黃齊欣，劉 玉，黃少峰，廖寶文，李 飛

(1.中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510275;2.中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520)

紅樹林是具有重要生態(tài)意義的海岸生境［1］，亦是一種獨(dú)特的濕地類型。但由于人口增長、城市發(fā)展等因素影響，我國紅樹林面積在20世紀(jì)50年代至90年代初一直呈下降趨勢［2－3］。近年來，人們逐漸意識到紅樹林濕地的生態(tài)價(jià)值和重要性，特別是不少學(xué)者提出紅樹林具有的污染凈化作用［4］，廣泛開展了紅樹林的恢復(fù)和重建工作，無瓣海桑(Sonneratia apetala)由于具有生長迅速、適應(yīng)性廣、定居容易的特點(diǎn)［5］，成為先鋒樹種而被廣泛引種擴(kuò)種，種植面積估計(jì)達(dá)3 800 hm2［6］。無瓣海桑作為引入種，需從多方面研究其可能帶來的生態(tài)影響，目前較多的研究集中在其對鄉(xiāng)土紅樹的影響［2，6－7］，但關(guān)于無瓣海桑濕地中的浮游微藻和濕地水體營養(yǎng)狀況的研究較少。

浮游藻類在濕地中具有重要生態(tài)功能，其最顯著的作用是作為濕地食物網(wǎng)中的初級生產(chǎn)者，也作為濕地環(huán)境污染的指示生物［8］。因此，本課題對廣州市南沙區(qū)2處典型的以大面積人工種植無瓣海桑為主的濕地區(qū)域中的浮游微藻進(jìn)行研究，旨在了解無瓣海桑濕地內(nèi)藻類群落結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)功能，從藻類角度評價(jià)無瓣海桑濕地的水體質(zhì)量，提出城市發(fā)展過程中科學(xué)利用和保護(hù)濕地資源的建議。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查區(qū)概況及樣點(diǎn)布設(shè)

南沙區(qū)位于廣州市南端，區(qū)域內(nèi)水網(wǎng)密布、河涌縱橫，有洪奇瀝、橫瀝、瀝沁沙等重要水道，有虎門、蕉門、洪奇門和橫門4個出?？陂T，亦有漫長曲折的海岸線，加之長期的人工圍墾，形成了類型多樣、面積廣大的濕地。選擇水流開放性的14涌和水流封閉性的19涌濕地公園2塊典型的濕地進(jìn)行研究，兩濕地均以人工種植的大面積的紅樹植物無瓣海桑 (S.apetala)為主，19涌內(nèi)也有小面積蘆葦 (Phragmites communis)。14涌人工無瓣海桑林面積約為16 a，19涌濕地公園面積約為133 a。

共布設(shè)8個采樣點(diǎn)，其中14涌2個，無瓣海桑林內(nèi) (A1)和無瓣海桑林外 (A2);19涌南沙濕地公園6個，入水口 (B0)、無瓣海桑林內(nèi)(B1)、無瓣海桑水道 (B2)、蘆葦 (B3)、裸灘(B4)和出水口 (B5)。其中A2作為A1的參照點(diǎn)，B2作為B1的參照點(diǎn)，而B0和B4作為園內(nèi)各點(diǎn)的參照點(diǎn)，它們兩個本身也形成一個對照關(guān)系，是園內(nèi)水質(zhì)和園外水質(zhì)的一個對照。

1.2 樣品采集與鑒定

于2009年春季 (5月)和秋季 (11月)進(jìn)行微藻采樣，魯哥氏液固定，虹吸法濃縮，0.1ml浮游植物計(jì)數(shù)框鏡檢、鑒定及計(jì)數(shù)。

1.3 多樣性指數(shù)的計(jì)算

藻類多樣性可用于指示水體環(huán)境的優(yōu)劣。采用Shannon-Wiener豐富度指數(shù) (H')、Pielou均勻度指數(shù) (J)計(jì)算藻類多樣性指數(shù)。其計(jì)算公式分別為:

式中，S為樣品中的種類總數(shù);Pi為第i種的個體數(shù) (ni)與總個體數(shù) (N)之比值。

式中Hmax為最大豐富度。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

使用Excel 2007和SPSS 17.0對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 浮游藻類種類組成特征

浮游藻類種類豐富，共鑒定出8門92屬338種。在春季，共有藻類8門72屬219種，出現(xiàn)種類最多的是硅藻門20屬62種，綠藻門27屬58種，裸藻門5屬47種。在秋季，共有藻類7門63屬210種，出現(xiàn)種類最多的是硅藻門23屬75種，裸藻門6屬47種，綠藻門18屬38種。兩季各樣點(diǎn)的種類數(shù)如表1所示。

