長湖馬洪臺區秋季浮游植物群落結構特征分析

周淼，聶細榮，黃俊，郭坤，柴毅，羅靜波

(長江大學動物科學學院，湖北 荊州 434025)

楊德國，何勇鳳

(中國水產科學研究院長江水產研究所，農業部淡水生物多樣性保護重點實驗室，湖北武漢430223)

鄧義

(湖北省荊州市長湖水產管理處，湖北 荊州434025)

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長湖馬洪臺區秋季浮游植物群落結構特征分析

周淼，聶細榮，黃俊，郭坤，柴毅，羅靜波

(長江大學動物科學學院，湖北 荊州 434025)

楊德國，何勇鳳

(中國水產科學研究院長江水產研究所，農業部淡水生物多樣性保護重點實驗室，湖北武漢430223)

鄧義

(湖北省荊州市長湖水產管理處，湖北 荊州434025)

于2015年11月對湖北長湖馬洪臺區進行浮游植物群落結構進行調查，獲得了浮游植物現存種類與豐度數據，使用Shannon-wiener指數、均勻度指數、Margalef指數對該區域秋季的浮游植物的多樣性進行了分析，并據此評價了該區域的水質現狀。結果顯示，共鑒定該水域現有浮游植物植物7門53種(含變種變型)，以綠藻門的種類為主，達31種，占物種總數的58.49%，其豐度占總豐度的35.86%；各樣點浮游植物豐度相差不大，最大值為7.72×106ind./L；使用優勢度指數篩選出優勢種6種，優勢種在所有樣點均有出現，各樣點優勢種的豐度占比超過70%，尖尾裸藻有最大的優勢度(0.21)，扭曲小環藻、小球藻次之(均為0.19)。綜合分析認為秋季長湖馬洪臺區屬于中度污染、中貧營養型水體。

長湖；浮游植物；群落結構；水質評價

浮游植物是水生態系統的重要初級生產者，是水生生物群落結構中的重要組成部分[1]。浮游植物的種類組成和數量變化，不僅影響到浮游動物的分布，而且也與水體的水質、營養狀態水平密切相關，因而在水質生物學監測以及評價中占有極重要地位[2]。從浮游植物群落結構研究中得到的群落結構變化信息能用于水體的富營養化水平評價，當許多浮游植物種類的信息結合在一起構成某種指數時，可更有效地運用于水質評價中[3]。

長湖位于湖北省中部，是境內的第三大天然淡水湖泊，也是長江中下游流域和江漢平原地區重要的生態功能區，正常湖容5.43×108m3，平均水深1.7m水域面積140km2，岸線長約310km，有“百里長湖”之稱。近年來，水產養殖活動、工農業及生活廢水的排放使得長湖的水質不斷惡化[4]，2001～2011年的水質監測資料顯示，長湖多數年份水質處于Ⅳ～劣Ⅴ類，主要超標污染物為TP、TN、CODMn等[5],現有對長湖浮游植物群落結構的研究集中于2012～2013年[6]。馬洪臺區為長湖中部的一片開闊水域，區域內有一定范圍的水產養殖面積，本研究基于2015年11月浮游植物的調查資料，分析了該區域內浮游植物的群落結構及分布狀況，并運用多樣性指數對水質現狀進行評價，旨在為該區域的水資源利用及長湖拆圍后期的治理工作提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點設置與樣本采集

參照《湖泊富營養化調查規范》[7]和《湖泊生態調查觀測與分析》[8]設置采樣點，共設4個采樣點：MHT1～MHT4，各樣點地理坐標詳見表1。

表1 長湖馬洪臺采樣點地理坐標

浮游植物定性樣本使用25號浮游生物網采集，使用4%的甲醛固定；定量樣本使用1L采水器在上、中、下水層各取1次樣，混勻后取1L，加入10mL魯哥氏液固定，最終濃縮至30mL進行計數。浮游植物的鑒定參考《中國淡水藻類系統分類及生態》[9]。

1.2 數據處理

浮游植物多樣性指數選取Shannon-wiener指數(H)、Margalef指數(D)、均勻度指數(E)進行計算。優勢種由優勢度指數Y確定，Y>0.02即為優勢種。各指數詳細說明如下：

