張翔

（南通市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，江蘇 南通 226000）

作為水生生物食物鏈的啟動者，浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者，在保護和改善水環(huán)境質(zhì)量過程中起著重要作用。由于浮游植物對水體富營養(yǎng)化有高度的敏感性[1]，目前被廣泛運用于指示湖泊水質(zhì)的早期變化[2]。因此，浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征分析已成為湖泊生態(tài)研究的核心內(nèi)容之一[3]。

崇川區(qū)位于江蘇省中南部，總面積約159.67 km2，南瀕長江，江岸線12.5 km；西接港閘區(qū)，北接海門市，東接通州區(qū)。崇川區(qū)水域主要由長江及內(nèi)河流域組成。崇川區(qū)境內(nèi)河網(wǎng)均為長江水系，共有大小河流228 條，總長度270.8 km。其中主要骨干河道如下：通呂運河、濠河、任港河、海港引河、褲子港、姚港河、通甲河、鋪港河和南川河等?，F(xiàn)依據(jù)崇川區(qū)各水體和水系分布、流量及用途等，通過對湖泊、水庫、河流和溪流進行實地調(diào)查和歷史資料收集整理，全面了解崇川區(qū)浮游植物物種的種類組成、種群分布。

1 材料與方法

1.1 斷面及采樣點布設(shè)

為調(diào)查斷面浮游植物種類，2020 年8 月和11 月，根據(jù)河面寬度、流速、底質(zhì)類型、環(huán)境異質(zhì)性和人類干擾強度設(shè)置采樣點。在斷面的岸邊或深水區(qū)設(shè)置采樣點 15 個，見表 1、圖 1。

圖1 南通市崇川區(qū)浮游植物采樣點分布

表1 南通市崇川區(qū)浮游植物采樣點坐標

1.2 樣品采集與處理

根據(jù)《湖泊生態(tài)調(diào)查觀測與分析》[4]有關(guān)方法，對采集到的浮游植物樣品進行處理鑒定。定性樣品：采用25 號浮游生物網(wǎng)，在選定的采樣點于水面下 0.5 m 深處，以 20～30 cm/s 的速度作“∞”形循環(huán)緩慢拖動，拖動時間為5～10 min，以此來定性采集浮游藻類。遇較大水體時，把浮游生物網(wǎng)拴在船尾，慢速拖拽，時間為10～15 min。用光學(xué)顯微鏡（10×40）觀察采集的樣品，并對物種進行分類。定量樣品：用豎式采水器采集。在水深小于2 m 的采樣點，采集水面下0.5 m 處的水樣1 L；當采樣點的水深大于2 m 時，對水體進行分層采樣，分別取表層下0.5 m 處、中層以及底層上方0.5 m 處的水樣各1 L。取1 L 混合后的樣品，使用5%的魯哥氏液固定。實驗室靜置沉淀24 h 后，濃縮并定容至25 mL供鏡檢。

浮游植物種類鑒定參照《中國淡水生物圖譜》[5]，計數(shù)采用計數(shù)框行格法。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

（1）優(yōu)勢度指數(shù)（Dominance index, Y）。計算公式為：

式中：N——各采樣點所有物種個體總數(shù)；Ni——第i 種的個體總數(shù)；fi——該物種在各個采樣點出現(xiàn)的頻率。據(jù)現(xiàn)行通用標準，以優(yōu)勢度指數(shù)Y＞0.02 定為優(yōu)勢種[6]。

（2）香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)（Shannon-Wiener index, H'）。計算公式為：

式中：S——樣本中浮游植物種類數(shù)，Ni——該物種占總物種數(shù)的百分比[7]。

（3）豐富度指數(shù)（Margalef’s index, D）。計算公式為：

式中：S——樣本中浮游植物種類數(shù)，N——樣本中浮游動物總個數(shù)[8]。

（4）均勻度指數(shù)（Pielou, J）。計算公式為：

式中：S——樣本中浮游植物種類數(shù)，H'——香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)[9]（以下簡稱香農(nóng)指數(shù)）。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物的群落結(jié)構(gòu)

調(diào)查共鑒定出藍藻門（Cyanophyta）、硅藻門（Bacillariophyta）、甲藻門（Pyrrophyta）、隱藻門（Cryptophyta）、裸藻門（Euglenophyta）、金藻門（Chrysophyta）和綠藻門（Chlorophyta）共 7 門 50 屬 83 種。