表1 南沙二濕地浮游藻類種類組成1)Table 1 Species composition of microalgae in two wetlands in Nansha

由表1可見，在春、秋兩季公園內(nèi)樣點(diǎn) (B1-B5)的藻種類總數(shù)均低于公園外樣點(diǎn) (A1、A2、B0)，特別是蘆葦B3種類數(shù)最少，而在A2出現(xiàn)的種類數(shù)最多，且也只有在A2有黃藻門的擬氣球藻(Botrydiopsis arhiea)、尖銳擬小椿藻 (Characiopsis acuta)出現(xiàn)，說明A2點(diǎn)藻類多樣性高，A2點(diǎn)水質(zhì)相對較好。8個樣點(diǎn)中除了蘆葦 (B3)完全無裸藻門種類出現(xiàn)外，其它7個樣點(diǎn)均有裸藻門藻類出現(xiàn)，裸藻屬 (Euglena)藻類是最典型的有機(jī)污染指示藻類，因此反映了所調(diào)查的這一濕地區(qū)域存在有機(jī)污染或生活污水污染現(xiàn)象，特別是19涌園內(nèi)的無瓣海桑林內(nèi) (B1)在春、秋季都出現(xiàn)了大量的裸藻，各有20種和17種裸藻種類出現(xiàn)，一般在餐飲業(yè)直排的污水中尚少見如此多的裸藻門種類，顯示出B1嚴(yán)重的有機(jī)污染現(xiàn)象。

2.2 浮游藻類的豐度及生境特征分析

藻類豐度是水生態(tài)系統(tǒng)功能和水質(zhì)評價(jià)的重要參數(shù)之一，圖1是春、秋季各樣點(diǎn)藻類總豐度。春季藻類的總豐度變化范圍為3.59×105～1.20×107個/L，秋季藻類的總豐度變化范圍為1.11×106～9.45×106個/L，春、秋季浮游藻類豐度的最小值分別出現(xiàn)在B3、A2，最大值均出現(xiàn)在B1，通過單因素方差分析知B1點(diǎn)藻類總豐度顯著高于其余各樣點(diǎn) (p＜0.05)。春、秋季藻類總豐度在B2變動最大，其余各點(diǎn)相對穩(wěn)定 (圖1)。

圖1 南沙二濕地浮游藻類總豐度Fig.1 The abundance of microalgae in two wetlands in Nansha

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)水質(zhì)營養(yǎng)型的單項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)［9］:浮游植物數(shù)量在3×105～10×105個/L為中營養(yǎng)，在10×105～10×106個/L為富營養(yǎng)，大于10×106個/L為重富營養(yǎng)。從5月結(jié)果來看，藻類在A1、B2、B3為中營養(yǎng)水平，其余樣點(diǎn)均超出富營養(yǎng)水平，尤以19涌無瓣海桑林內(nèi) (B1)最高，為重富營養(yǎng)水平，在所有調(diào)查樣點(diǎn)中富營養(yǎng)現(xiàn)象最重。從11月結(jié)果來看，藻類在所有樣點(diǎn)均為富營養(yǎng)水平，其中仍以B1富營養(yǎng)現(xiàn)象最重。

B1富營養(yǎng)化程度在兩次調(diào)查均較重，分析認(rèn)為林內(nèi)種植的紅樹無瓣海桑產(chǎn)生了大量的凋落物，加之林內(nèi)水道和林外水道之間的水體交換緩慢，使林內(nèi)水道處于一個相對封閉的環(huán)境，凋落物不易隨水流出而在林內(nèi)不斷積累，其中含有的大量營養(yǎng)元素進(jìn)入水體為藻類生長提供了一個比較適宜的生長環(huán)境，使其出現(xiàn)異常高的峰值。B1點(diǎn)有機(jī)污染嚴(yán)重，出現(xiàn)極多的裸藻門藻類及其在豐度上占優(yōu)勢也反映了這一狀況，B1點(diǎn)5月和11月裸藻門豐度分為達(dá)到3.0×105、1.6×106個/L。

14涌無瓣海桑林為開放性水道，受潮汐影響，水體交換頻繁、流動性好，林內(nèi) (A1)、林外(A2)藻類豐度沒有明顯規(guī)律性，說明只要水體流動性好，林內(nèi)和林外都可能生長有很多藻類，與在林內(nèi)或林外無太大關(guān)系。

