公園水體浮游藻類與富營養(yǎng)化評價
——以望海公園為例

田 虹,任明慧,唐玉鳳,石教旭,桑正林

(昭通學(xué)院農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,云南昭通 657000)

水體中浮游藻類個體十分微小,一般用肉眼看不清形態(tài)結(jié)構(gòu),但種類和數(shù)量較多,其中含有葉綠素,能進(jìn)行光合作用,將無機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物,所以藻類植物在水生態(tài)系統(tǒng)中具有重要地位。目前,隨著城市化、工業(yè)化尤其是旅游業(yè)的發(fā)展,城區(qū)內(nèi)的人工湖泊、河流因注入大量的諸如N、P之類的營養(yǎng)物質(zhì),導(dǎo)致出現(xiàn)不同程度的水體富營養(yǎng)化情況,對周圍環(huán)境和居民健康構(gòu)成威脅,在富營養(yǎng)化水體中,會大量生長浮游植物,且群落結(jié)構(gòu)會發(fā)生顯著變化,導(dǎo)致水體透明度下降、濁度增加、水質(zhì)惡化,甚至使水體發(fā)黑發(fā)臭,對水環(huán)境的功能造成嚴(yán)重影響[1]。

近年來浮游藻類的研究方法發(fā)展迅速,且現(xiàn)在的研究多集中于受污染程度較為嚴(yán)重的水域,通過研究浮游藻類的群落結(jié)構(gòu),對水環(huán)境及其河岸生態(tài)系統(tǒng)的凈化效果進(jìn)行監(jiān)測評價是生物學(xué)與環(huán)境學(xué)相結(jié)合的典范[2]。該研究通過對望海公園水體藻類的觀察,初步判斷望海公園的水質(zhì)狀況、富營養(yǎng)程度,從而為公園景觀水體管理和維護(hù)提供基礎(chǔ)資料。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況望海公園坐落于昭通市昭陽區(qū)鳳凰山麓,于清乾隆25年建立,早期被稱為“望海樓”。2010年望海公園正式建成,對恩波樓重新修繕,并建立人工湖,整個公園成為昭通市的一大亮點(diǎn),也成為一個名副其實(shí)的旅游勝地。望海公園仿古典園林的一池三山模式,修筑三島,兩大一小兩大島,由于緊鄰鳳凰山路,自然環(huán)境優(yōu)越,公園內(nèi)鳥類覓食的資源豐富,因此吸引許多鳥類進(jìn)入[3]。該公園占地36.67 hm2,水體面積11.60 hm2,有島嶼3個,廣場5個,除建有傳統(tǒng)建筑風(fēng)格、供市民休閑的亭臺樓閣外,還有多種喬木、灌木、草地相交錯而形成的大片綠化帶,是昭通城四大公園之一,已成為昭通中心城市的一張靚麗名片。但由于城市化、工業(yè)化及旅游業(yè)的發(fā)展,望海公園的水體環(huán)境受到一定污染,水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象日趨嚴(yán)峻,是望海公園急需解決的問題。

1.2 研究方法

1.2.1采樣點(diǎn)的設(shè)置及采樣時間。根據(jù)望海公園水體特點(diǎn),共設(shè)置10個采樣點(diǎn),樣點(diǎn)選擇盡可能遵循隨機(jī)選擇原則,各采樣點(diǎn)間隔一定距離,范圍涉及整個公園水體邊緣,樣點(diǎn)分布情況見圖1。采樣時間為2019年5月—2020年5月,跨春、夏、秋、冬4個季節(jié)。

圖1 望海公園水樣采集地點(diǎn)Fig.1 Water sample collection location in Wanghai Park

1.2.2浮游藻類采集。在各采樣點(diǎn)用浮游藻類生物網(wǎng)在水體表層呈“∞”型來回?fù)迫?采集層面為水面至面下15 cm的表層,5 min后提起浮游藻類生物網(wǎng),采樣撈取結(jié)束后迅速拉起生物網(wǎng)將濃縮水樣裝入50 mL水樣采樣瓶中[4]。將采樣瓶進(jìn)行標(biāo)記處理并拍照記錄。

1.2.3浮游藻類鑒定。在進(jìn)行藻類鑒定時將在室外采集的水樣做成臨時裝片,至少每個采樣瓶做5個以上裝片,置于顯微鏡下觀察,將觀察到的藻類圖片用電腦進(jìn)行拍照,將不同采樣點(diǎn)的藻類圖片分類保存,便于后期分析。鑒定時先從形態(tài)上識別,通過識別判斷屬于單細(xì)胞、群體還是絲狀體進(jìn)行歸類,再參照《中國淡水藻志》[5-11]、《昭通市藻類植物志》[12]等書籍,對藻類進(jìn)行分類鑒定,鑒定包括門、綱、目、科、屬、種。

