粉綠狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)對(duì)景觀池浮游植物群落結(jié)構(gòu)的影響

紀(jì)肖雨，平新超，董考帥

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 海洋學(xué)院,河北 秦皇島 066003)

浮游植物作為淡水水體主要的初級(jí)生產(chǎn)者和水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)水體環(huán)境變化響應(yīng)迅速。浮游植物的生物量、物種組成、多樣性、均勻度、優(yōu)勢(shì)度等都會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。

FG分類法是一種基于物種的功能關(guān)聯(lián)性對(duì)浮游植物進(jìn)行功能群分類的方法,最早由Reynolds等提出，共劃分出31個(gè)浮游植物功能群組。后由Padisák等完善至40種,如今已廣泛應(yīng)用于水庫(kù)、湖泊、河流、池塘等多種水體。

沉水植物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級(jí)生產(chǎn)者，是湖泊演化和湖泊生態(tài)平衡的重要調(diào)控者。近年來(lái)沉水植物對(duì)水質(zhì)凈化效果的研究多應(yīng)用于湖泊、河流、養(yǎng)殖池塘等大型水體，但對(duì)小型景觀池的研究較少。景觀池是人工景觀中不可或缺的一部分，多分布在庭院、廠區(qū)、公園、校園、小區(qū)等場(chǎng)所，具有很高的觀賞價(jià)值，但大多景觀水具有流速低、水體循環(huán)不暢的特點(diǎn)，并且大多水體較淺，很難進(jìn)行自我修復(fù)。若修復(fù)不及時(shí)，容易導(dǎo)致水環(huán)境惡化，使其觀賞效果大打折扣。本試驗(yàn)選取粉綠狐尾藻作為處理對(duì)象，粉綠狐尾藻屬于小二仙草科狐尾藻屬，是一種多年生沉水植物，適應(yīng)性強(qiáng)，生長(zhǎng)速度快，對(duì)污染物吸收、富集能力強(qiáng)，具有較好的凈化污水能力。

本試驗(yàn)擬通過分析粉綠狐尾藻種植后小型景觀池浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化情況，進(jìn)而探究粉綠狐尾藻是否會(huì)對(duì)小型景觀池水體起到凈化作用，為小型景觀池水體凈化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用粉綠狐尾藻購(gòu)于湖北荊州養(yǎng)殖場(chǎng)，選取其中長(zhǎng)勢(shì)良好且相似的植株葉片進(jìn)行試驗(yàn)。用水沖洗葉片表面，將其放置在有試驗(yàn)用水的整理箱中預(yù)培養(yǎng)，水溫20 ℃左右，pH值調(diào)節(jié)到7.0，光照1 500 lx，培養(yǎng)2 d。使其適應(yīng)本地氣候條件，確保其能在良好的狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 將景觀池分為種植區(qū)、過渡區(qū)和空白區(qū)三個(gè)部分，在種植區(qū)種植粉綠狐尾藻。景觀池種植區(qū)、過渡區(qū)、空白區(qū)各設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)，每3天進(jìn)行一次采樣，共采樣5次，采樣時(shí)間均為晴天上午。

1.2.2 浮游植物樣品采集與處理 浮游植物樣品采集及鑒定方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》和《中國(guó)內(nèi)陸水域常見藻類圖譜》。定量采集選用有機(jī)玻璃采集器在水的中上層取水樣1 L，加10 mL魯哥氏液固定。將樣品靜置24 h等待沉淀，用虹吸管吸取上層清液，將沉淀定容至30 mL。浮游植物定性采集采用25號(hào)浮游生物網(wǎng)(200目)，在水面以下0.5 m處畫“∞”字型拖拽2 min，將采集到的水樣裝入50 mL細(xì)口玻璃瓶，加入1 mL甲醛，靜置沉淀24 h，用虹吸管吸取上層清液，定容至30 mL。

1.2.3 浮游植物群落結(jié)構(gòu)分析 依據(jù)FG分類法對(duì)景觀池浮游植物進(jìn)行功能群分類，并計(jì)算各功能群優(yōu)勢(shì)度。其中Y≥0.02的功能群確定為優(yōu)勢(shì)功能群。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

