貴州舞陽河景區夏季浮游植物群落特征及水質評價

劉之威+晏妮+任啟飛+陳椽

摘要：2012年8月對貴州舞陽河風景區浮游植物進行了調查，并對水體的水質進行了評價。結果表明，調查期間鑒定出的浮游植物屬于5門58屬共149種，其中硅藻種數最多，占總種數的46.31%。舞陽河夏季浮游植物細胞密度平均值為16.7×105個/L，生物量平均值為1.58 mg/L。使用指示生物法和多樣指數法，表明舞陽河水質總體處于α-中污帶與β-中污帶之間。

關鍵詞：貴州舞陽河;浮游植物;群落結構;水質評價

中圖分類號：X824 ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：0439-8114（2015）02-0326-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.02.018

Phytoplankton Community Structure and Water Quality of Wuyang River

Scenic Area of Guizhou Province in Summer

LIU Zhi-wei1， YAN Ni1， REN Qi-fei2， CHEN Chuan1

（1.School of Life Sciences，Guizhou Normal university，Guiyang 550001，China;2. Guizhou Institute of Botany，Guiyang 550001，China）

Abstract： The phytoplankton community structure and water quality of Wuyang River scenic area of Guizhou province in August of 2012 was studied. The resules showed that a total of 149 species phytoplankton belonged to 58 genera of 5 phyla were indentified. Bacillariophyta accounted for 46.30% of the total. The average of phytoplankton cell density was 16.7×105 cells/L of Wuyang River in summer. The average of biomass was 1.58 mg/L. Bio-indicator and biological index proved that the water quality of Wuyang River was between α-mesosaprobic zone and β-mesosaprobic zone.

Key words： Guizhou Wuyang River; phytoplankton; community structure; water quality evaluation

浮游植物是水體中的初級生產者，在水體生態系統的物質和能量轉化中起著重要作用，其群落結構直接影響水生系統的功能和結構，并能對環境變化迅速做出響應，故浮游植物的群落結構與其生活水域的水質狀況密切相關，在一定程度上反映了水體的生態環境狀況，因此利用浮游植物評價和監測水質得到了廣泛的應用[1]。

舞陽河全長400多千米，發源于貴州省甕安縣谷才村，流經黔東南州黃平、施秉、鎮遠、岑鞏和銅仁地區玉屏縣，出湖南新晃、黔陽等地匯入洞庭湖。舞陽河國家級風景區屬于舞陽河施秉縣段，以縣城為中心向東、北、西呈扇形展開，該區域屬中亞熱帶濕潤季風氣候區，景區內森林茂密，植物種類豐富。風景區水域包括上舞陽三峽、下舞陽三峽及杉木河等。近年來對景區水域的浮游植物研究較少，僅有陳椽等[2]對風景區水域的藻類植物區系組成做過初步研究。目前，對風景區水域內浮游植物群落結構的研究以及利用浮游植物評價和檢測水質基本屬于空白狀態。本研究對舞陽河風景區不同水域浮游植物的群落結構進行了詳細論述，并利用系統聚類法與浮游植物評價的方法對不同水域的水質進行了評價和檢測。

1 ?材料與方法

1.1 ?采樣點設置

本研究根據舞陽河國家級風景區的水域分布，選取了9個采樣點（圖1）。

在舞陽河干流上取6個點。前3個點位于大壩上游，屬于上舞陽景區，為水庫水體，點1位于上舞陽小塘河支流的入水口;點2位于河流主干道;點3位于大壩前方50 m處。后3個點在大壩下游，為河流水體，點4位于施秉縣城內;點5位于下舞陽景區的游輪碼頭;點6位于鎮遠青龍洞。水流方向與采樣點序號從小到大的排列方向相同。

在舞陽河支流上取3個點。點7和點8均位于舞陽河的支流杉木河上，水流較快。點7位于漂流河段，在點8的上游。點8位于杉木河口，距離舞陽河杉木河入水口約1 km。點9位于下舞陽河支流相見河的游輪碼頭。

在9個采樣點中，位于杉木河上的點7、點8和位于施秉縣城內的點4水位較淺，肉眼可見河床，且流速較大。處于漂流河段的點7進行漂流的游人很多。同為游輪碼頭的點5和點9游輪和游人較多。

