貴州草海濕地浮游植物的群落結構及多樣性分析

梁正其，陳方銀，李秀紅，何天容，周其椿(．銅仁學院，貴州銅仁 55400;2．貴州大學喀斯特環境與地質災害防治教育部重點實驗室，貴州貴陽 55000;．貴州大學動物科學學院水產科學系，貴州貴陽 55000)

浮游植物是水生態系統中的初級生產者，是整個水生態系統中物質循環和能量流動的基礎，它對水體營養狀態的變化能迅速做出響應［1］。由于浮游植物的群落結構與其生活水域的水質狀況密切相關，在不同營養狀態的水體中，分布著不同群落結構的浮游植物，所以浮游植物群落結構能夠綜合、真實地反映水體生態環境狀況［2］。

貴州威寧草海濕地為國家級自然保護區，“中國生物多樣性保護行動計劃”將其列為一級保護濕地，其濕地生態系統包括草海深水域、淺水沼澤和莎草濕地、草甸。草海濕地集水域面積為96 km2，水域平均水深2 m。草海有著豐富的水生動植物種類和較高生產力的水生生物群落，系統結構和功能完整，為我國亞熱帶高原濕地生態系統的典型代表。

草海曾遭受到周圍鉛鋅冶煉及大量生活生產廢水的污染［3－4］。2007年錢曉莉對草海水域部分汞分布規律做了初步研究，結果表明水體汞含量雖然不高，但沉積物汞濃度達到762．7 ～1 014．7 ng/g，超過沉積物I類標準5 倍［5］。顯然，草海濕地沉積物曾遭受到明顯的汞污染，對其生態系統安全造成潛在的威脅。2005年潘鴻等對草海浮游植物進行研究，發現藻類極多，出現水華，污染較為嚴重［6］。隨著我國工業的迅速發展和城市化進程的加快，工業廢水和生活污水排放量日益增加，流域開發加劇，加上人們環境意識的淡薄，給許多的水環境造成不良的影響，水質惡化、水體富營養化、生物群落的退化等環境問題不斷發生，致使水生生態系統遭到嚴重破壞，水環境問題已經成為我國當前面臨的主要環境問題之一。浮游生物、水生微型動物、大型底棲無脊椎動物、顫蚓、搖蚊幼蟲、硅藻、小球藻、柵藻、水生維管束植物等均可用作水污染的指示生物。我國從20世紀60年代起開始對水質進行生物監測的，到目前為止，取得了很多的研究成果，特別是運用藻類、原生動物、底棲無脊椎動物等指示水體污染狀況方面的研究較多［7－12］。自潘鴻等［6］研究以后，已過去近10年，草海管理局對草海采取禁止機動船只出沒湖面，種植大量水草，嚴禁周邊生活污水向草海的排放等措施，對草海濕地水質進行治理，現在水質已大有好轉。因此，該研究通過2014年秋季的調查，了解草海濕地治理后浮游植物種群的變化，為草海污染的進一步整治提供理論依據。

1 材料與方法

1．1 采樣點位置和時間 按照湖泊調查規范，根據草海水域特點，設置9個區進行采樣，分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ表示。采樣點具體位置如圖1。

1．2 浮游植物采集、計數方法 定性樣品用25號浮游生物網采集，在水深0．5 m處以5 m/s的速度左右拖拉5～7 min，帶回實驗室在10×40倍光學顯微鏡下觀察分類;定量樣品用5 000 ml有機玻璃瓶采水器在水深上層(離湖面1 m)、中層(離湖面2 m)、下層(離湖面3 m)采水。浮游植物樣品采集時，分別采取各層湖水5 000 ml，倒入桶內混勻，取出其中1 000 ml，加入5%的魯哥氏液固定，帶回實驗室后，靜置沉淀24 h后濃縮至20 ml供鏡檢。然后搖勻取出水樣，取出0．1 ml樣品，利用浮游植物分析框在10×40倍光學顯微鏡下進行分類，浮游植物分類參照韓茂森等［13］的方法。計數時搖勻濃縮液后取0．1 ml樣品放入計數框中，觀察400個視野。對于個體大的種類在10×10倍下觀察計數，每個樣品觀察3片，取平均值，最后換算成每升水樣藻類的細胞數量(個/L)。由于浮游植物的比重接近于l，故可以直接由浮游植物的體積換算為生物量(濕質量)，即生物量為浮游植物的數量乘以各自的平均體積，單位為mg/L。

