唐　毅，鄭永華，劉建虎，付　梅，吳榮華，馮興無

(西南大學(xué)動物科技學(xué)院，淡水魚類資源與生殖發(fā)育教育部重點實驗室，

水產(chǎn)科學(xué)重慶市市級重點實驗室，重慶　400715)

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橫江中下游春季浮游植物群落結(jié)構(gòu)及多樣性分析

唐毅，鄭永華，劉建虎，付梅，吳榮華，馮興無

(西南大學(xué)動物科技學(xué)院，淡水魚類資源與生殖發(fā)育教育部重點實驗室，

水產(chǎn)科學(xué)重慶市市級重點實驗室，重慶400715)

摘要：2011年4月對橫江中下游浮游植物進行了調(diào)查，研究了浮游植物的種類、現(xiàn)存量、群落組成和生物多樣性，評價了橫江流域水質(zhì)營養(yǎng)狀況。結(jié)果顯示：共檢出浮游植物6門26科33屬78種(含變種)。浮游植物群落組成以硅藻和綠藻為主，分別占藻類總種數(shù)的71.80%和16.67%。優(yōu)勢種主要有變異直鏈藻(MelosiravariansC.A.Ag)、偏腫橋彎藻(CymbllaveatricosaKütz)、短小舟形藻(Naviculaexigua(Grey.)Mull.)、普通等片藻(DiatomavulagareBory.)、系帶舟形藻(Naviculacincta(Ehr.)Kütz)、中型脆桿藻(FragilariaintermidiaGrun.)、長鼻空星藻(CoelastrumproboscideumBohl.)、吻狀隱藻(Cryptomonatrostrata)等。浮游植物細(xì)胞密度為2.232×105～4.255×105cells/L，水富小岸壩河口(S1)最高，鹽津撒漁沱(S3)最低，平均值為3.392×105cells/L；生物量為0.443～1.330 mg/L，最高和最低仍分別出現(xiàn)在水富小岸壩河口(S1)和鹽津撒漁沱(S3)，平均值為0.779 mg/L。7個采樣站點，Shannon-Wiene多樣性指數(shù)(H)為4.01～4.43，張窩水電站庫區(qū)(S2)最低，大觀河大關(guān)縣城(S7)最高，平均為4.22；Pielou均勻性指數(shù)(J)為0.74～0.83，張窩水電站庫區(qū)(S2)最低，洛澤河水電站庫區(qū)(S4)最高，平均為0.80。生物多樣性和均勻度分析結(jié)果表明，橫江中下游浮游植物多樣性較好，分布格局均勻，水質(zhì)總體上為貧營養(yǎng)型。

關(guān)鍵詞：橫江；浮游植物；群落結(jié)構(gòu)；水質(zhì)評價；多樣性

橫江是金沙江下游右岸的一條一級支流，發(fā)源于云南省魯?shù)榭h水磨鄉(xiāng)大海子，流經(jīng)魯?shù)椤⒁土?、大關(guān)、鹽津、水富等縣，在水富縣云富鎮(zhèn)東小岸壩河口注入金沙江，全長307 km，流域面積約1.5萬 km2。流域上段稱洛澤河，中段稱關(guān)河，下段稱橫江，主要支流有白水江、洛澤河、大觀河等。有資料表明[1]，流域內(nèi)多數(shù)區(qū)域年平均氣溫大于14 ℃，屬于以亞熱帶為主的氣候帶；年降水量總分布趨勢為北部大、南部小，高山大、河谷壩區(qū)??；降水量年內(nèi)分配不均，多年平均降雨量11 509 mm，汛期(5-10月)降水量9 552 mm，占年降水量的83%，枯季(11-4月)降水量1 957 mm，占年降水量的17%。據(jù)報道[2]，河口處多年平均流量約280 m3/s，年徑流總量約88.2億m3，6～10月徑流量占全年65%～70%，最小流量多出現(xiàn)在3-5月，年際變化平穩(wěn)。據(jù)云南水富縣環(huán)境監(jiān)測站2003年資料顯示，橫江年平均水溫為17.2 ℃，最高水溫為26 ℃(8月)，最低水溫為10 ℃(1月)。2003年，四川宜賓伊力集團有限公司在政府有關(guān)部門的大力支持下，開始對橫江進行水能資源開發(fā)。如今撒魚沱水電站、張窩水電站等已全部竣工并并網(wǎng)發(fā)電，其它如大魚孔水電站、伏龍口水電站等多個梯級水電站正在開發(fā)建設(shè)之中。在對橫江水能資源開發(fā)利用的同時，云南有關(guān)職能部門也在著力研究如何讓橫江流域(特別是各水電站竣工后所形成的壩前庫區(qū))漁業(yè)資源得到合理的開發(fā)利用。

