数的12%；裸藻门5属30种，占总种数的10%。
表4 东江河源段藻类物种组成
门 纲 目 科 属 种
蓝藻 1 2 8 20 35
绿藻 1 6 17 52 135
硅藻 2 7 10 23 77
裸藻 1 1 1 5 30
隐藻 1 1 1 2 5
甲藻 1 1 2 5 11
金藻 2 3 4 4 7
黄藻 1 1 1 1 1
总计 10 22 44 112 301
（2）优势种。本次调查发现共有29种优势种，其中蓝藻门的平裂藻以及隐藻门的隐藻、蓝隐藻为夏季优势种；硅藻门的小环藻和隐藻门的隐藻、蓝隐藻为秋季优势种；硅藻门的小环藻、直链藻及蓝藻门的伪鱼腥藻和绿藻门的游丝藻、转板藻，隐藻门的蓝隐藻为冬季优势种。

2.2.2 丰度、生物量和多样性

（1）丰度。调查期间，浮游植物丰度在0.31×105～37.36×105 cells/L。从时间变化来看（图1A），藻类组成随季节变化呈明显的变化趋势。总丰度最低值出现在4月，最高值出现在8月；藻类丰度主要由绿藻门、硅藻门和蓝藻门组成。
图1 藻类丰度时间与空间组成变化

（A）、（B）分别表示月份、站点。

从空间变化来看（图1B），S1～S4站点丰度呈下降趋势，S5～S6站点丰度有所回升。总丰度最低值出现在S4站点，为S1站点最高值的1/4。
（2）生物量。调查期间，浮游植物生物量在0.057～6.60 mg/L。从时间变化来看（图2A），整体呈波动变化，组成比例存在明显季节差异。总生物量最低值出现在4月，以硅藻门为主；最高值出现在10月，以蓝藻门为主；从空间变化来看（图2B），生物量的变化趋势与丰度一致，其中闸口附近断面（S1）浮游植物的生物量明显高于其余断面。
图2 生物量时间与空间组成变化
（3）多样性。从时间变化来看（图3A），藻类丰富度指数（D）呈波动上升趋势；多样性指数（H’）和均匀度指数（J’）全年波动变化，在7月出现最低值。从空间变化来看（图3B），藻类丰富度指数（D）和多样性指数（H’）在各站点相对平稳，均匀度指数（J’）在S4站点出现最高值。
图3 各指数时间与空间变化

2.3 浮游植物与水质因子的关系

由表5可知，pH与蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻和金藻均呈正相关（P<0.01）；WT与隐藻呈正相关（P<0.01）；DO与绿藻和硅藻呈正相关（P<0.05）；TN与硅藻和金藻呈正相关（P<0.05）；Chla与蓝藻、绿藻、隐藻在0.01水平呈正相关，与金藻在0.05水平呈正相关；CODMn与蓝藻、绿藻在0.05水平呈正相关，与隐藻、金藻在0.01水平呈正相关。
表5 水质与藻类相关分析
水质因子 蓝藻门 绿藻门 硅藻门 裸藻门 隐藻门 甲藻门 金藻门 黄藻门
WT 0.173 0.156 -0.218 0.186 0.345 ** 0.148 -0.108 0.065
SD -0.075 -0.148 -0.136 -0.208 -0.238* -0.226 -0.161 -0.124
DO 0.113 0.264* 0.247* -0.097 0.199 0.039 0.158 -0.015
pH 0.605** 0.701** 0.316** -0.133 0.479** 0.042 0.366** -0.035
TN -0.155 -0.127 0.272* -0.032 -0.094 0.127 0.251* 0.096
NH3N -0.142 -0.111 0.176 -0.049 -0.076 -0.007 -0.089 -0.011
TP -0.019 -0.051 -0.033 -0.041 -0.002 0.085 0.140 -0.032
Chla 0.646** 0.702** 0.101 0.054 0.576** -0.015 0.260* -0.108
CODMn 0.273* 0.287* 0.148 0.030 0.361** 0.200 0.367** 0.079

注：*、**分别表示相关性在 0.05和0.01水平具有统计学意义。

3 结论与讨论

3.1 浮游植物群落结构特征

浮游植物群落结构与分布特征对水体生态系统的平衡起着重要作用[7-8]。相关研究表明，浮游植物存在一定季节演变规律，主要呈春、秋季以喜低温的硅藻、金藻为主，夏季（5—10月）以喜温的蓝藻[9]和绿藻为主，冬季（11月至次年4月）浮游植物种类和数量均相对较少[10]。本次调查显示，东江河源段浮游植物藻类生物量和丰度最低值出现在4月，此后呈波动变化，分别在10月和8月出现最高值。不同月份之间各藻群的组成比例存在明显差异，反映了藻类群落演替，与相关研究结果吻合。
调查区域位于东江中上游，冬季水温较低，不利于浮游植物的繁殖，进入夏季后，气候高且降水频繁，上游径流携带大量藻种和营养盐进入水体，水温条件适宜时，浮游植物迅速繁殖，最终形成水华。不同门类藻类对环境的适应性存在明显差异。当周围环境发生变化时，能够适应新生存条件的藻类种群会迅速占据优势，成为优势类群。这种动态变化反映了藻类群落对环境因子的响应机制[11-12]。蓝藻独特的生理特性，使其易成为优势物种并形成水华[13]。隐藻凭借其独特的光合作用机制、辅助色素及鞭毛结构，能够在低光环境下维持高效的生长与繁殖能力[14-15]，使其在本研究期间广泛存在。硅藻因其喜低温的特性在秋冬时期大量存在[16]。

3.2 水质因子对浮游植物群落的影响

（1）WT。温度是影响浮游植物生长的直接环境因素之一。随着温度升高，浮游植物的生长与繁殖加速，但不同物种对温度变化的响应存在差异。例如，蓝藻的最适生长温度在25～35 ℃，在低温条件下，小型且繁殖迅速的硅藻更容易占据优势。这种温度驱动的生态变化反映了浮游植物群落对环境条件的高度敏感性[17-18]。在本次调查中，WT与隐藻门呈正相关（P<0.01），表明隐藻对WT变化反应敏感，其丰度和生物量的变化受到WT的调控。
（2）DO。DO主要来源于空气中的氧气交换以及浮游植物的光合作用。浮游植物的密度变化会影响水体中DO浓度。DO参与浮游植物光合作用和呼吸作用等代谢活动，从而形成动态的生态反馈机制。这一过程表明，浮游植物与DO之间存在紧密的相互作用，共同影响水体的生态平衡[19]。在本次调查中，DO与绿藻和硅藻呈正相关（P<0.05），绿藻和硅藻是东江河源段藻类丰度和生物量的主要贡献者，反映了其光合放氧对水体DO含量具有显著影响。
（3）pH。pH通过影响浮游植物的光合作用效率、群落结构和分布范围，对浮游植物的生长和分布产生影响[20]。本次调查，pH与蓝藻、绿藻、硅藻、隐藻和金藻均呈正相关（P<0.01），表明该类群的生理生态效应与pH之间存在显著的相互作用，特别是光合作用对水体中pH平衡体系的影响显著。
综上，本次调查鉴别出东江河源段浮游植物301种，其中绿藻门、蓝藻门和硅藻门占绝对优势。东江河源段浮游植物的丰度和生物量呈现夏季末端高于冬季末端特征；闸口附近断面（S1）浮游植物的丰度和生物量明显高于其余断面。pH、DO以及WT是调控东江河源段浮游植物的主要环境影响因子。

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