長江干流安慶段浮游植物群落結構特征

劉明典，李鵬飛，2，曾澤國，黃 翠，劉紹平

(1.中國水產科學研究院長江水產研究， 武漢 430223；2.華中農業大學水產學院，武漢 430070)

長江干流安慶段浮游植物群落結構特征

劉明典1，李鵬飛1，2，曾澤國1，黃 翠1，劉紹平1

(1.中國水產科學研究院長江水產研究， 武漢 430223；2.華中農業大學水產學院，武漢 430070)

為了解長江干流安慶段浮游植物群落結構特征，分別于2015年4月(春季)、7月(夏季)和9月(秋季)對長江干流安慶段浮游植物進行了調查。結果顯示：本次調查共檢出浮游植物5門22科33屬54種(含變種)。以硅藻門種類最多，占總種數的46.30%；其次是藍藻門和綠藻門，分別占24.07%和22.22%；黃藻門和甲藻門的種類相對較少，占5.56%和1.85%。優勢種為藍藻門的小顫藻(Oscillatoriatenuis)、極大螺旋藻(Spirulinamaxima)、湖沼色球藻(Chroococcusminutus)，綠藻門的小球藻(Chlorellavulgaris)、集星藻(Actinastrumhantzschii)以及硅藻門的尖針桿藻(Synedraacus)。浮游植物密度為1.228×104～33.002×104ind./L，均值為9.453×104ind./L；生物量為0.005～0.512 mg/L，均值為0.157 mg/L。密度和生物量最高值均出現在皖河口采樣斷面(7月)、最低值均出現在楊家套采樣斷面(4月)。研究結果表明：浮游植物密度和生物量在空間分布上差異均不顯著，季節變化上則均表現出顯著性差異。利用Shannon-Wiener指數和Pielou 均勻度指數分析浮游植物群落結構特征，Shannon-Wiener指數變化范圍為0.918～3.147，均值為2.539；Pielou 均勻度指數變化范圍為0.796～1.000，均值為0.893。Shannon-Wiener指數在空間分布和季節間均無顯著性差異；Pielou 均勻度指數在空間分布上無顯著性差異，但在季節間變化上則表現出顯著性差異。浮游植物多樣性指數結果表明長江干流安慶段水質狀況介于清潔型/β-中污型。

浮游植物；群落結構；生物多樣性；水質狀況；長江安慶段

浮游植物是水生態系統中重要的組成部分，在物質循環、能量流動和信息傳遞過程中起著至關重要的作用[1]。浮游植物作為水域生態系統中的初級生產者，可為濾食性魚類提供餌料，同時也是水體中比較敏感的指示生物，能夠反映水體生態狀況和營養狀態[2]。其種類組成、豐度以及多樣性指數等都是評價水體富營養化和污染狀況的重要指標[3]。

安慶江段位于長江下游安徽省境內，上與東流河段分界于吉陽磯，下至前江咀與太子磯河段相連，長約57 km，多沙洲，漁業資源豐富。安慶江段位于亞熱帶濕潤季風氣候區，具有四季分明、光照充足、雨量豐沛的特點。年均降水量1 389.2 mm，汛期主要集中在5-10月。目前關于長江下游浮游植物的研究尚有很多[4-9]，但關于安慶江段浮游植物的研究相對較少，僅見孟順龍等[10]對江蘇及安徽大范圍江段一個季節的研究報道。該江段分布有安慶市江豚自然生態保護區、長江刀鱭國家級水產種質資源保護區等重要生態敏感區，是魚類覓食、棲息的重要場所。因此該江段的浮游植物現狀直接關系到安慶江段漁業資源的可持續利用。本研究對長江干流安慶段浮游植物進行比較全面的調查，以期揭示浮游植物群落結構特征及變動趨勢，進而為長江干流安慶段漁業資源保護提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣時間及斷面設置

2015年4、7和9月(分別代表春季、夏季和秋季)對長江干流安慶段浮游植物進行調查，參照SC/T 9102.3-2007布設采樣斷面、垂線和采樣點。充分考慮河段長度和多項環境因子，從上游至下游按適當間距設置楊家套(Ⅰ)、皖河口(Ⅱ)、沙漠洲(Ⅲ)、江心洲(Ⅳ)和前江口(Ⅴ)共5個斷面(表1，圖1)，基于水面寬度，每個斷面設置左中右三個采樣斷面。