1.3.1 優(yōu)勢(shì)度 根據(jù)如下公式計(jì)算各個(gè)功能群優(yōu)勢(shì)度(Y)：

式中：代表第種的個(gè)體總數(shù)，代表各采樣點(diǎn)所有物種個(gè)體總數(shù)，代表該物種在各采樣點(diǎn)出現(xiàn)的頻率。

1.3.2 多樣性指數(shù) 選用Shannon-Wiener指數(shù)(')作為參照，公式如下：

采用Pielou均勻度指數(shù)表征物種均勻度，公式如下：

='ln

式中：代表群落內(nèi)物種數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物群落組成及總生物量分析

試驗(yàn)前景觀池種植區(qū)內(nèi)浮游植物有綠藻門、藍(lán)藻門、硅藻門、裸藻門、隱藻門部分藻類，其中以綠藻門為主，其次為藍(lán)藻門。在景觀池中放入粉綠狐尾藻后前3天浮游植物群落結(jié)構(gòu)無(wú)較明顯變化。在放入第7天時(shí)進(jìn)行第三次采樣，硅藻門、裸藻門、隱藻門浮游植物數(shù)量有小幅度的增大，藍(lán)藻門、綠藻門數(shù)量急劇增加。第10天采樣時(shí)硅藻門、隱藻門、裸藻門浮游植物消失。處理14 d后，試驗(yàn)區(qū)域僅剩綠藻門一種，并且綠藻門浮游植物數(shù)量較試驗(yàn)前也有所減少，說(shuō)明粉綠狐尾藻對(duì)綠藻的繁殖有一定的抑制作用，對(duì)水質(zhì)的凈化起到了一定的作用。

根據(jù)圖1中總生物量變化趨勢(shì)得到，景觀池中總生物量由1.27×10mg/L降低到6.0×10mg/L，有先升后降的趨勢(shì)，并且最后一次低于試驗(yàn)前總生物量，說(shuō)明粉綠狐尾藻對(duì)浮游植物的生長(zhǎng)繁殖起到了抑制作用。

圖1 種植區(qū)浮游植物群落組成變化

2.2 浮游植物多樣性分析

根據(jù)公式計(jì)算多樣性指數(shù)’及均勻度指數(shù)。其中<0.3為重度污染，0.3≤<0.5為中度污染，0.5≤≤0.8為輕度污染，>0.8為清潔。

計(jì)算得到Shannon-Wiener多樣性指數(shù)變化情況，見圖2，景觀池各區(qū)多樣性指數(shù)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，其中種植區(qū)前7天內(nèi)上升明顯，過渡區(qū)上升不顯著，空白區(qū)變化不穩(wěn)定。

圖2 景觀池各區(qū)均勻度指數(shù)變化情況

Pielou均勻度指數(shù)變化情況見圖3，分析可知種植區(qū)前7天均勻度指數(shù)呈上升趨勢(shì)，并且前10天均大于0.5，表現(xiàn)為輕度污染；過渡區(qū)前10天基本無(wú)變化。

圖3 景觀池各區(qū)多樣性指數(shù)變化情況

2.3 粉綠狐尾藻處理的景觀池內(nèi)浮游植物功能群

試驗(yàn)過程中根據(jù)FG分類法將記錄到景觀池中的浮游植物劃分為10個(gè)功能群，分別為W1、G、X1、J、L0、M、MP、W2、Y、X3，各個(gè)功能群的代表藻屬及生境特征見表1。其中代表富營(yíng)養(yǎng)型水體的功能群有5個(gè)，分別為G、X1、J、M、W2。