1.2 ?采樣和分析方法

理化監測項目有透明度（SD）、化學耗氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）。透明度采用塞氏圓盤法;溶解氧濃度采用HANNA 1 HI91410型溶解氧測定儀測定;其余理化項目采集后帶回實驗室測定，依照《水質分析方法（國家）標準匯編》規定的方法進行。葉綠素a濃度的測定采用分光光度法。浮游植物采集及定性定量分析依照《淡水浮游生物研究方法》進行。endprint

多樣性指數根據Margalef多樣性指數公式d=（S-1）/lnN（其中S為種類數，N為個體數）， 求得浮游植物的多樣性指數d值。按照Shannon-Weaver 多樣性指數公式H=-∑■■（Pilog2Pi）（Pi=Ni /N）求得浮游植物的多樣性指數H值（H為Shannon-Weaver多樣性指數，S為種類數）。按照Evennes Index指數公式e=H/log2S，求得浮游植物的均勻度指數e值[3]。以浮游植物種類和細胞數量組成原始數據矩陣，矩陣的樣本為所監測的9個采樣點，矩陣的變量為每個站點中的浮游植物種類。應用Prime軟件，通過Bray-Curtis相似性測定，建立每個采樣點的等級相似矩陣，并在此基礎上建立聚類分析圖[4，5]。

2 ?結果與分析

2.1 ?舞陽河水質影響因子

根據國家環保總局和國家質量檢驗檢疫總局發布的《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）， 舞陽河TN含量為0.79～1.01 mg/L，除了點4的 TN含量超標外，其他采樣點均在Ⅱ類水質標準之內; NH3-N含量為0.06～0.20 mg/L，所有采樣點的NH3-N含量均在Ⅱ類水質標準之內。TP含量為0.06～0.18 mg/L， 除了點8以外， 其余8個采樣點均未達到Ⅱ類水質標準; 其他各項監測指標均達Ⅱ類水質標準要求（表1）。

由表1可知，各采樣點的TN變化幅度相對較小，TP則有較大變化。位于干流上游的3個采樣點的TP含量小于干流下游的3個采樣點，這可能是因為上游人煙稀少，含磷的化合物排入較少，故其含量較低。而下游3個采樣點中，點4與點6均位于縣城內，點5為游輪碼頭，人口稠密，生活污水和含有磷肥的地表水排入較多。而剩下的3個采樣點中，點7位于杉木河上游，水流較急，水流侵蝕含磷礦石使得含磷化合物溶于水體導致TP含量升高。在水體流向下游的過程中，水流速度減緩，水體中含磷化合物逐漸沉積在河床上，故位于杉木河下游的點6的TP含量較點5減少。點9為相見河上的游輪碼頭，游人較多，生活污水的排入造成TP含量較大。

2.2 ?浮游植物種類組成和分布特征

對本次調查所采集的樣品進行定性分析，初步鑒定出浮游植物屬于5門7綱18目28科58屬共149種。其中以硅藻門的屬、種數及其所占比例最高，共計20屬69種，占總種數的46.31%;其余依次為綠藻門21屬46種，占總種數的30.87%;藍藻門13屬27種，占總種數的18.12%;隱藻門2屬5種，占總種數的3.36%;甲藻門2屬2種，占總種數的1.34%（圖2）。

以9個采樣點中至少出現4次的浮游植物為常見種。藍藻門中的常見種包括不定微囊藻（Microcystisincerta），邊緣微囊藻（Microcystismarginata），高氏隱球藻（Aphanocapsakoordensi）;硅藻門中的常見種包括眼斑小環藻（Cyclotellaocellata），科曼小環藻（Cyclotellacomensis），肘狀針桿藻（Synedraulna），尖針桿藻（Synedraacusvar），短線脆桿藻（Fragilariabrevistriata），鈍脆桿藻（Fragilariacapucina），短小舟形藻（Naviculaexigua）;甲藻門中的常見種包括角甲藻（Ceratiumhirundinella）;隱藻門中的常見種包括卵形隱藻（Cryptomonasorata），嚙蝕隱藻（Cryptomonaserosa）;綠藻門中的常見種為球衣藻（Chlamydomonasglobosa），微球衣藻（Chlamydomonasmicrosphaerella），雙對柵藻（Scenedesmusbijuga），柯氏并聯藻（Quadrigulachodatii）[6-9]。