D=(S-1)/lnN

E=H'/log2S

式中，S為物種數目；Pi為屬于種i的個體在全部個體中的比例；N為群落中全部物種的個體數；ni為物種i的個體數；fi為第i種在各采樣點出現的頻率，參照文獻[10]采用H、D、E這3種指數對水質進行評價，其中H為0～1時代表重污染，1～3為β-中污染，大于3為輕污染或無污染；D為0～1時代表重污染，1～2為α-中污染，2～3為β-中污染，3～4為寡污染，大于4為水體清潔；E為0～0.3時為重度污染，0.3～0.5為中度污染，大于0.5為輕污或無污。

使用Jaccard種類相似性指數J分析站點間浮游植物群落組成的差異，計算公式為J=c/(a+b-c)，其中a、b分別為不同站點浮游植物的種類數，c是2個站點共有的浮游植物種類數，J=0表示完全不相似，J=1表示完全相似，J為0.01～0.25時表示極度不相似，J為0.26～0.50時表示輕度相似，J為0.51～0.75時表示中度相似，J為0.76～0.99時表示極相似。

原始數據使用EXCEL 2013記錄保存，圖表的制作也在其中完成。多樣性指數、優勢度指數的計算均在R_V3.2.4中完成，其中多樣性指數使用VEGAN包[11]中的相關函數計算，優勢度與相似性指數的計算使用自編程函數實現。

2 結果與分析

2.1 浮游植物群落結構

本調查共鑒定出該水域現有浮游植物53種(含變種變型)，隸屬8門，各種類在各樣點的分布見表2。其中，以綠藻門的種類為主，共33種，占總種類數的62.26%，其后依次為藍藻門、硅藻門、裸藻門，分別占總種類數的15.09%、11.32%、3.77%，其他門共占總種類數的7.56%。

表2 長湖馬洪臺區浮游植物站點

續表2門種(屬)拉丁名MHT1MHT2MHT3MHT4顆粒直鏈藻Melosiragranulata(Ehr.)Ralfs.++++針狀菱形藻Nitzschiaacicularis++++綠舟形藻Naviculaviridula+++腫脹橋灣藻Cymbellatumida+網狀三角藻Triceratimreticulum+綠藻門針形纖維藻Ankistrodesmus+Chlorophyta小球藻Chlorellavulgaris++++綠球藻Cladophoraaegagrophila+++四尾柵藻Scenedesmusquadricauda++++硬弓形藻Schroederiarobusta++++月牙藻Selenastrumbibraianum+++鐮形纖維藻變異種Ankistrodesmusfalcatusvar.mirabilis+空星藻Coelastrumsphaericum+++四足十字藻Crucigeniatetrapedia++++集星藻Actinastrumhantzschii+++三角四角藻Tetraedrontrigonum+++斜生柵藻Scenedesmusobliquus+++四角盤星藻Pediastrumtetras+絲藻屬Ulothrix+四星藻屬Tetrastrum++小型月牙藻SelenastrumMinutum(Nag).Coll+++四棘鼓藻ArthrodesmasconvergensHer++二形柵藻Scenedesmusdimorphus+衣藻Chlamydomonas+實球藻Pandorinamorum++湖生卵囊藻Oocystislacustris++針形纖維藻Ankistrodesmusacicularis++多形角星鼓藻StaurastrumpolynterphumBreb++尖細柵藻Scenedesmusacuminatus+鼓藻屬Cosmarium++黏四集藻Pallmellamucosa+++斜生柵藻Scenedesmusobliquus++空球藻Eudorinaelegans+卷曲纖維藻Ankistrodesmusconvolutes++湖生小椿藻Characiumlimneticum+纖細月牙藻Selenastrumgracile+裸藻門尖尾裸藻Euglenaoxyuris++++Euglenophyta鱗孔藻屬Lepocinclis+扁裸藻屬Phacus+++黃藻門黃管藻屬Ophiocytium+Xanthophyta黃絲藻屬Tribonema+隱藻門微小隱球藻AphanocapsadelicatissimaW.etG.S.West+Cryptophyta金藻門黃群藻Synuraceaeurelin+Chrysophyta

