太子河流域春季著生藻群落與水環境因子的關系

樊甜甜，楊柏賀

（1.大連海事大學公共管理與人文藝術學院，遼寧 大連 116023；2.大連海洋大學水產與生命學院，遼寧省水生生物學重點實驗室，遼寧 大連 116023）

著生藻類是水生態系統中重要的生物的組成部分和初級生產者之一，對水生態系統的變化和反應十分敏感[1-5]，在水生態系統中的多個生態功能中起不可或缺的作用[6,7]。水生態系統中著生藻群落與水環境因子間關系密切，其多個群落特征值，如香濃維納指數和豐富度指數等，一直作為評價和鑒定水生態系統的指標和依據[8-10]。

太子河位于中國遼寧省的東部地區，流經本溪等城市。太子河流域位于遼陽城鄉結合部，面積175km2，地理位置優越，上游環境和水質較好，中下游水質相對較差。近些年來，中國經濟的快速發展和人類活動增多等多個因素，導致太子河流域受到了十分嚴重的污染，水流量逐年遞減。現今，關于遼寧省太子河流域的生物群落的調查已有了多篇報道[11,12]，但是對太子河流域著生藻類與水環境因子間的關系研究還較少。因此，于2011年4月對遼寧省太子河流域的著生藻類與水環境因子進行野外采樣調查，分析春季遼寧省太子河流域多種著生藻的群落特征及其與水環境因子之間的關系，以期找出對太子河流域著生藻群落結構起主要影響的水環境因子，為太子河流域水生態環境的保護和評價提供參考。

1 材料和方法

1.1 采樣點設置

遼寧省太子河流域內一共有24條支流，太子河流域的上游水體干凈清澈，中游至下游河水受到人為活動及干擾較大。根據太子河流域的環境特點，本次調查在上、中和下游三個地區選擇環境較好的省市級監測點位進行監測的38個采樣點位（圖 1）。

1.2 著生藻樣品的采集、鑒定及水環境因子的測定

在太子河流域的各采樣點上、下游100m的范圍內[12]，選擇可以抵擋水流，且沒有樹蔭遮擋的9塊石塊，用刷子刷洗向陽面的藻類，然后用純水沖刷置于白色的鐵托盤里，用4%的甲醛溶液固定。樣品經過濃鹽酸和濃硫酸消化后，運回實驗室，做成膠封片，在光學顯微鏡油鏡下鑒定和記錄數據，每個樣品計數超過一千個細胞[13-15]。

根據參考文獻[16-18]的方法測定各采樣點河流的pH、水深、流速和河寬、總溶解固體物及溶解氧含量、每個采樣點采集2L水樣，在48h內送回實驗室，測定總磷、高錳酸鉀指數、電導率、總氮和懸浮物固體含量，記錄每個環境因子的數據[18]。

1.3 數據處理

在WPS2013上制作柱狀圖，用Biodiversity pro計算香農維納指數和物種豐富度指數，在Canoco 4.5上進行CCA分析，在Arc Map 10.1上完成太子河流域采樣點位圖[19]。

2 結果與分析

2.1 著生藻群落結構特征

在太子河流域各水域中共鑒定出著生藻101種，以硅藻門種類最多，共90種；其次是綠藻門為5種；第三是藍藻門，為4種；隱藻門數量較少，僅2種。硅藻門密度最高，占總密度的89.45%；其次分別為綠藻門、藍藻門，分別占總密度的5.45%和4.23%；隱藻門密度最低，僅占0.09%（圖2）。

圖1 太子河流域采樣點分布Fig.1 The sampling sites in Taizi River Basin

圖2 春季太子河流域不同門類的著生藻類物種數（左）與密度占比（右）Fig.2 The species number and density proportion of various phylum periphytons in Taizi River Basin in spring

太子河全流域各點位著生藻物種數的平均值為18種，T1點種類數最多，共45種；密度平均值為9.10×106cells/m2，T12 點 密度 最高 ， 為 3.72×107cells/m2；香農維納指數變化范圍為 0.66～4.23，平均值為2.92，T20點最高，為4.23；物種豐富度變化范圍為 1.12～6.53，平均值為 2.91，T2點最高，為5.02（圖 3）。