各采樣點的浮游植物種數如表2所示。由表2中知，位于大壩上游的3個采樣點，在種類上以藍藻門和綠藻門為主，兩者所占比例接近80.00%。位于相見河游輪碼頭的點9與上游3個采樣點的種類組成相近，藍綠藻種類占總種類的72.00%。干流上大壩下游的3個點，在種類上以硅藻門和綠藻門為主，硅藻門植物最多，綠藻門次之，硅藻門和綠藻門種類占總種數的80.77%～92.59%。在這3個點中，位于下舞陽景區游輪碼頭的點5的浮游植物種數最多，且每門浮游植物的種類大于其他兩個點。杉木河上的點7和點8的種類組成相近，在種類上以硅藻門為主，硅藻門種數占總種數的75.00%以上。

2.3 ?浮游植物細胞密度、生物量的水平分布

由圖3可知，舞陽河夏季浮游植物的平均細胞密度為16.68×105個/L，變化幅度為1.70×105～64.89×105個/L。各樣點細胞密度的排列順序為3>2>1>9>5>4>8>7>6。生物量的平均值為1.58 mg/L，變化幅度為0.23～3.80 mg/L。各樣點生物量排列順序為3>1>9>2>5>8>4>6>7（圖4）。生物量的大小排序與細胞密度不盡相同，這主要是由于不同種類藻類的體積差異較大。如點9的總細胞密度小于點2，但其甲藻門密度相對較大，而甲藻門細胞體積相對較大，故其生物量大于點2。點4細胞密度大于點8，但點8中細胞體積較大的硅藻門和隱藻門密度較大，故點4生物量小于點8。由于點6含有較多細胞體積較大的綠藻門植物，故點6的生物量大于點7。

上游3個樣點的平均細胞密度為39.27×105個/L，平均生物量為2.64 mg/L;下游3個點的平均細胞密度為5.20×105個/L，平均生物量為0.94 mg/L。上游的平均細胞密度約是下游的7.6倍，平均生物量約為下游的2.8倍，由圖2可知，上游藍藻門的密度和比例均遠高于下游，這可能是因為上游水壩的建立使水體流速較緩，水體滯留時間變長，水體環境更適宜浮游植物特別是藍藻門植物的生長。endprint

2.4 ?浮游植物群落聚類分析

對各采樣點浮游植物的密度進行4次開方后構建Bray-Curtis相似矩陣，在此基礎上采用組間平均聚類法進行分層聚類分析，結果如圖5所示。由圖5可知，若以采樣點生物樣本組成相似的30%為標準，各采樣點可以分為4大類，第一類為點1、2、3、9，這一類由上游3個點與相見河碼頭采樣點組成，其基本特征是在種類和細胞密度組成上，藍藻門占據第一優勢，綠藻門占據第二優勢，為藍綠藻群落;第二類為點5，這類在種類上以硅藻門和綠藻門為主，在細胞組成上各門分布較為均勻，藍藻門密度最大，次之為隱藻門，再次之為硅藻門，為藍-隱-硅藻群落;第三類為點4，7，8，這一類在種類和細胞密度組成上都以硅藻為主，為硅藻群落;第四類為點6，在種類和細胞密度組成上以硅藻門和綠藻門為主，為硅藻和綠藻群落。

根據浮游植物群落聚類分析結果可知，所調查的采樣點可以分為4個類型，第一類型為舞陽河水壩上游和相見河游輪碼頭;第二類型為下游干流的游輪碼頭;第三類型為杉木河和施秉城中段;第四類型為鎮遠青龍洞。其中，第一類型和第二類型的水體流速比第三類型緩慢。這是因為大壩的建立使大壩上游的水體流速減緩，而兩個碼頭雖在空間上遠離大壩上游，但其選址均為水流平緩易于游船停泊之處。第三類型的采樣點在地理位置上較接近，杉木河的河水直接流入施秉城中段水域，且河床肉眼可見，水流流速較急。第四類型在空間上遠離其他類型，其浮游植物群落結構也與其他類型大不相同，與其他類型的樣本組成相似性不到10%。

