貴州草海濕地浮游植物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性分析

梁正其，陳方銀，李秀紅，何天容，周其椿(．銅仁學(xué)院，貴州銅仁 55400;2．貴州大學(xué)喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽(yáng) 55000;．貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院水產(chǎn)科學(xué)系，貴州貴陽(yáng) 55000)

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者，是整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基礎(chǔ)，它對(duì)水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的變化能迅速做出響應(yīng)［1］。由于浮游植物的群落結(jié)構(gòu)與其生活水域的水質(zhì)狀況密切相關(guān)，在不同營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的水體中，分布著不同群落結(jié)構(gòu)的浮游植物，所以浮游植物群落結(jié)構(gòu)能夠綜合、真實(shí)地反映水體生態(tài)環(huán)境狀況［2］。

貴州威寧草海濕地為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，“中國(guó)生物多樣性保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃”將其列為一級(jí)保護(hù)濕地，其濕地生態(tài)系統(tǒng)包括草海深水域、淺水沼澤和莎草濕地、草甸。草海濕地集水域面積為96 km2，水域平均水深2 m。草海有著豐富的水生動(dòng)植物種類和較高生產(chǎn)力的水生生物群落，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能完整，為我國(guó)亞熱帶高原濕地生態(tài)系統(tǒng)的典型代表。

草海曾遭受到周圍鉛鋅冶煉及大量生活生產(chǎn)廢水的污染［3－4］。2007年錢曉莉?qū)Σ莺Ｋ虿糠止植家?guī)律做了初步研究，結(jié)果表明水體汞含量雖然不高，但沉積物汞濃度達(dá)到762．7 ～1 014．7 ng/g，超過(guò)沉積物I類標(biāo)準(zhǔn)5 倍［5］。顯然，草海濕地沉積物曾遭受到明顯的汞污染，對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)安全造成潛在的威脅。2005年潘鴻等對(duì)草海浮游植物進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)藻類極多，出現(xiàn)水華，污染較為嚴(yán)重［6］。隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，工業(yè)廢水和生活污水排放量日益增加，流域開發(fā)加劇，加上人們環(huán)境意識(shí)的淡薄，給許多的水環(huán)境造成不良的影響，水質(zhì)惡化、水體富營(yíng)養(yǎng)化、生物群落的退化等環(huán)境問(wèn)題不斷發(fā)生，致使水生生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，水環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為我國(guó)當(dāng)前面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一。浮游生物、水生微型動(dòng)物、大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物、顫蚓、搖蚊幼蟲、硅藻、小球藻、柵藻、水生維管束植物等均可用作水污染的指示生物。我國(guó)從20世紀(jì)60年代起開始對(duì)水質(zhì)進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)的，到目前為止，取得了很多的研究成果，特別是運(yùn)用藻類、原生動(dòng)物、底棲無(wú)脊椎動(dòng)物等指示水體污染狀況方面的研究較多［7－12］。自潘鴻等［6］研究以后，已過(guò)去近10年，草海管理局對(duì)草海采取禁止機(jī)動(dòng)船只出沒(méi)湖面，種植大量水草，嚴(yán)禁周邊生活污水向草海的排放等措施，對(duì)草海濕地水質(zhì)進(jìn)行治理，現(xiàn)在水質(zhì)已大有好轉(zhuǎn)。因此，該研究通過(guò)2014年秋季的調(diào)查，了解草海濕地治理后浮游植物種群的變化，為草海污染的進(jìn)一步整治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 采樣點(diǎn)位置和時(shí)間 按照湖泊調(diào)查規(guī)范，根據(jù)草海水域特點(diǎn)，設(shè)置9個(gè)區(qū)進(jìn)行采樣，分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ表示。采樣點(diǎn)具體位置如圖1。

