安陽市區(qū)河流浮游藻類群落結(jié)構(gòu)調(diào)查研究
——以安陽河為例

常孟陽

（安陽師范學(xué)院，河南 安陽 455000）

浮游藻類作為水生生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，自身對水質(zhì)調(diào)控發(fā)揮著重要的作用，許多藻類還是浮游動物和魚類等的開口餌料，其種類、數(shù)量和生物多樣性常用來作為評價水體富營養(yǎng)化程度和水質(zhì)狀況的重要指標，是水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[1-2]。浮游藻類生長對水環(huán)境變化敏感，營養(yǎng)鹽、溫度、光照、水動力條件、浮游動物捕捉等因素變化都可能影響到浮游藻類群落的改變[3-4]。因此，浮游藻類群落結(jié)構(gòu)調(diào)查成為了評價河流生態(tài)環(huán)境情況的重要指標之一[5]。

安陽市居于河南省最北面，地處三省交界處——即河南省與山西省、河北省。地理坐標介于東經(jīng)113°37′至114°58′、北緯 35°12′至 36°22′之間。氣候類型為典型的溫帶季風氣候，氣候溫和，四季分明，降雨量適中，日照充足。全年降雨量為606.1 mm[6]。安陽市河流屬于雨水補給類型，水位的變化容易受到降水的季節(jié)變化和年際變化的影響，一般在夏季和秋季降水量充足，水位較高，冬季和春季則相對為枯水期。安陽河（洹河）發(fā)源于林濾山東麓，自西向東流經(jīng)安陽市區(qū)，于內(nèi)黃縣李大晁入衛(wèi)河，全長為164 km，流域面積為1 920 km2。安陽市區(qū)段河長26.8 km，多年平均流量10.73 m3/s[7]。

目前，對河流水體浮游藻類調(diào)查的研究雖有報道，但大多集中在污染水體[8]、水庫[9]、景觀水體[10]、富營養(yǎng)化水體[11]等，對于城市區(qū)內(nèi)河流水體浮游藻類調(diào)查研究報道較少。本次調(diào)查主要對安陽市區(qū)內(nèi)安陽河進行浮游藻類調(diào)查，便于了解安陽河富營養(yǎng)化程度和水質(zhì)狀況，從而為城市河流生態(tài)環(huán)境保護與景觀生態(tài)廊道建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查樣點概況

本次調(diào)查為2021年7月中旬，根據(jù)安陽河的區(qū)域特征，共設(shè)置3個采樣點，便于全面反映安陽河市區(qū)段的水體概況。分別是：殷都橋北緯 36°7'18″、東經(jīng) 114°21'5″；安陽橋北緯36°6'58″、東經(jīng) 114°19'22″；中華路安陽河橋北緯 36°7'32″、東經(jīng) 114°22'59″。

1.2 藻類樣品采集與處理

對調(diào)查河流樣點浮游藻類水樣進行采集并計數(shù)分析，采樣水深為0.5 m，采樣1 L，立即加入15 mL魯哥氏液固定，在實驗室內(nèi)沉淀48 h，濃縮至50 mL。計數(shù)使用光學(xué)顯微鏡，取0.1 mL樣品于藻類計數(shù)框內(nèi)觀察計數(shù)，每份樣品重復(fù)3次，每次計數(shù)50個視野。浮游藻類鑒定及計數(shù)參考《中國淡水藻類》[12]、《中國淡水生物圖譜》[13]、《湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》[14]等。以藻類密度高于5%藻類總密度的定義為優(yōu)勢藻類。

1.3 計算方法

本次調(diào)查研究相關(guān)參數(shù)及計算方法如下，

浮游藻類密度計算公式[15]：

N' =（Cs / Fs × Fn）×（V1 / U）× Pn

式中，N' 為浮游藻類密度，Cs為計數(shù)框面積（mm2），F(xiàn)n為視野數(shù)，F(xiàn)s為視野面積（mm2），U為計數(shù)框體積（mL），V1為濃縮體積（mL），Pn為計數(shù)出的藻類個數(shù)。

