運河流域浮游植物群落結構探討范文

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《淡水漁業雜志》2016年第二期

摘要:

2011—2012年對漳衛南運河流域19個采樣位點的浮游植物群落結構進行調查研究。結果顯示:共鑒定出浮游植物395種(變種)，隸屬于8門131屬。其中，綠藻門的種類最多(159種)，硅藻門次之(110種)，再次為裸藻門(56種)和藍藻門(49種)。浮游植物的細胞密度年平均值為2167.2×104cells/L，夏季最高為3350×104cells/L，秋季最低為1221×104cells/L，其中綠藻門最多，為1167×104cells/L;浮游植物生物量年平均值為25.96mg/L，夏季最高為54.43mg/L，秋季最少為6.33mg/L，其中綠藻門最多，為11.09mg/L。浮游植物的Shannon多樣性指數為3.05～3.93，Margalef豐富度指數為2.14～3.47，Pielou均勻度指數為0.50～0.62。結果表明，該流域浮游植物生物多樣性在夏季最高，春季次之。

關鍵詞:

浮游植物;密度;生物量;漳衛南運河流域;生物多樣性

漳衛南運河流域是海河流域五大河系之一，流域面積37584km2，河道總長777.5km。其作為海河流域典型河流，曾經是河道縱橫、湖泊密布的地方。然而，近些年來由于水資源開發利用程度的提高和降水減少，其生態環境惡化不斷加劇，很多河道全部成為季節性河流，大量水生物種因此滅絕，水的自然循環系統遭到破壞，嚴重影響北京、天津等地區經濟社會的持續健康發展。浮游植物作為食物鏈和營養結構的基礎環節，有些可直接用來作為環境監測的指示生物［1］，其密度、生物量、種類組成以及多樣性可更好地反映出水體的營養水平［2-3］。本研究旨在通過對漳衛南運河流域浮游植物展開全面調查，為河流內源污染治理以及生態退化診斷和修復評價提供基礎數據。

1材料與方法

1.1調查區域與樣品采集處理根據漳衛南運河流域地形以及生態特性，設置19個采樣位點，分別于2011年夏季(7月)(以下用Ⅰ代替)、2011年秋季(11月)(以下用Ⅱ代替)、2012年春季(4月)(以下用Ⅲ代替)進行采樣。浮游植物的調查研究方法按照《淡水浮游生物研究方法》［4］進行，浮游植物的鑒定主要依據《中國淡水藻類》［5］。浮游植物定性水樣用25#浮游生物網在采水點水下“∞”字型拖10min，定量水樣用有機玻璃采水器在采水點上、中、下水層采集混合樣后取1L，用15mL魯哥氏液固定，帶回室內沉淀48h，濃縮至50mL保存待檢。浮游植物定量計數時，要充分搖勻濃縮樣品，用移液器取0.1mL樣品置于浮游植物計數框內，輕輕蓋上蓋玻片(不能有氣泡)，用目鏡視野法在10×40倍光學顯微鏡下進行計數［6-8］。每瓶標本至少計數兩片，每片計數50個視野，同一樣品的兩次結果與平均數之差不大于±15%，即為有效結果，取其平均值。浮游植物由于個體小，用細胞體積法來估算該種藻類的生物量(109μm3=1mg)。為減少誤差，同一種類的大型與小型個體要分別測量體積和計數。

1.2多樣性分析浮游植物多樣性指數采用Shannon-Winner指數:上述各式中，S為樣品中的種類總數，N為樣品中所有種類的總個體數，Pi為第i個物種的個體數與樣品中的總個體數的比值。

2結果與分析

2.1浮游植物種類組成經鑒定，本次調查所采集的浮游植物共有8門131屬395種。其中綠藻門有159種，所占百分比最多，為40.3%;硅藻門有110種，所占百分比次之，為27.8%;裸藻門和藍藻門分別有56種和49種，所占百分比分別為14.20%和12.4%;隱藻門、甲藻門、金藻門、黃藻門種類數很少，分別有3種、5種、9種和4種，所占百分比分別為0.8%、1.3%、2.3%和1.0%。夏季采集浮游植物種類最多，共7門105屬296種，其中藍藻(37種)、硅藻(67種)、綠藻(132種)、裸藻(50種)、甲藻(4種)、隱藻(3種)和黃藻(3種)分別占12.5%、22.6%、44.6%、16.9%，1.4%、1.0%和1.0%;秋季采集浮游植物種類次之，共8門102屬274種，其中藍藻(33種)、硅藻(75種)、綠藻(112種)、裸藻(33種)、金藻(9種)、甲藻(3種)、隱藻(3種)和黃藻(2種)分別占12.0%、27.4%、40.9%、12.0%、3.3%、1.1%、1.1%和0.7%;春季采集浮游植物種類最少，共8門85屬180種，其中藍藻(13種)、硅藻(58種)、綠藻(72種)、裸藻(25種)、金藻(5種)、甲藻(2種)、隱藻(2種)和黃藻(3種)分別占7.2%、32.2%、40%、13.9%、2.8%、1.1%、1.1%和1.7%。

