秦淮河江寧段浮游植物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查

李云，金偉，鮑婷，王文秀，黃鴻兵，代培*

（1.江寧區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江蘇 南京 211100；2.江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇 南京 210017）

秦淮河為長(zhǎng)江的一條支流，是南京的第一大河，有南北兩源，北源句容河，南源溧水河，兩河在南京市江寧區(qū)西北村匯合后，自西向東，流經(jīng)南京城區(qū)后匯入長(zhǎng)江。秦淮河全長(zhǎng)約110 km，干流長(zhǎng)約34 km。秦淮河流域?qū)賮啛釒?、半濕?rùn)季風(fēng)氣候，多年平均氣溫為15.4 ℃，最高氣溫為43.0 ℃，最低氣溫為-14.0 ℃，降水較為豐沛，多年平均降水量為1 031 mm，汛期為5—9 月份[1]。

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要初級(jí)生產(chǎn)者，為水體中溶解氧的主要供應(yīng)者，在水體生態(tài)平衡中發(fā)揮著重要作用[2]。浮游植物對(duì)水環(huán)境的變化較其他水生生物敏感，其群落結(jié)構(gòu)特征常用來指示水環(huán)境的質(zhì)量狀態(tài)[3]。目前，關(guān)于秦淮河浮游植物方面的研究報(bào)道較少，最新的研究為文獻(xiàn)[4]關(guān)于2012 和2013 年秦淮河浮游植物現(xiàn)狀調(diào)查。為了解長(zhǎng)江禁捕后，秦淮河江寧段浮游植物群落結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，開展了浮游植物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查，以期為長(zhǎng)江禁捕后秦淮河水生態(tài)保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 時(shí)間與地點(diǎn)

2023 年5、10 和12 月。秦淮河江寧段。

1.2 點(diǎn)位設(shè)置

共設(shè)置2 個(gè)調(diào)查斷面，并在每個(gè)斷面的南岸、中線和北岸各設(shè)置1 個(gè)采樣點(diǎn)，見圖1。

圖1 采樣斷面

1.3 樣品采集與處理

參照《水生生物學(xué)》[5]中浮游植物采集方法采集樣品。用有機(jī)玻璃采水器在水下0.5 m 處采集表層水2 L，現(xiàn)場(chǎng)加入15 mL 魯哥試劑固定。帶回實(shí)驗(yàn)室后，將樣品靜置48 h，利用虹吸法將樣品濃縮至30 mL 后鏡檢。鏡檢前充分搖勻樣品，并快速吸取0.1 mL 樣液，加入0.1 mL 的浮游植物計(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，取均值作為最終結(jié)果。2 片計(jì)數(shù)結(jié)果相差15%以上，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。浮游植物分類鑒定參照文獻(xiàn)[6-7]，采用體積法，計(jì)算浮游植物的生物量，單位為mg/L。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采樣斷面示意圖由ArcGIS10.7 軟件繪制。數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2013 軟件完成。采用Mcnaughton 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（Y），確定浮游植物優(yōu)勢(shì)種。

式中：ni——樣品中第i種個(gè)體數(shù)與總個(gè)體數(shù)的比值；

N——樣品中所有物種的總體個(gè)數(shù)；

fi——該種的站位出現(xiàn)頻率。

采用Shannon-Weiner 多樣性指數(shù)（H'）、Margalef 豐富度指數(shù)（D）、Pielou 均勻度指數(shù)（J），評(píng)價(jià)浮游植物生物多樣性[8]。

式中：Pi——樣品中第i種個(gè)體數(shù)與總個(gè)體數(shù)的比值；

ni——第i種的個(gè)體數(shù)；

N——樣品中所有物種的總體個(gè)數(shù)；

S——樣品中的藻類物種總數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落組成

2.1.1 物種組成

2023 年秦淮河江寧段共鑒定到浮游植物7門61 屬105 種，其中綠藻門物種數(shù)最多，為48 種，占浮游植物物種總數(shù)的45.71%；其次為硅藻門，物種數(shù)為32 種，占比為30.48%。5 月份浮游植物物種數(shù)最多，為64 種，12 月份其次，物種數(shù)為63種，10 月份物種數(shù)最少，為47 種。各月份均以綠藻門和硅藻門物種數(shù)占優(yōu)，其中12 月份以硅藻門物種數(shù)最多，占比為44.44%；5 和10 月份均為綠藻門物種數(shù)占優(yōu)，占比分別為50.00%和38.30%見圖2。

