任啟飛 晏妮 房小晶 路黔

摘要：于2013年調(diào)查了貴州省云臺(tái)山4種喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)，分別為景觀河道（S1）、淺泉池（S2）、深泉池（S3）、茶店河河流匯水處（S4），同步測定了水體理化指標(biāo)并進(jìn)行了水質(zhì)評(píng)價(jià)，分析了浮游藻類群落與水體理化參數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明共檢測到浮游藻類8門30科64屬142種，其中綠藻門種類最多，有25屬60種，占總數(shù)的42.25%；其次為硅藻門18屬42種，藍(lán)藻門11屬17種，裸藻門3屬10種，甲藻門3屬5種，隱藻門2屬4種，金藻門1屬3種，黃藻門1屬1種。不同水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)存在一定的差異，S1和S2群落相似度最高。浮游藻類細(xì)胞密度為7.900×105～7.999×107個(gè)/L。Marglef指數(shù)d值為3.02～4.62，Shannon-Wiener指數(shù)H值為2.21～3.43，Evenness指數(shù)e值為0.50～0.88。水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，S1為Ⅲ-Ⅳ類水，S2為Ⅱ-Ⅲ類水，S3及S4為Ⅰ類水體?？傮w上總磷、總氮含量及化學(xué)耗氧量是影響貴州云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的主要因素。

關(guān)鍵詞：貴州云臺(tái)山；喀斯特水體；浮游藻類；水質(zhì)評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：S932.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）13-3123-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.13.013

Phytoplankton Survey and Water Quality Evaluation in Karst Water of

Yuntai Mountain in Guizhou

REN Qi-fei1，YAN Ni2，F(xiàn)ANG Xiao-jing1，LU Qian1

（1.Guizhou Botanical Garden，Guiyang 550004，China； 2.College of Life Science，Guizhou Normal University，Guiyang 550001，China）

Abstract： Community structure of phytoplankton was studied on four kinds of karst water from Yuntai Mountain in Guizhou in 2013， and the four kinds of karst water were landscape river（S1）， shallow pool（S2）， deep spring pool（S3）， and Chadian River catchment（S4）， separately. The water quality was evaluated， and the relationship between phytoplankton community and water physical and chemical index was also analyzed. 142 taxa of phytoplankton belonging to 64 genera，30 families of 8 phyla had been identified， of which the most abundant was Chlorophyta，with 60 species of 25 genera， taking up 42.25% of the total， followed successively by Bacillariophyta，with 42 species of 18 genera； Cyanophyta， with 17 species of 11 genera； Euglenophyta， with 10 species of 3 genera； Dnophyta ，with 5 species of 3 genera； Cryptophyta， with 4 species of 2 genera； Chrysophyta， with 3 species of 1 genera； Xanthophyta， with 1 species of 1 genera. There were some differences between phytoplankton community structure in different water， but S1 and S2 had the highest community similarity. The cell density of phytoplankton ranged from 7.900×105 cells/L to 7.999×107 cells/L. The values of Marglef index ranged from 3.02 to 4.62， the values of Shannon-Wiener index ranged from 2.21 to 3.43 and the values of Evenness Index ranged from 0.50 to 0.88. The water quality evaluation results showed that the water quality of S1 was between Ⅲ and Ⅳclasses， S2 was between Ⅱ and Ⅲ classes， S3 and S4 were bothⅠclass. The values of total phosphorus， total nitrogen and chemical oxygen demand were the main factors that influenced the community structure of phytoplankton in Karst water of Yuntai Mountain.

