長(zhǎng)江鎮(zhèn)江和暢洲水域浮游植物群落結(jié)構(gòu)及時(shí)空特征

潘杰 ，王召根 ，李佩杰 ，王銀平 ，張家路 ，藺丹清 ，劉凱 *

（1.江蘇鎮(zhèn)江長(zhǎng)江豚類省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理處，江蘇 鎮(zhèn)江 212000；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214081）

長(zhǎng)江鎮(zhèn)江段位于長(zhǎng)江下游江蘇省境內(nèi)，為典型的沙洲生境，生態(tài)環(huán)境較好，漁業(yè)資源豐富，也是長(zhǎng)江江豚的重要棲息地，建有江蘇鎮(zhèn)江長(zhǎng)江豚類省級(jí)自然保護(hù)區(qū)等重要生態(tài)敏感區(qū)。浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，是水體中魚類和其他經(jīng)濟(jì)動(dòng)物直接或間接的餌料基礎(chǔ)。此外，相較于其他水生生物，浮游植物個(gè)體微小，數(shù)量較大，新陳代謝快，對(duì)水環(huán)境因子的變化也非常敏感。因此，浮游植物的群落組成及變動(dòng)，可以作為河流環(huán)境條件、生態(tài)系統(tǒng)健康、營養(yǎng)狀態(tài)和水質(zhì)評(píng)價(jià)的生物標(biāo)志物。目前關(guān)于長(zhǎng)江鎮(zhèn)江段浮游植群落結(jié)構(gòu)特征的研究?jī)H見于2011 年鄧祥元等的報(bào)道。

為了解長(zhǎng)江鎮(zhèn)江段浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其時(shí)空特征，于2016 年選取長(zhǎng)江下游鎮(zhèn)江和暢洲水域，對(duì)其浮游植物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，擬為分布在該水域的重要生態(tài)敏感區(qū)提供本底數(shù)據(jù)，同時(shí)也可為后期長(zhǎng)江禁捕效果評(píng)估提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣點(diǎn)設(shè)置和采樣時(shí)間

長(zhǎng)江鎮(zhèn)江和暢洲為近代淤積并洲形成，和暢洲左岔道為感潮水道，每天兩漲兩落。位于上游的北固山潮位站多年平均潮位4.57 m，左岔道10.5 m以上等深線寬度約900 m，下口最窄處約600 m，主流深槽區(qū)域水位常年超過20 m，垂線平均流速在1.2～1.4 m/s，淺水區(qū)流速一般不超過1 m/s。在長(zhǎng)江鎮(zhèn)江和暢洲水域設(shè)置6 個(gè)斷面，分別為斷面1—斷面6，在每個(gè)斷面的南岸、中線和北岸各設(shè)置1個(gè)采樣點(diǎn)（圖 1）。分別于 2016 年 1 月、4 月、6 月和10 月各采樣 1 次。

圖1 采樣斷面

1.2 樣品的采集與分析

浮游植物定量樣品采集：用1 L 有機(jī)玻璃采水器，在各采樣點(diǎn)水體表層和底層分別采樣，混勻后取1 L 水樣，注入絲口試劑瓶，并現(xiàn)場(chǎng)加入15 mL魯哥氏試劑和4%的甲醛溶液固定，搖勻，帶回實(shí)驗(yàn)室靜置沉淀48 h 后，虹吸濃縮至50 mL，用于鏡檢。浮游植物定性樣品采集：用25 號(hào)浮游生物網(wǎng)，在水下0.5 m 左右勻速畫“∞”字形3～5 min 收集浮游植物。收集的浮游植物加入魯哥氏試劑固定。