圖2 秦淮河江寧段浮游植物物種組成時(shí)間特征

2.1.2 優(yōu)勢(shì)種

2023 年秦淮河江寧段3 個(gè)月共有優(yōu)勢(shì)種12 種，包括硅藻門5 種，綠藻門1 種，藍(lán)藻門3 種，隱藻門3 種。5 月份浮游植物優(yōu)勢(shì)種最少，為3 種。10 和12 月份優(yōu)勢(shì)種組成較為相似，分別為8 種和7 種，共有優(yōu)勢(shì)種有5 種。秦淮河江寧段浮游植物Y見表1。

表1 秦淮河江寧段浮游植物Y①

2.2 群落多樣性

秦淮河江寧段浮游植物H' 平均值為2.85，其中5 月份最高，為2.16，12 月份最低，為1.94；J平均值為0.61。3 個(gè)月份的J相差較小，其中5 和10 月份相對(duì)較高，均為0.65，12 月份相對(duì)較低，為0.57；D平均值為5.77，其中12 月份最高，為2.03，10 月份最低，為1.62，見圖3。

2.3 密度與生物量

2.3.1 密度

秦淮河江寧段浮游植物平均密度為3.79×106ind./L，其中隱藻門平均密度最高，為1.23×106ind./L；硅藻門其次，為1.16×106ind./L。不同采樣時(shí)間，浮游植物平均密度及密度主體門類有所差異，其中5 月份平均密度最高，為4.70×106ind./L，10 月份其次，為4.48×106ind./L，12 月份密度最低為2.19×106ind./L。5 月份硅藻門和綠藻門浮游植物貢獻(xiàn)率均較高，10 月份以隱藻門為主，12 月份以硅藻門為主。浮游植物各門類密度的時(shí)間變化見表2。

2.3.2 生物量

秦淮河浮游植物平均生物量為3.78 mg/L，生物量主體為硅藻門，其平均生物量為1.78 mg/L，其次為隱藻門，為0.83 mg/L。5 月份浮游植物生物量最高，為6.73 mg/L，10 月份其次，為3.58 mg/L，12 月份最低，為1.04 mg/L。5 和12月份浮游植物生物量主體為硅藻門，10 月份則為甲藻門。浮游植物各門類生物量的時(shí)間變化見表3。

表3 秦淮河江寧段浮游植物生物量的時(shí)間特征mg/L

3 討論

3.1 群落結(jié)構(gòu)

本調(diào)查中，共鑒定出浮游植物7 門61 屬105 種，浮游植物群落結(jié)構(gòu)以綠藻門和硅藻門為主體，且藍(lán)藻門占一定比例，鑒定的浮游植物物種數(shù)，遠(yuǎn)高于石曉丹等[9]（5 門37 屬43 種）和嚴(yán)瑩[4]（4 門30 屬37 種）調(diào)查結(jié)果。這可能與調(diào)查頻次有關(guān)，在浮游植物物種組成上，本調(diào)查3 次，均以綠藻門和硅藻門物種為主。

秦淮河江寧段浮游植物平均密度為3.79×106ind./L，平均生物量為3.78 mg/L，兩者均低于秦淮河2008 年7 月份的調(diào)查結(jié)果（密度為33.67×106ind./L，生物量為17.91 mg/L）[9]。這主要與調(diào)查季節(jié)有關(guān)，7 月為夏季，浮游植物進(jìn)入快速繁殖期，特別是藍(lán)藻門物種，因此浮游植物密度和生物量相對(duì)較高，但也可能與水體富營(yíng)養(yǎng)化程度相關(guān)。近幾年，特別是開展長(zhǎng)江禁捕后，水生生物資源得到有效保護(hù)，水環(huán)境質(zhì)量不斷提高，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度得到改善。

