錢塘江水域秋季著生藻類群落特征與水環(huán)境因子的關系

何海生 劉金殿 張愛菊 郝雅賓 王俊 羅偉 肖善勢 周志明

摘要：為探究錢塘江水域著生藻類群落結構多樣性，2018年9月對該水域16個采樣點的著生藻類種類組成、密度與生物量、多樣性指數(shù)和7項水質(zhì)指標進行了調(diào)查，結果表明：（1）錢塘江流域16個采樣點共采集到著生藻類7門130種（屬），其中硅藻門83種（屬），綠藻門28種（屬），藍藻門13種（屬），裸藻門3種（屬），隱藻門、甲藻門和黃藻門各1種（屬）。（2）錢塘江著生藻類群落結構存在明顯的空間差異性。砂礫低質(zhì)生境容易干擾著生藻類群落結構的穩(wěn)定性。（3）透明度（SD）、葉綠素a含量（Chla）、水溫（T）和pH值是錢塘江水域著生藻類群落結構的主要環(huán)境因子。其中T和pH值與錢塘江著生藻類群落結構呈負相關。

關鍵詞：錢塘江;著生藻類;群落結構;生物多樣性;水環(huán)境因子

中圖分類號： S931.3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2020）13-0292-05

收稿日期：2019-08-13

基金項目：浙江省科技計劃（編號：2019C02047）。

作者簡介：何海生（1991—），男，湖南郴州人，碩士，研究實習員，主要從事漁業(yè)資源調(diào)查開發(fā)和生態(tài)保護。E-mail：hehaisheng2018@163.com

通信作者：周志明，男，教授級高級工程師，主要從事漁業(yè)資源調(diào)查開發(fā)和生態(tài)保護。E-mail：zjhz-zzz@163.com。錢塘江為浙江省最大河流，流域面積 55 558 km2，其中浙江省境內(nèi)面積48 080 km2，以北源新安江起算，河長588.73 km;以南源馬金溪起算，全長522.22 km，流經(jīng)安徽省南部和浙江省，經(jīng)杭州灣注入東海[1-2]。錢塘江水域環(huán)境復雜多變[3]，水體中餌料豐富[4]，是浙江開發(fā)可持續(xù)發(fā)展?jié)O業(yè)資源的重要水域。著生藻類別稱底棲藻類，指附著在水體基質(zhì)上生活的微型藻[5]，因具備足夠的生物膜面積，促使其快速交換水體中的物質(zhì)[6];同時，作為水體中初級生產(chǎn)者之一，是水生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞和能量流動的重要驅(qū)動因素[7-8]，是水環(huán)境檢測的重要理想生物指標[9]。關于錢塘江水域微生物的研究多見于浮游動植物，如杜泳等對錢塘江的浮游植物進行了研究[10-12]，駱鑫等對錢塘江的浮游動物開展了研究[13-15]，而關于錢塘江水域著生藻類研究至今罕見報道。因此，于2018年9月對錢塘江水域的著生藻類與水環(huán)境因子進行野外采樣調(diào)查，并分析著生藻類群落結構與水環(huán)境因子間的關系，以期為錢塘江水域的漁業(yè)資源開發(fā)和水生態(tài)環(huán)境的保護提供參考價值。

1材料與方法

1.1調(diào)查位點

2018年9月在錢塘江水域開展著生藻類調(diào)查，共設置了16個采樣點，采樣點分布詳見圖1。

1.2著生藻類樣品采集與分析

在采樣點河流上下游100 m范圍內(nèi)[16]挑選出長時間浸泡的石塊、樹枝、落葉或水生植物莖組織[17]，用牙刷刷取一定面積的著生藻于干凈的廣口瓶蓋內(nèi)，記錄刮刷面積，然后用純凈水噴洗石頭和牙刷以減少著生藻的殘留，將廣口瓶蓋中的著生藻樣倒至廣口瓶中，加1～2 mL魯格氏試劑固定著生藻，作為著生藻類定量樣品。

著生藻類樣品實驗室內(nèi)靜置48 h后用移液管吸取上清液，并對剩余樣品進行體積固定和記錄，搖勻后用 20 μL 移液槍吸取10 μL著生藻樣品固定液于光學顯微鏡下進行藻類鑒定和計數(shù)。