生物量：用細胞體積法推算生物量[15]。

浮游藻類生物多樣性：浮游藻類生物多樣性采用Shannon-Wiener 香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)（H'）[16]、Margalef 物種豐富度指數(shù)（dMa）[17]、Pielou 均勻度指數(shù)表示（J）[18]，其計算公式如下：

H' = - ∑ Pi × log2Pi

d Ma =（S-1）/ log2N

J = H' / log2S

式中，N為樣品中所有物種的總個體數(shù)，S為物種數(shù)目，Pi為第i種的個體數(shù)與樣品中總個體數(shù)的比值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)整理和作圖采用Excel 2010軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游藻類種類組成

調(diào)查結(jié)果為，安陽河共鑒定浮游藻類31屬（種），隸屬于藍藻門（Cyanophyta）、裸藻門（Euglenophyta）、硅藻門（Bacillariophyta）、綠藻門（Chlorophyta）、甲藻門（Pyrrophyta）等5門。其中，綠藻門有14屬（種）占45%，硅藻門有12屬（種）占39%，這兩門藻類在種類組成上占優(yōu)勢；其次是藍藻門藻類有2屬（種），占6%；甲藻門藻類有2屬（種），占6%；裸藻門藻類有1屬（種），占3%（表1）。3個樣點所調(diào)查藻類種數(shù)通過對比差別不明顯，殷都橋河段有25種藻類，安陽橋河段有28種藻類，中華路安陽河橋河段有25種藻類，3個調(diào)查樣點都以硅藻門和綠藻門為主體（表2）。

表1 安陽河浮游藻類種類組成

表2 安陽河不同河段浮游藻類對比情況

表2（續(xù)）

2.2 浮游藻類密度和生物量

由表3和表4可知，安陽河調(diào)查期間，殷都橋河段浮游藻類密度為0.831×107cells/L，生物量為16.650 mg/L；安陽橋河段浮游藻類豐度為3.715×107cells/L，生物量為65.175 mg/L；中華路橋浮游藻類豐度為4.554×107cells/L，生物量達84.017 mg/L。與另外兩個樣點相比殷都橋安陽河段在藻類密度和生物量上相對較低，中華路橋安陽河段在3個樣點中藻類密度和生物量最高。表3中顯示，3個調(diào)查樣點浮游藻類密度均為藍藻門和硅藻門占優(yōu)勢，其次為綠藻門、甲藻門。表4中各門藻類生物量，藍藻門和硅藻門在3個樣點中占優(yōu)勢，其次為甲藻門、綠藻門。裸藻門只在中華路橋河段顯示，殷都橋和安陽橋兩個采樣點均為無。

表3 不同河段各門藻類密度

表4 不同河段各門藻類生物量

2.3 優(yōu)勢種分析

以藻類密度高于5%浮游藻類總密度的定義為優(yōu)勢藻類。在圖1、2和3中可得，殷都橋河段優(yōu)勢種藻類為小環(huán)藻、束絲藻、顆粒直鏈藻；安陽橋河段優(yōu)勢種藻類為小環(huán)藻、微囊藻、束絲藻、顆粒直鏈藻；中華路橋河段優(yōu)勢種藻類為小環(huán)藻、束絲藻、顆粒直鏈藻、四尾柵藻。其中小環(huán)藻、束絲藻、顆粒直鏈藻在3個采樣點均為優(yōu)勢種藻類。

圖1 殷都橋河段優(yōu)勢藻類種類組成

圖2 安陽橋河段優(yōu)勢藻類種類組成

圖3 中華路橋河段優(yōu)勢藻類種類組成

2.4 生物多樣性分析

在安陽河調(diào)查的3個樣點中，分別對香農(nóng)-維納（Shannon-Wiener）多樣性指數(shù)、Margalef物種豐富度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)進行了統(tǒng)計，3個指數(shù)在3個樣點的整體波動范圍分別為2.319-2.553、1.142-1.317、0.549-0.618。中華路橋河段在3個樣點中生物多樣性最低，殷都橋河段最高（圖4）。對樣點中各門藻類的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)進行分析，3個樣點各門藻類生物多樣性排序為：殷都橋為硅藻門＞綠藻門＞藍藻門＞甲藻門＞裸藻門，安陽橋為硅藻門＞藍藻門＞綠藻門＞甲藻門＞裸藻門，中華路橋為硅藻門＞藍藻門＞綠藻門＞甲藻門＞裸藻門，硅藻門在3個樣點中生物多樣性均為最高（圖5）。