鏡檢前將樣品充分搖勻，并快速吸取0.1 mL 樣液，加入浮游植物計(jì)數(shù)框中，每片觀察100 個(gè)視野。每個(gè)樣品計(jì)數(shù)2 片，取兩者均值作為最終結(jié)果。若2片計(jì)數(shù)結(jié)果相差15%以上，則進(jìn)行第3 片計(jì)數(shù)，取3者中個(gè)數(shù)相近的2 片均值為結(jié)果，換算為每升水樣中藻類的細(xì)胞數(shù)，單位為ind./L。

浮游植物分類鑒定參照《中國淡水藻類》《中國淡水生物圖譜》。采用體積法計(jì)算浮游植物的生物量，單位為mg/L。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

利用 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H'）、Pielou均勻度指數(shù)（J）和 Margalef 物種豐富度指數(shù)（D）對(duì)浮游植物群落多樣性進(jìn)行描述，以優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（Y）＞0.02 定為優(yōu)勢(shì)種，計(jì)算公式如下：

式中：N 為所有種類的總個(gè)體數(shù)；N為第i 種的個(gè)體數(shù)；S 為物種總數(shù)；f為第i 種出現(xiàn)的頻率。

利用SPSS17.0 軟件對(duì)浮游植物密度和生物量時(shí)空特征進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA），并取P＜0.05 作為差異顯著性的判定標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落組成

調(diào)查共采集浮游植物 8 門30 科 49 屬84 種（表1），其中硅藻門物種數(shù)最多，為35 種，占浮游植物物種總數(shù)的41.67%，其次為綠藻門和藍(lán)藻門，物種數(shù)分別為26 種和12 種，占比分別為30.95%和14.29%。各季節(jié)浮游植物物種數(shù)差異較大，其中春季物種數(shù)最多，為51 種；其次是秋季，為36 種；冬季最少，為28 種。就各門類物種數(shù)而言，除秋季以硅藻門和綠藻門物種數(shù)最多外（均為11 種），其余季節(jié)均以硅藻門占優(yōu)（表2）?？臻g上，斷面4 浮游植物物種數(shù)最多，為 43 種；斷面 2 其次，為 41 種；斷面 3 物種數(shù)最少，為 35 種（表 3）。

表1 浮游植物物種組成

表2 浮游植物物種組成的時(shí)間特征 種

表3 浮游植物物種組成的空間特征 種

2.2 群落優(yōu)勢(shì)種

調(diào)查水域浮游植物優(yōu)勢(shì)種共10 種，其中硅藻門最多，為5 種。梅尼小環(huán)藻（Cyclotella meneghiniana）為4 個(gè)季節(jié)共有優(yōu)勢(shì)種，尖針桿藻（Synedra acus）和狹形纖維藻（Ankistrodesmus angustus）為春季和冬季共有優(yōu)勢(shì)種。4 個(gè)季節(jié)優(yōu)勢(shì)種差異較大，其中春季優(yōu)勢(shì)種最多，為5 種，夏季優(yōu)勢(shì)種最少，為2 種（表 4）。

表4 浮游植物優(yōu)勢(shì)種及其優(yōu)勢(shì)度時(shí)間特征①

2.3 密度和生物量

調(diào)查水域浮游植物密度為5.11×10～1 184.77×10ind./L，均值為 184.07×10ind./L；生物量為0.003 6～1.074 6 mg/L，均值為 0.104 3 mg/L。在浮游植物密度組成中，藍(lán)藻門密度最大，為90.33×10ind./L，占浮游植物密度的49.07%，其次是硅藻門和綠藻門，二者密度占比分別為25.05%和16.18%，三者為浮游植物密度的主體。在浮游植物生物量組成中，硅藻門生物量最大，為0.055 6 mg/L，占浮游植物生物量的53.27%，是浮游植物生物量的主體，其次為隱藻門和綠藻門，二者生物量占比分別為13.58%和 11.52%（表 5）。

