嘉陵江重慶段指示藻類的組成與多樣性指數分析

李仁全，江華明，王明書

（1.四川職業技術學院 建筑與環境工程系，四川 遂寧629000；2.西南大學 生命科學學院，重慶400715）

1 引言

嘉陵江源于陜西鳳縣東北秦嶺南麓，西南流經鳳縣到略陽的兩河口，與來自甘肅省天水縣的西漢水相匯合，流經廣元、劍閣、蒼溪、閬中、蓬安、南充、武勝、合川、重慶，最終注入長江，干流全長1 120 km。嘉陵江干流以廣元以上為上游，長約365 km。廣元至合川為中游，長約662 km。合川至重慶為下游，長約93 km［1］。

2013年3月、6月、9月、12月分別對嘉陵江重慶段的泥溪場、合川、鹽井、草街、北碚、悅來場、沙坪壩、大溪溝8個點進行了硅藻植物的定性和定量采集，并對各點進行了分析。

2 研究方法

定性樣品用25#浮游生物網在水面和0.5 m深的水層之內，以20～30 cm／s的速度作“∞”形循回緩慢拖曳約3～5 min。固著硅藻用鑷子和吸管在各樣點的囤船、巖石、石塊、泥沙等上采集。采集后的材料用魯哥氏液固定。

定量樣品用瓶式采水器在距水面0.5 m和1 m的水層中采等量混合水1 000 m L，用25#浮游生物網過濾，再用魯哥氏液固定。將濃縮的定量材料，在室內靜置24～48h后，再濃縮為30 m L，充分搖勻后，用定量吸管取0.1 m L注入計數框內，在顯微鏡下計數。每個樣品按同一方法計數3片，取其平均值計算藻類個體數量。按1 L水濃縮的標本量（m L）／計算的標本水量×計算得的藻類密度進行計算。

3 結果與討論

3.1 嘉陵江重慶段硅藻植物的組成特點

嘉陵江重慶段硅藻門的種類占絕對優勢，其它門類的種類較少。其次生于囤船、巖石、石塊、泥沙上的固著和附著的藻類多，主要是直鏈藻屬（Melosira）、卵形藻屬（Cocconeis）、異極藻屬（Gomphonema）的一些種類。中心綱的黃埔水漣藻（Hydrosera whampoensis）過去認為只在長江下游（江蘇）以及福建、廣東、廣西、海南、貴州、臺灣有分布［7］，而在本次調查中黃埔水漣藻在嘉陵江重慶江段分布廣泛，在有些卵石上形成純的群落。極常出現在多污帶和α－中污帶水體的指示的附著藻類在沙坪壩和大溪溝最多（表3，圖1）。

3.2 嘉陵江重慶段藻類植物的生態環境及其分布

在正常水體中，浮游藻類群落結構是相對穩定的。當水體受到污染后，群落中不耐污染的敏感種類往往會減少或消失，而耐污種類的個體數量則大大增加。污染程度不同，減少或消失的種類不同，耐污染種類的個體數量增加亦不同。因此，通常可采用多樣性指數來反映水體環境和藻類的分布狀況。

3.2.1 Shannon－Wiener物種多樣性指數分析

該多樣性指數［12］的計算，是根據各采樣點中藻類物種數和每一個物種的不同個體數來計算不同采樣點的指數值，這樣就可以了解不同采樣點中種間個體的差異和群落結構的組成及物種的分布格局，同時還可反映出各采樣點的水質狀況。Shannon－Wiener多樣性指數值（）與水體受污染程度的關系為：＝0屬重污染；＝1－2屬中度污染＝2－3屬輕度污染＞3屬清潔水體。

表1 嘉陵江重慶段Shannon－Wiener多樣性指數值比較

從8個采樣點的Shanhon－Wiener多樣性指數值可以看出，由于6月和9月份采樣時，河水較為渾濁，透明度較小，多樣性指數值除6月份草街和9月份鹽井2個點外，其余各點的多樣性指數值均＞2，屬中度污染水體。3月和12月份采樣時，河水清澈，透明度大，其多樣性指數值均在2以上或＜3，屬微污或潔清染水體。從藻類分布格局來看，除沙坪壩和大溪溝兩個點外，其余各點的浮游藻類種類的個體差異小，藻類群落結構穩定，物種分布均勻。自然河流中浮游藻類種類的個體差異與所處的環境及河流的豐水期、平水期與枯水期有一定的差異，它們的多樣性指數值也有差異。