Key words： Yuntai Mountain in Guizhou； karst water； phytoplankton； water quality evaluation

藻類植物是地球上發(fā)現(xiàn)最早的自養(yǎng)生物，是生態(tài)系統(tǒng)中的主要初級(jí)生產(chǎn)者[1]。浮游藻類是水域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在水域生態(tài)系統(tǒng)的平衡中起著非常重要的作用[2]，其群落結(jié)構(gòu)的變化是水環(huán)境演變的表征之一[3，4]。貴州省是典型的喀斯特地貌發(fā)育區(qū)，喀斯特地貌分布約占全省面積的73%[5，6]。因長期人為干擾，大部分原始喀斯特生態(tài)系統(tǒng)已被破壞。貴州云臺(tái)山具有獨(dú)特的白云巖喀斯特地貌景觀，保留完整的原始喀斯特生態(tài)系統(tǒng)，形成了以自然生態(tài)、奇峰麗水為特色的旅游景區(qū)，為中國南方喀斯特—施秉喀斯特世界自然遺產(chǎn)的重要組成部分。云臺(tái)山景區(qū)西部有杉木河，東部有黃洲河環(huán)繞，景區(qū)內(nèi)亦具有景觀河道、泉池、河流等典型的喀斯特水體，是云臺(tái)山喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，同時(shí)也是杉木河—潕陽河的重要水源水體。

目前，對(duì)貴州云臺(tái)山的藻類植物研究僅見于羅祖奎等[7]和陳椽等[8]的藍(lán)藻及氣生藍(lán)藻的調(diào)查，對(duì)該區(qū)水環(huán)境內(nèi)的浮游藻類研究鮮見報(bào)道。因此，本研究以貴州云臺(tái)山喀斯特水體為主要研究范圍，調(diào)查了貴州云臺(tái)山不同水體浮游藻類的群落特征，同步進(jìn)行水體水質(zhì)評(píng)價(jià)，分析浮游藻類群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)的關(guān)系，為該區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和景區(qū)規(guī)劃發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域概況與采樣點(diǎn)設(shè)置

貴州云臺(tái)山位于貴州省施秉縣城北約13 km處，地處東經(jīng)108°11′-108°15′，北緯27°13′-27°17′，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，年均光照時(shí)間為1 561.3 h，年均氣溫為14～16 ℃，年均降水量1 200 mm，年均濕度80%[9]。通過實(shí)地考察，貴州云臺(tái)山景區(qū)主要有景觀河道、淺泉池、深泉池、河流4種主要水生生境，其中茶店河為杉木河的上游支流，整個(gè)云臺(tái)山水系處于杉木河—潕陽河流域的上游。本研究亦根據(jù)生境類型設(shè)置了景觀河道（S1）、淺泉池（S2）、深泉池（S3）、茶店河河流匯水處（S4）4個(gè)代表樣點(diǎn)進(jìn)行采樣分析，具體點(diǎn)位分布見圖1。其中景觀河道水體較淺，流速慢，受人為干擾大；淺泉池水體幾乎不流動(dòng)，受人為干擾較大；深泉池位于櫻桃灣，水體流動(dòng)較快，受人為干擾較小；茶店河河流匯水處為茶店河代表點(diǎn)，是2條河流匯水處，水較深，流速快，受人為干擾少。

1.2 浮游藻類的采樣及處理

2013年6-8月每月中旬定期定點(diǎn)采樣，在采樣現(xiàn)場觀察、記錄水體和水環(huán)境狀況，進(jìn)行浮游植物的定性、定量采樣并固定。浮游藻類植物定性及定量樣品的采集參照《淡水浮游生物研究方法》[10]進(jìn)行，浮游藻類定性分析依據(jù)相關(guān)藻類分類工具書[11-15]進(jìn)行。浮游藻類定量分析運(yùn)用沉淀傾斜法，棄去上層澄清液，留取30 mL濃縮液作定量計(jì)數(shù)，依目鏡視野法求出每升水體中所含的浮游植物細(xì)胞數(shù)[11]。