2.2 著生藻群落結構及其與水環境因子的相關性

太子河流域水體理化因子見表1。由表1可知，太子河流域內平均水深為63.07cm，平均河寬為43.84m，平均水流速為0.48m/s，水體呈堿性，溶解氧含量較高，平均9.41mg/L，總氮含量較高，平均為4.20mg/L。

DCA分析結果顯示：太子河流域著生藻豐度和環境因子間呈單峰模型。選擇著生藻密度和環境因子做CCA分析（圖4）。由圖4可知，電導率（P=0.001，F=2.10）、水深（P=0.001，F=2.34）、河寬（P=0.001，F=1.71）和總氮（P=0.025，F=1.50）是影響著生藻群落的主要水環境因子。電導率和總氮是影響下游流域的主要水環境因子，電導率和總氮與著生藻類群落呈正相關性，水深和河寬是影響中部流域的主要水環境因子，與著生藻類群落呈正相關性。

圖3 春季太子河流域水域著生藻群落特征Fig.3 Community structure of periphytons in TaiziRiver Basin in spring

表1 太子河流域水環境因子（平均值±標準差）Tab.1 The water environmental factors in the Taizi River Basin（mean± SD）

圖4 春季太子河流域著生藻與環境因子的CCA分析Fig.4 Canonical correspondence analysis of periphytons environmental relationship in Taizi River Basin in spring

3 討論

3.1 太子河著生藻功能群及其群落結構特征

本次調查在太子河流域共鑒定出著生藻類101種，主要以硅藻門為主，優勢種為小席藻Phormidium tenus等絲狀藻類。太子河流域著生藻類種類最高的點位為 T1（45種），最低點位為 T32（6種）；著生藻類密度平均值為9.10×106cells/m2，密度最高的位點為T12（3.72×107cells/m2），最低位點為T16（2.82×105cells/m2）。T12點位于流域上游，河岸有香蒲Typha orientalis Presl等多種植被，總氮含量較高，水體富營養化較為嚴重，導致藍藻門的小顫藻Oscillatoria tenuis等藻類大量生長，導致密度較高。T16點位于太子河上游支流，往下10km入黃河，河水的流量較大，流速較慢，水體含沙量增加，不利于著生藻的生長和繁殖，所以，著生藻類的密度較低[20]。香濃維納指數平均值為2.92，香農維納指數最高的點位為 T20（4.23），最低的點位為 T5（0.66）；豐富度指數平均值為2.90物種，豐富度指數最高的點位為T1（6.53），最低的點位為 T32（1.11）。香農維納指數和豐富度指數在一定程度上反應了水質狀況，兩個指數的數值越大，硅藻群落結構就越為穩定，著生藻類生活的水體環境也較好，反之則較差[21-24]。太子河流域香農維納指數與物種豐富度指數較高，香農維納指數平均為2.92，物種豐富度指數平均為2.91，結合水質評價標準，認為太子河流域為β-中污型。

著生藻類群落結構與環境因子典范對應分析表明，遼寧省太子河流域水深、電導率、總氮與河寬是影響其著生藻群落結構的主要環境因子。水深、電導率和總氮與著生藻群落有顯著相關性，均呈正相關，溶解氧與著生藻群落結構負相關。研究表明，電導率的升高或降低會改變著生藻群落多樣性[25]，影響太子河流域著生藻類群落生長繁殖。總氮是衡量水體受營養物質污染程度的重要指標，對太子河流域著生藻分布起重要作用，水中總氮含量較高時，著生藻群落迅速繁殖，水體也呈現富營養化狀態[26-28]，這可能是太子河流域水體富營養化的原因，對中、下游有一定影響。水深與河寬是著生藻群落的主要限制環境因子，影響太子河上游。太子河流域水淺且流速大，兩岸寬度較窄，這極大影響了主動能力弱的著生藻類的群落生長繁殖。溶解氧含量也影響著生藻生理活動和群落結構。溶解氧含量下降會導致著生藻群落的死亡[29]。

本次調查發現，太子河流域中、上游環境相對較好，下游人類活動和工廠產生多處污染。本次僅調查了太子河流域一個季節，不能精確反映著生藻群落的變化規律，下一步將增加采樣調查次數，進一步探討太子河流域著生藻群落與環境因素之間的關系。