浮游植物是水域生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級生產(chǎn)者和食物鏈的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，是水中溶解氧的主要來源，在水環(huán)境的能量流動和物質(zhì)循環(huán)以及信息傳遞中起著至關(guān)重要的作用。浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化，是反映水環(huán)境狀況的重要指標(biāo)[3]。本研究初步報道了橫江中下游浮游植物種群結(jié)構(gòu)與分布特征并對浮游植物生物多樣性和水質(zhì)進行了分析、評價，旨在為合理利用橫江水資源發(fā)展?jié)O業(yè)生產(chǎn)及其生態(tài)系統(tǒng)保護提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究范圍及采樣點的設(shè)置

2011年4月對橫江中下游浮游植物進行了采樣調(diào)查，調(diào)查范圍涉及橫江干流從水富小岸壩河口至洛澤河水電站庫區(qū)河段及其支流白水江和大關(guān)河，采樣點的設(shè)置主要考慮部分已建電站及有關(guān)城鎮(zhèn)因多種廢水的排放對橫江漁業(yè)資源的影響，并在每個采樣站點設(shè)置一個采樣斷面，按斷面分左、中、右進行采樣。斷面(站點)的具體設(shè)置情況見表1、圖1。

表1　橫江中下游浮游植物采樣斷面的位置坐標(biāo)

圖1　采樣斷面位置示意圖

1.2樣品采集和鑒定

浮游植物定性樣品用25#浮游生物網(wǎng)在水面下作“∞”撈取，定量樣品用2.5 L有機玻璃采水器分別等量采集表層(水面下0.5 m)、中層(一半水深處)、底層(離底泥0.5 m處)水并均勻混合，取混合水樣1 L倒入塑料瓶中，現(xiàn)場加入1%的魯哥試液固定。帶回實驗室經(jīng)靜置、沉淀24 h后濃縮至30～50 mL。浮游植物種類鑒定主要參照章宗涉等[4]、胡鴻鈞等[5]和翁建中等[6]；細(xì)胞密度和生物量計算主要參照陳偉民等[7]和張覺民等[8]。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析方法

1.3.1浮游植物的多樣性及水質(zhì)分析

綜合應(yīng)用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)和Pielou均勻性指數(shù)(J)分析浮游植物的多樣性并根據(jù)其多樣性分析結(jié)果與現(xiàn)存量(密度與生物量)對水質(zhì)進行評價[9-14]。

Pielou均勻性指數(shù)：J=H/lnS

式中，S為生物種類數(shù)，N為同一樣品中的生物個體總數(shù)，Ni為第i種生物的個體數(shù)。H值>3為輕污或無污、1～3為中污染(其中1～2為α-中污，2～3為β-中污)、0～1為重污染；J值在0～0.3為重污、0.3～0.5為中污、0.5～0.8為輕污或無污。

由浮游植物細(xì)胞密度評價水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：浮游植物細(xì)胞密度≤5×105cells / L，水體為極貧營養(yǎng)水體，≤1.0×106cells / L為貧營養(yǎng)，1.0×106～9.0×106cells / L為貧～中營養(yǎng)；由浮游植物生物量評價水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：浮游植物生物量<1 mg/L為極貧營養(yǎng)型水，1～3 mg/L為貧～中營養(yǎng)型水，3～5 mg/L為中～富營養(yǎng)型水。

1.3.2優(yōu)勢種

浮游植物的優(yōu)勢種根據(jù)優(yōu)勢度指數(shù)(Y)來確定，其計算公式為[15]：

Y=fi(ni/N′)；Y=0.02 時的物種為優(yōu)勢種。

式中，fi為第i種浮游植物在各樣點出現(xiàn)的頻度，ni為樣品中第i種浮游植物的個體數(shù)，N′為樣品中浮游植物的個體總數(shù)。

2結(jié)果與分析

2.1浮游植物的種類組成與優(yōu)勢種

2.1.1種類組成

經(jīng)鑒定分析，所采樣品中共發(fā)現(xiàn)浮游植物78種(含變種)，隸屬于6門26科33屬。其中硅藻門11科15屬56種，占浮游植物總種類數(shù)的71.80%；藍(lán)藻門2科2屬2種，占2.56%；綠藻門10科10屬13種，占16.67%；裸藻門1科3屬3種，占3.85%；金藻門1科1屬1種，占1.28%；隱藻門1科1屬3種，占3.85%。從各采樣站點浮游植物的種類分布看，橫江干流S3和支流S7浮游植物種類數(shù)最多，均為43種；其次是S2，為42種；支流白水江S6最少，為33種。干流S1、S4、S5浮游植物種類數(shù)依次為37種、35種和36種。各門浮游植物種類組成、分布和種群所占百分比分別見表2和圖2。