圖1 各樣點不同門藻類豐度分布

各樣點不同門藻類豐度分布如圖1所示，各樣點浮游植物豐度相差不大,MHT3藻類豐度最大，為7.72×106ind./L；MHT2藻類豐度最小，為5.63×106ind./L。除MHT4以硅藻門的豐度占優(35.26%)外，其他樣點均以綠藻門的豐度占優(均超過33.15%)，裸藻門在MHT3的豐度占比也超過30%。參照湖泊富營養化藻類豐度評價標準[12]，評定馬洪臺各樣點屬于貧中營養。

各樣點相似指數見表3，相似指數范圍為0.35～0.67，MHT2與MHT3之間屬于中度相似，其他樣點間處于輕度相似。

表3 各樣點間相似性指數

表4 長湖浮游植物優勢種的優勢度和出現頻率

圖2 各樣點優勢種豐度分布圖

圖3 多樣性指數樣點分布圖

2.2 浮游植物優勢種

本調查中浮游植物優勢種的優勢度與出現頻率詳見表4，優勢種共6種，藍藻門、綠藻門各2種，硅藻門、裸藻門各1種，各優勢種在所有站點都有分布。尖尾裸藻的優勢度為最大值(0.21)，小球藻與扭曲小環藻(0.19)次之，微小平裂藻、湖泊色球藻、四尾柵藻的優勢度分別為0.03、0.04、0.03。

圖2是各樣點優勢種豐度分布圖。由圖2可知，優勢種的豐度在各樣點總豐度的占比超過70%，作為主要優勢種的尖尾裸藻、扭曲小環藻、小球藻在各樣點的占比在16.54%～31.89%之間，說明優勢種在該區域占具較大的優勢。

2.3 浮游植物多樣性指數與水質評價

馬洪臺區各采樣點的多樣性指數分布詳見圖3，由圖3可知，冬季馬洪臺區浮游植物Shannon-wiener指數(H)變化范圍為2.06～2.34，均勻度指數變化范圍為0.44～0.48，Margalef指數(D)變化范圍為1.22～1.24。依據Shannon-wiener指數評定馬洪臺區處于β-中度污染，依據均勻度指數則評定為中度污染，依據Margalef指數評定為α-中度污染。

3 討論

3.1 馬洪臺區浮游植物群落結構

柴毅等[13]于2012年夏季對長湖的調查發現：長湖全區以藍藻門的種類為主，兩棲顫藻是長湖4個區域的主要優勢種，優勢度高度集中，多樣性差，群落結構不穩定。本研究中，馬洪臺區秋季浮游植物群落以綠藻門的種類居多，其次是藍藻門、硅藻門的種類。優勢種共6種，優勢種在所有樣點中均有出現，且對各樣點浮游植物總豐度貢獻較大。尖尾裸藻、小球藻、扭曲小環藻作為主要優勢種，優勢度指數在0.20左右，基本處于同一水平，其他優勢種的優勢度均處于較低水平。Jaccard相似性指數的結果顯示多數樣點間屬于輕度相似，樣點MHT2與MHT3之間屬于中度相似。

3.2 馬洪臺區水質現狀

Shannon指數、均勻度指數、Margalef指數均評定馬洪臺區屬于中度污染，依據藻類豐度評定為中貧營養。同時，馬洪臺區秋季的某些優勢種是水質污染的指示種[14]，例如，柵藻是淡水中常見的浮游藻類，極喜在營養豐富的靜水中繁殖，許多種類對有機污染物具有較強的耐性，在水質評價中可作為污帶的指示種，而四尾柵藻是乙型中污帶的指示種。平裂藻多生活在靜水水體，喜較肥沃水質或長有水草的沿岸區。然而這些種類并未取得絕對的優勢，其豐度占比僅為27.32%。因此，綜合認為，秋季馬洪臺區屬于中度污染、中貧營養型水體。

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2016-06-14

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD25B08-03)。

周淼(1995-)，男，現從事水生生物學研究。通信作者:柴毅,chaiyi123456@126.com。

S932.7

A

1673-1409(2016)27-0028-05

[引著格式]周淼，聶細榮，黃俊，等.長湖馬洪臺區秋季浮游植物群落結構特征分析[J].長江大學學報(自科版)，2016，13(27)：28～32.