長江鎮江和暢洲水域浮游植物群落結構及時空特征

潘杰 ，王召根 ，李佩杰 ，王銀平 ，張家路 ，藺丹清 ，劉凱 *

（1.江蘇鎮江長江豚類省級自然保護區管理處，江蘇 鎮江 212000；2.中國水產科學研究院淡水漁業研究中心，農業農村部淡水漁業和種質資源利用重點實驗室，江蘇 無錫 214081）

長江鎮江段位于長江下游江蘇省境內，為典型的沙洲生境，生態環境較好，漁業資源豐富，也是長江江豚的重要棲息地，建有江蘇鎮江長江豚類省級自然保護區等重要生態敏感區。浮游植物作為水生態系統的初級生產者，是水體中魚類和其他經濟動物直接或間接的餌料基礎。此外，相較于其他水生生物，浮游植物個體微小，數量較大，新陳代謝快，對水環境因子的變化也非常敏感。因此，浮游植物的群落組成及變動，可以作為河流環境條件、生態系統健康、營養狀態和水質評價的生物標志物。目前關于長江鎮江段浮游植群落結構特征的研究僅見于2011 年鄧祥元等的報道。

為了解長江鎮江段浮游植物群落結構及其時空特征，于2016 年選取長江下游鎮江和暢洲水域，對其浮游植物群落結構進行調查，擬為分布在該水域的重要生態敏感區提供本底數據，同時也可為后期長江禁捕效果評估提供依據。

1 材料與方法

1.1 樣點設置和采樣時間

長江鎮江和暢洲為近代淤積并洲形成，和暢洲左岔道為感潮水道，每天兩漲兩落。位于上游的北固山潮位站多年平均潮位4.57 m，左岔道10.5 m以上等深線寬度約900 m，下口最窄處約600 m，主流深槽區域水位常年超過20 m，垂線平均流速在1.2～1.4 m/s，淺水區流速一般不超過1 m/s。在長江鎮江和暢洲水域設置6 個斷面，分別為斷面1—斷面6，在每個斷面的南岸、中線和北岸各設置1個采樣點（圖 1）。分別于 2016 年 1 月、4 月、6 月和10 月各采樣 1 次。

圖1 采樣斷面

1.2 樣品的采集與分析

浮游植物定量樣品采集：用1 L 有機玻璃采水器，在各采樣點水體表層和底層分別采樣，混勻后取1 L 水樣，注入絲口試劑瓶，并現場加入15 mL魯哥氏試劑和4%的甲醛溶液固定，搖勻，帶回實驗室靜置沉淀48 h 后，虹吸濃縮至50 mL，用于鏡檢。浮游植物定性樣品采集：用25 號浮游生物網，在水下0.5 m 左右勻速畫“∞”字形3～5 min 收集浮游植物。收集的浮游植物加入魯哥氏試劑固定。

鏡檢前將樣品充分搖勻，并快速吸取0.1 mL 樣液，加入浮游植物計數框中，每片觀察100 個視野。每個樣品計數2 片，取兩者均值作為最終結果。若2片計數結果相差15%以上，則進行第3 片計數，取3者中個數相近的2 片均值為結果，換算為每升水樣中藻類的細胞數，單位為ind./L。

浮游植物分類鑒定參照《中國淡水藻類》《中國淡水生物圖譜》。采用體積法計算浮游植物的生物量，單位為mg/L。

1.3 數據處理與統計分析

利用 Shannon-Wiener 多樣性指數（H'）、Pielou均勻度指數（J）和 Margalef 物種豐富度指數（D）對浮游植物群落多樣性進行描述，以優勢度指數（Y）＞0.02 定為優勢種，計算公式如下：

式中：N 為所有種類的總個體數；N為第i 種的個體數；S 為物種總數；f為第i 種出現的頻率。

利用SPSS17.0 軟件對浮游植物密度和生物量時空特征進行單因素方差分析（one-way ANOVA），并取P＜0.05 作為差異顯著性的判定標準。

2 結果與分析

2.1 群落組成

調查共采集浮游植物 8 門30 科 49 屬84 種（表1），其中硅藻門物種數最多，為35 種，占浮游植物物種總數的41.67%，其次為綠藻門和藍藻門，物種數分別為26 種和12 種，占比分別為30.95%和14.29%。各季節浮游植物物種數差異較大，其中春季物種數最多，為51 種；其次是秋季，為36 種；冬季最少，為28 種。就各門類物種數而言，除秋季以硅藻門和綠藻門物種數最多外（均為11 種），其余季節均以硅藻門占優（表2）。空間上，斷面4 浮游植物物種數最多，為 43 種；斷面 2 其次，為 41 種；斷面 3 物種數最少，為 35 種（表 3）。