圖1 長江干流安慶段采樣斷面示意圖Fig.1 Sampling section in Anqing section of the Yangtze River表1 長江干流安慶段浮游植物采樣斷面的設置Tab.1 The setting of Anqing section of the Yangtze River phytoplankton sampling section

采樣斷面名稱采樣斷面序號經緯度楊家套ⅠN30°29.069',E117°00.062'皖河口ⅡN30°29.556',E117°00.513'沙漠洲ⅢN30°29.761',E117°01.233'江心洲ⅣN30°29.385',E117°10.053'前江口ⅤN30°31.895',E117°14.008'

1.2 樣品采集與測定

浮游植物定性樣品：用25#浮游生物網，在水面 0.5 m 處作“∞”字型緩慢拖拉 5 min，帶回實驗室置于顯微鏡10×40 倍下觀察，并進行種屬鑒定。定量樣品：用10 L 采水器采集樣品，樣品采完后立即帶回實驗室并加入魯哥試劑(15%)和福爾馬林(4%)固定，沉淀 24 h 后濃縮于 50 mL小瓶中進行分類計數。浮游植物在顯微鏡下進行計數，先用虹吸管吸去上清液，最后將樣品定容到 30 mL，搖勻后取0.1 mL置于計數框內計數，每個樣品計數兩片取其平均值，若兩片計數結果和平均數之差大于其均值10%，則需計數第三片，取計數結果和平均數之差在其均值10%以內的兩片結果的平均值，并換算出每個樣品中浮游植物的個體密度。

浮游植物定性定量樣品的采集和處理方法參照文獻[11-12]，浮游藻類種類鑒定參照[13-14]。

1.3 數據分析

浮游植物的優勢種和群落結構特征指數的變化在一定程度上反映出環境的變化。研究中用于分析浮游植物多樣性的指數方法有很多，本研究選用浮游植物多樣性通用計算指標[15-16]，優勢度(Y)、Shannon-Wiener指數(H)和Pielou 均勻度指數(J)。

(1)優勢度指數

Y=(Ni/N)×Fi

當Y>0.02 時，即為優勢種

(2)Shannon-Wiener指數

H=-∑(Ni/N)log2(Ni/N)

(3)Pielou均勻度指數

J=H/log2S

式中：N為樣品中的總個體數；Ni為第i種的個體總數；Fi為第i種個體在各采樣斷面出現的頻率；S為樣品中種類總數。

通過SPSS 21.0進行顯著性檢驗(one-way ANOVA)以及對密度、生物量等數據進行分析。

2 結果與分析

2.1 浮游植物種類組成及優勢種

調查共檢出浮游植物5門22科33屬54種(含變種)(附表)。其中硅藻門7科13屬25種，占浮游植物總種類數的46.30%；藍藻門6科8屬13種，占24.07%；綠藻門7科10屬12種，占22.22%；黃藻門1科1屬3種，占5.56%；甲藻門1科1屬1種，占1.85%(圖2)。從各采樣站點浮游植物的種類分布看，浮游植物種類多少排序依次為：Ⅱ(30種)>Ⅰ(27種)>Ⅳ(17種)>Ⅴ(14種)>Ⅲ(13種)。

根據浮游植物優勢度的計算結果(表2)，長江干流安慶段浮游植物優勢種有6種，分別為藍藻門的小顫藻(Oscillatoriatenuis)、極大螺旋藻(Spirulinamaxima)、湖沼色球藻(Chroococcusminutus)，綠藻門的小球藻(Chlorellavulgaris)、集星藻(Actinastrumhantzschii)以及硅藻門的尖針桿藻(Synedraacus))。浮游植物優勢種在各季節間有所變動，小顫藻、小球藻在4、7和9月均為優勢種；極大螺旋藻、湖沼色球藻、集星藻在7月和9月為優勢種；尖針桿藻為4月和7月為優勢種。

圖2 長江干流安慶段各門浮游植物種類數所占比例Fig.2 The proportion of various types of phytoplankton in Anqing section of the Yangtze River表2 長江干流安慶段浮游植物優勢種類Tab.2 The dominant species of the phytoplankton in Anqing section of the Yangtze River

種類4月7月9月尖針桿藻Synedraacus++小顫藻Oscillatoriatenuis+++極大螺旋藻Spirulinamaxima++湖沼色球藻Chroococcusminutus++集星藻Actinastrumhantzschii++小球藻Chlorellavulgaris+++

