牡丹江流域冰封期浮游植物群落組成及生物多樣性研究

周浩++王鳳鷺++于曉英

摘要 通過對冰封期牡丹江流域干支流浮游植物采集、鑒定、分析得出56個分類單位，分別隸屬于7門9綱13目24科43屬56種。開展浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數、均勻度指數、物種豐富度指數進行多樣性分析，顯示總體處于中污水平以上。

關鍵詞 牡丹江；冰封期；浮游植物；群落組成；生物多樣性

中圖分類號 X832 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）02-0163-01

Community Structure and Biodiversity of Phytoplankton in Mudan River in Ice Period

ZHOU Hao WANG Feng-lu YU Xiao-ying

（Heilongjiang Academy of Environmental Sciences，Harbin Heilongjiang 150056）

Abstract Phytoplankton samples of Mudan River were collected，identified and analyzed，and 56 taxa were found，which belonged to 7 phylum，9 classes，13 orders，24 families，43 genera，56 species. Diversity of phytoplankton was analyzed by indexes of Shannon-Wiener，Pielou and Margalef.The results indicated that its pollution was above a middle level.

Key words Mudan River；ice-period；phytoplankton；community structure；biodiversity

黑龍江省是我國緯度最高的省份，冰封期可長達半年之久，水體徑流量小，是水體自凈能力最差的時期，浮游植物作為水體中的初級生產者，其生長、繁殖與水環境密切相關[1-2]。隨著環境科學技術的發展，極端條件下水環境中生物及生態環境的研究報道逐年增多[3-4]，對牡丹江流域冰封期浮游植物群落特征的研究，不僅對為北方寒冷地區的水環境監測提供基礎的資料，也為水污染防治提供了重要依據。

1 研究區域概況

牡丹江位于我國氣候區域東北區的松嫩副區，氣候類型屬于寒溫帶大陸性季風氣候。牡丹江為松花江第二大支流，發源于吉林長白山的牡丹嶺。河流呈南北走向，全長726 km，河寬100～300 m，水深1.0～5.0 m，總落差1 007 m，平均坡降為1.39‰，每年11月中旬至次年4月中旬為冰封期。根據牡丹江流域的生態環境特點，開展浮游植物群落結構研究，為牡丹江流域完善生物監測體系提供技術支撐。

2 材料與方法

2.1 采樣與測定方法

在牡丹江流域干流和重要支流設置31個采樣點，分別于2014年1—2月和2015年1—2月進行浮游植物采樣，定性樣品用25號浮游生物網采集，定量樣品用2.5 L有機玻璃采水器采集，定性和定量水樣均在現場使用Lugol固定液固定，回實驗室后沉淀，然后在顯微鏡下檢查、鑒定和計數。浮游植物采集定量水樣1 L，靜沉24～48 h，濃縮至30 mL，取0.1 mL濃縮液，置于0.1 mL浮游植物計數框中，在顯微鏡下觀察、鑒定、計數。浮游植物的鑒定參考胡鴻鈞等[5]的方法。

2.2 指數分析計算

浮游植物多樣性采用Shannon-Wiener多樣性指數（H′）、Pieluo均勻度指數（J′）、Margalef物種豐富度指數（d）進行多樣性分析，公式如下：

H′=-■Pi log2 Pi，Hmax=log2 S

J=■

d=■

式中，Pi為第i種個體數量在總個體數量中的比例，Pi=Ni /N；Ni為第i種在樣品中的個體數量；N為樣品中所有種個體總數；S為總種類數。

3 結果與分析

3.1 組成與數量

牡丹江流域冰封期浮游植物經初步鑒定，共發現浮游植物56個分類單位，分別隸屬于7門9綱13目24科43屬56種，如表1所示。其中，硅藻門22個分類單位，占39.29%；綠藻門17個分類單位，占30.36%；藍藻門6個分類單位，占10.71%；裸藻門6個分類單位，占10.71%；甲藻門2個分類單位，占3.57%；隱藻門2個分類單位，占3.57%；金藻門1個分類單位，占1.79%。

