貴州舞陽河景區(qū)夏季浮游植物群落特征及水質(zhì)評價

劉之威+晏妮+任啟飛+陳椽

摘要：2012年8月對貴州舞陽河風(fēng)景區(qū)浮游植物進(jìn)行了調(diào)查，并對水體的水質(zhì)進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，調(diào)查期間鑒定出的浮游植物屬于5門58屬共149種，其中硅藻種數(shù)最多，占總種數(shù)的46.31%。舞陽河夏季浮游植物細(xì)胞密度平均值為16.7×105個/L，生物量平均值為1.58 mg/L。使用指示生物法和多樣指數(shù)法，表明舞陽河水質(zhì)總體處于α-中污帶與β-中污帶之間。

關(guān)鍵詞：貴州舞陽河;浮游植物;群落結(jié)構(gòu);水質(zhì)評價

中圖分類號：X824 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：0439-8114（2015）02-0326-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.02.018

Phytoplankton Community Structure and Water Quality of Wuyang River

Scenic Area of Guizhou Province in Summer

LIU Zhi-wei1， YAN Ni1， REN Qi-fei2， CHEN Chuan1

（1.School of Life Sciences，Guizhou Normal university，Guiyang 550001，China;2. Guizhou Institute of Botany，Guiyang 550001，China）

Abstract： The phytoplankton community structure and water quality of Wuyang River scenic area of Guizhou province in August of 2012 was studied. The resules showed that a total of 149 species phytoplankton belonged to 58 genera of 5 phyla were indentified. Bacillariophyta accounted for 46.30% of the total. The average of phytoplankton cell density was 16.7×105 cells/L of Wuyang River in summer. The average of biomass was 1.58 mg/L. Bio-indicator and biological index proved that the water quality of Wuyang River was between α-mesosaprobic zone and β-mesosaprobic zone.

Key words： Guizhou Wuyang River; phytoplankton; community structure; water quality evaluation

浮游植物是水體中的初級生產(chǎn)者，在水體生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用，其群落結(jié)構(gòu)直接影響水生系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)，并能對環(huán)境變化迅速做出響應(yīng)，故浮游植物的群落結(jié)構(gòu)與其生活水域的水質(zhì)狀況密切相關(guān)，在一定程度上反映了水體的生態(tài)環(huán)境狀況，因此利用浮游植物評價和監(jiān)測水質(zhì)得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

舞陽河全長400多千米，發(fā)源于貴州省甕安縣谷才村，流經(jīng)黔東南州黃平、施秉、鎮(zhèn)遠(yuǎn)、岑鞏和銅仁地區(qū)玉屏縣，出湖南新晃、黔陽等地匯入洞庭湖。舞陽河國家級風(fēng)景區(qū)屬于舞陽河施秉縣段，以縣城為中心向東、北、西呈扇形展開，該區(qū)域?qū)僦衼啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，景區(qū)內(nèi)森林茂密，植物種類豐富。風(fēng)景區(qū)水域包括上舞陽三峽、下舞陽三峽及杉木河等。近年來對景區(qū)水域的浮游植物研究較少，僅有陳椽等[2]對風(fēng)景區(qū)水域的藻類植物區(qū)系組成做過初步研究。目前，對風(fēng)景區(qū)水域內(nèi)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的研究以及利用浮游植物評價和檢測水質(zhì)基本屬于空白狀態(tài)。本研究對舞陽河風(fēng)景區(qū)不同水域浮游植物的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)論述，并利用系統(tǒng)聚類法與浮游植物評價的方法對不同水域的水質(zhì)進(jìn)行了評價和檢測。

1 ?材料與方法

1.1 ?采樣點(diǎn)設(shè)置

本研究根據(jù)舞陽河國家級風(fēng)景區(qū)的水域分布，選取了9個采樣點(diǎn)（圖1）。

在舞陽河干流上取6個點(diǎn)。前3個點(diǎn)位于大壩上游，屬于上舞陽景區(qū)，為水庫水體，點(diǎn)1位于上舞陽小塘河支流的入水口;點(diǎn)2位于河流主干道;點(diǎn)3位于大壩前方50 m處。后3個點(diǎn)在大壩下游，為河流水體，點(diǎn)4位于施秉縣城內(nèi);點(diǎn)5位于下舞陽景區(qū)的游輪碼頭;點(diǎn)6位于鎮(zhèn)遠(yuǎn)青龍洞。水流方向與采樣點(diǎn)序號從小到大的排列方向相同。