表1 浮游植物物種組成

表2 浮游植物物種組成的時間特征 種

表3 浮游植物物種組成的空間特征 種

2.2 群落優勢種

調查水域浮游植物優勢種共10 種，其中硅藻門最多，為5 種。梅尼小環藻（Cyclotella meneghiniana）為4 個季節共有優勢種，尖針桿藻（Synedra acus）和狹形纖維藻（Ankistrodesmus angustus）為春季和冬季共有優勢種。4 個季節優勢種差異較大，其中春季優勢種最多，為5 種，夏季優勢種最少，為2 種（表 4）。

表4 浮游植物優勢種及其優勢度時間特征①

2.3 密度和生物量

調查水域浮游植物密度為5.11×10～1 184.77×10ind./L，均值為 184.07×10ind./L；生物量為0.003 6～1.074 6 mg/L，均值為 0.104 3 mg/L。在浮游植物密度組成中，藍藻門密度最大，為90.33×10ind./L，占浮游植物密度的49.07%，其次是硅藻門和綠藻門，二者密度占比分別為25.05%和16.18%，三者為浮游植物密度的主體。在浮游植物生物量組成中，硅藻門生物量最大，為0.055 6 mg/L，占浮游植物生物量的53.27%，是浮游植物生物量的主體，其次為隱藻門和綠藻門，二者生物量占比分別為13.58%和 11.52%（表 5）。

表5 各門類浮游植物密度及生物量

2.3.1 季節特征

調查水域浮游植物密度和生物量季節差異顯著，其中秋季浮游植物密度和生物量顯著高于其他3 個季節，分別為 423.29×10ind./L 和 0.162 9 mg/L，冬季浮游植物密度和生物量最低，顯著低于（P＜0.05）春季和秋季，分別為65.52×10ind./L 和0.064 2 mg/L（圖 2）。

圖2 浮游植物密度和生物量的時間特征

各季節浮游植物密度和生物量的主體有所不同，就浮游植物密度而言，春季和秋季浮游植物密度主體為藍藻門，其占比分別為51.52%和60.49%，夏季和秋季為硅藻門，其占比分別為50.00%和75.77%。就浮游植物生物量而言，夏季、秋季和冬季浮游植物生物量主體均為硅藻門，其占比分別為84.51%、35.50%和83.56%，春季則為甲藻門和隱藻門，二者生物量占比分別為34.13%和31.96%。

2.3.2 空間特征

各斷面浮游植物密度和生物量也有所差異，其中斷面2 浮游植物密度最高，為228.75×10ind./L，顯著高于斷面1、斷面5 和斷面6（P＜0.05）。斷面5浮游植物密度最低，為134.51×10ind./L，顯著低于斷面 2、斷面 3 和斷面 4（P＜0.05），見圖 3。由圖 3可見，各斷面浮游植物密度主體為藍藻門、硅藻門和綠藻門，其中斷面1 至斷面4 藍藻門密度占比最高，分別為48.86%，69.81%，58.27%和46.88%，斷面5 綠藻門密度占比最高，為31.72%，斷面6 硅藻門密度占比最高，為39.72%。生物量的空間特征和密度有所差異，其中斷面6 浮游植物生物量最高，為0.167 8 mg/L，顯著高于斷面1 至斷面3 及斷面 5（P＜0.05），斷面 5 浮游植物生物量最低，為0.067 8 mg/L，顯著低于斷面 4 和斷面 6（P＜0.05）。各斷面浮游植物生物量主體主要為硅藻門，其中斷面1 至斷面3、斷面5 和斷面6 硅藻門生物量占比最高，分別為53.86%，44.72%，52.98%，52.14%和79.81%，斷面4 浮游植物生物量占比最高則為甲藻門，為31.46%。