(注：+表示優勢種)

2.2 密度與生物量時空變化

長江干流安慶段浮游植物密度為1.228×104～33.002×104ind./L，均值為9.453×104ind./L，最高值出現在7月采樣斷面Ⅱ，最低值出現在4月采樣斷面Ⅰ；生物量為0.005～0.512 mg/L，均值為0.157 mg/L，最高和最低點亦分別出現在采樣斷面Ⅱ(7月)和Ⅰ(4月)(圖3)。比較發現，浮游植物密度在水平分布上差異不顯著(P>0.05)，季節變化上則表現出顯著性差異(P<0.05)。生物量在水平分布上差異不顯著(P>0.05)，季節變化上則表現出顯著性差異(P<0.05)。

圖3 長江干流安慶段浮游植物密度和生物量時空變化Fig.3 Temporal and spatial variation of phytoplankton cell density and biomass in Anqing section of the Yangtze River

2.3 浮游植物群落多樣性分析

長江干流安慶段各采樣斷面浮游植物種類多樣性指數和均勻性指數分析結果表明(圖4)，5個采樣斷面Shannon-Wiener指數(H)為0.918～3.147，均值為2.539，采樣斷面Ⅳ最低(9月)，采樣斷面Ⅳ最高(4月)；Pielou均勻性指數(J)為0.796～1.000，均值為0.893，采樣斷面Ⅴ最低(4月)，采樣斷面Ⅲ最高(9月)。Shannon-Wiener指數(H)在空間分布和季節間差異均不顯著(P>0.05)。Pielou均勻性指數(J)在空間分布上差異不顯著(P>0.05)，但在季節間變化上則表現出顯著性差異(P<0.05)。

圖4 長江干流安慶段各采樣斷面浮游植物生物多樣性變化Fig.4 Variation of phytoplankton biodiversity index in Anqing section of the Yangtze River

2.4 水質評價

應用Shannon-Wiener指數、Pielou均勻性指數評價長江干流安慶段的水質狀況。參考文獻[17-19]確定評價標準：Shannon-Wiener指數H>3為寡污-清潔型；1≤H≤3為β-中污型；H<1為α-中污型。Pielou均勻性指數J>0.5為清潔型或寡污-清潔型；0.3≤J≤0.5為β-中污型；J<0.3為α-中污型，基于各指數計算結果(表3)，長江干流安慶段水質狀況介于清潔型/β-中污型其中采樣斷面Ⅱ與其他采樣斷面相比較水質更優。

表3 長江干流安慶段浮游植物多樣性指數及水質狀況評價Tab.3 Phytoplankton diversity and Water Quality Evaluation Index in Anqing section of the Yangtze River

3 討論

3.1 種類組成與現存量

從長江干流安慶段浮游植物種類組成上看，主要是硅藻、藍藻和綠藻，共計占浮游植物種類數的92.59%，而黃藻和甲藻僅占7.41%，這與國內許多河流浮游植物的結構組成相似[20-22]。從浮游植物現存量上看，整個研究區域浮游植物密度和生物量平均值分別為9.453×104ind./L和0.157 mg/L，最高值和最低值分別出現在采樣斷面Ⅱ(7月)和Ⅰ(4月)。浮游植物密度和生物量存在明顯的季節變化，可能與7月氣溫較高，水中無機和有機營養物質增加有關，藻類的豐度及群落結構由水環境中污染物質和營養鹽的含量所決定[23]。此外，采樣斷面Ⅱ位于皖河口，相對于其他采樣斷面，該區域水體流動性較小、泥沙含量低、營養物質豐富，有利于浮游植物對營養鹽的利用，進而生物量更豐富。

3.2 優勢種群的變化

優勢種對浮游植物群落結構的穩定性有重要作用，優勢種越多且優勢度越小，則群落結構越復雜、穩定[24]。本研究表明長江干流安慶段的浮游植物優勢種共計3門6種，優勢種較少且優勢度不高，表明長江干流安慶段的浮游植物群落結構比較簡單。從優勢種組成來看，孟順龍等[10]研究結果表明秋季浮游植物優勢種為巴豆葉脆桿藻、意大利直鏈藻、隱頭舟形藻、小環藻，浮游植物優勢種雖有一定差別，但均有硅藻門種類，可見硅藻始終處于優勢地位，也說明該江段浮游植物群落結構基本穩定。