1．3 分析數據 浮游植物的主要生態指數，如優勢度(Y)、多樣性(H')、均勻度(J')按以下公式計算。浮游植物優勢種根據優勢度值Y來確定:Y=ni/N×fi;物種多樣性指數的計算采用Shannon－Wiener多樣性指數物種均勻度指數J'采用Peilou的計算公式:J'=H'/log2S。式中，ni為第i種的數量;N為采集樣品中的所有種類總個體數;S為種類群數;Pi為第i種的個體數與樣品中的總個體數的比值(ni/N);fi為該種在各樣品中出現的頻率。

2 結果

2．1 浮游植物種類組成 浮游植物有7門17目2亞目33科49屬109種，其浮游植物種類名錄見表1。綠藻門種類最多，5目15科18屬共36種，占總數的33．03%;硅藻門次之，5目8科11屬共33種，占總數的29．66%;藍藻門3目5科12屬24種，占22．02%;甲藻門1目1亞目2科2屬6種，占5．50%;裸藻門為1目1科1屬5種，占4．59%;金隱藻門1目1科1屬4種，占3．67%;金藻門1目1科1屬1種，占0.92%。綠藻在物種上占顯著優勢，硅藻門次之。

2．2 草海濕地夏季浮游植物分布密度和生物量 草海濕地秋季浮游植物平均數量為1．73×106個/L，硅藻門數量最多，平均為5．72×105個/L，藍藻門次之，平均為4．47×105個/L，其中硅藻門中的小環藻，藍藻門的色球藻、微囊藻和甲藻門的坎寧頓多甲藻平均數量分別為2．32 ×105、7．19 ×104、7．26 ×104、9．58 ×104個/L。草海濕地秋季浮游植物的平均生物量為3．85 mg/L，其中硅藻門最多，平均為1．66 mg/L，甲藻門次之，平均為1．00 mg/L。

表1 草海濕地浮游植物物名錄

續表1

2．3 浮游植物優勢種、均勻度和多樣性 該次草海濕地的調查以優勢指數(Y≥0．02)［14－15］定為優勢種，綠藻門的小環藻為優勢種，優勢度為0．027。從浮游植物多樣性分析結果可知，2014年草海濕地浮游植物多樣性較好，多樣性指數在1．76～3．25之間，平均值為2．51;從浮游植物均勻度分析結果看，其草海濕地浮游植物均勻度指數在0．26～0．48之間，平均值為0．36;其中陽關山的均勻指數最大，姜家灣到東山中心的均勻指數最小(表2)。結果顯示，草海濕地浮游植物均勻度指數較好。

表2 草海濕地浮游植物多樣性值與均勻度值

3 結論與討論

3．1 與2005年草海濕地浮游植物調查的比較 在草海濕地浮游植物種類組成研究方面，潘鴻等［6］在2004年1月至2005年1月的調查中發現，草海濕地浮游植物有7門23目41科96屬，綠藻、藍藻所占比例較高，而該次調查的浮游植物有7門17目2亞目33科49屬，種類大幅度減少，尤其是綠藻和藍藻。2005年調查發現的60多種水華藻類，該次調查幾乎未見，綠藻、藍藻所占比例從74．35%下降到55．05%，硅藻門所占比例從14．10%上升到了29．66%，其余甲藻、金藻、裸藻等種類也從11．15%上升到了14．68%，藍藻門和綠藻門明顯下降，硅藻門所占比例明顯上升，且裸藻、隱藻種類有所增加。研究表明，草海濕地富營養化程度明顯降低，水質變好，草海濕地富營養化程度比2005年明顯降低。近10年來經過對草海濕地水質污染的治理，現已取得較好效果。

