錢塘江水域秋季著生藻類群落特征與水環境因子的關系

何海生 劉金殿 張愛菊 郝雅賓 王俊 羅偉 肖善勢 周志明

摘要：為探究錢塘江水域著生藻類群落結構多樣性，2018年9月對該水域16個采樣點的著生藻類種類組成、密度與生物量、多樣性指數和7項水質指標進行了調查，結果表明：（1）錢塘江流域16個采樣點共采集到著生藻類7門130種（屬），其中硅藻門83種（屬），綠藻門28種（屬），藍藻門13種（屬），裸藻門3種（屬），隱藻門、甲藻門和黃藻門各1種（屬）。（2）錢塘江著生藻類群落結構存在明顯的空間差異性。砂礫低質生境容易干擾著生藻類群落結構的穩定性。（3）透明度（SD）、葉綠素a含量（Chla）、水溫（T）和pH值是錢塘江水域著生藻類群落結構的主要環境因子。其中T和pH值與錢塘江著生藻類群落結構呈負相關。

關鍵詞：錢塘江;著生藻類;群落結構;生物多樣性;水環境因子

中圖分類號： S931.3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2020）13-0292-05

收稿日期：2019-08-13

基金項目：浙江省科技計劃（編號：2019C02047）。

作者簡介：何海生（1991—），男，湖南郴州人，碩士，研究實習員，主要從事漁業資源調查開發和生態保護。E-mail：hehaisheng2018@163.com

通信作者：周志明，男，教授級高級工程師，主要從事漁業資源調查開發和生態保護。E-mail：zjhz-zzz@163.com。錢塘江為浙江省最大河流，流域面積 55 558 km2，其中浙江省境內面積48 080 km2，以北源新安江起算，河長588.73 km;以南源馬金溪起算，全長522.22 km，流經安徽省南部和浙江省，經杭州灣注入東海[1-2]。錢塘江水域環境復雜多變[3]，水體中餌料豐富[4]，是浙江開發可持續發展漁業資源的重要水域。著生藻類別稱底棲藻類，指附著在水體基質上生活的微型藻[5]，因具備足夠的生物膜面積，促使其快速交換水體中的物質[6];同時，作為水體中初級生產者之一，是水生態系統中物質循環、信息傳遞和能量流動的重要驅動因素[7-8]，是水環境檢測的重要理想生物指標[9]。關于錢塘江水域微生物的研究多見于浮游動植物，如杜泳等對錢塘江的浮游植物進行了研究[10-12]，駱鑫等對錢塘江的浮游動物開展了研究[13-15]，而關于錢塘江水域著生藻類研究至今罕見報道。因此，于2018年9月對錢塘江水域的著生藻類與水環境因子進行野外采樣調查，并分析著生藻類群落結構與水環境因子間的關系，以期為錢塘江水域的漁業資源開發和水生態環境的保護提供參考價值。

1材料與方法

1.1調查位點

2018年9月在錢塘江水域開展著生藻類調查，共設置了16個采樣點，采樣點分布詳見圖1。

1.2著生藻類樣品采集與分析

在采樣點河流上下游100 m范圍內[16]挑選出長時間浸泡的石塊、樹枝、落葉或水生植物莖組織[17]，用牙刷刷取一定面積的著生藻于干凈的廣口瓶蓋內，記錄刮刷面積，然后用純凈水噴洗石頭和牙刷以減少著生藻的殘留，將廣口瓶蓋中的著生藻樣倒至廣口瓶中，加1～2 mL魯格氏試劑固定著生藻，作為著生藻類定量樣品。

著生藻類樣品實驗室內靜置48 h后用移液管吸取上清液，并對剩余樣品進行體積固定和記錄，搖勻后用 20 μL 移液槍吸取10 μL著生藻樣品固定液于光學顯微鏡下進行藻類鑒定和計數。

1.3水質指標測定

透明度（SD，cm）采用透明度盤測定;水溫（T， ℃）、pH值和溶解氧（DO，mg/L）采用Hach-HQ30D測定;葉綠素a含量（Chla）采用分光光度法測定;采集1 L水樣經過預處理后帶回實驗室進行氨氮（NH+4-N，mg/L）、硝酸鹽氮（NO-3-N，mg/L）、總氮（TN，mg/L）和總磷（TP，mg/L）的測定，測定方法參照《水和廢水監測分析方法》[18]。

1.4數據分析

1.4.1優勢度與多樣性指數采用優勢度指數（Y）

對著生藻優勢種組成進行判定，當Y>0.02時為優勢種[19]。采用均勻度指數（Pielou index，J）和香濃-維納指數（Shannon-Weaner index，H′）對生物多樣性進行分析[20-21]。

式中：Pi表示第i種著生藻的密度;P表示所有著生藻的密度;fi表示第i種著生藻在所有采樣點中出現的頻率;Ni表示第i種著生藻的個體數;N表示所有著生藻物種的總個體數;S表示著生藻物種總數。

1.4.2相似性運用Primer 5對著生藻數據進行聚類分析。以采樣點（作為樣本）和著生藻密度（作為變量）構建Bray-Curtis相似性系數為基礎的矩陣，建立CLUSTER分析圖[22]。

1.4.3排序在環境數據進行lg（1+x）轉化后的基礎上[23]，運用CANOCO 5.0開展除趨勢對應分析（detrended correspondence analysis，DCA），DCA結果顯示最長梯度長度為2.4<3.0，判定物種生物量與環境因子呈線性關系，因此選擇冗余分析（redundancy analysis，RDA）對其進行分析[24]。