1.3 水體理化指標(biāo)的監(jiān)測

2013年6-8月，在研究區(qū)同步進(jìn)行水體理化指標(biāo)監(jiān)測，水體理化指標(biāo)監(jiān)測按照《湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》（第2版）[16]現(xiàn)場測定水溫（WT）、溶解氧（DO），總磷（TP）、總氮（TN）、化學(xué)耗氧量（COD）、pH于24 h內(nèi)在實(shí)驗(yàn)室按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第4版）[17]進(jìn)行分析。

1.4 指數(shù)計(jì)算方法與數(shù)據(jù)處理

1.4.1 群落相似性研究 由于4種水體生境的不同，不同水體浮游藻類種類組成具有一定差異，通過整理統(tǒng)計(jì)鑒定的藻類植物名錄，分析不同水體浮游藻類群落相似性，采用S？覬rensen相似性系數(shù)[18]：ISs=[2C/（A+B）]×100%。

式中，A為樣地A中種的總數(shù)，B為樣地B中種的總數(shù)，C為樣地A和B中共有種的總數(shù)。

1.4.2 多樣性指數(shù)計(jì)算 浮游藻類多樣性指數(shù)可反映群落結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵[19]，對(duì)藻類植物的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的多樣性指數(shù)有很多，關(guān)于不同多樣性指數(shù)的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)的評(píng)價(jià)，國內(nèi)外許多學(xué)者作了大量的工作。本研究根據(jù)貴州云臺(tái)山水體的具體情況，采用Marglef指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Evenness指數(shù)反映浮游藻類群落的特征，其計(jì)算公式詳見文獻(xiàn)[20]和文獻(xiàn)[21]。

Marglef指數(shù)評(píng)價(jià)水體污染程度的標(biāo)準(zhǔn)為：0～1為重度污染，1～2為嚴(yán)重污染，2～4為中度污染，4～6為輕度污染，大于6為清潔水；Shannon-Wiener指數(shù)評(píng)價(jià)水體污染程度的標(biāo)準(zhǔn)為：0～1為重度污染，1～3為中度污染，大于3為輕度污染或無污染；Evenness指數(shù)評(píng)價(jià)水體污染程度的標(biāo)準(zhǔn)為：0～0.3為重度污染，0.3～0.5為中度污染，0.5～0.8為輕度污染或無污染[22]。

1.4.3 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法 選擇pH、溶解氧（DO）、化學(xué)耗氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）等幾項(xiàng)作為水質(zhì)理化評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)云臺(tái)山各水體水質(zhì)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》，標(biāo)準(zhǔn)閾值見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)特征

2.1.1 種類組成 共檢測到浮游藻類8門30科64屬142種。其中綠藻門種類最多，有25屬60種，占總種數(shù)的42.25%。其次依次為硅藻門18屬42種，占總種數(shù)的29.58%；藍(lán)藻門11屬17種，占總種數(shù)的11.97%；裸藻門3屬10種，占總種數(shù)的7.04%；甲藻門3屬5種，占總種數(shù)的3.52%；隱藻門2屬4種，占總種數(shù)的2.82%；金藻門1屬3種，占總種數(shù)的2.11%；黃藻門1屬1種，占總種數(shù)的0.70%。各樣點(diǎn)的種類分布如圖2所示，S1的種類數(shù)最多，達(dá)85種；其次為S2，種類數(shù)為72種；S3種類數(shù)為57種；S4種類數(shù)最少，僅有38種。其中S1、S2和S3這3個(gè)樣點(diǎn)均以綠藻門種類數(shù)最多，其次為硅藻門種類數(shù)；S4以硅藻門種類數(shù)最多，所占比例達(dá)到了52.63%，其次為綠藻門種類數(shù)，所占比例為31.58%。

2.1.2 不同水體浮游藻類群落相似性研究 貴州云臺(tái)山不同水體藻類植物的種類組成存在一定的差異，4個(gè)樣點(diǎn)均有分布的種類僅有7種，分別為星肋小環(huán)藻（Cyclotella asterocostata）、尖針桿藻（Synedra acus）、新月橋彎藻（Cymbella cymbiformis）、膨脹橋彎藻（Cymbella tumida）、球衣藻（Chlamydomonas globosa）、阿庫柵藻（Scenedesmus acunae）、二形柵藻（Scenedesmus dimorphus）。

