粉綠狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)對景觀池浮游植物群落結構的影響

紀肖雨，平新超，董考帥

(河北農業大學 海洋學院,河北 秦皇島 066003)

浮游植物作為淡水水體主要的初級生產者和水生生態系統的重要組成部分，對水體環境變化響應迅速。浮游植物的生物量、物種組成、多樣性、均勻度、優勢度等都會對水質產生一定的影響。

FG分類法是一種基于物種的功能關聯性對浮游植物進行功能群分類的方法,最早由Reynolds等提出，共劃分出31個浮游植物功能群組。后由Padisák等完善至40種,如今已廣泛應用于水庫、湖泊、河流、池塘等多種水體。

沉水植物是水生態系統中重要的初級生產者，是湖泊演化和湖泊生態平衡的重要調控者。近年來沉水植物對水質凈化效果的研究多應用于湖泊、河流、養殖池塘等大型水體，但對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、公園、校園、小區等場所，具有很高的觀賞價值，但大多景觀水具有流速低、水體循環不暢的特點，并且大多水體較淺，很難進行自我修復。若修復不及時，容易導致水環境惡化，使其觀賞效果大打折扣。本試驗選取粉綠狐尾藻作為處理對象，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，適應性強，生長速度快，對污染物吸收、富集能力強，具有較好的凈化污水能力。

本試驗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構的變化情況，進而探究粉綠狐尾藻是否會對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。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用粉綠狐尾藻購于湖北荊州養殖場，選取其中長勢良好且相似的植株葉片進行試驗。用水沖洗葉片表面，將其放置在有試驗用水的整理箱中預培養，水溫20 ℃左右，pH值調節到7.0，光照1 500 lx，培養2 d。使其適應本地氣候條件，確保其能在良好的狀態下進行試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 將景觀池分為種植區、過渡區和空白區三個部分，在種植區種植粉綠狐尾藻。景觀池種植區、過渡區、空白區各設置一個采樣點，每3天進行一次采樣，共采樣5次，采樣時間均為晴天上午。

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《水和廢水監測分析方法》和《中國內陸水域常見藻類圖譜》。定量采集選用有機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號浮游生物網(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 浮游植物群落結構分析 依據FG分類法對景觀池浮游植物進行功能群分類，并計算各功能群優勢度。其中Y≥0.02的功能群確定為優勢功能群。

1.3 數據統計及分析

1.3.1 優勢度 根據如下公式計算各個功能群優勢度(Y)：

式中：代表第種的個體總數，代表各采樣點所有物種個體總數，代表該物種在各采樣點出現的頻率。

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

采用Pielou均勻度指數表征物種均勻度，公式如下：

='ln

式中：代表群落內物種數。

2 結果與分析

2.1 浮游植物群落組成及總生物量分析

試驗前景觀池種植區內浮游植物有綠藻門、藍藻門、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天浮游植物群落結構無較明顯變化。在放入第7天時進行第三次采樣，硅藻門、裸藻門、隱藻門浮游植物數量有小幅度的增大，藍藻門、綠藻門數量急劇增加。第10天采樣時硅藻門、隱藻門、裸藻門浮游植物消失。處理14 d后，試驗區域僅剩綠藻門一種，并且綠藻門浮游植物數量較試驗前也有所減少，說明粉綠狐尾藻對綠藻的繁殖有一定的抑制作用，對水質的凈化起到了一定的作用。

根據圖1中總生物量變化趨勢得到，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，并且最后一次低于試驗前總生物量，說明粉綠狐尾藻對浮游植物的生長繁殖起到了抑制作用。

圖1 種植區浮游植物群落組成變化

2.2 浮游植物多樣性分析

根據公式計算多樣性指數’及均勻度指數。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。

計算得到Shannon-Wiener多樣性指數變化情況，見圖2，景觀池各區多樣性指數均呈現先上升后下降的趨勢，其中種植區前7天內上升明顯，過渡區上升不顯著，空白區變化不穩定。

圖2 景觀池各區均勻度指數變化情況

Pielou均勻度指數變化情況見圖3，分析可知種植區前7天均勻度指數呈上升趨勢，并且前10天均大于0.5，表現為輕度污染；過渡區前10天基本無變化。

圖3 景觀池各區多樣性指數變化情況

2.3 粉綠狐尾藻處理的景觀池內浮游植物功能群

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

表1 粉綠狐尾藻處理景觀池內浮游植物功能群劃分及其生境特征

2.4 浮游植物功能群優勢度分析

由表2可知，種植區、過渡區、空白區功能群共有8個。初始優勢功能群個數分別為8、7、6個。隨著種植時間的增長，種植區浮游植物優勢功能群數量先增后減，前10天變化幅度較小，最終由8個(J、L0、MP、W1、X1、M、G、X3)減少至5個(J、W1、X1、G、X3)；過渡區浮游植物功能群也表現為先增后減，最終減少至5個；空白區由6個增加至7個。試驗過程中種植區和過渡區浮游植物優勢功能群減少，說明優勢功能群組成變簡單，粉綠狐尾藻的處理起到了一定的作用。另外在試驗的前10天，在種植區和過渡區代表富營養型水體的主要功能群優勢度有逐漸下降的趨勢，種植區下降幅度大于過渡區，空白區變化不明顯。對于代表凈水、廣適性水體的浮游植物功能群的變化，種植區功能群優勢度有增大趨勢，過渡區和空白區變化不明顯。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浮游植物優勢功能群優勢度排序

3 討論

沉水植物對富營養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景觀池水質的改善效果明顯。白凈的研究發現沉水植物能夠有效的儲存并轉移水體中的富營養化物質，同時也能為水生動物提供隱蔽和繁殖場所。丁玲等研究發現，沉水植物對水體中的氮、磷有明顯的吸收效果。本研究中，粉綠狐尾藻處理后10 d內水體由高富營養向中營養或富營養轉變，說明粉綠狐尾藻對景觀池富營養化起到了一定的抑制作用，這與前人的研究結果一致。路慶楠等研究發現，粉綠狐尾藻對氨氮、硝氮、總磷的去除在前 0～12天最快，此亦是最關鍵時期。張之浩等的研究也表明，狐尾藻的化感抑藻效果在第7天開始出現下降趨勢。在本試驗中后4天內，景觀池富營養化嚴重，多樣性指數和均勻度指數也急劇下降，大致表現為前10天狐尾藻對景觀池的凈化效果最佳。分析原因可能為景觀池面積過小，導致各種藻類種間競爭劇烈，單一物種生長劇烈，破壞了此生態系統物質與能量的流動。

4 結論

研究結果表明，經過粉綠狐尾藻處理后的景觀池，三個試驗區內功能群J均占最大優勢，優勢度分別為0.733、0.534、0.479，其中主要為綠藻。在種植區中，前10天代表超富營養型和高富營養型水體的功能群呈現下降趨勢，部分富營養或中營養型水體代表功能群呈現上升趨勢，說明粉綠狐尾藻的處理使景觀池水體由超富營養型或高富營養型向中營養型和富營養型轉變。多樣性指數由0.88增加至1.06，均勻度指數由0.55增加至0.66，均呈現上升趨勢。

綜上分析得出結論，利用優勢度對FG分類法所得的浮游植物功能群組進行分析適用于景觀池水質分析評價。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，對景觀池水質起到凈化作用，針對小型景觀池水體，粉綠狐尾藻的凈化效果在0～10 d內效果顯著，建議在10 d后及時將老化水草進行人工割除。