黑龍江上游江段著生藻類群落結構與水質(zhì)狀況研究

林繁會 陳偉莉 曹福全

摘?要：2017-2018年的5-10月，調(diào)查黑龍江上游漠河至黑河江段不同河道的五個斷面，監(jiān)測水環(huán)境因子，分析著生藻類的群落組成、優(yōu)勢種的時空分布和生物量.研究結果表明，黑龍江上游水質(zhì)狀況較好，五個斷面均為國家II-III類水質(zhì)標準;上游江段著生藻類主要以沙型藻類和附泥型藻類為主，共檢測出6門98屬種;水溫和總氮是影響著生藻類分布的主要限制因子.

關鍵詞：黑龍江;著生藻類;群落結構;水質(zhì)狀況

[中圖分類號]Q89?[文獻標志碼]A

文章編號：1003-6180（2019）02-0031-05

著生藻類生長位置相對穩(wěn)定，附著在河流基底的沉積物、水草、沿岸砂石、水生植物和水生動物上，是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要初級生產(chǎn)者和水化學調(diào)節(jié)者[1]，對污染物反應靈敏，可依據(jù)不同物種的生物指示作用，顯示對環(huán)境變化的耐受性，所以被廣泛用于環(huán)境污染和水質(zhì)監(jiān)測.著生藻類固定在一定位置，在流速較大的河流，能比浮游植物更為準確地反映水質(zhì)狀況.[2]筆者于2017-2018年的5-10月，對黑龍江上游江段漠河至黑河不同河道的五個斷面采樣調(diào)查，對水環(huán)境因子進行監(jiān)測，分析著生藻類的群落組成、優(yōu)勢種的時空分布、細胞密度等，探討著生藻類的群落分布和水環(huán)境理化指標的關系，為江河水質(zhì)的變遷、評價與管理提供生物學依據(jù).

1?材料與方法

1.1?研究區(qū)域概況

黑龍江發(fā)源于我國大興安嶺的石勒喀河，流經(jīng)漠河、塔河、呼瑪、黑河、蘿北、同江、撫遠等縣市，至哈巴羅夫斯克與南來的支流烏蘇里江匯合后流入俄羅斯境內(nèi).洛古河村至黑河市為上游，地處中高緯地區(qū)，屬寒溫帶與溫帶氣候，江寬水深，流速較快，水生生物資源豐富，全長900公里，流經(jīng)大興安嶺.上游每年11月份進入長達6個月的結冰期.春季氣溫回升，積雪融化后補給河流，河水上漲.黑龍江上游較大支流呼瑪河位于呼瑪縣南部，上游右岸支流拖牛河在三卡村附近注入，法別拉河在上馬場鄉(xiāng)附近注入黑龍江.采用GPS定位設置五個斷面作為采樣點：Ⅰ號斷面歐浦鄉(xiāng)，Ⅱ號斷面金山鄉(xiāng)，Ⅲ號斷面呼瑪縣，Ⅳ號斷面三卡鄉(xiāng)，Ⅴ號斷面黑河市區(qū)的長發(fā)屯.[3]

1.2?樣品分析及主要理化因子測定

著生藻類采集用天然基質(zhì)采樣和人工基質(zhì)采樣器相結合的方法.[4]人工基質(zhì)采樣：將采樣器上插入玻片作為人工基質(zhì)，懸掛在水下10 cm或更深一些，一段時間后刮下玻片上的著生物.天然基質(zhì)采樣：直接用尼龍刷將天然基質(zhì)一定面積上著生的藻類刷下即可.刷下的液體充分混合搖勻，其中一部分轉入50 mL標本瓶中定容，用作定量計數(shù)，另一部分立即加魯哥固定液固定，按照文獻[5]的方法進行標本鑒定和計數(shù)，計算種類數(shù)、單位體積細胞數(shù)（細胞密度）、生物量.在標本采集的同時，采集水樣，避光保存.分析水溫（WT）、溶解氧（DO）、生物需氧量（BOD）、化學需氧量（COD）、酸堿度（pH）、高錳酸鹽指數(shù)、總氮（TN）和總磷（TP）等理化指標.

2?結果與分析

2.1?水質(zhì)指標

黑龍江上游各斷面不同季節(jié)的水質(zhì)理化指標見表1.水溫年變化差異不大，季節(jié)變化范圍為6～25 ℃，呈現(xiàn)夏季略高春秋季略低現(xiàn)象.每年基本上是春季到夏季逐漸回升，然后又在10月末下降至最低，11月份后結冰封凍.pH值較為穩(wěn)定，江水中性偏弱堿性.DO濃度5.08～7.4 mg/L，呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化——春秋季高夏季低.化學需氧量（COD）的波動范圍11～20 mg/L，高錳酸鹽指數(shù)的波動范圍4.1～5.8 mg/L，二者的變化趨勢表現(xiàn)一致.生物需氧量（BOD）1.9～2.1 mg/L，總磷0.070～0.085 mg/L，五個斷面的差異均不顯著，均符合國家的II-III類水質(zhì)標準.Ⅴ號斷面夏季硝酸鹽稍高（0.96 mg·/L），主要原因是經(jīng)過七月份雨季降水后，大量有機物質(zhì)自然輸入和河床沉積物質(zhì)被擾動，導致河流的可溶性養(yǎng)分總氮升高，喜鹽和固氮著生藻類生物量增多.