從浮游植物物種組成上看，綠藻門物種數(shù)最多，共24 屬39 種，占浮游植物物種總數(shù)的比例為46.99%；其次為硅藻門，共 8 屬 17 種，占20.48%；藍藻門共10 屬16 種，占19.28%；裸藻門共3 屬5 種，占6.02%；甲藻門共2 屬2 種，占2.41%；隱藻門共2 屬 3 種，占 3.62%，金藻門共 1 屬 1 種，占1.20%（圖2）。

圖2 崇川區(qū)浮游植物各類群分布

2.2 優(yōu)勢種

8 月份崇川區(qū)浮游植物的優(yōu)勢種共計1 門3 屬3 種，其中藍藻門的假魚腥藻sp2（.Pseudanabaena sp2.）、顫藻sp（.Oscillatoria sp.）、螺旋藻sp（.Spirulina sp.）優(yōu)勢度分別為 0.07，0.04 和 0.07。濠河浮游植物優(yōu)勢種較多，其中藍藻門5 種，硅藻門和綠藻門各1 種；劍山浮游植物優(yōu)勢種共4 種，均為藍藻門；長江浮游植物優(yōu)勢種共3 種，其中藍藻門和硅藻門各1 種，綠藻門 2 種。

11 月份崇川區(qū)浮游植物優(yōu)勢種共計3 門3 屬3 種，其中藍藻門的顫藻sp（.Oscillatoria sp.）優(yōu)勢度為0.09，硅藻門的梅尼小環(huán)藻（Cyclotella meneghiniana）優(yōu)勢度為0.04，隱藻門的尖尾藍隱藻（Chroomonas acuta）優(yōu)勢度為0.04。濠河浮游植物優(yōu)勢種中藍藻門2 種，硅藻門和隱藻門各1 種，劍山浮游植物優(yōu)勢種共4 種，其中硅藻門和隱藻門各2 種，長江浮游植物優(yōu)勢種共5 種，其中藍藻門、隱藻門和綠藻門各1 種，硅藻門2 種。

裸藻門、藍藻門的種類均有較好的耐污耐肥性，能生活在水質(zhì)較差的環(huán)境中，因而可作為水體富營養(yǎng)化的指示種[10]。夏季劍山風(fēng)景區(qū)為半封閉水域，藍藻門為主要優(yōu)勢種，水體富營養(yǎng)化程度較高，可能與閘道阻斷了水體的自然流通有關(guān)；秋季藻類組成主要為隱藻門和硅藻門，水質(zhì)改善明顯，可能與長江水體連通有較大關(guān)系[11]。濠河風(fēng)景區(qū)夏季與秋季的藻類優(yōu)勢度有顯著變化，秋季水體質(zhì)量明顯提高。長江夏季藻類組成比秋季多，優(yōu)勢種變化不明顯。

2.3 浮游植物密度和生物量的時空分布

2020 年8 月份對崇川區(qū)采樣調(diào)查結(jié)果顯示，浮游植物密度變幅為 0.03×107～16.73×107ind./L，均值為2.24×107ind./L。密度最大值出現(xiàn)在劍山1#1 號采樣點，最小值出現(xiàn)在長江2#2 號采樣點。浮游植物生物量變幅為0.07～107.12 mg/L，均值為12.09 mg/L。生物量最大值出現(xiàn)在劍山1#1 號采樣點，最小值出現(xiàn)在濠河1#2 號采樣點（圖 3）。

圖3 8 月份崇川區(qū)采樣點浮游植物密度及生物量

11 月采樣調(diào)查結(jié)果顯示，浮游植物密度為0.04×107～5.90×107ind./L，均值為 0.52×107ind./L。密度最大值出現(xiàn)在濠河1#1 號采樣點，最小值出現(xiàn)在長江3# 號采樣點。浮游植物生物量為0.02～8.83 mg/L，均值為1.24 mg/L。生物量最大值出現(xiàn)在濠河1#2 號采樣點，最小值出現(xiàn)在長江3#號采樣點（圖 4）。