表1 粉綠狐尾藻處理景觀池內(nèi)浮游植物功能群劃分及其生境特征

2.4 浮游植物功能群優(yōu)勢(shì)度分析

由表2可知，種植區(qū)、過渡區(qū)、空白區(qū)功能群共有8個(gè)。初始優(yōu)勢(shì)功能群個(gè)數(shù)分別為8、7、6個(gè)。隨著種植時(shí)間的增長(zhǎng)，種植區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)功能群數(shù)量先增后減，前10天變化幅度較小，最終由8個(gè)(J、L0、MP、W1、X1、M、G、X3)減少至5個(gè)(J、W1、X1、G、X3)；過渡區(qū)浮游植物功能群也表現(xiàn)為先增后減，最終減少至5個(gè)；空白區(qū)由6個(gè)增加至7個(gè)。試驗(yàn)過程中種植區(qū)和過渡區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)功能群減少，說(shuō)明優(yōu)勢(shì)功能群組成變簡(jiǎn)單，粉綠狐尾藻的處理起到了一定的作用。另外在試驗(yàn)的前10天，在種植區(qū)和過渡區(qū)代表富營(yíng)養(yǎng)型水體的主要功能群優(yōu)勢(shì)度有逐漸下降的趨勢(shì)，種植區(qū)下降幅度大于過渡區(qū)，空白區(qū)變化不明顯。對(duì)于代表凈水、廣適性水體的浮游植物功能群的變化，種植區(qū)功能群優(yōu)勢(shì)度有增大趨勢(shì)，過渡區(qū)和空白區(qū)變化不明顯。可見，粉綠狐尾藻的處理影響了浮游植物的更替和組成。

表2 粉綠狐尾藻處理景觀池各區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)功能群優(yōu)勢(shì)度排序

3 討論

沉水植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中的浮游植物有良好的抑制效果，張友德等的研究表明沉水植物對(duì)景觀池水質(zhì)的改善效果明顯。白凈的研究發(fā)現(xiàn)沉水植物能夠有效的儲(chǔ)存并轉(zhuǎn)移水體中的富營(yíng)養(yǎng)化物質(zhì)，同時(shí)也能為水生動(dòng)物提供隱蔽和繁殖場(chǎng)所。丁玲等研究發(fā)現(xiàn)，沉水植物對(duì)水體中的氮、磷有明顯的吸收效果。本研究中，粉綠狐尾藻處理后10 d內(nèi)水體由高富營(yíng)養(yǎng)向中營(yíng)養(yǎng)或富營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)變，說(shuō)明粉綠狐尾藻對(duì)景觀池富營(yíng)養(yǎng)化起到了一定的抑制作用，這與前人的研究結(jié)果一致。路慶楠等研究發(fā)現(xiàn)，粉綠狐尾藻對(duì)氨氮、硝氮、總磷的去除在前 0～12天最快，此亦是最關(guān)鍵時(shí)期。張之浩等的研究也表明，狐尾藻的化感抑藻效果在第7天開始出現(xiàn)下降趨勢(shì)。在本試驗(yàn)中后4天內(nèi)，景觀池富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)也急劇下降，大致表現(xiàn)為前10天狐尾藻對(duì)景觀池的凈化效果最佳。分析原因可能為景觀池面積過小，導(dǎo)致各種藻類種間競(jìng)爭(zhēng)劇烈，單一物種生長(zhǎng)劇烈，破壞了此生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量的流動(dòng)。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，經(jīng)過粉綠狐尾藻處理后的景觀池，三個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)功能群J均占最大優(yōu)勢(shì)，優(yōu)勢(shì)度分別為0.733、0.534、0.479，其中主要為綠藻。在種植區(qū)中，前10天代表超富營(yíng)養(yǎng)型和高富營(yíng)養(yǎng)型水體的功能群呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，部分富營(yíng)養(yǎng)或中營(yíng)養(yǎng)型水體代表功能群呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說(shuō)明粉綠狐尾藻的處理使景觀池水體由超富營(yíng)養(yǎng)型或高富營(yíng)養(yǎng)型向中營(yíng)養(yǎng)型和富營(yíng)養(yǎng)型轉(zhuǎn)變。多樣性指數(shù)由0.88增加至1.06，均勻度指數(shù)由0.55增加至0.66，均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

綜上分析得出結(jié)論，利用優(yōu)勢(shì)度對(duì)FG分類法所得的浮游植物功能群組進(jìn)行分析適用于景觀池水質(zhì)分析評(píng)價(jià)。粉綠狐尾藻的處理影響了景觀池浮游植物群落的組成及演替，對(duì)景觀池水質(zhì)起到凈化作用，針對(duì)小型景觀池水體，粉綠狐尾藻的凈化效果在0～10 d內(nèi)效果顯著，建議在10 d后及時(shí)將老化水草進(jìn)行人工割除。