圖4 不同河段浮游藻類生物多樣性指數(shù)

圖5 不同河段各門藻類生物多樣性指數(shù)

3 結(jié)論與討論

①本研究中種類組成上共鑒定浮游藻類31屬（種），隸屬于藍藻門、裸藻門、硅藻門、綠藻門、甲藻門5門；綠藻門在種類組成上占優(yōu)勢，共14種，占45%，其次為硅藻門；在每門藻類密度和生物量上3個樣點均為藍藻門和硅藻門占優(yōu)勢，綠藻門種類數(shù)多但每種的個體數(shù)則較少。與其他河流浮游藻類鑒定相比，屬（種）數(shù)相對較低，本次調(diào)查在7月上旬，安陽河整體水流較快，水位較低。研究表明，浮游藻類生長與水動力條件有很大的關(guān)系，一般低流速、擾動小有利于浮游藻類的生長，但當水流速增大時、紊動加劇，藻類的生長就會受到限制。每個藻種都有適宜生長的水流速度范圍，當水流速度不同時，適宜生長的藻類也會有所不同[3-4]。另外，我國多數(shù)河流的浮游藻類主要以綠藻、藍藻和硅藻占優(yōu)勢。本次調(diào)查與其結(jié)論相似[19]。

②整體藻類密度和生物量3個樣點表現(xiàn)不同，殷都橋河段最低，中華路橋河段最高，安陽河自西向東流動呈上升趨勢；在優(yōu)勢種藻類組成上，3個樣點均有硅藻門的顆粒直鏈藻、小環(huán)藻和藍藻門的束絲藻，安陽橋河段再加藍藻門的微囊藻，中華路橋河段再加綠藻門的四尾柵藻。相關(guān)研究顯示，一般河流上游水通常較為清潔，其藻類的個體數(shù)量會相對較少，隨著河水流動，特別是流經(jīng)市區(qū)的河段，營養(yǎng)物質(zhì)會隨之增加，浮游藻類密度和生物量也會增加[20]。這也與殷都橋河段地域開闊，水位相對較低有關(guān)。吳明作等[1]在研究鄭州市區(qū)河流浮游藻類動態(tài)中，指出城市河流因治理與景觀利用等方式的不同，不同區(qū)段即使是同一河流也可能出現(xiàn)不同的種類組成，優(yōu)勢種藻類組成也會不同。這說明城市河流管理需要針對不同河段情況采取不同管理策略。

③在生物多樣性上3個樣點表現(xiàn)出差別不明顯，各門藻類生物多樣性中硅藻門占優(yōu)勢，其次為藍藻門、綠藻門，殷都橋河段不同其次為綠藻門、藍藻門。對多樣性指數(shù)進行分析，根據(jù)輕污染評價標準是：H'介于2-3、dMa介于3-4、J介于0.5-0.8[10]。安陽河市區(qū)河段水質(zhì)為輕污染，基本上為中營養(yǎng)化水平。dMa略低可能與水動力有一定影響。

④調(diào)查中，河流水體PH為8-9，屬于正常酸堿度范圍。殷都橋河段河道地域開闊，水流快，水位低，有河床裸露，水生植物生長旺盛；安陽橋河段河道兩邊硬化，水生植物較少，水流快，水位低；中華路橋河段水生植物豐富，水位低。河流浮游藻類生長與營養(yǎng)鹽、溫度、光照、水動力條件、浮游動物捕捉等因素有關(guān)，浮游藻類作為水體的初級生產(chǎn)者對水的生態(tài)環(huán)境非常敏感[21-22]，特別是城市河流，在河流流經(jīng)過程中還會受到人口密度和人類活動的影響[19]。想要更準確評價安陽河市區(qū)段水質(zhì)情況，還需對其他理化指標和漁業(yè)資源指標進一步研究。