各點(diǎn)的優(yōu)勢種類分布也存在不同，其中樣點(diǎn)S1的主要優(yōu)勢種為網(wǎng)球藻（Dictyosphaeria cavernosa）、美麗網(wǎng)球藻（Dictyosphaerium pulchellum）、微小四角藻（Tetraedron minimum）、單生卵囊藻（Oocystis solitaria）。樣點(diǎn)S2的主要優(yōu)勢種與S1較為相似，有網(wǎng)球藻、美麗網(wǎng)球藻、微小多甲藻（Peridinium pusillum）、尖尾扁裸藻（Phacus acuminatus）。樣點(diǎn)S3的主要優(yōu)勢種為尖針桿藻、微小四角藻、尖尾藍(lán)隱藻（Chroomonas acuta）。樣點(diǎn)S4的主要優(yōu)勢種以硅藻門植物為主，有短小曲殼藻（Achnanthes exigua）、纖細(xì)橋彎藻（Cymbella gracilis）、簡單舟形藻（Navicula simples）、纖細(xì)異極藻（Gomphonema gracile）。

通過群落S？覬rensen相似性系數(shù)研究不同水體浮游藻類的群落相似度，如表2所示，樣點(diǎn)S1和S2浮游藻類群落相似度最高達(dá)到42.7%， 說明該2點(diǎn)群落相似性最高；S1與S3的相似度其次，為39.8%；S2與S3的相似度為34.7%；另外S4與其他3個(gè)樣點(diǎn)群落相似度值相對(duì)較低，說明樣點(diǎn)S4與其他3個(gè)點(diǎn)群落相似性均較低。

2.1.3 云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類的細(xì)胞密度 由表3可知，樣點(diǎn)S1的細(xì)胞密度最大，達(dá)到7.999×107個(gè)/L；其次為S2，細(xì)胞密度為4.096×107個(gè)/L；S3的細(xì)胞密度為6.25×106個(gè)/L；S4的細(xì)胞密度最小，僅有7.900×105個(gè)/L，與S1相差2個(gè)數(shù)量級(jí)。從細(xì)胞密度組成上來看，點(diǎn)位S1的綠藻門相對(duì)多度達(dá)73.26%，硅藻門相對(duì)多度僅為14.63%；樣點(diǎn)S2的綠藻門相對(duì)多度達(dá)63.48%，硅藻門相對(duì)多度僅為16.89%；S1和S2的相對(duì)多度均表現(xiàn)為綠藻門>硅藻門>藍(lán)藻門>其余門。樣點(diǎn)S3的硅藻門相對(duì)多度達(dá)61.76%，綠藻門相對(duì)多度僅13.28%，與藍(lán)藻門相對(duì)多度相當(dāng)，S3的相對(duì)多度表現(xiàn)為硅藻門>綠藻門=藍(lán)藻門>其余門。樣點(diǎn)S4的硅藻門相對(duì)多度達(dá)78.48%，綠藻門相對(duì)多度僅11.39%，藍(lán)藻門相對(duì)多度為8.86%，其他門藻類細(xì)胞密度幾乎不占比例，表現(xiàn)為硅藻門>綠藻門>藍(lán)藻門>其余門。由此可見，貴州省云臺(tái)山喀斯特水體中，S1和S2細(xì)胞密度較大，表現(xiàn)為綠藻型水體；S3和S4細(xì)胞密度相對(duì)較小，表現(xiàn)為硅藻型水體。