1.3水質(zhì)指標測定

透明度（SD，cm）采用透明度盤測定;水溫（T， ℃）、pH值和溶解氧（DO，mg/L）采用Hach-HQ30D測定;葉綠素a含量（Chla）采用分光光度法測定;采集1 L水樣經(jīng)過預處理后帶回實驗室進行氨氮（NH+4-N，mg/L）、硝酸鹽氮（NO-3-N，mg/L）、總氮（TN，mg/L）和總磷（TP，mg/L）的測定，測定方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[18]。

1.4數(shù)據(jù)分析

1.4.1優(yōu)勢度與多樣性指數(shù)采用優(yōu)勢度指數(shù)（Y）

對著生藻優(yōu)勢種組成進行判定，當Y>0.02時為優(yōu)勢種[19]。采用均勻度指數(shù)（Pielou index，J）和香濃-維納指數(shù)（Shannon-Weaner index，H′）對生物多樣性進行分析[20-21]。

式中：Pi表示第i種著生藻的密度;P表示所有著生藻的密度;fi表示第i種著生藻在所有采樣點中出現(xiàn)的頻率;Ni表示第i種著生藻的個體數(shù);N表示所有著生藻物種的總個體數(shù);S表示著生藻物種總數(shù)。

1.4.2相似性運用Primer 5對著生藻數(shù)據(jù)進行聚類分析。以采樣點（作為樣本）和著生藻密度（作為變量）構建Bray-Curtis相似性系數(shù)為基礎的矩陣，建立CLUSTER分析圖[22]。

1.4.3排序在環(huán)境數(shù)據(jù)進行l(wèi)g（1+x）轉(zhuǎn)化后的基礎上[23]，運用CANOCO 5.0開展除趨勢對應分析（detrended correspondence analysis，DCA），DCA結果顯示最長梯度長度為2.4<3.0，判定物種生物量與環(huán)境因子呈線性關系，因此選擇冗余分析（redundancy analysis，RDA）對其進行分析[24]。

2結果與分析

2.1著生藻群落結構

在錢塘江流域16個采樣點共采集到著生藻類7門130種（屬），其中硅藻門83種（屬）（占63.85%），綠藻門28種（屬）（占21.54%），藍藻門13種（屬）（占10.00%），裸藻門3種（屬）（占2.31%），隱藻門、甲藻門和黃藻門各1種（屬）（各占0.77%）。空間水平上，永康采樣點著生藻類物種數(shù)最多，為61種（屬），其次為金華和衢州采樣點的57種（屬），江口和梅城采樣點最少，為17種（屬），詳見圖2?？臻g變化上，16個采樣點著生藻平均密度為1.53×104（ind./cm2），變化范圍為0.20×104～5.93×104（ind./cm2）。其中，開化著生藻密度最高，聞堰最低。16個采樣點著生藻平均生物量為0.03（mg/cm2），變化范圍為0.004～0.120（mg/cm2），其中開化著生藻生物量最高，梅城最低（圖3）。

2.2優(yōu)勢度與多樣性指數(shù)

錢塘江著生藻密度優(yōu)勢種為脆桿藻屬（Fragilaria sp.）、顆粒直鏈藻（Melosira granulata）、變異直鏈藻（Melosira varians）、近棒異極藻（Gomphonema subclavatum）、菱形藻屬（Nitzschia sp.）、谷皮菱形藻（Nitzschia palea）、舟形藻屬（Navicula sp.）和色球藻屬（Chroococcus sp.）（表1）。Excel 2007無重復雙因素分析結果顯示，香 濃- 維納指數(shù)和均勻度指數(shù)無空間差異（P=0.22>0.05）。16個采樣點香濃-維納指數(shù)平均值為2.90，變化范圍為2.04 ～ 3.63;均勻度指數(shù)平均值為0.83，變化范圍為0.61～0.93（圖4）。

2.3相似性分析

根據(jù)采樣點聚類分析結果，由圖5可知，富陽、桐廬、嵊州和蘭溪采樣點聚為一類（類簇Ⅴ），義烏、衢州、金華、開化、諸暨、永康、千島湖、上虞和分水采樣點聚為一類（類簇Ⅳ），聚合后再與嘉紹大橋聚在一起，隨后與梅城相聚，最后與聞堰匯聚。SIMPER分析發(fā)現(xiàn)，類簇Ⅴ的相似性為46.65%，類簇Ⅳ的相似性為46.64%，2類聚合后的相似性為42.29%。