濕地公園B1點(diǎn)的藻類豐度在春秋兩季均高于14涌A1點(diǎn)，也說明水體封閉以后對藻類的發(fā)展和促進(jìn)富營養(yǎng)化確有重要作用。

2.3 浮游藻類群落結(jié)構(gòu)分析

浮游藻類的門類組成和藻類多樣性指數(shù)是了解浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的兩個重要方面。不同的群落結(jié)構(gòu)組成能夠反映水體受污染的程度和水體所處的營養(yǎng)水平，如以硅藻為優(yōu)勢的水體污染程度較輕。

南沙濕地各樣點(diǎn)春、秋季藻門類組成的變化如圖2所示。無瓣海桑林內(nèi) (A1)、無瓣海桑林外(A2)和入水口 (B0)在春、秋季均以硅藻門藻類為優(yōu)勢，為較常見水體狀況。園內(nèi)各樣點(diǎn)不同季節(jié)間藻類組成有很大區(qū)別，春季園內(nèi)各樣點(diǎn)以硅藻、隱藻為主，亦為較常見的結(jié)構(gòu)組成，見圖2。秋季藍(lán)藻門的典型好污水性的泥生顫藻 (Oscillatoria limosa)在公園入水口B0處形成優(yōu)勢種，而在園內(nèi)各點(diǎn)均沒有出現(xiàn)此種藻類;另一突出特點(diǎn)是金藻門中的華美色金藻 (Chromulina elegans)在B1-B5都有出現(xiàn)，且單種數(shù)量非常高 (為3.8×105～7.24×106個/L)，在 B1、B3、B4和 B5形成優(yōu)勢種，而在14涌又完全沒有這一藻類，在19涌的入水口處也無。金藻門藻類為偏冷性靜水種類，園內(nèi)水體的相對封閉性為這一藻種的發(fā)展提供了較好的水溫和水文條件，說明園內(nèi)相對靜水易造成單種藻種的暴發(fā)，引發(fā)“藻華”現(xiàn)象。

圖2 春、秋季不同藻類門的組成變化Fig.2 Percentages of microalgae division in two seasons

藻類多樣性指數(shù)同樣可以指示水體環(huán)境的優(yōu)劣。Shannon-Wiener豐富度指數(shù) (H')指示水體污染情況的常用標(biāo)準(zhǔn)為［10］:0～1.0為重污染;1.0～3.0為中污染;＞3.0為輕度污染或無污染。Pielou均勻度指數(shù) (J)越大，反映種間個體分布越均勻，水質(zhì)污染程度越輕，反之亦然。

南沙濕地各樣點(diǎn)藻類多樣性指數(shù)的變化如圖3所示。由圖3(a)知，A1、A2、B0、B3的Shannon-Wiener指數(shù)在春秋季均較大地超過3.0，說明14涌濕地、19涌入水口和蘆葦處的水質(zhì)最好，處于輕污染水平，在春季B1、B2、B4、B5點(diǎn)H'值亦大于3.0，但在秋季H'值在1.0～3.0之間，說明秋季水質(zhì)差于春季，處于中度污染水平。由圖3(b)知，在春秋季A1、A2、B0、B3點(diǎn)的浮游藻類種間分布均勻，而B1、B2、B4、B5點(diǎn)在秋季分布欠均勻。從豐富度和均勻度兩個指數(shù)分析各樣點(diǎn)的都得到一致的結(jié)果，即A1、A2、B0和B3的水質(zhì)狀況最佳，B1、B2、B4、B5點(diǎn)在秋季受到污染相對較大。這也和前面從藻類種類與豐度的討論結(jié)果相似。

圖3 南沙濕地各樣點(diǎn)的藻類多樣性指數(shù)變化Fig.3 Species diversity indices of microalgae in two wetlands in Nansha

2.4 濕地植物凈化功能

文獻(xiàn)［11－12］指出在實(shí)驗(yàn)條件下多種紅樹植物包括無瓣海桑對污水都具有凈化作用。本次調(diào)查結(jié)果顯示:無瓣海桑林內(nèi)或林外都可以生長有大量的浮游藻類，無瓣海桑對藻類豐度沒有明顯的降低現(xiàn)象，尤其是在水流不暢的林內(nèi)，藻類更可以大量繁殖到超富營養(yǎng)水平，因此，不能說無瓣海桑對藻類有凈化作用，反而是無瓣海桑對藻類生長有較大的促進(jìn)作用。

