福田紅樹林生態(tài)公園浮游植物群落結構季節(jié)變化特征

陳葉花 李俊杰 謝愷琪 黃淑燕 郭青青 雷安平 張 華,4*

(1 深圳大學生命與海洋科學學院，深圳市海洋生物資源與生態(tài)環(huán)境重點實驗室,廣東 深圳 518071；2 深圳市紅樹林濕地保護基金，廣東 深圳 518040；3 深圳灣實驗室, 廣東 深圳 518132；4 深圳市環(huán)境科學研究院，廣東 深圳 518022)

浮游植物是指分布于淡水、半咸水或咸水等水域上層進行浮游生活的微小植物，個體極其微小，需要借助各種顯微鏡才能觀察到其大小和形態(tài)特征。一般來說浮游植物就是指浮游藻類，具有高生命力、高繁殖力、對外界環(huán)境變化很敏感等特征(嚴如玉等, 2020)。其種群結構會隨空間和時間發(fā)生變化，種類組成也因水體有機質和營養(yǎng)鹽類含量的不同而有顯著差別(嚴如玉等, 2020; 王艷等,2020)。

城市公園水體是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在構建城市景觀、調節(jié)城市氣候、創(chuàng)造適合城區(qū)居民生活和工作環(huán)境方面的作用尤為突出。近年來很多生態(tài)公園景觀水體富營養(yǎng)化加劇，其關注度逐年增加。浮游藻類調查常被用作其水體營養(yǎng)狀態(tài)判斷和公園水質管控的重要依據(jù)(朱明明等, 2020; 張平等, 2017; 朱為菊等, 2014)。本研究調查了深圳福田紅樹林生態(tài)公園的浮游藻類種類多樣性，掌握該公園水體浮游藻類種類組成、空間分布及季節(jié)變化情況，以期為福田紅樹林的保護和管理提供基礎數(shù)據(jù)和參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

深圳福田紅樹林生態(tài)公園(113°56′～114°3′ E，22°30′～22°32′ N)位于福田紅樹林國家級自然保護區(qū)東側，南面為深圳灣海域，與香港米埔自然保護區(qū)隔河相望，面積約38 hm2，是深圳灣濕地的重要組成部分(石婷等, 2015)。深圳福田紅樹林生態(tài)公園由福田區(qū)人民政府等5家政府機構共同建設，于2015年12月正式向公眾開放，是一個集生態(tài)修復、科普教育、休閑游憩等功能為一體的城市公園。

根據(jù)該生態(tài)公園的水體分布特征，共設置了5個采樣點：大湖(1#)、小湖(2#)、老河口(3#)、監(jiān)測站(4#)和修復帶(5#)(圖1)。本次研究分別于2019年1月、4月、7月和10月進行4次樣品采集，其中監(jiān)測站和修復帶于2019年4月開始采樣調查。

圖1 福田紅樹林生態(tài)公園水質采樣點位置圖Fig.1 Location of sampling sites in Futian mangrove ecological park

以上5個采樣點生境差別較大：小湖周邊水生高等植物豐茂，水體封閉，豐水期最深超過4 m；大湖水面開闊，深度較淺，清澈見底，有時從河口抽水來補充；修復帶位于海域內灣處，周圍水生植物較多；老河口水體與海水相連，水體流動性強，泥沙含量較高；監(jiān)測站周圍有灘涂，經常有來自深圳灣的活水補充，水體泥沙含量很高。

1.2 樣品采集與分析

用25#的浮游生物網采集樣品，沉淀濃縮固定后用于浮游藻類鑒定。用有機玻璃采水器采集表層水樣2 L，用15‰Lugol’ s試劑固定后靜沉24～36 h，轉入定量標本瓶中定容并標記。觀察時將濃縮樣搖勻，取0.1 mL于血球計數(shù)板中，置于10×40倍顯微鏡下對各種藻類進行個體計數(shù)。一般每樣計數(shù)2片(如果2片的數(shù)值與其平均值之差＞±15%，需進行第3片計數(shù))，換算出1 L水樣中所含藻類的個體數(shù)量(趙先富等, 2005;胡方凡等,2011)。

1.3 水質狀況

從水體鹽度來看，小湖為淡水湖泊，鹽度最低，其鹽度為0.21‰～0.35‰；大湖為半咸水，水體鹽度范圍為0.43‰～5.48‰；修復帶、監(jiān)測站、老河口的鹽度最高，因為水體與海水相連，均為半咸水，水體鹽度分別為1.30‰～11.61‰、0.67‰～14.10‰、1.21‰～11.61‰。5個樣點均在冬季鹽度最高，春夏季由于降水充沛而鹽度較低，秋季鹽度較春夏季高。