在舞陽河支流上取3個點(diǎn)。點(diǎn)7和點(diǎn)8均位于舞陽河的支流杉木河上，水流較快。點(diǎn)7位于漂流河段，在點(diǎn)8的上游。點(diǎn)8位于杉木河口，距離舞陽河杉木河入水口約1 km。點(diǎn)9位于下舞陽河支流相見河的游輪碼頭。

在9個采樣點(diǎn)中，位于杉木河上的點(diǎn)7、點(diǎn)8和位于施秉縣城內(nèi)的點(diǎn)4水位較淺，肉眼可見河床，且流速較大。處于漂流河段的點(diǎn)7進(jìn)行漂流的游人很多。同為游輪碼頭的點(diǎn)5和點(diǎn)9游輪和游人較多。

1.2 ?采樣和分析方法

理化監(jiān)測項目有透明度（SD）、化學(xué)耗氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）。透明度采用塞氏圓盤法;溶解氧濃度采用HANNA 1 HI91410型溶解氧測定儀測定;其余理化項目采集后帶回實驗室測定，依照《水質(zhì)分析方法（國家）標(biāo)準(zhǔn)匯編》規(guī)定的方法進(jìn)行。葉綠素a濃度的測定采用分光光度法。浮游植物采集及定性定量分析依照《淡水浮游生物研究方法》進(jìn)行。endprint

多樣性指數(shù)根據(jù)Margalef多樣性指數(shù)公式d=（S-1）/lnN（其中S為種類數(shù)，N為個體數(shù)）， 求得浮游植物的多樣性指數(shù)d值。按照Shannon-Weaver 多樣性指數(shù)公式H=-∑■■（Pilog2Pi）（Pi=Ni /N）求得浮游植物的多樣性指數(shù)H值（H為Shannon-Weaver多樣性指數(shù)，S為種類數(shù)）。按照Evennes Index指數(shù)公式e=H/log2S，求得浮游植物的均勻度指數(shù)e值[3]。以浮游植物種類和細(xì)胞數(shù)量組成原始數(shù)據(jù)矩陣，矩陣的樣本為所監(jiān)測的9個采樣點(diǎn)，矩陣的變量為每個站點(diǎn)中的浮游植物種類。應(yīng)用Prime軟件，通過Bray-Curtis相似性測定，建立每個采樣點(diǎn)的等級相似矩陣，并在此基礎(chǔ)上建立聚類分析圖[4，5]。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?舞陽河水質(zhì)影響因子

根據(jù)國家環(huán)?？偩趾蛧屹|(zhì)量檢驗檢疫總局發(fā)布的《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）， 舞陽河TN含量為0.79～1.01 mg/L，除了點(diǎn)4的 TN含量超標(biāo)外，其他采樣點(diǎn)均在Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi); NH3-N含量為0.06～0.20 mg/L，所有采樣點(diǎn)的NH3-N含量均在Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。TP含量為0.06～0.18 mg/L， 除了點(diǎn)8以外， 其余8個采樣點(diǎn)均未達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn); 其他各項監(jiān)測指標(biāo)均達(dá)Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求（表1）。

由表1可知，各采樣點(diǎn)的TN變化幅度相對較小，TP則有較大變化。位于干流上游的3個采樣點(diǎn)的TP含量小于干流下游的3個采樣點(diǎn)，這可能是因為上游人煙稀少，含磷的化合物排入較少，故其含量較低。而下游3個采樣點(diǎn)中，點(diǎn)4與點(diǎn)6均位于縣城內(nèi)，點(diǎn)5為游輪碼頭，人口稠密，生活污水和含有磷肥的地表水排入較多。而剩下的3個采樣點(diǎn)中，點(diǎn)7位于杉木河上游，水流較急，水流侵蝕含磷礦石使得含磷化合物溶于水體導(dǎo)致TP含量升高。在水體流向下游的過程中，水流速度減緩，水體中含磷化合物逐漸沉積在河床上，故位于杉木河下游的點(diǎn)6的TP含量較點(diǎn)5減少。點(diǎn)9為相見河上的游輪碼頭，游人較多，生活污水的排入造成TP含量較大。