1．2 浮游植物采集、計(jì)數(shù)方法 定性樣品用25號(hào)浮游生物網(wǎng)采集，在水深0．5 m處以5 m/s的速度左右拖拉5～7 min，帶回實(shí)驗(yàn)室在10×40倍光學(xué)顯微鏡下觀察分類;定量樣品用5 000 ml有機(jī)玻璃瓶采水器在水深上層(離湖面1 m)、中層(離湖面2 m)、下層(離湖面3 m)采水。浮游植物樣品采集時(shí)，分別采取各層湖水5 000 ml，倒入桶內(nèi)混勻，取出其中1 000 ml，加入5%的魯哥氏液固定，帶回實(shí)驗(yàn)室后，靜置沉淀24 h后濃縮至20 ml供鏡檢。然后搖勻取出水樣，取出0．1 ml樣品，利用浮游植物分析框在10×40倍光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行分類，浮游植物分類參照韓茂森等［13］的方法。計(jì)數(shù)時(shí)搖勻濃縮液后取0．1 ml樣品放入計(jì)數(shù)框中，觀察400個(gè)視野。對(duì)于個(gè)體大的種類在10×10倍下觀察計(jì)數(shù)，每個(gè)樣品觀察3片，取平均值，最后換算成每升水樣藻類的細(xì)胞數(shù)量(個(gè)/L)。由于浮游植物的比重接近于l，故可以直接由浮游植物的體積換算為生物量(濕質(zhì)量)，即生物量為浮游植物的數(shù)量乘以各自的平均體積，單位為mg/L。

1．3 分析數(shù)據(jù) 浮游植物的主要生態(tài)指數(shù)，如優(yōu)勢(shì)度(Y)、多樣性(H')、均勻度(J')按以下公式計(jì)算。浮游植物優(yōu)勢(shì)種根據(jù)優(yōu)勢(shì)度值Y來(lái)確定:Y=ni/N×fi;物種多樣性指數(shù)的計(jì)算采用Shannon－Wiener多樣性指數(shù)物種均勻度指數(shù)J'采用Peilou的計(jì)算公式:J'=H'/log2S。式中，ni為第i種的數(shù)量;N為采集樣品中的所有種類總個(gè)體數(shù);S為種類群數(shù);Pi為第i種的個(gè)體數(shù)與樣品中的總個(gè)體數(shù)的比值(ni/N);fi為該種在各樣品中出現(xiàn)的頻率。

2 結(jié)果

2．1 浮游植物種類組成 浮游植物有7門17目2亞目33科49屬109種，其浮游植物種類名錄見表1。綠藻門種類最多，5目15科18屬共36種，占總數(shù)的33．03%;硅藻門次之，5目8科11屬共33種，占總數(shù)的29．66%;藍(lán)藻門3目5科12屬24種，占22．02%;甲藻門1目1亞目2科2屬6種，占5．50%;裸藻門為1目1科1屬5種，占4．59%;金隱藻門1目1科1屬4種，占3．67%;金藻門1目1科1屬1種，占0.92%。綠藻在物種上占顯著優(yōu)勢(shì)，硅藻門次之。

2．2 草海濕地夏季浮游植物分布密度和生物量 草海濕地秋季浮游植物平均數(shù)量為1．73×106個(gè)/L，硅藻門數(shù)量最多，平均為5．72×105個(gè)/L，藍(lán)藻門次之，平均為4．47×105個(gè)/L，其中硅藻門中的小環(huán)藻，藍(lán)藻門的色球藻、微囊藻和甲藻門的坎寧頓多甲藻平均數(shù)量分別為2．32 ×105、7．19 ×104、7．26 ×104、9．58 ×104個(gè)/L。草海濕地秋季浮游植物的平均生物量為3．85 mg/L，其中硅藻門最多，平均為1．66 mg/L，甲藻門次之，平均為1．00 mg/L。

表1 草海濕地浮游植物物名錄

續(xù)表1

2．3 浮游植物優(yōu)勢(shì)種、均勻度和多樣性 該次草海濕地的調(diào)查以優(yōu)勢(shì)指數(shù)(Y≥0．02)［14－15］定為優(yōu)勢(shì)種，綠藻門的小環(huán)藻為優(yōu)勢(shì)種，優(yōu)勢(shì)度為0．027。從浮游植物多樣性分析結(jié)果可知，2014年草海濕地浮游植物多樣性較好，多樣性指數(shù)在1．76～3．25之間，平均值為2．51;從浮游植物均勻度分析結(jié)果看，其草海濕地浮游植物均勻度指數(shù)在0．26～0．48之間，平均值為0．36;其中陽(yáng)關(guān)山的均勻指數(shù)最大，姜家灣到東山中心的均勻指數(shù)最小(表2)。結(jié)果顯示，草海濕地浮游植物均勻度指數(shù)較好。

