海南省瓊海市?萬寧市養殖水體浮游藻類群落結構特征

朱為菊 費小雯 李亞軍 鄧曉東

摘要[目的]了解海南省養殖水體浮游藻類的群落結構特征。[方法]于2016年4月選取瓊海市、萬寧市部分養殖水體，采集浮游藻類樣品進行測定。[結果]浮游藻類種類數為68種，隸屬于7門57屬，綠藻門的種類最豐富，為34種，其次是硅藻門19種。浮游藻類細胞密度為1.01×108 cells/L，主要組成為綠藻門、藍藻門和隱藻門，分別占77.14%、8.80%和8.23%。浮游藻類優勢種主要為普通小球藻（Chlorella vulgaris）、波吉卵囊藻（Oocystis borgei）、尖尾藍隱藻（Chroomonas acuta）、綠色顫藻（Oscillatoria chlorina）等，指示水質狀態為α-β-中污染。浮游藻類群落Shannon-Wiener指數在0.05～1.78，平均值為0.72；Pielou均勻度指數在0.02～0.69，平均值為0.28。利用多樣性指數評價養殖水體水質處于中污染到重污染的狀態。[結論]研究結果為養殖水體浮游微藻調控技術提供了基礎數據。

關鍵詞浮游藻類；養殖水體；群落結構特征；多樣性指數；水質評價；聚類分析

中圖分類號S968.4；Q178.1文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）17-0012-04

Abstract[Objective] To understand the characteristics of planktonic algae community structure of culture ponds.[Method] Investigations were conducted in Qionghai City and Wanning City，Hainan Province in April 2016.[Result] A total of 68 algae species belonging to 57 genera 7 divisions were identified，of which the most abundant were Chlorophyta （34 species），followed by Bacillariophyta （19 species）.The average cell density of planktonic algae was 1.01×108 cells/L.Chlorophyta，Cyanophyta and Cryptophyta were the major groups and contributed 77.14%，8.80% and 8.23% of total cell density，respectively.The dominant species were Chlorella vulgaris，Oocystis borgei，Chroomonas acuta，Oscillatoria chlorine etc.，which indicated the αβms of water quality.The average of ShannonWiener diversity index and Pielou evenness index were 0.72 and 0.28，which fluctuated within the range of 0.05-1.78 and 0.02-0.69，respectively.The culture ponds were mediumheavy pollution state based on the diversity index assessment.[Conclusion] This study provides basic data for the technology of microalgae ecological management in culture ponds.

Key wordsPlanktonic algae；Aquaculture system；Community structure characteristics；Diversity index；Water quality assessment；Clustering analysis

基金項目海南省重點科技計劃項目（ZDYF2016021）；中央級公益性科研院所基本科研業務費專項（ITBB2015ZD03）。

作者簡介朱為菊（1980—），女，山東泰安人，助理研究員，博士，從事藻類水質調控研究。*通訊作者，研究員，博士，從事藻類分子生物學研究。

鳴謝感謝海南省正強超越生化技術開發有限公司在野外藻類資源收集中給予大力支持。

收稿日期2017-03-31

人工水產養殖水體是簡單而脆弱的生態系統，在該系統中浮游藻類是重要的生物類群，對水生態系統物質循環和能量流動起著重要作用[1]。相關研究表明，有些金藻（等鞭金藻）、硅藻（牟氏角毛藻）可以作為水產養殖動物的開口餌料；有些綠藻（扁藻、柵藻、小球藻、波吉卵囊藻）可以作為水質改良劑[2-4]；有些綠藻（波吉卵囊藻、微綠球藻）還能預防水產動物的病害[5]。然而未加處理的水產養殖廢水排入海洋，對近岸生態系統產生了一定的影響，尤其是導致赤潮種類如裸甲藻、多甲藻和菱形藻等大量繁殖[6]。

海南省由于其獨特的自然資源以及養殖技術的完善，水產養殖業迅猛發展，而對于養殖水體浮游藻類群落結構特征的研究較少[7]。為了了解海南省養殖水體浮游微藻的群落結構特征，筆者于2016年4月選取瓊海市、萬寧市部分養殖水體，開展了養殖水體水質指標的測定以及浮游微藻種類組成、細胞密度、多樣性等方面的研究，為養殖水體浮游微藻調控技術提供了基礎數據，同時也為人工養殖系統藻類群落結構優化和海洋生態環境保護及其養殖產業的健康發展提供了理論依據。

1材料與方法

1.1采樣點基本信息調查的養殖水體位于瓊海市和萬寧市，各樣點基本信息見表1。

1.2水樣的采集

浮游藻類定性樣品用25#浮游生物網（網孔直徑為0.064 mm）對水樣進行過濾，待水濾去后打開浮游生物網下面的閥門，將采集到的藻類樣品收集至50 mL標本瓶中，加入4%甲醛溶液現場固定。浮游藻類定量樣品用1 L有機玻璃采水器采取，按照1.5%的體積比例加入魯哥氏液（Lugol）現場固定，將采集的樣品帶回實驗室靜置48 h，利用虹吸法緩緩吸去上清液定容至50 mL，并加入4%甲醛溶液保存[8]。