表5 各門類浮游植物密度及生物量

2.3.1 季節(jié)特征

調(diào)查水域浮游植物密度和生物量季節(jié)差異顯著，其中秋季浮游植物密度和生物量顯著高于其他3 個(gè)季節(jié)，分別為 423.29×10ind./L 和 0.162 9 mg/L，冬季浮游植物密度和生物量最低，顯著低于（P＜0.05）春季和秋季，分別為65.52×10ind./L 和0.064 2 mg/L（圖 2）。

圖2 浮游植物密度和生物量的時(shí)間特征

各季節(jié)浮游植物密度和生物量的主體有所不同，就浮游植物密度而言，春季和秋季浮游植物密度主體為藍(lán)藻門，其占比分別為51.52%和60.49%，夏季和秋季為硅藻門，其占比分別為50.00%和75.77%。就浮游植物生物量而言，夏季、秋季和冬季浮游植物生物量主體均為硅藻門，其占比分別為84.51%、35.50%和83.56%，春季則為甲藻門和隱藻門，二者生物量占比分別為34.13%和31.96%。

2.3.2 空間特征

各斷面浮游植物密度和生物量也有所差異，其中斷面2 浮游植物密度最高，為228.75×10ind./L，顯著高于斷面1、斷面5 和斷面6（P＜0.05）。斷面5浮游植物密度最低，為134.51×10ind./L，顯著低于斷面 2、斷面 3 和斷面 4（P＜0.05），見圖 3。由圖 3可見，各斷面浮游植物密度主體為藍(lán)藻門、硅藻門和綠藻門，其中斷面1 至斷面4 藍(lán)藻門密度占比最高，分別為48.86%，69.81%，58.27%和46.88%，斷面5 綠藻門密度占比最高，為31.72%，斷面6 硅藻門密度占比最高，為39.72%。生物量的空間特征和密度有所差異，其中斷面6 浮游植物生物量最高，為0.167 8 mg/L，顯著高于斷面1 至斷面3 及斷面 5（P＜0.05），斷面 5 浮游植物生物量最低，為0.067 8 mg/L，顯著低于斷面 4 和斷面 6（P＜0.05）。各斷面浮游植物生物量主體主要為硅藻門，其中斷面1 至斷面3、斷面5 和斷面6 硅藻門生物量占比最高，分別為53.86%，44.72%，52.98%，52.14%和79.81%，斷面4 浮游植物生物量占比最高則為甲藻門，為31.46%。

圖3 浮游植物密度和生物量的空間特征

2.4 多樣性特征值

調(diào)查水域浮游植物H’為0～2.282 0，均值為1.570 2；J 為 0.130 7～1.000 0，均值為 0.713 8；D 為0～1.137 0，均值為 0.595 5。其中 H’和 D 季節(jié)特征表現(xiàn)為秋季最高，分別為1.851 8 和0.833 1；夏季最低，分別為1.058 3 和0.296 0。J為冬季最高，為0.828 6；秋季最低，為0.568 3，見圖4?？臻g上3 個(gè)指數(shù)值差異不顯著，其中H’在斷面5 最高，為1.730 1；斷面2最低，為 1.397 8。D 在斷面4 最高，為 0.642 3；在斷面 3 最低，為 0.531 2。J 在斷面 5 最高，為 0.822 2；在斷面3 最低，為0.614 8，見圖5。

圖4 浮游植物群落多樣性的時(shí)間特征

圖5 浮游植物群落多樣性的空間特征

3 討論

長(zhǎng)江為河流生境，流速、泥沙含量等都影響著浮游植物的群落結(jié)構(gòu)。該研究中，長(zhǎng)江鎮(zhèn)江和暢洲水域共采集浮游植物84 種，硅藻門物種數(shù)最多，其次為綠藻門和藍(lán)藻門，同鄧祥元等研究結(jié)果相似。但該研究中硅藻門物種數(shù)最多，而鄧祥元等研究則是綠藻門最多，這可能是因?yàn)檎{(diào)查時(shí)間不同，鄧祥元等調(diào)查時(shí)間在4—5 月，而該研究于4 個(gè)季節(jié)均有采樣，結(jié)果更能反映該水域浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征，此外以硅藻門物種為主的群落結(jié)構(gòu)也更符合河流中浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征。