2.2浮游植物細胞數量的分布特征2011年7月至2012年4月所監測區域浮游植物平均細胞密度為2167×104cells/L，綠藻門最多，其密度為1167×104cells/L，所占百分比為53.83%;硅藻門其次，密度為509.3×104cells/L，所占百分比為23.5%;隱藻門的密度為256.4×104cells/L，所占百分比為11.83%;藍藻門的密度為137.6×104cells/L，所占百分比為6.35%;裸藻門的密度為41.3×104cells/L，所占百分比為1.91%;金藻門的密度為49.5×104cells/L，所占百分比為2.28%;甲藻門的密度為5.5×104cells/L，所占百分比為0.26%;黃藻門的密度為0.5×104cells/L，所占百分比僅為0.02%。可以看出，夏季采樣的浮游植物平均密度最大，為3350×104cells/L;春季采樣的平均密度最小，為1221×104cells/L;秋季采樣的平均密度略高，為1924×104cells/L。各監測位點在水平分布上變化較大，下游河段細胞密度整體高于上游河段。整體上漳衛南運河流域以綠藻和硅藻數量最多，裸藻、甲藻、金藻和黃藻數量很少，這些河流浮游植物常見種季節變化明顯，不同河段在相同季節差異相對不明顯(圖1)。

2.3浮游植物生物量的分布特征漳衛南運河流域浮游植物生物量(濕重)的季節變化如下:浮游植物平均生物量為25.96mg/L，其中夏季平均生物量最大，為54.43mg/L;秋季最小，為6.53mg/L。生物量密度的變化與細胞密度的變化趨勢基本上是一致的。

2.4浮游植物的優勢種漳衛南運河流域浮游植物的優勢種如下，從時空變化來看，綠藻和硅藻的優勢明顯，甲藻和黃藻很少出現，在優勢種季節演替方面，各季節優勢種演替明顯。各季節優勢種共21種，其中多數為綠藻(8種)，其次為硅藻(6種)，小環藻和小球藻多次出現在各季節的研究區域內，小環藻與錐囊藻為貧營養型水體的優勢藻類，說明監測區域水環境多為貧營養狀態，而個別河段顆粒直鏈藻和四尾柵藻成為優勢藻類，說明部分河段出現富營養化(表1)。

2.5浮游植物的多樣性指數從表2可以看出，漳衛南運河流域的Shannon指數全年為3.05～3.93，研究區域內水體環境為貧—中營養狀態。Margalef指數全年在2.14～3.47，平均值在3.01，漳衛南運河流域水體污染程度為中污染型。研究區域內Pielou指數全年為0.50～0.62，平均值為0.55，各季節差異不明顯，說明浮游植物群落全年處于成熟和穩定的狀態下。

3討論

從漳衛南運河浮游植物種類組成和數量來看，整個水域中主要以硅藻門和綠藻門為主，隱藻門、甲藻門、金藻門易生活在清潔、流動水體中的藻類比較少見，在岳城水庫、四女寺和辛集閘，隱藻門的尖尾藍隱藻和嚙蝕隱藻以及金藻門的圓筒錐囊藻成為優勢種，說明其水體比較清潔。在北方寒冷地區季節間溫差大，硅藻能夠適應多變的環境條件，容易成為水體主要種類;夏、秋兩季水溫升高，光照充足，營養鹽豐富，適合綠藻大量繁殖，因此，硅藻和綠藻成為漳衛南運河流域浮游植物的主要類群。浮游植物是水生生態系統的初級生產者，它對水體營養狀態的變化能迅速做出響應［12］。浮游植物群落結構與水體營養水平存在相關性［13］。漳衛南運河流域春、夏、秋三季浮游植物群落結構組成存在一定差異，由夏季的綠藻———硅藻———藍藻型發展到秋季的硅藻———綠藻型再到春季的綠藻———硅藻型。一般來說，以金藻和黃藻類為主的水體多屬貧營養型水體，以甲藻、隱藻和硅藻類為主的水體多為中營養型水體，以綠藻和藍藻類為主的水體多為富營養型水體［14］。而漳衛南運河浮游植物按照生物量大小排序主要由綠藻、硅藻、隱藻、藍藻和裸藻組成，其群落組成主要為綠藻———硅藻類型，這種群落類型的水體指示水體環境為貧———中營養狀態，貧———中營養狀態的指示種類在漳衛南運河流域也有出現，如金藻門的圓筒錐囊藻。但由于河流生態環境惡化，大量水生物種滅絕，研究區域不同點位的浮游植物群落結構特征顯示，有些水體已經有一定程度的富營養化，出現了富營養化的指示種類，例如經常分布在富營養化水體的四尾柵藻在研究周期內出現頻率較高，因此，應采取相應的措施改善和保護漳衛南運河流域生態環境，防治水生態環境的惡化。浮游植物的種類組成能反映水體的污染狀態，特別是一些污染指示種［15-17］。從各采樣點優勢種類來看，小環藻為出現頻率最高的優勢種，顆粒直鏈藻也在某些水域成為優勢種，而它們都是乙型中污水體的指示種類，可見，漳衛南運河流域處于乙型中污水體水平，這與漳衛南運河流域浮游值物種類組成、多樣性分析特點是一致的。綜上所述，2011年7月—2012年4月，漳衛南運河流域研究區域內的19個采樣點普遍處于貧———中營養狀態，某些采樣點處于中度污染。通過對漳衛南運河流域春夏秋三季浮游植物群落組成及其分布特征的研究表明，漳衛南運河流域浮游植物種群的季節演替受各種生物因素影響。浮游植物群落結構在監測漳衛南運河流域水環境變化或富營養化過程中具有一定的指示作用，可為河流內源污染治理和生態退化、診斷和修復評價提供基礎數據支持。

作者：李俊 張云 劉曉光 徐寧 趙習 胡思帆 鄧金釵 馬徐發 單位：華中農業大學水產學院 水利部海河水利委員會漳衛南運河管理局 水利部海河水利委員會水資源保護科學研究所