3.2 浮游植物多樣性分析

Shannon-Wiener指數顯示，2014年和2015年1—2月，31個采樣點整體反映，以標準清潔為主要特征，75%的研究期流域平均Shannon-Wiener指數在3.0以上。2014年1月，Shannon-Wiener指數介于1.5～3.7之間，2014年2月，Shannon-Wiener指數介于1.8～3.7之間，2015年1月，Shannon-Wiener指數介于0～3.7之間，2015年2月，Shannon-Wiener指數介于3.2～4.1之間。

（下轉第167頁）

（上接第163頁）

Pielou指數顯示，2014年和2015年1—2月，31個采樣點整體反映，以標準清潔為主要特征，研究期內流域平均Pielou指數在0.5以上。2014年1月，Pielou指數介于0.29～0.72之間，2014年2月，Pielou指數介于0.36～0.74之間，2015年1月，Pielou指數介于0～0.75之間，2015年2月，Pielou指數介于0.63～0.80之間。

與Shannon-Wiener和Pielou指數反映的情況稍異，Margalef指數顯示（表2），研究期內平均Margalef指數均超過1.6，流域冰封期Margalef指數為2以上，基本達到中污以上。2014年1月Margalef指數在1.6～2.3之間，2014年2月Margalef指數在2.4～3.1之間，2015年1月Margalef指數在1.6～2.4之間，2015年2月Margalef指數在2.0～2.1之間。

4 討論

牡丹江流域浮冰封期游植物種類組成僅有56個分類單位，這是由于在北方的冰封期氣溫低，極端的氣候條件形成了極端的生存環境，對浮游植物的耐受能力要求較高，但卻隸屬于7個門類，種類最多的是硅藻門和綠藻門，達39.29%和30.36%，一方面是硅藻門和綠藻門所含種類繁多，涵蓋了很多普生種和冷水種，對極端環境有很好的適應性。硅藻門和綠藻門是浮游植物群落中的重要類群，在自然和人為作用下的高營養鹽濃度，容易形成優勢類群[6]。

本研究采用3種多樣性分析方法，根據浮游植物多樣性指數的評價標準，Shannon-Wiener多樣性指數顯示（圖1），標準清潔采樣點比例占58%，中污占42%；Pielou指數顯示（圖2），標準清潔采樣點比例占97%，中污占3%；Margalef物種豐富度指數全部顯示為中污水平。3種多樣性分析法得出的代表不同類型的采樣點比例并不盡相同，但總體顯示在中污水平以上，各指數之間由于因子限制，在一定程度上會影響評價結果。因此，在實際工作中可結合理化指標做進一步的研究。生物監測是傳統水環境監測的有效補充，由于水生生物體現了累積的環境效應，近年來受到諸多關注，但通常某一流域生物監測的歷史延續性有限，今后工作中應加強生物監測，開展生物指標與理化指標的關系研究。

5 參考文獻

[1] 沈韞芬，章宗涉，龔循矩，等.微型生物監測新技術[M].北京：中國建筑工業出版社，1990.

[2] 藍文陸，黎明民，李天深.基于光合色素的欽州灣平水期浮游植物群落結構研究[J].生態學報，2013，33（20）：6595-6603.

[3] 黃繼國，傅鑫廷，王雪松，等.湖水冰封期營養鹽及浮游植物的分布特征[J].環境科學學報，2009，29（8）：1678-1683.

[4] 藍文陸，李天深，鄭新慶，等.枯水期欽州灣浮游植物群落結構組成與分布特征[J].海洋學報，2014，36（8）：122-129.

[5] 胡鴻鈞，魏印心.中國淡水藻類[M].北京：科學出版社，2006.

[6] BOYD P W，LAW C S，WONG C S，et al.The decline and fate of an iron-induced subarctic phytoplankton bloom[J].Nature，2004，428（6982）：549-553.