圖4 11 月份崇川區(qū)采樣點浮游植物密度及生物量

2.4 多樣性指數(shù)空間變化

8 月崇川區(qū)的浮游植物香農(nóng)指數(shù)為1.17～2.51，均值為1.82，其中最大值出現(xiàn)在長江2#2 號采樣點，最小值出現(xiàn)在濠河1#1 號采樣點。豐富度指數(shù)為0.54～1.65，均值為1.01，其中最大值出現(xiàn)在濠河2#號采樣點，最小值出現(xiàn)在通呂運河入江口1#號采樣點。均勻度指數(shù)為0.12～0.88，均值為0.45，其中最大值出現(xiàn)在長江2#2 號采樣點，最小值出現(xiàn)在劍山 1#1 號采樣點（圖5）。

圖5 8 月份崇川區(qū)浮游植物多樣性指數(shù)空間變化

11 月崇川區(qū)的浮游植物群落香農(nóng)指數(shù)為0.50～2.42，均值為1.34，其中最大值出現(xiàn)在濠河1#2 號采樣點，最小值出現(xiàn)于劍山1#2 號采樣點。浮游植物均勻度指數(shù)變幅為0.08～1.00，均值為0.75，其中均勻度指數(shù)最大值出現(xiàn)在長江3#號采樣點，最小值出現(xiàn)于濠河1#1 號采樣點。浮游植物豐富度指數(shù)變幅為0.09～1.88，均值為0.51，其中最大值出現(xiàn)在濠河1#2 號采樣點，最小值出現(xiàn)于劍山1#2 號采樣點（圖 6）。

圖6 11 月份崇川區(qū)浮游植物多樣性指數(shù)空間變化

3 討論與結(jié)論

3.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)

崇川區(qū)水系中綠藻門、藍藻門和硅藻門為浮游植物主要種類，其隨時間變化較為明顯，溫度降低，浮游植物的代謝活動減弱，種類減少，另外也與光照強度、營養(yǎng)鹽有顯著關(guān)系。夏季除硅藻以外的其他藻類種類明顯多于秋季，與藍藻適宜在較高的水溫下生長發(fā)育而硅藻適宜在較低的水溫下生長發(fā)育的研究結(jié)果基本相符[12]。

3.2 浮游植物的密度與生物量

Mwegoha 等[13]認為光照強度和溫度是影響浮游植物生長的重要因素。Gomes 等[14]認為水文條件能通過影響浮游植物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)間接決定其生物量。本研究結(jié)果表明，崇川區(qū)浮游植物密度與生物量隨季節(jié)變化差異較為顯著，這可能與其所處的地理位置有關(guān)。南通市崇川區(qū)屬北亞熱帶濕潤性氣候區(qū)，季風(fēng)影響明顯，四季分明，氣候溫和，光照充足，雨水充沛，利于浮游植物大量繁殖，從而造成浮游植物密度和生物量季節(jié)性變化較為明顯[15]；此外，因受夏季風(fēng)影響，區(qū)域季節(jié)性降水量較多，通過地表徑流能為浮游植物帶來更多外源性的營養(yǎng)物質(zhì)[16]。

崇川區(qū)浮游植物密度與生物量較大的區(qū)域多出現(xiàn)在內(nèi)河水系中，如濠河風(fēng)景區(qū)、劍山風(fēng)景區(qū)附近水系，結(jié)合崇川區(qū)地表水的監(jiān)測數(shù)據(jù)，此區(qū)域水質(zhì)多為Ⅲ—Ⅳ類，可能與此類水域中水體富營養(yǎng)化程度較高有一定關(guān)系。長江、通呂運河浮游植物的生物量和密度偏低，可能和營養(yǎng)鹽、水體透明度等有關(guān)[17]。

3.3 生物多樣性

總體上，夏秋兩季浮游植物多樣性指數(shù)有明顯差異[18]。一般情況下，浮游植物多樣性指數(shù)與綜合水質(zhì)標識指數(shù)呈負相關(guān)，水質(zhì)污染情況越嚴重，浮游植物的多樣性指數(shù)越低[19]。夏季濠河風(fēng)景區(qū)和劍山風(fēng)景區(qū)的浮游植物多樣性指數(shù)偏低，結(jié)合其優(yōu)勢種、生物量與密度，可見濠河和劍山風(fēng)景區(qū)作為半封閉水域，隨著溫度的升高，有少量水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，秋季浮游植物多樣性指數(shù)明顯偏高，水質(zhì)改善明顯。長江的物種均勻度指數(shù)較高，物種豐富度較低；海港引河和通呂運河的浮游植物多樣性處于中等水平。