水體營養(yǎng)鹽的含量和季節(jié)方面，大湖、小湖的氮含量遠比其它幾個點低，水體氮含量為1.09 ～2.33 mg/L、1.34～2.35 mg/L，修 復 帶、監(jiān)測站、老河口的水體氮含量為3.59～6.69 mg/L、3.43～6.55 mg/L、2.67 ～8.10 mg/L，但季節(jié)變化不明顯；大湖和老河口磷含量很低，為0～0.37 mg/L、0.07～0.36 mg/L，其次是小湖，為0～0.44 mg/L，修復帶、監(jiān)測站的水體磷含量分 別 為0.03～1.02 mg/L、0.11 ～0.56 mg/L。

1.4 多樣性分析

多樣性指數(shù)可用來表示物種的數(shù)量和物種分布的均勻性，多樣性指數(shù)越高，說明群落越穩(wěn)定，抵抗外界干擾的能力就越強。群落的物種數(shù)量越多，多樣性指數(shù)值就越大，多樣性指數(shù)與種群個體數(shù)量也相關(王江源等, 2011)。本研究主要計算Shannon-Weiner多樣性指數(shù)(H′)、Margalef物種豐富度指數(shù)(H)和Simpson優(yōu)勢度指數(shù)(D)(沈韞芬等, 1994)。

2 結果與分析

2.1 浮游植物組成

本研究共鑒定出浮游植物7門55屬69種，各門藻類種屬數(shù)依次為：硅藻(Diatom)15屬22種，綠藻(Chlorophyta)20屬26種，藍藻(Cyanophyta)9屬9種，甲藻(Dinoflagellate)4屬5種，隱藻(Cryptophyta)1屬1種，裸藻(Euglena)3屬3種，金藻(Chrysophyta)3屬3種。各采樣點浮游植物物種數(shù)季節(jié)變化見圖2。

圖2 浮游植物種類組成Fig.2 Species composition of phytoplankton

硅藻中以小環(huán)藻屬(Cyclotella)、舟形藻屬(Navicula)、菱形藻屬(Nitzschia)為主；綠藻以柵藻屬(Scenedesmus)、十字藻屬(Crucigenia)、卵囊藻(Oocystis)、小球藻(Chlorella vulgaris)的種類為主；藍藻中以偽魚腥藻屬(Pseudanabaena)、平裂藻屬(Merismopedia)的種類為主；甲藻以裸甲藻屬(Gymnodinium)、多甲藻屬(Peridinium)、擬多甲藻屬(Peridiniopsis)的種類為主；裸藻中以囊裸藻屬(Trachelomonas)為主；金藻中以金杯藻屬(Kephyrion)和錐囊藻屬(Dinobryon)為主。

2.2 浮游植物密度與優(yōu)勢類群

浮游植物的密度變化見圖3，5個采樣點的藻類密度差異很大，而且隨著季節(jié)變化。老河口的年均藻密度最高(3.47×103個/mL)，其次為監(jiān)測站(2.92×103個/mL)、修復帶(1.84×103個/mL)、小湖(1.00×103個/mL)，大湖的藻密度最低(0.09×103個/mL)。

在季節(jié)變化方面，大湖的藻密度在1月最高，為0.19×103個/mL，小湖、修復帶的藻密度在7月最高，分別為1.73×103個/mL、2.6×103個/mL，監(jiān)測站和老河口藻密度保持逐月增加的趨勢，在10月最高，分別為7.06×103個/mL、10.18×103個/mL。

5個采樣點浮游植物的種類組成與優(yōu)勢類群差異較大(圖3)。大湖的種類較少，無明顯優(yōu)勢門。小湖的優(yōu)勢門變化情況為：1月為甲藻，4月為藍藻，7月和10月主要以綠藻為優(yōu)勢。修復帶的優(yōu)勢種變化情況為：4月為硅藻，7月為藍藻，10月為硅藻。監(jiān)測站與老河口相似，全年以硅藻為優(yōu)勢種。

圖3 不同月份浮游植物總密度Fig.3 The total density of phytoplankton in different months

2.3 多樣性指數(shù)

多樣性指數(shù)表示群落結構的復雜程度，反映兩方面的內容：(1)群落內種的數(shù)量；(2)各種內個體數(shù)的均等性，即種數(shù)越多，而且各個種的個體數(shù)相等，多樣性就越大(劉書宇等, 2007)。分析了5個采樣點在4個季度的H′、H和D指數(shù)，結果顯示：福田紅樹林生態(tài)公園的浮游藻類多樣性指數(shù)存在較大的時空差異，H′變化范圍為0～2.94，平均值1.29；H變化范圍為0～3.8，平均值為1.67；D變化范圍為0～0.92，平均值0.60(表1)。

表1 浮游植物群落結構多樣性指數(shù)Table 1 Diversity index of phytoplankton community structure