2.2 ?浮游植物種類組成和分布特征

對本次調(diào)查所采集的樣品進(jìn)行定性分析，初步鑒定出浮游植物屬于5門7綱18目28科58屬共149種。其中以硅藻門的屬、種數(shù)及其所占比例最高，共計20屬69種，占總種數(shù)的46.31%;其余依次為綠藻門21屬46種，占總種數(shù)的30.87%;藍(lán)藻門13屬27種，占總種數(shù)的18.12%;隱藻門2屬5種，占總種數(shù)的3.36%;甲藻門2屬2種，占總種數(shù)的1.34%（圖2）。

以9個采樣點(diǎn)中至少出現(xiàn)4次的浮游植物為常見種。藍(lán)藻門中的常見種包括不定微囊藻（Microcystisincerta），邊緣微囊藻（Microcystismarginata），高氏隱球藻（Aphanocapsakoordensi）;硅藻門中的常見種包括眼斑小環(huán)藻（Cyclotellaocellata），科曼小環(huán)藻（Cyclotellacomensis），肘狀針桿藻（Synedraulna），尖針桿藻（Synedraacusvar），短線脆桿藻（Fragilariabrevistriata），鈍脆桿藻（Fragilariacapucina），短小舟形藻（Naviculaexigua）;甲藻門中的常見種包括角甲藻（Ceratiumhirundinella）;隱藻門中的常見種包括卵形隱藻（Cryptomonasorata），嚙蝕隱藻（Cryptomonaserosa）;綠藻門中的常見種為球衣藻（Chlamydomonasglobosa），微球衣藻（Chlamydomonasmicrosphaerella），雙對柵藻（Scenedesmusbijuga），柯氏并聯(lián)藻（Quadrigulachodatii）[6-9]。

各采樣點(diǎn)的浮游植物種數(shù)如表2所示。由表2中知，位于大壩上游的3個采樣點(diǎn)，在種類上以藍(lán)藻門和綠藻門為主，兩者所占比例接近80.00%。位于相見河游輪碼頭的點(diǎn)9與上游3個采樣點(diǎn)的種類組成相近，藍(lán)綠藻種類占總種類的72.00%。干流上大壩下游的3個點(diǎn)，在種類上以硅藻門和綠藻門為主，硅藻門植物最多，綠藻門次之，硅藻門和綠藻門種類占總種數(shù)的80.77%～92.59%。在這3個點(diǎn)中，位于下舞陽景區(qū)游輪碼頭的點(diǎn)5的浮游植物種數(shù)最多，且每門浮游植物的種類大于其他兩個點(diǎn)。杉木河上的點(diǎn)7和點(diǎn)8的種類組成相近，在種類上以硅藻門為主，硅藻門種數(shù)占總種數(shù)的75.00%以上。

2.3 ?浮游植物細(xì)胞密度、生物量的水平分布

由圖3可知，舞陽河夏季浮游植物的平均細(xì)胞密度為16.68×105個/L，變化幅度為1.70×105～64.89×105個/L。各樣點(diǎn)細(xì)胞密度的排列順序為3>2>1>9>5>4>8>7>6。生物量的平均值為1.58 mg/L，變化幅度為0.23～3.80 mg/L。各樣點(diǎn)生物量排列順序為3>1>9>2>5>8>4>6>7（圖4）。生物量的大小排序與細(xì)胞密度不盡相同，這主要是由于不同種類藻類的體積差異較大。如點(diǎn)9的總細(xì)胞密度小于點(diǎn)2，但其甲藻門密度相對較大，而甲藻門細(xì)胞體積相對較大，故其生物量大于點(diǎn)2。點(diǎn)4細(xì)胞密度大于點(diǎn)8，但點(diǎn)8中細(xì)胞體積較大的硅藻門和隱藻門密度較大，故點(diǎn)4生物量小于點(diǎn)8。由于點(diǎn)6含有較多細(xì)胞體積較大的綠藻門植物，故點(diǎn)6的生物量大于點(diǎn)7。