水體流速是浮游植物生長的重要影響因子，關于流速和浮游植物生長的相關研究，有的學者認為浮游植物的生長速率隨流速的增加而減小，在流速接近于0時達到最大;有的學者認為流速對浮游植物生長的影響存在一個臨界閾值，當流速大于或小于這個臨界閾值時，浮游植物的生長速率減小[10]。在氣候條件和營養鹽條件均適宜浮游植物生長的情況下，流速成為主要的限制因子[11]。由本研究調查結果可知，第一類型和第二類型的群落相似性較其他類型接近，水體流速也比其他類型小，兩者浮游植物的細胞密度和生物量均遠高于其他類型（圖2，圖3），這表明流速很可能是影響舞陽河水域浮游植物群落結構和生長的重要因素。

2.5 ?水質評價

水生生物已廣泛應用于水環境監測，各藻類類群在群落中所占比例常作為污染指標的檢測依據[12-14]。參考國內外已報道的污染指示藻種及其指示污染等級[15，16]，此次舞陽河出現的污染藻類共有56種，其中指示多污帶的有3種，指示α-中污帶的有32種，指示β-中污帶的有40種，指示寡污帶的有14種，各采樣點的污染指示種分布情況見表2。從污染指示種種類上看，α-中污帶指示種與β-中污帶指示種占主要優勢，因此可認為舞陽河水體水質在整體上處于α-中污帶與β-中污帶之間。

詹玉濤等[17]利用指示性生物法對河流的污染程度進行劃分，藍藻門占70.00%以上，耐污種大量出現的為多污帶;藍藻門占60.00%左右，浮游植物較多為α-中污帶;硅藻門及綠藻門為優勢類群，各占30.00%左右為β-中污帶;硅藻門為優勢類群，占60.00%以上為寡污帶。第一類型藍藻門共占68.00%，浮游植物細胞密度較大，應處于α-中污帶。而第二類型藍藻門占34.11%，硅藻門占22.15%，應處于α-中污帶與β-中污帶之間。第三類型的硅藻門占70.95%， 應處于寡污帶。第四類型硅藻門占30.00%，綠藻門占60.00%， 應處于α-中污帶與β-中污帶之間。

按照多樣性指數d值評價水體污染程度的標準（0～1為重度污染;1～2為嚴重污染;2～4為中度污染;4～6為輕度污染;大于6為清潔水）、多樣性指數H值評價水體污染程度的標準（0～1為重污染;1～3為中污染;大于3為輕污染或無污染）以及均勻度指數e值評價水體污染程度的標準（0～0.3為重污染;0.3～0.5為中污染;0.5～0.8為輕污染），由表3可知，第二類型水質最好，為輕污染;第三類型次之，也為輕污染;第四類型第三，為中污染;第一類型水質最差，也為中污染。

綜合兩種評價方法可知舞陽河水體在總體上處于α-中污帶與β-中污帶之間，而4種類型中，水質優劣程度由高到低依次為第二類型>第三類型>第四類型>第一類型。

3 ?小結與討論

夏季舞陽河鑒定出浮游植物5門7綱18目28科58屬共149種。其中以硅藻門的屬、種數及其所占比例最高，共計20屬69種，占總種數46.31%;其余依次為綠藻門21屬46種，占總種數的30.87%;藍藻門13屬27種，占總種數的18.12%;隱藻門2屬5種，占總種數的3.36%;甲藻門2屬2種，占總種數的1.34%。平均細胞密度為16.68×105個/L，變化幅度為1.70×105～64.89×105個/L。生物量的平均值為1.58 mg/L，變化幅度為0.23～3.80 mg/L。

對浮游植物群落進行分層聚類分析，結果表明，所調查的采樣點可以分為4個類型，第一類型為舞陽河水壩上游和相見河游輪碼頭，為藍綠藻群落;第二類型為下游干流的游輪碼頭，為藍-隱-硅藻群落;第三類型為杉木河和施秉城中段，為硅藻群落;第四類型為鎮遠青龍洞，為硅綠藻群落。

根據指示性生物法和多樣指數法，舞陽河水質在總體上處于α-中污帶與β-中污帶之間，而4個類型中，水質由高到低依次為第二類型、第三類型、第四類型、第一類型。

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