本調(diào)查中，浮游植物密度和生物量主體均為隱藻門和硅藻門，藍(lán)藻門現(xiàn)存量占比相對(duì)較低。秦淮河為通江河流，水體有一定的流速，水體交換較快，加上水域生態(tài)環(huán)境的不斷改善，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度相對(duì)較低，不適宜喜靜水高溫的藍(lán)藻門生存[10]。秦淮河江寧段多為自然岸線，沿岸的水生植物覆蓋度較高，這些都十分有利于隱藻門的生長(zhǎng)與繁殖，此外，本調(diào)查時(shí)間主要為春季、秋季和冬季，其間水溫相對(duì)較低，更適宜硅藻門生長(zhǎng)。因此，浮游植物現(xiàn)存量表現(xiàn)為以硅藻門、隱藻門和綠藻門為主，藍(lán)藻門占比相對(duì)較低的特征。

3.2 時(shí)間特征

浮游植物為水生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)水環(huán)境的變化較其他水生動(dòng)物敏感。本調(diào)查時(shí)間分別為2023 年5、10 和12 月，不同調(diào)查時(shí)間浮游植物群落結(jié)構(gòu)存在一定差異。5 和10 月份物種組成較為相似，均以綠藻門為主體，12 月份則以硅藻門為主體；5 月份綠藻門和硅藻門密度貢獻(xiàn)率相對(duì)較高，10月份隱藻門最高，12 月份硅藻門最高；5 和12 月份，生物量貢獻(xiàn)率均以硅藻門最高，10 月份則以甲藻門最高。文獻(xiàn)[11]研究結(jié)果顯示，浮游植物群落結(jié)構(gòu)的時(shí)間特征主要影響因子為水溫。水溫是決定浮游植物的生長(zhǎng)和群落演替的主要環(huán)境因子，不同種類的浮游植物，適宜生長(zhǎng)的溫度也存在一定差異。一般而言，硅藻門和甲藻門物種喜好低溫，當(dāng)水溫超過30 ℃后，較多物種無法生存；綠藻門和藍(lán)藻門物種適宜溫度一般＞25 ℃，藍(lán)藻門物種更耐高溫。本試驗(yàn)結(jié)果，也符合浮游植物群落不同季節(jié)的演替規(guī)律，但對(duì)于相對(duì)封閉的湖泊[12-14]，秦淮河水流量較大，水體交換速度快，浮游植物的群落結(jié)構(gòu)演替同湖泊中有所差異。一般湖泊水體穩(wěn)定，藍(lán)藻門和綠藻門在高溫期會(huì)快速生長(zhǎng)，顯著高于其他門類。

3.3 生物多樣性對(duì)水質(zhì)的指示作用

浮游植物群落結(jié)構(gòu)，可對(duì)水體理化狀態(tài)變化做出響應(yīng)，有研究[15]利用浮游植物來評(píng)價(jià)水質(zhì)。生物多樣性指數(shù)，是基于物種數(shù)和個(gè)體數(shù)反映浮游生物群落的多樣性和穩(wěn)定性，物種越豐富，群落復(fù)雜豐度越高，抗干擾能力越強(qiáng)。利用浮游植物生物多樣性評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況，當(dāng)H'＞3 時(shí)，水質(zhì)為清潔水平，2≤H'≤3 時(shí)為β-中污染；1≤H'＜2 時(shí)，為α-中污染，0≤H'＜1 為重污染；當(dāng)J＞0.8 時(shí)，水質(zhì)為清潔水平；0.5≤J≤0.8 時(shí)，為輕污染型；0.3≤J≤0.5 時(shí)，為β-中污染；0.0≤J≤0.3 時(shí)為重污染型；當(dāng)D≥4 是，水質(zhì)為清潔水平，3≤D＜4 時(shí)，為輕度污染型，1≤D＜3時(shí)，為中度污染型；0≤D＜1 時(shí)，為重度污染型[16]。本試驗(yàn)中，秦淮河浮游植物H' 為2.85，各月份H' 變幅為1.94～2.16，評(píng)價(jià)結(jié)果為中污染；浮游植物J為0.61，各月份變幅為0.57～0.65，評(píng)價(jià)結(jié)果為輕污染型；浮游植物D為5.77，評(píng)價(jià)結(jié)果為清潔水平。