上游3個樣點(diǎn)的平均細(xì)胞密度為39.27×105個/L，平均生物量為2.64 mg/L;下游3個點(diǎn)的平均細(xì)胞密度為5.20×105個/L，平均生物量為0.94 mg/L。上游的平均細(xì)胞密度約是下游的7.6倍，平均生物量約為下游的2.8倍，由圖2可知，上游藍(lán)藻門的密度和比例均遠(yuǎn)高于下游，這可能是因為上游水壩的建立使水體流速較緩，水體滯留時間變長，水體環(huán)境更適宜浮游植物特別是藍(lán)藻門植物的生長。endprint

2.4 ?浮游植物群落聚類分析

對各采樣點(diǎn)浮游植物的密度進(jìn)行4次開方后構(gòu)建Bray-Curtis相似矩陣，在此基礎(chǔ)上采用組間平均聚類法進(jìn)行分層聚類分析，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，若以采樣點(diǎn)生物樣本組成相似的30%為標(biāo)準(zhǔn)，各采樣點(diǎn)可以分為4大類，第一類為點(diǎn)1、2、3、9，這一類由上游3個點(diǎn)與相見河碼頭采樣點(diǎn)組成，其基本特征是在種類和細(xì)胞密度組成上，藍(lán)藻門占據(jù)第一優(yōu)勢，綠藻門占據(jù)第二優(yōu)勢，為藍(lán)綠藻群落;第二類為點(diǎn)5，這類在種類上以硅藻門和綠藻門為主，在細(xì)胞組成上各門分布較為均勻，藍(lán)藻門密度最大，次之為隱藻門，再次之為硅藻門，為藍(lán)-隱-硅藻群落;第三類為點(diǎn)4，7，8，這一類在種類和細(xì)胞密度組成上都以硅藻為主，為硅藻群落;第四類為點(diǎn)6，在種類和細(xì)胞密度組成上以硅藻門和綠藻門為主，為硅藻和綠藻群落。

根據(jù)浮游植物群落聚類分析結(jié)果可知，所調(diào)查的采樣點(diǎn)可以分為4個類型，第一類型為舞陽河水壩上游和相見河游輪碼頭;第二類型為下游干流的游輪碼頭;第三類型為杉木河和施秉城中段;第四類型為鎮(zhèn)遠(yuǎn)青龍洞。其中，第一類型和第二類型的水體流速比第三類型緩慢。這是因為大壩的建立使大壩上游的水體流速減緩，而兩個碼頭雖在空間上遠(yuǎn)離大壩上游，但其選址均為水流平緩易于游船停泊之處。第三類型的采樣點(diǎn)在地理位置上較接近，杉木河的河水直接流入施秉城中段水域，且河床肉眼可見，水流流速較急。第四類型在空間上遠(yuǎn)離其他類型，其浮游植物群落結(jié)構(gòu)也與其他類型大不相同，與其他類型的樣本組成相似性不到10%。

水體流速是浮游植物生長的重要影響因子，關(guān)于流速和浮游植物生長的相關(guān)研究，有的學(xué)者認(rèn)為浮游植物的生長速率隨流速的增加而減小，在流速接近于0時達(dá)到最大;有的學(xué)者認(rèn)為流速對浮游植物生長的影響存在一個臨界閾值，當(dāng)流速大于或小于這個臨界閾值時，浮游植物的生長速率減小[10]。在氣候條件和營養(yǎng)鹽條件均適宜浮游植物生長的情況下，流速成為主要的限制因子[11]。由本研究調(diào)查結(jié)果可知，第一類型和第二類型的群落相似性較其他類型接近，水體流速也比其他類型小，兩者浮游植物的細(xì)胞密度和生物量均遠(yuǎn)高于其他類型（圖2，圖3），這表明流速很可能是影響舞陽河水域浮游植物群落結(jié)構(gòu)和生長的重要因素。