圖3 浮游植物密度和生物量的空間特征

2.4 多樣性特征值

調查水域浮游植物H’為0～2.282 0，均值為1.570 2；J 為 0.130 7～1.000 0，均值為 0.713 8；D 為0～1.137 0，均值為 0.595 5。其中 H’和 D 季節特征表現為秋季最高，分別為1.851 8 和0.833 1；夏季最低，分別為1.058 3 和0.296 0。J為冬季最高，為0.828 6；秋季最低，為0.568 3，見圖4。空間上3 個指數值差異不顯著，其中H’在斷面5 最高，為1.730 1；斷面2最低，為 1.397 8。D 在斷面4 最高，為 0.642 3；在斷面 3 最低，為 0.531 2。J 在斷面 5 最高，為 0.822 2；在斷面3 最低，為0.614 8，見圖5。

圖4 浮游植物群落多樣性的時間特征

圖5 浮游植物群落多樣性的空間特征

3 討論

長江為河流生境，流速、泥沙含量等都影響著浮游植物的群落結構。該研究中，長江鎮江和暢洲水域共采集浮游植物84 種，硅藻門物種數最多，其次為綠藻門和藍藻門，同鄧祥元等研究結果相似。但該研究中硅藻門物種數最多，而鄧祥元等研究則是綠藻門最多，這可能是因為調查時間不同，鄧祥元等調查時間在4—5 月，而該研究于4 個季節均有采樣，結果更能反映該水域浮游植物的群落結構特征，此外以硅藻門物種為主的群落結構也更符合河流中浮游植物群落結構特征。

現存量上，長江鎮江和暢洲水域浮游植物密度和生物量分別為184.07×10ind./L 和0.104 3 mg/L，高于沈蓉蓉2019 年對長江下游干流浮游植物（60.3×10ind./L 和 0.023 mg/L）及鄧祥元等2010 年對長江鎮江段浮游植物的調查結果（56.9×10ind./L），這可能與調查水域有沙洲分布有關。和暢洲作為江心洲，減緩了附近水域的流速，特別是洲頭水域，江面寬闊，流速較緩，且自然岸線多，這些都為浮游植物的生長和繁殖提供了良好的水域環境。此外，該研究中浮游植物密度主體為藍藻門，生物量主體為硅藻門，這與長江已有的調查結果相似，也符合河流生境中浮游植物現存量結構特征。

溫度及水文條件均影響浮游植物的生長與繁殖，因此不同季節和不同水域浮游植物的群落結構特征會有所差異。在該研究中，浮游植物物種數、現存量和多樣性指數均呈現了季節和空間差異。

時間上，秋季浮游植物密度和生物量最高，顯著高于其他3 個季節（P＜0.05），冬季浮游植物密度和生物量最低，顯著低于春季和秋季（P＜0.05）。夏季長江受上游降雨及泄洪的影響，水體流速及泥沙含量增加均不利于浮游植物的生長，加上水量短時間的增大，導致浮游植物在一定程度上減少了。因此，與湖泊浮游植物現存量一般在夏季最高不同，長江表現為秋季最高，這可能與秋季有適宜的水溫及較緩的水流有關。

空間上，調查水域浮游植物密度和生物量的最大值分別出現在斷面2 和斷面6，最小值均出現在斷面5。藍藻門作為浮游植物密度主體，其最大值也出現在斷面2，因此決定了斷面2 浮游植物密度最高，這可能是由于斷面2 為被和暢洲分流后的北汊，其水流緩，水體小，較其他斷面更適合藍藻的生長與繁殖；而作為生物量主體的硅藻門，其密度則在斷面6 最高，斷面6 為長江干流，水體營養程度低，水體大，水溫相對較低，更適合硅藻的生長與繁育，加上硅藻門單個藻的平均質量遠高于藍藻門，因此浮游植物生物量的最大值出現在斷面6。而斷面5 位于洲尾，由于水流對和暢洲的沖刷，其泥沙含量可能會高于其他斷面，泥沙含量增加，水體透明度下降，不利于浮游植物的生長和生存，這可能是此處浮游植物密度和生物量低的原因。

4 結語

長江鎮江和暢洲水域有沙洲分布，有江心洲分汊區及匯流區，生境多樣，因此其浮游植物群落多樣性及現存量均較高，是長江中浮游植物等其他水生生物較為理想的生活水域，這也為長江江豚等重點保護對象提供了豐富的餌料及棲息繁育場所。