表2 草海濕地浮游植物多樣性值與均勻度值

3 結(jié)論與討論

3．1 與2005年草海濕地浮游植物調(diào)查的比較 在草海濕地浮游植物種類組成研究方面，潘鴻等［6］在2004年1月至2005年1月的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，草海濕地浮游植物有7門23目41科96屬，綠藻、藍(lán)藻所占比例較高，而該次調(diào)查的浮游植物有7門17目2亞目33科49屬，種類大幅度減少，尤其是綠藻和藍(lán)藻。2005年調(diào)查發(fā)現(xiàn)的60多種水華藻類，該次調(diào)查幾乎未見，綠藻、藍(lán)藻所占比例從74．35%下降到55．05%，硅藻門所占比例從14．10%上升到了29．66%，其余甲藻、金藻、裸藻等種類也從11．15%上升到了14．68%，藍(lán)藻門和綠藻門明顯下降，硅藻門所占比例明顯上升，且裸藻、隱藻種類有所增加。研究表明，草海濕地富營(yíng)養(yǎng)化程度明顯降低，水質(zhì)變好，草海濕地富營(yíng)養(yǎng)化程度比2005年明顯降低。近10年來(lái)經(jīng)過(guò)對(duì)草海濕地水質(zhì)污染的治理，現(xiàn)已取得較好效果。

3．2 優(yōu)勢(shì)種、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)

3．2．1 優(yōu)勢(shì)種。優(yōu)勢(shì)種種類數(shù)及其數(shù)量對(duì)群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要影響;優(yōu)勢(shì)種種類數(shù)越多且優(yōu)勢(shì)度越小，則群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、穩(wěn)定［16］。該次調(diào)查顯示，2014年草海濕地采樣點(diǎn)的浮游植物優(yōu)勢(shì)種僅為小環(huán)藻1種，色球藻、微囊藻、坎寧頓多甲藻相對(duì)較多，優(yōu)勢(shì)種種數(shù)較少且優(yōu)勢(shì)度不高，表明草海濕地浮游植物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對(duì)較低。

3．2．2 藻類多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)。以Shannon－Wiener多樣性指數(shù)來(lái)看，H'值0～1為重污染，1～3為中污染，＞3為輕污染或無(wú)污染。計(jì)算結(jié)果表明，草海濕地各采樣區(qū)的H'均在1～3之間，反映水體為中污染。均勻度指數(shù)J'值0～0．3 為重污染，0．3 ～0．5 為中污染，0．5 ～0．8 為輕污染或無(wú)污染。經(jīng)計(jì)算，草海J'值均在0．3～0．5之間，說(shuō)明水體為中污染。綜上所述，草海濕地現(xiàn)在為中污染。

2005年潘鴻等對(duì)草海濕地浮游植物的調(diào)查研究結(jié)果顯示，2005年草海濕地處于重污染狀態(tài)，且頻繁出現(xiàn)水華［6］。而該次研究表明，草海濕地為中污染狀態(tài)，污染程度大大降低，究其污染程度降低的主要原因，認(rèn)為有幾方面:草海管理局在草海濕地種植有益水生植物，可以凈化水質(zhì);打撈濕地湖泊內(nèi)的腐爛垃圾;禁止動(dòng)力船舶在湖面運(yùn)行，改用人工劃船，因動(dòng)力船舶帶來(lái)的污染得到控制;禁止旅客在旅游過(guò)程中亂扔垃圾等，經(jīng)多年治理，草海濕地湖面垃圾減少;禁止城鎮(zhèn)生活污水向湖內(nèi)排放，草海濕地周邊地區(qū)居民禁止使用含磷洗滌劑，未經(jīng)處理的污水不得排入湖中;近10年來(lái)，政府每年向草海濕地內(nèi)投放一定量的鰱、鳙魚苗，濾食湖內(nèi)浮游動(dòng)植物，對(duì)凈化草海濕地水質(zhì)起到了極大的作用。

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