2結果與分析

2.1著生藻群落結構

在錢塘江流域16個采樣點共采集到著生藻類7門130種（屬），其中硅藻門83種（屬）（占63.85%），綠藻門28種（屬）（占21.54%），藍藻門13種（屬）（占10.00%），裸藻門3種（屬）（占2.31%），隱藻門、甲藻門和黃藻門各1種（屬）（各占0.77%）。空間水平上，永康采樣點著生藻類物種數最多，為61種（屬），其次為金華和衢州采樣點的57種（屬），江口和梅城采樣點最少，為17種（屬），詳見圖2。空間變化上，16個采樣點著生藻平均密度為1.53×104（ind./cm2），變化范圍為0.20×104～5.93×104（ind./cm2）。其中，開化著生藻密度最高，聞堰最低。16個采樣點著生藻平均生物量為0.03（mg/cm2），變化范圍為0.004～0.120（mg/cm2），其中開化著生藻生物量最高，梅城最低（圖3）。

2.2優勢度與多樣性指數

錢塘江著生藻密度優勢種為脆桿藻屬（Fragilaria sp.）、顆粒直鏈藻（Melosira granulata）、變異直鏈藻（Melosira varians）、近棒異極藻（Gomphonema subclavatum）、菱形藻屬（Nitzschia sp.）、谷皮菱形藻（Nitzschia palea）、舟形藻屬（Navicula sp.）和色球藻屬（Chroococcus sp.）（表1）。Excel 2007無重復雙因素分析結果顯示，香 濃- 維納指數和均勻度指數無空間差異（P=0.22>0.05）。16個采樣點香濃-維納指數平均值為2.90，變化范圍為2.04 ～ 3.63;均勻度指數平均值為0.83，變化范圍為0.61～0.93（圖4）。

2.3相似性分析

根據采樣點聚類分析結果，由圖5可知，富陽、桐廬、嵊州和蘭溪采樣點聚為一類（類簇Ⅴ），義烏、衢州、金華、開化、諸暨、永康、千島湖、上虞和分水采樣點聚為一類（類簇Ⅳ），聚合后再與嘉紹大橋聚在一起，隨后與梅城相聚，最后與聞堰匯聚。SIMPER分析發現，類簇Ⅴ的相似性為46.65%，類簇Ⅳ的相似性為46.64%，2類聚合后的相似性為42.29%。

2.4群落結構與環境因子的關系

RDA結果表明，第1軸排序對物種的解釋量為41.77%，DO和SD與其呈正相關，其中SD相關性最大，相關系數為0.69，其余環境因子與其呈負相關。第2軸排序對物種的解釋量為19.54%，Chla和TP與其呈正相關，其中Chla相關性最大，相關系數為0.82。RDA結果表明，SD、Chla、T和pH值箭頭連線較其他環境因子長，表明它們與錢塘江著生藻群落分布和種間分布的相關性較大，TP和NH+4-N次之，NO-3-N最小（表2、圖6）。

3著生藻類群落結構與環境因子關系的討論

本研究顯示，錢塘江流域著生藻類群落結構存在明顯的空間差異性， 而驅動著生藻類群落結構變化的環境因子主要為透明度、葉綠素a、溫度和pH值。殷旭旺等對太子河流域的生態健康評價研究發現，驅動著生藻類群落結構空間結構變化的環境因子主要為總氮電導率和總溶解性固體[5]。薛浩

等對梧桐河的水生態健康評價研究發現，影響著生藻類群落結構的主要環境因子為電導率和pH值[16]。而Tang等對長江香溪河的生態系統研究則發現，pH值、硅酸鹽、總磷和氯離子等是影響著生藻類群落結構差異的主要環境因子[25]。由錢塘江水域著生藻類與環境因子的相關關系表可知，第1排序軸和第2排序軸分別解釋了著生藻類的41.77%和19.54%，所有典范排序軸累計解釋量達82.56%。RDA結果表明，SD、Chla、T和pH值箭頭連線最長，說明其對錢塘江水域著生藻類群落結構影響較其他環境因子大。Blinn研究表明，水體溫度會通過光合作用直接影響藻類的生長[26]。本研究發現，錢塘江著生藻類表現為硅藻型，T和pH值與著生藻類呈負相關性，說明水溫越低，著生藻類的群落結構越穩定，這與賈海燕等研究的硅藻生長活躍度隨水溫升高而降低的結果[27]相一致。

同時，由聚類分析可知，多個類簇的結果也印證了著生藻類群落結構存在空間差異，即不同地理結構生境形成不同結構的著生藻類群落。嘉紹大橋地處杭州灣入海口，低質河沙石礫較多，造成著生藻類物種豐富度較差;而開化為錢塘江上游，有機質淤泥較多且水體透明度較好，使其著生藻類物種豐富度較好。丁娜等研究發現，底質為沙石水域的微生境，其著生藻類數量豐富度較差，說明砂礫底質生境更容易受到外界干擾，從而影響水域著生藻類群落結構穩定性[28]。

4結論

錢塘江流域16個采樣點共采集到著生藻類7門130種（屬），其中硅藻門83種（屬），綠藻門28種（屬），藍藻門13種（屬），裸藻門3種（屬），隱藻門、甲藻門和黃藻門各1種（屬）。錢塘江水域著生藻類表現為硅藻型。

錢塘江著生藻類群落結構存在明顯的空間差異性。砂礫低質的生境容易干擾著生藻類群落結構的穩定性。

SD、Chla、T和pH值為錢塘江水域著生藻類群落結構影響的主要環境因子。其中T和pH值與錢塘江著生藻類的群落結構呈負相關。

本研究存在水環境指標不足等缺陷，因此需進一步深入研究以明確錢塘江水域著生藻類群落結構與水環境因子的關系，為錢塘江水域的漁業資源開發和水生態環境的保護提供參考價值。

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