3.2.2 Whittaker多樣性指數分析

通過 Whittaker多樣性指數［12］分析可以了解不同采樣點間物種組成的差異，Whittaker值越大，不同采樣點的共有種就越少。同時，計算Whittaker多樣性指數還可以指示生物被物種分割的程度，從而比較其生境的多樣性。

利用β＝S／ma－1計算，式中，β為 Whittaker多樣性指數；S為研究系統中的物種數；ma為各點樣品中（定量）平均物種數。8個采樣點的β值見表2。

表2 嘉陵江重慶段Whittaker多樣性指數

從以上8個采樣點分析，4個月份的采樣中，悅來場、沙坪壩和大溪溝3個采樣點之間的β值各月分比較差異未達到0.2，說明其生態環境差異性小，共有種多。其余5個點之間的β值各月分比較差異參差不齊，最大的是6月份和12月份泥溪場和北碚2個點，差異在0.5以上。說明這2個點生態環境差異性較大，共有種少。前4個點與后4個點的差異與河流在豐水期接納各溝、渠等匯入江中的藻類下游總會比上游多有很大關系，也與水流平緩有關。自然河段中的β值不能與庫區中的β值進行比較［15］，而且自然河段中江面的寬窄、水流的緩急的不同等，其β值也有差異。

3.3 嘉陵江重慶段的藻類植物與其水質的生物學評價

水體中浮游藻類以及固著藻類的個體、種群或群落的變化，都可以客觀反映出水體質量的變化規律。水體環境一旦受到某種程度的污染，一些藻類將產生反應信息，即或消失或大量繁殖形成水華等。下面分別采用指示藻類、生物指數和物種多樣性指數來評價各采樣點的水質狀況。

3.3.1 利用指示藻類進行評價

由于某些藻類對水質具有指示作用，并對水體的環境變化能產生各種反應信息，因此可利用它們來監測和評價水體的污染狀況。根據不同水體中有不同的藻類生存的這種現象，就把水體劃分為5個帶，即多污帶（P－Z）、α－中污帶（α－Z）、β－中污帶（β－Z）、寡污帶（O－Z）和清潔帶［12，13］。并指出每一帶水體中的指示藻類，形成污水生物系統，并運用這一系統來評價水質的污染程度。但也有同一屬的種類其耐污程度可能不同，如裸藻屬（Euglena）的綠裸藻（E.viridis）是最耐污的種類，而同屬的易變裸藻（E.mutechilis）就不耐有機污染。另一方面，污染物的種類和性質差別很大，水生藻類對它們的反應也各不相同。

嘉陵江重慶段各采樣點有指示各水體帶的藻類55種，分布情況見表3。其中，極常出現在多污帶水體的指示藻類2種，即巨顫藻（也是α－中污帶水體中出現的指示藻類）和綠裸藻，占指示藻類總數的3.92%；極常出現于α－中污帶水體中的指示藻類12種，包括5種同時可在β－ 中污水體出現的種類，事實上極常出現于α－中污帶水體中的指示藻類僅7種，占指示藻類總數的13.73%；極常出現于β－中污帶水體中的指示藻類有26種，包括5種同時可在α－中污帶水體中極常出現的種類，那么β－中污帶極常出現的種類應為21種，占指示藻類總數的41.18%；在微污帶水體中極常出現的種類為20種，除去7種可同時在β－中污帶水體中極常出現的種類，實為13種，占指示藻類總數的25.49%。可以看出各采樣點為β－中污帶和微污帶指示藻類最多（表3）。表明嘉陵江重慶段目前水質狀況較為良好，藻類群落結構穩定。江河中的優勢藻類與水庫、池塘中的優勢藻類組成成分不同，其指示藻類的種類有較大的差異［15］。