1.2.4理化指標(biāo)測定。分別在采樣點(diǎn)用采水器采集水樣250 mL,置于采樣瓶中,對采樣瓶進(jìn)行標(biāo)記并拍照記錄。于實(shí)驗(yàn)室完成相應(yīng)理化指標(biāo)的測定。理化指標(biāo)測定包括水體溫度、顏色、pH、溶氧量、濁度及低懸浮物。

2 望海公園浮游藻類的群落組成

2.1 望海公園浮游藻類的種類組成結(jié)構(gòu)昭通市望海公園共鑒定出浮游藻類7門34科81屬 231種(表1),其中包含綠藻門16科47屬135種,占總種數(shù)的58.5%;硅藻門7科12屬46種,占總種數(shù)的19.9%;裸藻門1科6屬25種,占總種數(shù)的10.8%;藍(lán)藻門6科12屬20種,占總種數(shù)的8.7%;黃藻門2科2屬3種,占總種數(shù)的1.3%;金藻門僅1科1屬1種,甲藻門僅1科1屬1種,均占總種數(shù)的0.4%。

表1 望海公園浮游藻類植物統(tǒng)計

2.2 望海公園浮游藻類季節(jié)分布特征從鑒定結(jié)果(表2)可知,望海公園浮游藻類的季節(jié)變化較明顯,主要表現(xiàn)春季最多,夏季次之,秋季較春夏季藻類種類較少,冬季最少。由此可知,4個季節(jié)中,出現(xiàn)種類數(shù)由多到少依次為春季>夏季>秋季>冬季,導(dǎo)致藻類季節(jié)性變化的原因可能是環(huán)境因子,不同季節(jié)水體的溫度、光照強(qiáng)度、溶解氧及營養(yǎng)鹽水平等均有差異,且不同的藻類對環(huán)境條件的適應(yīng)情況也是不同的,因而藻類出現(xiàn)季節(jié)性變化[13]。

表2 望海公園浮游藻類種類的季節(jié)分布

2.3 望海公園浮游藻類優(yōu)勢科組成從鑒定結(jié)果可知,望海公園浮游藻類共34科,根據(jù)優(yōu)勢科判斷原則(含5屬以上或9種以上的科判定為優(yōu)勢科)[14],望海公園共有8科優(yōu)勢科(表3),分別為綠球藻科、水網(wǎng)藻科、小球藻科、柵藻科、鼓藻科、絲藻科、胞桿藻科和裸藻科,占總科數(shù)的23.5%;包含2～9種浮游藻類的有14科,占總科數(shù)的41.2%;僅有1種浮游藻類的有12科,占總科數(shù)的35.3%。

表3 望海公園浮游藻類優(yōu)勢科統(tǒng)計

2.4 望海公園浮游藻類優(yōu)勢屬組成從鑒定結(jié)果可知,望海公園浮游藻類共81屬,根據(jù)優(yōu)勢屬的原則(含6種及以上為優(yōu)勢屬,含2～5種的為寡屬,含1種的為單屬)[14],望海公園水體中含10個優(yōu)勢屬(表4),占總屬數(shù)的12.3%;含29個寡屬,占總屬數(shù)的35.8%;含42個單種屬,占總屬數(shù)的51.9%。其中優(yōu)勢屬分別為盤星藻屬(18種)、針桿藻屬(15種)、柵藻屬(14種)、纖維藻屬(11種)、角星鼓藻屬(11種)、扁裸藻屬(11種)、脆桿藻屬(8種)、囊裸藻屬(8種)、絲藻屬(7種)、異極藻屬(7種)。

表4 望海公園浮游藻類優(yōu)勢屬統(tǒng)計

3 水體富營養(yǎng)化評價

3.1 污染指示藻類評價法參考況琪軍等[15-16]歸納的各類型水體常見的污染指示藻類,可將望海公園浮游藻類中的污染指示藻類歸為4類水體營養(yǎng)型。其中,指示水體為超富營養(yǎng)型的藻類出現(xiàn)4種,占污染指示藻類總數(shù)的10.0%;指示水體為富營養(yǎng)型的藻類出現(xiàn)20種,占污染指示藻類總數(shù)的50.0%;指示水體為中營養(yǎng)型的藻類出現(xiàn)13種,占污染指示藻類總數(shù)的32.5%;指示水體為中寡營養(yǎng)型的藻類出現(xiàn)3種,僅占污染指示藻類總數(shù)的7.5%。由此可初步判斷望海公園水質(zhì)出現(xiàn)富營養(yǎng)化情況。