3.3 浮游植物多樣性指數與水質評價

浮游植物是水生態系統中重要組成之一，在維持水生態系統的平衡中起著十分重要的作用。其群落結構反映了水體所處的營養狀態，特別是那些在某種特定的營養環境條件下存在的藻類，在一定程度上可直接反映出水體的營養狀況[25-26]。因多樣性指數與水質的關系復雜，受水體類型、計算方法和鑒定種類等多種因素的影響，通常選用2種及以上的指標來綜合評價水質，以確保評價結果的可靠性[27]。Shannon-Wiener多樣性指數可以反映水體的水質狀況，通常情況下，Shannon-Wiener多樣性指數越大，顯示該群落結構越復雜，穩定性越大，水質越好[28]。Pielou均勻度指數反映了各物種個體數目分配的均勻程度[29]。本研究結果顯示H值在0.918～3.147，J值在0.796～1.000之間波動。從采樣斷面來看，采樣斷面Ⅱ的H值和最低(圖4)值均高于其他采樣斷面，生物多樣性更高，群落結構更穩定。主要由于采樣斷面Ⅱ位于支流匯入口處，受長江干流上游的污染影響小，污染物沉積較少所致。根據評價標準可知長江干流安慶段的水質狀況介于清潔型/β-中污型。

[1]劉健康.高級水生生物學[M].北京：科學出版社，1999.

[2]吳乃成，唐 濤，周淑嬋，等.香溪河小水電的梯級開發對浮游植物的影響[J].應用生態學報，2007，18(5)：1091-1096.

[3]袁 聰，陶詩雨，張瑩瑩，等.安康水庫表層浮游植物群落結構及其與環境因子的關系[J].應用生態學報，2015，26(7)：2167-2176.

[4]陳校輝，陳學進，唐建清，等.長江江蘇段浮游植物群落結構特征調查報告[J].水產養殖，2006，27(4)：11-16.

[5]陳家長，孟順龍，胡庚東，等.長江下游江段秋季浮游植物生態指標與理化指標評價[J].長江流域資源與環境，2010，19(2)：34-39.

[6]鄧祥元，高 坤，朱 莉，等.長江鎮江段浮游植物群落特點的研究[J].安徽農業科學，2011，39(9)：5226-5228.

[7]鄭邦友，陳 燃，蔣文華，等.銅陵淡水豚國家級自然保護區浮游植物群落特征與水質評價[J].水生態學雜志，2013，34(5)：25-29.

[8]李 娣，李旭文，牛志春，等.太湖浮游植物群落結構及其與水質指標間的關系[J].生態環境學報，2014，23(11)：1814-1820.

[9]李 靜，崔 凱，盧文軒，等.春季和夏季巢湖浮游生物群落組成及其動態分析[J].水生生物學報，2015，39(1)：185-192.

[10]孟順龍，陳家長，胡庚東，等.2009 年秋季長江安徽-江蘇段浮游植物群落的種類組成與空間特征[J].中國農學通報，2011，27(3)：391-398.

[11]章宗涉，黃祥飛.浮游生物研究方法[J].北京：科學出版社，1991.

[12]張覺民，何志輝.內陸水域漁業自然資源調查手冊[M].北京：農業出版社，1991：12-169.

[13]韓茂森，束蘊芳.中國淡水生物圖譜[M].北京：海洋出版社，1995：2-134.

[14]胡鴻鈞，魏印心.中國淡水藻類—系統、分類及生態[M].北京：科學出版社，2006：1-915.

[15]Magurran A E.Ecological diversity and its measurement [M].New Jersey: Princeton University Press,1988.

[16]Whittaker R H.Evolution and measurement of species diversity[J].Taxon,1972,21(2/3): 213-251.

[17]況琪軍,馬沛明,胡征宇,等.湖泊富營養化的藻類生物學評價與治理研究進展[J].安全與環境學報,2005,5(2):87-91.

[18]Gao X L,Song J M.Phytoplankton distributions and theirrelationship with the environment in the Changjiang Estuary,China [J].Marine Pollution Bulletin,2005,50(3): 327-335.

[19]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,1990:136.

[20]洪 松，陳靜生.中國河流水生生物群落結構特征探討[J].水生生物學報，2002，26(3)：295-305.