3．2 優勢種、多樣性指數和均勻度指數

3．2．1 優勢種。優勢種種類數及其數量對群落結構的穩定性有重要影響;優勢種種類數越多且優勢度越小，則群落結構越復雜、穩定［16］。該次調查顯示，2014年草海濕地采樣點的浮游植物優勢種僅為小環藻1種，色球藻、微囊藻、坎寧頓多甲藻相對較多，優勢種種數較少且優勢度不高，表明草海濕地浮游植物群落結構穩定性相對較低。

3．2．2 藻類多樣性指數與均勻度指數。以Shannon－Wiener多樣性指數來看，H'值0～1為重污染，1～3為中污染，＞3為輕污染或無污染。計算結果表明，草海濕地各采樣區的H'均在1～3之間，反映水體為中污染。均勻度指數J'值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。經計算，草海J'值均在0．3～0．5之間，說明水體為中污染。綜上所述，草海濕地現在為中污染。

2005年潘鴻等對草海濕地浮游植物的調查研究結果顯示，2005年草海濕地處于重污染狀態，且頻繁出現水華［6］。而該次研究表明，草海濕地為中污染狀態，污染程度大大降低，究其污染程度降低的主要原因，認為有幾方面:草海管理局在草海濕地種植有益水生植物，可以凈化水質;打撈濕地湖泊內的腐爛垃圾;禁止動力船舶在湖面運行，改用人工劃船，因動力船舶帶來的污染得到控制;禁止旅客在旅游過程中亂扔垃圾等，經多年治理，草海濕地湖面垃圾減少;禁止城鎮生活污水向湖內排放，草海濕地周邊地區居民禁止使用含磷洗滌劑，未經處理的污水不得排入湖中;近10年來，政府每年向草海濕地內投放一定量的鰱、鳙魚苗，濾食湖內浮游動植物，對凈化草海濕地水質起到了極大的作用。

［1］HAN B P，LIN X D，LI T．Research on the eutrophication of large and medium reservoirs in Guangdong Province and policy recommendations for its prevention［M］．Beijing:Science Press，2003．

［2］SANNA S，MARIA L，MAIJA H．Long-term changes in summer phytoplankton communities of the open northern Baltic Sea［J］．Estuarin，Coastal and Shelf Science，2006，71(3/4):580 －592．

［4］李廣輝．貴州省土法煉鋅中環境汞污染研究［D］．重慶:西南農業大學，2004．

［5］錢曉莉．貴州草海汞形態分布特征研究［D］．重慶:西南大學，2007．

［6］潘鴻，唐宇宏，王洋，等．威寧草海的浮游植物［J］．生態科學，2008，27(5):421－423．

［7］張槐安，雷吉華．貴州草海濕地保護措施研究［C］//經濟發展方式轉變與自主創新－第十二屆中國科學技術協會年會(第一卷)．中國科學技術協會學會學術部，2010．

［8］顏京松，游賢文．苑省三以底棲動物評價甘肅境內黃河干支流枯水期的水質［J］．環境科學，1980(4):14－20．

［9］CH C H，HUH S．Community structure and distribution of phytoplankton in the Naktong Rivere strary(in Korean)［J］．Ocean Research，1988，10(1):39－45．

［10］MUYLAERT K．Sabbek spring phytoplankton assemblages in and around the maximum turbidity zone of the estuaries of the Elbe(Germany)，the Schelde(Belgium/The Netherlands)and the Gironde(France)［J］．Journal Marine System，1999，22(3):133 －149．

［11］陳校輝，陳學進．長江江蘇段底棲動物群落結構特征調查報告［J］．水產養殖，2006，27(4):11 －16．

［12］陸奎賢．珠江水系漁業資源［M］．廣州:廣東科技出版社，1990:26－76．

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

［14］李揚，李歡，江天久，等．南麂列島海洋自然保護區浮游植物的種類多樣性及其生態分布［J］．水生生物學報，2010，34(3):618 －628．

［15］杜秀寧，劉光興．2006年冬季北黃海網采浮游植物群落結構［J］．海洋學報，2009，3(5):132 －147．

［16］LIU L H，ZHUO T，CHEN R S，et al．Community structure and diversity of phytoplankton in estuary of Yangtse River in autumn［J］．Marine Fisheries Reseach，2007，28(3):112 －119．