3.2 復(fù)合藻商指數(shù)法應(yīng)用浮游藻類的群落結(jié)構(gòu)評價水質(zhì)的常見方法有復(fù)合藻商指數(shù)法,參考《中國淡水藻類》[17]中的復(fù)合藻商指數(shù)法判定標(biāo)準(zhǔn):復(fù)合藻商指數(shù)=(裸藻種數(shù)+綠藻種數(shù)+藍(lán)藻種數(shù)+中心殼目硅藻種數(shù))/鼓藻種數(shù);當(dāng)復(fù)合藻商指數(shù)在>20～40時為極重度富營養(yǎng)型,在>5～20時為重度富營養(yǎng)型,在>3～5時為中度富營養(yǎng)型,在>1～3時為弱營養(yǎng)型,在0～1時為貧營養(yǎng)型[18]。由鑒定結(jié)果可知,望海公園浮游藻類中有裸藻25種、綠藻135種、藍(lán)藻20種、中心殼目硅藻0種、鼓藻20種,根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得望海公園復(fù)合藻商指數(shù)為9,則可初步判斷望海公園的水體為重度富營養(yǎng)型。

3.3 理化指標(biāo)評價水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化除了會表現(xiàn)為藻類及一些水生植物的過度繁殖外,還會引起水體中一些理化性質(zhì)的改變,參考于旭青[19]總結(jié)的水體富營養(yǎng)化特征,結(jié)合此次研究測定的部分理化指標(biāo)可初步判斷望海公園水體的富營養(yǎng)化情況。具體理化指標(biāo)見表5。

表5 望海公園水樣6項理化指標(biāo)

pH為弱堿性或堿性的水體最易引發(fā)水華,藻類會進(jìn)行光合作用,消耗水中的CO2,致使水中H+減少,致使pH升高,因此,當(dāng)水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象,伴隨著富營養(yǎng)化程度的加劇,出現(xiàn)藻類生長pH顯著增加的趨勢。由表5可知,望海公園水體在春季、夏季pH呈現(xiàn)弱堿性,在秋季、冬季pH接近中性,因此可初步判定望海公園水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化趨勢。

當(dāng)水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)時,水中的藻類會大量繁殖致使水體出現(xiàn)不同的顏色,如綠色、褐色、黃綠色和紅色等。由表5可知,望海公園的水體呈現(xiàn)出黃綠色,因此可初步判斷為富營養(yǎng)型水體。

當(dāng)水體中浮游藻類大量繁殖時,富營養(yǎng)化水體的典型特征是水體表層因水生植物進(jìn)行光合作用使溶氧量過飽和,而深層水體因藻類死亡導(dǎo)致缺氧狀態(tài)。由表5可知,參照望海公園測定的溶氧量可初步判斷望海公園水體為富營養(yǎng)化態(tài)。

4 結(jié)論

4.1 昭通市望海公園水體浮游藻類組成該試驗(yàn)結(jié)果表明,昭通市望海公園共鑒定出浮游藻類7門81屬231種,包含綠藻門16科47屬135種、硅藻門7科12屬46種、裸藻門1科6屬25種、藍(lán)藻門6科12屬20種,其中甲藻門、黃藻門、金藻門藻類數(shù)相對減少,因此藻類種類數(shù)目由多到少依次為綠藻門>硅藻門>裸藻門>藍(lán)藻門>黃藻門>金藻門=甲藻門;且望海公園浮游藻類存在明顯的季節(jié)變化,4個季節(jié)中出現(xiàn)種類數(shù)由多到少依次為春季>夏季>秋季>冬季。此外,望海公園浮游藻類優(yōu)勢種(屬)共有10個,分別為盤星藻屬(18種)、針桿藻屬(15種)、柵藻屬(14種)、角星鼓藻屬(11種)、纖維藻屬(11種)、扁裸藻屬(11種)、脆桿藻屬(8種)、囊裸藻屬(8種)、絲藻屬(7種)、異極藻屬(7種)。

4.2 昭通市望海公園水體營養(yǎng)型浮游藻類的群落組成結(jié)構(gòu)是藻類作為水體富營養(yǎng)化重要指示生物的原因,除此之外,還有許多判定水體營養(yǎng)型的方法[20]。該研究采用了3種方法來初步判斷昭通市望海公園的水體營養(yǎng)型:①采用污染指示藻類評價法,結(jié)果顯示,水體富營養(yǎng)型的藻類出現(xiàn)20種,占污染指示藻類總數(shù)的50.0%,由此可初步判斷望海公園水質(zhì)出現(xiàn)富營養(yǎng)化情況;②采用理化指標(biāo)評價法,從水體的pH、顏色、溶氧量3個理化指標(biāo)進(jìn)行判斷,結(jié)果均可初步判斷望海公園水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化情況;③采用《中國淡水藻類》中的復(fù)合藻商指數(shù)法,計算可得望海公園復(fù)合藻商指數(shù)為9,初步判斷望海公園的水體為重度富營養(yǎng)型。綜合以上3種判定方法的結(jié)果,確定望海公園的水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化的情況。