[21]常 毅，張家波，張沙龍，等.江蘇吳江市長漾湖浮游植物群落結構與水質評價[J].淡水漁業，2013，43(4)：59-63.

[22]艾祖軍，何 滔，劉建虎，等.赤水河妥泥河段浮游植物的群落結構及水質現狀調查[J].淡水漁業，2015，45(1)：59-61.

[23]何志輝.淡水浮游生物的生物量——改進浮游生物定量工作的當務之急[J].動物學雜志，1979，4：53-56

[24]柳麗華，左 濤，陳瑞盛，等.2004 年秋季長江口海域浮游植物的群落結構和多樣性[J].海洋水產研究，2007，28(3)：112-119.

[25]Negro A I,De H C,Vega J C.Phytoplankton structure and dynamics in Lake Sanabria and Valparaíso Reservoir(NW Spain) [J].Hydrobiologia,2000,424(1): 25-37.

[26]Kamenir Y,Dubinsky Z,Zohary T.Phytoplankton size structure stability in a meso-eutrophic subtropical lake [J].Hydrobiologia,2004,520(1): 89-104.

[27]劉曉娟，李云峰，茹輝軍，等.長江上游珍稀、特有魚類國家級自然保護區干流段浮游植物群落結構的年度變化[J].淡水漁業，2015，45(1)：53-57.

[28]郭勁松，陳 杰，李 哲，等.156 m蓄水后三峽水庫小江回水區春季浮游植物調查及多樣性評價[J].環境科學，2008，29(10)：2710-2715.

[29]陳家長，孟順龍，尤 洋，等.太湖五里湖浮游植物群落結構特征分析[J].生態環境學報，2009，18(4)：1358-1367.

(責任編輯：鄧 薇)

附表 長江干流安慶段浮游植物種類組成Sch.1 Species composition of phytoplankton in Anqing section of the Yangtze River

(注：+表示出現)

The characteristic of phytoplankton community structure in Anqing section of the Yangtze River

LIU Ming-dian1,LI Peng-fei1,2,ZENG Ze-guo1,HUANG Cui1,LIU Shao-ping1

(1.YangtzeRiverFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Wuhan430223,China;2.Collegeoffisheries,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China)

The phytoplankton survey was carried out in Anqing section of the Yangtze River in April、July and September 2015 in order to understand the characteristic of phytoplankton community structure.The results showed that the obtained phytoplankton belonged to 5 phyla,22 families,33 genuses and 54 species (including varieties).Bacillariophyta was the main compositions of phytoplankton community,which accounted for 46.30% of the total number of algae species.Secondly,Cyanophyta and Chlorophyta accounted for 24.07% and 22.22%,respectively.The species of Xanthophyta and Pyrrhophyta were less,which accounted for 5.56% and 1.85%,respectively.Dominant species mainly includedOscillatoriatenuis、Chlorellavulgaris、Spirulinamaxima、Chroococcusminutus、ActinastrumhantzschiiandSynedraacus.Phytoplankton density ranged from 1.228×104ind./L to 33.002×104ind./L,with an average of 9.453×104ind./L;biomass was 0.005～0.512 mg/L,with an average of 0.157 mg/L.The highest and lowest sampling were pointed(July) and (April).Result showed that both Phytoplankton density and biomass did not change significantly in spatial distribution,but showed extremely significant difference between the seasons.The Shannon-Wiener index and Pielou evenness index were used to analyze the characteristic of phytoplankton community structure.Shannon-Wiener index ranged from 0.918 to 3.147,with an average of 2.539;Pielou evenness index ranged from 0.796 to 1.000,with an average of 0.893.Shannon-Wiener index did not change significantly both in spatial distribution and between the seasons;Pielou evenness index did not change significantly in spatial distribution,but extremely significant difference between the seasons.It was found that the water body of Anqing section of the Yangtze River belonged to clean/-ms type compared the phytoplankton biodiversity index.

phytoplankton;community structure;biodiversity;water quality;Anqing section of the Yangtze River

2016-03-11；

2017-03-22

國家自然科學基金(31201997)

劉明典(1980- )，男，助理研究員，研究方向為漁業資源。E-mail：lmd800226@163.com

劉紹平。E-mail:lsp@yfi.ac.cn

S932.8

A

1000-6907-(2017)04-0029-08