2.1.4 云臺(tái)山浮游藻類多樣性指數(shù) 云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類多樣性指數(shù)見圖3，Marglef指數(shù)d值為3.02～4.62，其中S1與S2兩點(diǎn)d值均超過4；Shannon-Wiener指數(shù)H值為2.21～3.43，各點(diǎn)間H值差異較小，其中S3、S4兩點(diǎn)的H值大于3；Evenness指數(shù)e值為0.50～0.88。通過多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)各水體污染情況：d值指示S1、S2為輕度污染，S3、S4為中度污染，但是由于S3、S4水流較快，浮游藻類細(xì)胞極易被流水沖刷帶走，不適宜浮游藻類的生長[23，24]，造成藻類種類數(shù)偏少，d值相對(duì)較低，因此用d值評(píng)價(jià)該區(qū)域污染情況尚需要進(jìn)一步研究；H值指示S1、S2為中度污染，S3、S4為無污染；e值指示各點(diǎn)均為無污染或者輕度污染。

2.2 云臺(tái)山喀斯特水體理化指標(biāo)及水質(zhì)評(píng)價(jià)

本研究選擇 pH、溶解氧（DO）、化學(xué)耗氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）評(píng)價(jià)云臺(tái)山喀斯特水體水質(zhì)情況，各點(diǎn)水體理化指標(biāo)的平均值見表4。云臺(tái)山水體pH為7.130～8.271，水體呈弱堿性；各點(diǎn)水體溫度相差不大，以S1與S2略高；DO為5.032～8.052 mg/L，TP為0.002～0.186 mg/L，TN為0.132～1.318 mg/L，COD為0.34～17.74 mg/L。

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》評(píng)價(jià)各水體水質(zhì)情況。評(píng)價(jià)結(jié)果見表5所示，由DO、COD、TP評(píng)價(jià)S1均為Ⅲ類水，TN評(píng)價(jià)S1為Ⅳ類水；由DO評(píng)價(jià)S2為Ⅱ類水，COD評(píng)價(jià)S2為Ⅰ～Ⅱ類水，TP、TN評(píng)價(jià)S2為Ⅲ類水；DO評(píng)價(jià)S3為Ⅱ類水，COD、TP、TN評(píng)價(jià)S3為Ⅰ類水；DO、COD、TP及TN評(píng)價(jià)S4均為Ⅰ類水?？傮w來說，景觀河道S1水體為Ⅲ～Ⅳ類水，淺泉池S2水體為Ⅱ～Ⅲ類水，而深泉池S3及茶店河S4總體為Ⅰ類水體，這與生物多樣性評(píng)價(jià)的結(jié)果較為一致。

2.3 云臺(tái)山浮游藻類群落指標(biāo)與水質(zhì)理化指標(biāo)的相關(guān)性

在貴州省云臺(tái)山喀斯特水體4個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采樣3個(gè)月得到的24個(gè)樣本，以每個(gè)樣本的水質(zhì)理化指標(biāo)為自變量，樣本的浮游植物群落指標(biāo)為因變量作相關(guān)分析。分析結(jié)果（表6）顯示，貴州云臺(tái)山浮游藻類種類數(shù)與pH呈顯著正相關(guān)；細(xì)胞密度與TP呈極顯著正相關(guān)，與TN和COD呈顯著正相關(guān)；Marglef指數(shù)與TP、TN及COD呈顯著正相關(guān)；Shannon-Wiener指數(shù)與TP、TN及COD呈顯著負(fù)相關(guān)；Evenness指數(shù)與TN呈極顯著負(fù)相關(guān)?？傮w來看TP、TN及COD是影響貴州云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的主要因素。