2.5 ?水質(zhì)評價

水生生物已廣泛應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測，各藻類類群在群落中所占比例常作為污染指標(biāo)的檢測依據(jù)[12-14]。參考國內(nèi)外已報道的污染指示藻種及其指示污染等級[15，16]，此次舞陽河出現(xiàn)的污染藻類共有56種，其中指示多污帶的有3種，指示α-中污帶的有32種，指示β-中污帶的有40種，指示寡污帶的有14種，各采樣點(diǎn)的污染指示種分布情況見表2。從污染指示種種類上看，α-中污帶指示種與β-中污帶指示種占主要優(yōu)勢，因此可認(rèn)為舞陽河水體水質(zhì)在整體上處于α-中污帶與β-中污帶之間。

詹玉濤等[17]利用指示性生物法對河流的污染程度進(jìn)行劃分，藍(lán)藻門占70.00%以上，耐污種大量出現(xiàn)的為多污帶;藍(lán)藻門占60.00%左右，浮游植物較多為α-中污帶;硅藻門及綠藻門為優(yōu)勢類群，各占30.00%左右為β-中污帶;硅藻門為優(yōu)勢類群，占60.00%以上為寡污帶。第一類型藍(lán)藻門共占68.00%，浮游植物細(xì)胞密度較大，應(yīng)處于α-中污帶。而第二類型藍(lán)藻門占34.11%，硅藻門占22.15%，應(yīng)處于α-中污帶與β-中污帶之間。第三類型的硅藻門占70.95%， 應(yīng)處于寡污帶。第四類型硅藻門占30.00%，綠藻門占60.00%， 應(yīng)處于α-中污帶與β-中污帶之間。

按照多樣性指數(shù)d值評價水體污染程度的標(biāo)準(zhǔn)（0～1為重度污染;1～2為嚴(yán)重污染;2～4為中度污染;4～6為輕度污染;大于6為清潔水）、多樣性指數(shù)H值評價水體污染程度的標(biāo)準(zhǔn)（0～1為重污染;1～3為中污染;大于3為輕污染或無污染）以及均勻度指數(shù)e值評價水體污染程度的標(biāo)準(zhǔn)（0～0.3為重污染;0.3～0.5為中污染;0.5～0.8為輕污染），由表3可知，第二類型水質(zhì)最好，為輕污染;第三類型次之，也為輕污染;第四類型第三，為中污染;第一類型水質(zhì)最差，也為中污染。

綜合兩種評價方法可知舞陽河水體在總體上處于α-中污帶與β-中污帶之間，而4種類型中，水質(zhì)優(yōu)劣程度由高到低依次為第二類型>第三類型>第四類型>第一類型。

3 ?小結(jié)與討論

夏季舞陽河鑒定出浮游植物5門7綱18目28科58屬共149種。其中以硅藻門的屬、種數(shù)及其所占比例最高，共計20屬69種，占總種數(shù)46.31%;其余依次為綠藻門21屬46種，占總種數(shù)的30.87%;藍(lán)藻門13屬27種，占總種數(shù)的18.12%;隱藻門2屬5種，占總種數(shù)的3.36%;甲藻門2屬2種，占總種數(shù)的1.34%。平均細(xì)胞密度為16.68×105個/L，變化幅度為1.70×105～64.89×105個/L。生物量的平均值為1.58 mg/L，變化幅度為0.23～3.80 mg/L。

對浮游植物群落進(jìn)行分層聚類分析，結(jié)果表明，所調(diào)查的采樣點(diǎn)可以分為4個類型，第一類型為舞陽河水壩上游和相見河游輪碼頭，為藍(lán)綠藻群落;第二類型為下游干流的游輪碼頭，為藍(lán)-隱-硅藻群落;第三類型為杉木河和施秉城中段，為硅藻群落;第四類型為鎮(zhèn)遠(yuǎn)青龍洞，為硅綠藻群落。

根據(jù)指示性生物法和多樣指數(shù)法，舞陽河水質(zhì)在總體上處于α-中污帶與β-中污帶之間，而4個類型中，水質(zhì)由高到低依次為第二類型、第三類型、第四類型、第一類型。

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