浮游植物定性樣品參照相關的藻類書籍鑒定[9]，定量樣品的計數方法依據《淡水浮游生物研究方法》[8]。

1.3樣品的測定水體的pH利用PHB-1型便攜式pH計測得，水體的水溫和電導率利用DDBJ-305型便攜式電導儀測得。用1 L有機玻璃采水器采集1 000 mL水樣，置于玻璃采樣瓶中，及時帶回實驗室測定總氮（TN）和總磷（TP），測定方法按照《水和廢水監測分析方法》[10]。

1.4數據分析

利用Shannon-Wiener多樣性指數（H′）和Pielou均勻度指數（J）來評養殖水體的水質狀況。

根據Shannon-Wiener多樣性指數評價等級[11]：0～<1為重污染；1～3為中污染；>3為輕污染或無污染。按照Pielou均勻度指數評價等級[12]：0～<0.3為重污染；0.3～<0.5為中污染；0.5～0.8為輕污染或無污染。基于浮游藻類群落組成比例采用聚類分析的方法進行分析，具體操作方法參照Borcard等[13]的方法。上述分析方法均在R軟件中操作完成[14]。

2結果與分析

2.1養殖水體理化因子

各養殖水體理化因子變化見表2。采樣點水溫在21.9～24.0 ℃，pH在6.62～7.94，電導率在0.57～32.00 mS/cm。

水體的營養鹽指標總氮在0.53～22.77 mg/L，最低值出現在S2樣點，取自水庫經過凈化的水，目前并未養殖魚或蝦；最高值出現在S1樣點，養殖的水產動物為對蝦，養殖時間為30 d。此外，養殖石斑魚210 d的S5樣點和養殖對蝦30 d S6樣點總氮含量也較高，分別為14.41和15.73 mg/L。

水體的總磷在0.32～8.22 mg/L，最低值出現在S8樣點龍頭河，最高值出現在S2樣點。養殖石斑魚的水體（S4、S5、S7樣點）總磷濃度高于養殖對蝦的水體（S1、S6樣點）。

2.2浮游藻類群落結構組成

2.2.1種類數。該次調查取樣共鑒定浮游植物68種，隸屬于7門57屬，綠藻門的種類最豐富，為34種，其次硅藻門為19種，藍藻門6種，隱藻門3種，金藻門、甲藻門和裸藻門各2種（圖1）。浮游植物種類數最少的是S5樣點，僅為10種，種類最多的是S1樣點，為24種。多數浮游藻類是淡水種，僅有牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、骨條藻（Skeletonema sp.）為海水種。

2.2.2細胞密度及組成。

浮游植物的細胞密度為1.01×108 cells/L，密度最高值出現在S7樣點，為2.9×108 cells/L，密度最低值出現在S2樣點，為4.38×106 cells/L。浮游藻類密度主要組成為綠藻門、藍藻門和隱藻門，分別占細胞密度的7714%、8.80%和8.23%（圖2）。

2.2.3優勢種。

養殖水體主要優勢種為綠藻門的普通小球藻（Chlorella vulgaris）、波吉卵囊藻（Oocystis borgei）、衣藻（Chlamydomonas sp.），硅藻門的牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、骨條藻（Skeletonema sp.），藍藻門的綠色顫藻（Oscillatoria chlorina）和隱藻門的尖尾藍隱藻（Chroomonas acuta）。優勢種指示的水體環境質量為α-β-中污狀態（表3）。

2.2.4浮游藻類多樣性指數。

養殖水體浮游藻類群落Shannon-Wiener指數在0.05～1.78，平均值為0.72；養殖水體浮游藻類群落Pielou均勻度指數在0.02～0.69，平均值為0.28（圖3）。根據Shannon-Wiener指數和Pielou均勻度指數評價水質的標準，養殖水體多數樣點處于中污染到重污染。