水體越干凈，多樣性指數(shù)越高；水體如果被污染，多樣性指數(shù)會降低(劉忱等, 2015)。但也有學者提出質疑，用多樣性指數(shù)表示浮游生物的群落特征雖應用廣泛，但受多種因素的影響，如樣品大小、鑒定程度以及水質狀況等，而且用多樣性指數(shù)表征水體污染程度時對水質的要求也有一定范圍。例如，在極清潔的水體中，由于水體的寡營養(yǎng)而導致浮游植物的種類和數(shù)量都不多，這時多樣性指數(shù)也很低。也有學者在計算重污染水體的多樣性指數(shù)時，得到重污染水體的多樣性指數(shù)高，而與其它指標相關性不好的結果(董立新等, 2017; 張景平等, 2010)。

本研究中，大湖浮游藻類的種類和數(shù)量較少，多樣性指數(shù)很低，但大湖的水質狀況很好。因此，用多樣性指數(shù)表示水體污染程度時，需結合水質參數(shù)進行綜合評價。

3 討論

3.1 浮游植物群落季節(jié)變化

浮游植物群落結構的季節(jié)變化主要受水溫和營養(yǎng)鹽影響。大湖營養(yǎng)鹽的含量極低，浮游植物種類一直很少。小湖為淡水湖泊，與天然湖泊類似，氣溫較低時適合硅甲藻類生長，氣溫較高時適合藍綠藻生長(王國濤等, 2021)；修復帶位于海域內灣處，但其周圍水草豐茂，水體在夏季營養(yǎng)鹽的含量較高，因此出現(xiàn)了與小湖類似的夏季藍綠藻優(yōu)勢現(xiàn)象。而老河口、監(jiān)測站位于河口處，不同于淡水湖泊，全年均以硅藻為絕對優(yōu)勢。

3.2 水質評價

以浮游植物種類和數(shù)量為依據(jù)，結合水質參數(shù)，可以對水體進行水質判斷，從而提出合理的水體管理建議。對于淡水水體，提出了用藻類群落組成和優(yōu)勢種群的變化來評價水體污染的方法(表2)(金相燦等, 1990)，故小湖適用，其它幾個監(jiān)測點屬于半咸水水體，不適用于該方法。1月小湖的優(yōu)勢種是甲藻門的裸甲藻，4月優(yōu)勢種是藍藻門的偽魚腥藻；7月優(yōu)勢種是藍藻門的平裂藻，金藻數(shù)量也較多；10月綠藻門的小球藻為優(yōu)勢種。由優(yōu)勢種群來判斷，小湖處于貧營養(yǎng)或中營養(yǎng)水平。結合小湖的水質參數(shù)，小湖的總N、P含量在調查期間均比較低，pH值介于微酸性到微堿性間，也說明小湖目前處于較低的營養(yǎng)水平階段。

表2 不同營養(yǎng)類型湖泊中常見主要浮游植物群落特征Table 2 Main phytoplankton community characteristics in lakes with different trophic types

從優(yōu)勢種來看，老河口、監(jiān)測站和修復帶3個樣點大部分季節(jié)的優(yōu)勢種是硅藻類，主要有舟形藻、小環(huán)藻、菱形藻，小環(huán)藻和菱形藻為可引發(fā)水華或赤潮的藻類。修復帶在調查期間菱形藻數(shù)量較多，并且不同月份先后發(fā)現(xiàn)了不少的骨條藻、根管藻、海鏈藻，這幾種藻是常見的赤潮藻，容易造成水質惡劣，對漁業(yè)及其它水產動物帶來嚴重危害。監(jiān)測站和老河口中硅藻占絕大多數(shù)，但菱形藻和小環(huán)藻有上升的趨勢，并且在10月密度較高，雖然調查期間沒有發(fā)生赤潮，但有潛在的威脅，值得注意。建議以浮游植物多樣性指數(shù)和水質參數(shù)進行水體污染程度評價。除水體中的N、P等營養(yǎng)鹽外，浮游藻類的群落結構還受外界條件的影響，而且藻類的生活史很短，在短期之內能急劇繁殖，也能快速消亡，群落結構變化較快。應加大監(jiān)測頻次，準確地反映浮游藻類群落結構的變化，利用浮游藻類評價水質必須結合水質的其它指標。

4 結論

福田紅樹林生態(tài)公園共觀察到浮游植物55屬69種，主要由綠藻門(20屬26種)、硅藻門(15屬22種)和藍藻門(9屬9種)組成，同時還有少量的裸藻、隱藻、甲藻、金藻等其他藻類(合計11屬12種)。浮游植物密度在5個采樣點差異大，而且隨季節(jié)變化大。大湖的藻密度在各個季度均較低，小湖和修復帶藻密度相對較高，7月有明顯的夏季高峰，分別為1.73×103個/mL、2.6×103個/mL，監(jiān)測站和老河口藻密度在秋季達到最高峰，分別為7.06×103個/mL、10.18×103個/mL，主要歸因于舟形藻和小環(huán)藻等硅藻的大量增殖。5個樣點H′、H和D指數(shù)均較低，且季節(jié)變化大。