2.2?著生藻類的群落結構特征

黑龍江上游江段的著生藻類主要以生長在致密砂粒上的沙型藻類和生長在無機或有機沉積物表面上的附泥型藻類為主，共檢測出著生藻類6門98屬種.其群落結構組成為：硅藻40屬種，綠藻20屬種，藍藻 14屬種，其他藻類約24屬種.大量清潔水體的指示生物出現(xiàn)在Ⅰ號斷面歐浦鄉(xiāng)、Ⅱ號斷面金山鄉(xiāng).如綠藻門膠毛藻科的竹枝藻（Draparnaldia plumosa），以及適宜生活在水體透明度較大的綠藻門鼓藻科的鼓藻（Cosmarium quadrum）;我國北方溫帶河流特有的喜低溫種類金藻門錐囊藻科的錐囊藻（Dinobryon cylindricum）和山區(qū)寡鹽種類硅藻門直鏈藻科的顆粒直鏈藻（Melosira granulata），金藻門黃群藻科的黃群藻（Synuraceae.urella）.

2.3?著生藻類生物量的季節(jié)變化

黑龍江上游著生藻類生物量以硅藻細胞密度為最高，各采樣點差異不著異，平均生物量為6.51×106個/L，硅藻在一年四季都可以形成優(yōu)勢種群.春秋季水溫偏低是硅藻生長的驅(qū)動因素，春秋兩季均以喜低溫的硅藻為主，但種類組成有變化，夏季硅藻的生物量較春季略低，冬季成為冰下生物增氧的重要組成部分.隨著夏秋季光照的增加和水溫的升高，綠藻和藍藻的生物量均有所增加，其平均細胞密度分別為3.11×106個/L和3.16×106個/L，但是它們的生長速度比硅藻慢，所以不能成為優(yōu)勢種群.黃藻門夏季的最低密度為1.1×105個/L，金藻門夏季的最低密度為1.02×105個/L，春秋季黃藻最高值為5.3×105個/L，金藻細胞密度最高值為6.2×105個/L，金藻門和黃藻門植物群落的生長有明顯的季節(jié)變化，多生活在透明度大、有機質(zhì)含量低的水體中，生物量變化趨勢是春秋季高，夏季偏低，與水溫有較高的相關性.

3?結論

研究結果表明，黑龍江上游水質(zhì)狀況較好，五個斷面均為國家II-III類水質(zhì)標準.從已檢出的優(yōu)勢種群看，水溫和總氮是影響著生藻類分布的主要限制因子，尤其綠藻門中的四孢藻、金藻門的黃群藻和硅藻門中的異極藻都表現(xiàn)出與水溫較高的相關性.夏季藍藻和綠藻的生物量升高也與江河可溶性養(yǎng)分總氮的升高表現(xiàn)一致.著生藻類中貧營養(yǎng)的指示種類較多，富營養(yǎng)的指示種類較少.硅藻以寡鹽種類舟形藻和針桿藻居多，夏季藍藻以固氮的藍纖維藻居多，綠藻以喜清潔的鼓藻為主.著生藻類群落結構的多樣性較高，山區(qū)冷水種類、江河普生種類都發(fā)揮著明顯的生物指示作用，與水質(zhì)標準高度吻合.

參考文獻

[1]復盛.水和廢水監(jiān)測分析方法[M].北京：中國環(huán)境出版社，2002.14-17.

[2]沈韞芬，章宗涉.微型生物監(jiān)測新技術[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1990.653-657.

[3]林繁會，孫春梅，陳偉莉，等.黑龍江上游呼瑪至黑河江段底棲動物群落結構及其生物指示作用[J].牡丹江師范學院學報：自然科學版，2016（1）： 57-59.

[4]章宗涉，莫珠成.用藻類監(jiān)測和評價圖們江的水污染[C].水生生物集刊，1983：8-1.

[5]胡鴻鈞. 中國淡水藻類[M].上海：上?？茖W技術出版社，1979.130-160.

[6]趙文.水生生物學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005.262-405.

[7]Helawell JM.Biological Indicators of Freshwater Pollution and Environmental Management[J]. Pollution Monitoring.Elsevier， Amsterdam，1986：446.

[8]J.Prygiel，B.A.Whitton and J.Bukowska.Use of algae for monitoring Rivers Ⅲ[J].Journal of applied phycology， 1999，11： 596-597.

[9]Robert W.PILSBURY，REX .Lowe，Yang Dong Pan， Jennifer L.Greenwood.Changes in the benthic algal community and nutrient limitation in Saginaw Bay，Lake Huron，during the invasion of the zebra mussel[J].The North American Benthological Society， 2002，21（2）：238-252.

[10]Kentaro Nozaki， Development of filamentous green algae in the benthic algal community in a littoral sand-beach zone of Lake Biwa[J]. The Japanese Society of Limnology，2003（4）：161-165.

[11]Julia Foerster1， Antje Gutowski， Jochen Schaumburg. Defining types of running waters in Germany using benthic algae：A prerequisite for monitoring according to the Water[J]. Framework Directive Journal of Applied Phycology ，2004，16： 407-418.

[12]Steven N. Francoeur， Robert W. Pillsbury & Rex L. Lowe，Benthic algal response to invasive mussels in Saginaw Bay a comparison of historical and recent data[J]. Journal of Freshwater Ecology， 2015 ， 30（4）： 463-477.

[13]胡蘭群，施建偉，鄭釗，等.河流生境差異對著生藻類和浮游藻類的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2012（8）：159-161.

[14]付保榮，張潤潔，李霞，等.汎河不同斷面著生藻類群落結構差異性[J].生態(tài)學雜志，2012，32（2）：407-411.

[15]旭旺，徐宗學，鄢娜，等.渭河流域河流著生藻類的群落結構與生物的完整性研究[J].環(huán)境科學學報，2013，33（2）：518-527.

編輯：琳莉