3.3.2 利用 Watamabe硅藻指數評價

河流中硅藻門的種類占絕對優勢，所以利用Watamabe硅藻指數［12］對水質評價，能更好地反應水體質量變化的規律。硅藻指數（I）＝2A＋B～2C／A＋B～C×100進行計算，式中：A為各采樣點不耐有機污染的藻類種類數；B為對有機污染無特殊反映的藻類種類數：C為各采樣點內耐有機污染的藻類種類數。硅藻指數與水質的關系是：I值在60%以下為良好；在60%～80%之間為污染；80%以上表示水體嚴重受到有機污染或者工業污水污染。經過檢測和計算，嘉陵江重慶段硅藻指數A、B、C的數量見圖1，硅藻指數值見圖2。

從各點的硅藻指數值來看，草街和北碚BI值最低，分別為34.78%和37.5%，泥溪場和鹽井的I值次之，分別為52.63%和50.00%，水質良好。合川、悅來場、沙坪壩和大溪溝BI值最高，分別為76.92%、75.56%、71.42%、79.16%，水質不容樂觀。污染狀況為草街＜北碚＜鹽井＜泥溪場＜沙坪壩＜悅來場＜合川＜大溪溝。

表3 嘉陵江重慶段指示藻類

3.3.3 利用物種多樣性指數評價

藻類植物群落中的一些敏感種類，在水體受到污染時，會逐漸減少或消失，而抗污染的種類和數量則會大量增加。在不同的污染區，藻類種類和數量的比值也不同。清潔水體，藻類的種類多，數量少。而污染水體中，藻類種類減少，數量增加。利用物種多樣性指數可反映水質的污染狀況，以及藻類物種和數量的關系。采用Margalef［12］多樣性指數，即α＝s－1／ln N。式中，S為樣點中藻類種類數（或屬數）；N為樣點中藻類個體數。當α值大于3為清潔水質；1～3時為輕度污染水質，0～1為污染水質，結果見表4。

6月和9月份嘉陵江水體透明度較小，水質較為渾濁，其透明度分別為5～12cm之間，其α值相對較低，水質環境較差。3月和12月份嘉陵江水體透明度較高，其α值比6月和9月份都大，物種多樣性指數都在2～3之間，屬輕度污染水質。在這種水體中，指示微污水帶和β－中污帶的指示藻類多。

表4 嘉陵江重慶江段物種多樣性指數值

通過Shannon－Wienrer多樣性指數、Margalef多樣性指數以及不同水體中的指示藻類對嘉陵江重慶段藻類植物與水環境的分析，其結果基本一致。嘉陵江重慶段目前的水質尚屬良好，在這種水質中，藻類物種分布均勻，群落結構穩定。

硅藻指數反映了4個點的水質有一定程度的污染，這可能是采用浮游藻類用硅藻指數對河流水質的評價出現的缺陷（如在各點的固體基質上采集的硅藻用硅藻指數對河流水質評價就能客觀反映該點的水質狀況）。但從這4個點的藻類組成成分來看，分布格局和群落結構是還是合理的。其次極常出現于嘉陵江重慶江段α－中污帶水體中的指示藻類有12種，還有2種在多污帶水體出現的指示藻類，其中細顫藻在水土以下各點中分布較廣，應該引起高度重視。

4 結語

三峽庫區儲水后嘉陵江重慶江段是生態環境變化最劇烈和環境壓力最大的地區之一。與儲水前相比，成庫后的明顯變化是水體面積增大、水位提高，同時水流變緩，水文條件改變，水體自凈能力減弱，水環境將發生巨大變化。由于水環境的變化，藻類植物也會受到相應影響，一些物種的種群數量會減小，甚至物種可能消失；而另一些物種則可能種群擴大，得以發展。藻類植物的種類組成、群落結構和數量動態與水體環境密切相關，是反映水體環境狀況和水體質量高低的重要特征。因而，對藻類植物的物種構成等特征進行研究對水環境保護具有重要意義。

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