同樣在同一個園內(nèi)，從藻類總豐度看，B3和B0、B1相比，在秋季和春季，蘆葦B3點(diǎn)藻類豐度均要低于B0、B1點(diǎn)，同時(shí)B3也是所有樣點(diǎn)中藻類豐度最低的點(diǎn)，說明蘆葦濕地的水質(zhì)較優(yōu)，蘆葦可使藻類數(shù)量控制在較低水平。分析認(rèn)為蘆葦濕地中藻類數(shù)量較低的原因可能是蘆葦對水體的凈化作用很好，也可能是蘆葦?shù)蚵湮锪枯^少，不能提供給藻類較好的營養(yǎng)物和生長條件以至于藻類都不能很好生長，抑或是蘆葦含有某些活性物質(zhì)［13］抑制藻類的生長，這有待于進(jìn)一步的研究。

3 結(jié)論

南沙濕地14涌、19涌浮游藻類種類極為豐富，達(dá)338種，藻類總豐度在105～107個/L數(shù)量級，無瓣海桑林內(nèi)水體藻類處于富－重富營養(yǎng)水平，尤其是有大量的裸藻門種類出現(xiàn)。該濕地區(qū)域存在較重的有機(jī)污染或生活污水污染現(xiàn)象，這應(yīng)引起有關(guān)管理部門的注意。

與無瓣海桑濕地相比，蘆葦濕地的藻類豐度低、多樣性高、有機(jī)污染最輕，說明蘆葦對水體的凈化作用要遠(yuǎn)優(yōu)于無瓣海桑。在濕地資源的開發(fā)利用時(shí)，可根據(jù)不同濕地類型的特性來進(jìn)行，如可進(jìn)一步研究用蘆葦來進(jìn)行污水的生態(tài)治理。而無瓣海桑紅樹林內(nèi)總是具有很高的藻類豐度，具有加重沿岸海域富營養(yǎng)化的潛勢，因此，引種種植時(shí)應(yīng)引起高度重視。

14涌濕地水體環(huán)境要優(yōu)于19涌，主要是兩濕地水文條件的差異使然。因此在進(jìn)行人工紅樹林濕地的種植和恢復(fù)時(shí)，應(yīng)注意在規(guī)劃設(shè)計(jì)和紅樹種植階段保證林內(nèi)和林外水體的流暢，可有效防止海域沿岸水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

［1］ROY R.LEWIS III.Ecological engineering for successful management and restoration of mangrove forests［J］.Ecological Engineering，2005，24(4):403 －418.

［2］HAI R，HONG F L，WEI J S，et al.Sonneratia apetala Buch.Ham in the mangrove ecosystems of China:An invasive species or restoration species?［J］.Ecological Engineering，2009，13(8):1243 －1248.

［3］鄭德璋，李玫，鄭松發(fā)，等.中國紅樹林恢復(fù)和發(fā)展研究進(jìn)展［J］.廣東林業(yè)科技，2003，19(1):10－14.

［4］WU Y，CHUNG A，TAM N F Y，et al.Constructed mangrove wetland as secondary treatment system for municipal wastewater［J］.Ecological Engineering，2008，34:137 －146.

［5］李云，鄭德璋，陳煥雄，等.紅樹植物無瓣海桑引種的初步研究［J］.林業(yè)科學(xué)研究，1998，11(1):39－44.

［6］李玫，廖寶文.無瓣海桑的引種及生態(tài)影響［J］.防護(hù)林科技，2008(3):100－102.

［7］曾雯琚，廖寶文，陳先仁，等.無瓣海桑與三種鄉(xiāng)土紅樹植物混交的生態(tài)效應(yīng)［J］.生態(tài)科學(xué)，2008，27(1):31－37.

［8］熊麗，謝麗強(qiáng)，生秀梅，等.濕地中的藻類生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，14(6):1007 －1011.

［9］金相燦，劉洪亮，屠清瑛，等.中國湖泊富營養(yǎng)化［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990:52.

［10］劉素娟，陶建華，趙海萍.渤海灣浮游植物的多樣性分析［J］.河北工程大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2007，24(1):74－77.

［11］KANOKPORN B，SOMKIAT P，PIPAT P.The use of a mangrove plantation as a constructed wetland for municipal wastewater treatment［J］.Water Science and Technology，2003，48(5):257 －266.

［12］ZHANG J E，LIU J L，YANG Y O，et al.Removal of nutrients and heavy metals from wastewater with mangrove Sonneratia apetala Buch-Ham［J］.Ecological Engineering，2010，36(6):807 －812.

［13］李鋒民，胡洪營.蘆葦抑藻化感物質(zhì)的分離及其抑制蛋白核小球藻效果研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2004，25(5):89－92.