3 小結(jié)與討論

3.1 浮游藻類的群落結(jié)構(gòu)特征

本研究共檢測到浮游藻類8門30科64屬142種，其中綠藻門種類最多，有25屬60種，占總數(shù)的42.25%。其次依次為硅藻門18屬42種，占總數(shù)的29.58%；藍(lán)藻門11屬17種，占總數(shù)的11.97%；其他門植物共24種，占總數(shù)的16.8%。不同水體藻類植物的種類組成存在一定的差異，S1的種類數(shù)最多，達(dá)85種；S4種類數(shù)最少，僅有38種。S1、S2和S3 3個(gè)樣點(diǎn)位均以綠藻門植物種類數(shù)最多，S4以硅藻門植物種類最多。群落相似性研究表明，S1和S2浮游藻類相似度最高，達(dá)到42.7%；S1與S3的相似度其次，為39.8%；S2與S3的相似度為34.7%；S4與其他3個(gè)樣點(diǎn)群落相似度值相對(duì)較低。浮游藻類的細(xì)胞密度為7.900×105～7.999×107個(gè)/L，S1和S2浮游藻類細(xì)胞密度較大且為綠藻型水體，S3和S4浮游藻類細(xì)胞密度小且表現(xiàn)為硅藻型水體。貴州云臺(tái)山喀斯特水體Marglef指數(shù)d值為3.02～4.62，Shannon-Wiener指數(shù)H值為2.21～3.43，Evenness指數(shù)e值為0.50～0.88。

3.2 喀斯特水體水質(zhì)評(píng)價(jià)

運(yùn)用多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)云臺(tái)山喀斯特水體水質(zhì)情況，d值指示S1、S2為輕度污染，S3、S4為中度污染，但是S3、S4水流較快，不適宜浮游藻類的生長，d值相對(duì)較低，因此用d值評(píng)價(jià)該區(qū)域污染情況尚需要進(jìn)一步研究；H值指示S1、S2點(diǎn)為中度污染，S3、S4為無污染；e值指示各點(diǎn)均為無染或者輕度污染。

通過對(duì)喀斯特水體理化指標(biāo)測定及水質(zhì)評(píng)價(jià)，貴州云臺(tái)山景觀河道S1水體為Ⅲ～Ⅳ類水，淺泉池S2水體為Ⅱ～Ⅲ類水，而深泉池S3及茶店河S4總體為Ⅰ類水體，這與生物多樣性評(píng)價(jià)的結(jié)果一致，總體表現(xiàn)為深泉池、河流為清潔水體，而景觀河道與淺泉池可能存在輕微污染趨勢。

3.3 云臺(tái)山喀斯特水體保護(hù)措施及建議

貴州云臺(tái)山水體是杉木河上游水源水體，杉木河漂流素有礦泉水上漂流的美譽(yù)，因此保護(hù)其上游水體具有非常重要的意義。通過對(duì)浮游藻類群落與環(huán)境因子的相關(guān)性研究表明，總磷、總氮含量及化學(xué)耗氧量是影響貴州云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的主要因素。而S1和S2總磷、總氮含量及化學(xué)耗氧量相對(duì)較高，且這2個(gè)采樣點(diǎn)所代表的水體經(jīng)評(píng)價(jià)已呈現(xiàn)出輕微的污染，因此相關(guān)部門在進(jìn)行云臺(tái)山旅游規(guī)劃時(shí)應(yīng)當(dāng)繼續(xù)保持對(duì)深泉及河流水體等水體的保護(hù)，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)景觀河道及淺泉池等已輕微污染水體的改造：①加強(qiáng)對(duì)景觀河道與淺泉池的水體改造，可以在景觀河道種植睡蓮、黃花鳶尾等高等植物，打造獨(dú)特的濕地景觀，利用高等植物富集水體營養(yǎng)，同時(shí)也能增加水體景觀效果。另外淺泉池是難得的地下涌泉水體，本屬清潔水源，但因?yàn)樗w不能流出，長期浸染周邊泥土導(dǎo)致水體質(zhì)量偏低，景觀性較差，建議修建溝渠引流水體進(jìn)行合理利用，亦可增加水體景觀性。②盡量減少對(duì)深泉池及茶店河的人為干擾，提醒游客保護(hù)水體，堅(jiān)決杜絕排污進(jìn)入水體，為杉木河—潕陽河提供優(yōu)質(zhì)的水源。

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