2.4群落結構與環(huán)境因子的關系

RDA結果表明，第1軸排序?qū)ξ锓N的解釋量為41.77%，DO和SD與其呈正相關，其中SD相關性最大，相關系數(shù)為0.69，其余環(huán)境因子與其呈負相關。第2軸排序?qū)ξ锓N的解釋量為19.54%，Chla和TP與其呈正相關，其中Chla相關性最大，相關系數(shù)為0.82。RDA結果表明，SD、Chla、T和pH值箭頭連線較其他環(huán)境因子長，表明它們與錢塘江著生藻群落分布和種間分布的相關性較大，TP和NH+4-N次之，NO-3-N最?。ū?、圖6）。

3著生藻類群落結構與環(huán)境因子關系的討論

本研究顯示，錢塘江流域著生藻類群落結構存在明顯的空間差異性， 而驅(qū)動著生藻類群落結構變化的環(huán)境因子主要為透明度、葉綠素a、溫度和pH值。殷旭旺等對太子河流域的生態(tài)健康評價研究發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動著生藻類群落結構空間結構變化的環(huán)境因子主要為總氮電導率和總?cè)芙庑怨腆w[5]。薛浩

等對梧桐河的水生態(tài)健康評價研究發(fā)現(xiàn)，影響著生藻類群落結構的主要環(huán)境因子為電導率和pH值[16]。而Tang等對長江香溪河的生態(tài)系統(tǒng)研究則發(fā)現(xiàn)，pH值、硅酸鹽、總磷和氯離子等是影響著生藻類群落結構差異的主要環(huán)境因子[25]。由錢塘江水域著生藻類與環(huán)境因子的相關關系表可知，第1排序軸和第2排序軸分別解釋了著生藻類的41.77%和19.54%，所有典范排序軸累計解釋量達82.56%。RDA結果表明，SD、Chla、T和pH值箭頭連線最長，說明其對錢塘江水域著生藻類群落結構影響較其他環(huán)境因子大。Blinn研究表明，水體溫度會通過光合作用直接影響藻類的生長[26]。本研究發(fā)現(xiàn)，錢塘江著生藻類表現(xiàn)為硅藻型，T和pH值與著生藻類呈負相關性，說明水溫越低，著生藻類的群落結構越穩(wěn)定，這與賈海燕等研究的硅藻生長活躍度隨水溫升高而降低的結果[27]相一致。

同時，由聚類分析可知，多個類簇的結果也印證了著生藻類群落結構存在空間差異，即不同地理結構生境形成不同結構的著生藻類群落。嘉紹大橋地處杭州灣入?？冢唾|(zhì)河沙石礫較多，造成著生藻類物種豐富度較差;而開化為錢塘江上游，有機質(zhì)淤泥較多且水體透明度較好，使其著生藻類物種豐富度較好。丁娜等研究發(fā)現(xiàn)，底質(zhì)為沙石水域的微生境，其著生藻類數(shù)量豐富度較差，說明砂礫底質(zhì)生境更容易受到外界干擾，從而影響水域著生藻類群落結構穩(wěn)定性[28]。

4結論

錢塘江流域16個采樣點共采集到著生藻類7門130種（屬），其中硅藻門83種（屬），綠藻門28種（屬），藍藻門13種（屬），裸藻門3種（屬），隱藻門、甲藻門和黃藻門各1種（屬）。錢塘江水域著生藻類表現(xiàn)為硅藻型。

錢塘江著生藻類群落結構存在明顯的空間差異性。砂礫低質(zhì)的生境容易干擾著生藻類群落結構的穩(wěn)定性。

SD、Chla、T和pH值為錢塘江水域著生藻類群落結構影響的主要環(huán)境因子。其中T和pH值與錢塘江著生藻類的群落結構呈負相關。

本研究存在水環(huán)境指標不足等缺陷，因此需進一步深入研究以明確錢塘江水域著生藻類群落結構與水環(huán)境因子的關系，為錢塘江水域的漁業(yè)資源開發(fā)和水生態(tài)環(huán)境的保護提供參考價值。

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