3討論

3.1養殖水體藻類群落結構特征分析

多數研究表明，人工水產養殖系統浮游藻類種類數較少，細胞密度較高，優勢種單一且優勢度高，群落演替速度快，群落多樣性較低[15-16]。該研究結果與前人研究結果一致，海南省瓊海市、萬寧市部分養殖水體也具有浮游藻類種類數較少、細胞密度較高、優勢種優勢度高的趨勢。從密度組成來看，以綠藻門為主。從優勢種的種類來看，多數以綠藻、硅藻為主，少數樣點以藍藻、隱藻為主。彭聰聰等[7]對廣東省茂名市的對蝦養殖池進行了為期90 d的研究發現藻類種類48種，以綠藻和硅藻為主；優勢種在養殖前、中、后3個時期具有一定的動態變化，在前期階段綠藻、硅藻為優勢種類，養殖中期階段絲狀藍藻顫藻多為優勢種，到養殖后期水體中氮磷濃度升高，顫藻類大量繁殖，優勢度可達0.80。該研究發現，S6點藻類優勢種以綠色顫藻為主，優勢度高達0.97。該樣點總氮濃度為15.73 mg/L，總磷濃度為1.65 mg/L。曹煜成等[17]研究發現綠色顫藻對氮磷的吸收速率高，在富營養化水體中更具有競爭優勢，在人工水產養殖水體中藍藻一旦形成優勢種類，其他藻類如硅藻、綠藻等就不易成為優勢種類。也有研究表明，在低鹽度<5的養殖水體中藻類優勢種以藍藻為主，在高鹽度（10～30）養殖水體中藻類優勢種以綠藻-硅藻為主[15，18]。

浮游藻類多樣性指數能代表養殖水體水質狀況，反映水體的富營養化程度。查廣才等[16]研究發現在低鹽度對蝦池中，浮游藻類多樣性表現為養殖前期高于后期，而劉孝竹等[18]研究發現養殖后期高于前期。該研究發現多樣性指數低于0.50的水體中，多數為養殖石斑魚的水體，養殖時間達210 d，這可能是魚類的排泄物積累，導致水體營養鹽升高，致使某一藻類大量增殖，多樣性指數降低。但也有研究發現，浮游藻類多樣性指數越低，水質條件就越差，對蝦發病率就越高[19]。因此，針對多樣性指數較低的養殖水體，應對水體投放有益藻類，維持藻類的優勢平衡，增加藻類多樣性指數改善水質，保證養殖水體系統健康發展。

3.2優勢種與養殖水體環境狀況

優勢種在藻類群落結構中起著重要作用，優勢種是在營養鹽、光線和其他環境因子上具有一定競爭優勢的種類[20-21]，所以優勢種的變化可以反映養殖水體的環境狀況。波吉卵囊藻在S5樣點中占絕對優勢的地位，該種類被認為是一種廣鹽性的綠藻，在養殖水體中尤其是蝦池中具有種群穩定和適應環境能力強的特點，有利于保持養殖水體的健康發展[4]。普通小球藻在S7樣點中占絕對優勢的地位，該種類在自然界廣泛分布，環境適應性極強，在各類水體及其潮濕的土壤或樹皮中均可生長[9]。從該研究來看，在波吉卵囊藻和普通小球藻為主要優勢的養殖水體中，氮磷水平均比較高。

綠色顫藻是一種絲狀藍藻，在S6樣點優勢度高，絲狀藍藻被認為是在透明度較低、光線條件較弱的水體中具有較強的競爭力[22]。曹煜成等[17]認為雖然顫藻氮磷吸收速率較高，從水體營養鹽利用的角度分析，顫藻是有益的，但顫藻增殖過快容易形成水華，破壞水體環境。水華發生時導致有毒氣體的產生，引起養殖水體中養殖對象因應激致病而死[23]。因此，以顫藻為優勢種的養殖水體應盡快投放水質改良劑，抑制藍藻水華的發生。

尖尾藍隱藻是一種單細胞隱藻，分布廣，常在長江中下游湖泊中成為優勢種[24]。徐春燕等[25]對淀山湖浮游植物優勢種生態位的研究發現，尖尾藍隱藻的生態位寬度較大，對資源的利用能力強，分布范圍廣。查廣才等[16]研究發現，在低鹽度蝦池中尖尾藍隱藻能成為優勢種。該研究發現該種類在養殖石斑魚時間較久的水體中保持較高的優勢地位。

4結論

瓊海市、萬寧市部分養殖水體浮游藻類種類數以綠藻門和硅藻門的種類為主。浮游藻類細胞密度為1.01×108 cells/L，主要組成為綠藻門、藍藻門和隱藻門，分別占細胞密度的7714%、8.80%和8.23%。基于浮游藻類群落結構的聚類分析顯示，浮游藻類群落結構組成可以反映水體的狀況。

養殖水體浮游藻類優勢種單一且優勢度高，而且在養殖后期容易形成以絲狀藍藻、硅藻、隱藻為優勢的藻類群落結構。浮游藻類優勢種主要為綠藻門的普通小球藻、波吉卵囊藻、衣藻，硅藻門的牟氏角毛藻，藍藻門的綠色顫藻，隱藻門的尖尾藍隱藻。

養殖水體浮游藻類群落多樣性指數較低。Shannon-Wiener多樣性指數在0.05～1.78，平均值為0.72；Pielou均勻度指數在0.02～0.69，平均值為0.28。利用多樣性指數評價養殖水體水質處于中污染到重污染的狀態。

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