現(xiàn)存量上，長(zhǎng)江鎮(zhèn)江和暢洲水域浮游植物密度和生物量分別為184.07×10ind./L 和0.104 3 mg/L，高于沈蓉蓉2019 年對(duì)長(zhǎng)江下游干流浮游植物（60.3×10ind./L 和 0.023 mg/L）及鄧祥元等2010 年對(duì)長(zhǎng)江鎮(zhèn)江段浮游植物的調(diào)查結(jié)果（56.9×10ind./L），這可能與調(diào)查水域有沙洲分布有關(guān)。和暢洲作為江心洲，減緩了附近水域的流速，特別是洲頭水域，江面寬闊，流速較緩，且自然岸線多，這些都為浮游植物的生長(zhǎng)和繁殖提供了良好的水域環(huán)境。此外，該研究中浮游植物密度主體為藍(lán)藻門，生物量主體為硅藻門，這與長(zhǎng)江已有的調(diào)查結(jié)果相似，也符合河流生境中浮游植物現(xiàn)存量結(jié)構(gòu)特征。

溫度及水文條件均影響浮游植物的生長(zhǎng)與繁殖，因此不同季節(jié)和不同水域浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征會(huì)有所差異。在該研究中，浮游植物物種數(shù)、現(xiàn)存量和多樣性指數(shù)均呈現(xiàn)了季節(jié)和空間差異。

時(shí)間上，秋季浮游植物密度和生物量最高，顯著高于其他3 個(gè)季節(jié)（P＜0.05），冬季浮游植物密度和生物量最低，顯著低于春季和秋季（P＜0.05）。夏季長(zhǎng)江受上游降雨及泄洪的影響，水體流速及泥沙含量增加均不利于浮游植物的生長(zhǎng)，加上水量短時(shí)間的增大，導(dǎo)致浮游植物在一定程度上減少了。因此，與湖泊浮游植物現(xiàn)存量一般在夏季最高不同，長(zhǎng)江表現(xiàn)為秋季最高，這可能與秋季有適宜的水溫及較緩的水流有關(guān)。

空間上，調(diào)查水域浮游植物密度和生物量的最大值分別出現(xiàn)在斷面2 和斷面6，最小值均出現(xiàn)在斷面5。藍(lán)藻門作為浮游植物密度主體，其最大值也出現(xiàn)在斷面2，因此決定了斷面2 浮游植物密度最高，這可能是由于斷面2 為被和暢洲分流后的北汊，其水流緩，水體小，較其他斷面更適合藍(lán)藻的生長(zhǎng)與繁殖；而作為生物量主體的硅藻門，其密度則在斷面6 最高，斷面6 為長(zhǎng)江干流，水體營養(yǎng)程度低，水體大，水溫相對(duì)較低，更適合硅藻的生長(zhǎng)與繁育，加上硅藻門單個(gè)藻的平均質(zhì)量遠(yuǎn)高于藍(lán)藻門，因此浮游植物生物量的最大值出現(xiàn)在斷面6。而斷面5 位于洲尾，由于水流對(duì)和暢洲的沖刷，其泥沙含量可能會(huì)高于其他斷面，泥沙含量增加，水體透明度下降，不利于浮游植物的生長(zhǎng)和生存，這可能是此處浮游植物密度和生物量低的原因。

4 結(jié)語

長(zhǎng)江鎮(zhèn)江和暢洲水域有沙洲分布，有江心洲分汊區(qū)及匯流區(qū)，生境多樣，因此其浮游植物群落多樣性及現(xiàn)存量均較高，是長(zhǎng)江中浮游植物等其他水生生物較為理想的生活水域，這也為長(zhǎng)江江豚等重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象提供了豐富的餌料及棲息繁育場(chǎng)所。