表2　浮游植物名錄及分布

續(xù)表2

(注：“+”表示有)

2.1.2優(yōu)勢種

根據(jù)物種優(yōu)勢度指數(shù)(Y)公式計算得到橫江中下游形成優(yōu)勢種的浮游植物共3門10種。其中，橫江干流S1～S5 5個采樣站點優(yōu)勢種共3門7種，包括硅藻門5種：變異直鏈藻(MelosiravariansC.A.Ag)、偏腫橋彎藻(Cymbllaveatricosa.Kütz)、短小舟形藻(Naviculaexigua(Grey.)Mull.)、系帶舟形藻(Naviculacincta(Ehr.)Kütz)、普通等片藻(DiatomavulagareBory.)；綠藻門1種：長鼻空星藻(CoelastrumproboscideumBohl.)；隱藻門1種：吻狀隱藻(Cryptomonatrostrata)。橫江支流S6～S7 2個采樣站點優(yōu)勢種共2門8種：包括硅藻門6種：長等片藻(DiatomaelongatumAg.)、普通等片藻(DiatomavulagareBory.)、短小舟形藻(Naviculaexigua(Grey.)Mull.)、系帶舟形藻(Naviculacincta(Ehr.)Kütz)、偏腫橋彎藻(Cymbllaveatricosa.Kütz)、中型脆桿藻(FragilariaintermidiaGrun.)；隱藻門2種：吻狀隱藻(Cryptomonatrostrata)、嚙蝕隱藻(CryptomonaterosaHer.)。

圖2　浮游植物各類群所占比例

2.2浮游植物現(xiàn)存量(細(xì)胞密度與生物量)及組成

經(jīng)定量分析浮游植物各種群現(xiàn)存量，結(jié)果表明，細(xì)胞密度為2.232×105～4.255×105cells/L，S1最高，S3最低，平均值為3.392×105cells/L；生物量為0.443～1.330 mg/L，最高和最低亦分別出現(xiàn)在S1和S3，平均值為0.779 mg/L。在所調(diào)查藻類中，硅藻的細(xì)胞密度和生物量在各站點所占的比例均最大，分別達(dá)61.38%～98.21%和72.51%～99.85%，平均分別為84.67%和91.10%，占絕對優(yōu)勢。其次為隱藻，就S4、S5、S7 3個站點而言，隱藻的細(xì)胞密度和生物量分別達(dá)12.86%～29.68%和8.42%～24.60%，平均分別為20.97%和16.57%；S3隱藻細(xì)胞密度和生物量所占比例相對很小，分別僅0.54%和1.13%；S1、S6未發(fā)現(xiàn)隱藻，7個站點隱藻平均細(xì)胞密度和平均生物量所占比例分別為9.06%和7.26%。再次為綠藻，7個站點均有綠藻出現(xiàn)，其細(xì)胞密度和生物量所占比例分別為1.62%～11.78%和0.08%～5.19%，平均分別占5.89%和1.10%。其余藍(lán)藻在S1、S2和S4檢出，裸藻出現(xiàn)于S4和S7，金藻僅在S7有發(fā)現(xiàn)，該3門藻類的現(xiàn)存量都極低，其細(xì)胞密度和生物量共分別占0.38%和0.54%。見表3、圖3、圖4。

表3　各采樣點浮游植物細(xì)胞密度(×105cell/L)和生物量( mg/L)

圖3　各采樣點浮游植物細(xì)胞密度

圖4　各采樣點浮游植物生物量

2.3浮游植物多樣性分析及水質(zhì)評價

2.3.1多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)

浮游植物種類多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)分析結(jié)果(見表4)表明，采樣站點Shannon Wiener多樣性指數(shù)(H)為4.01～4.43，其中，S2最低，S7最高，平均值為4.22；Pielou均勻性指數(shù)(J)為0.74～0.83，S2最低，S4最高，平均值為0.80。橫江干流S1～S5 5個采樣點H平均值和J平均值分別低于白水江、大觀河支流S6～S7 2個采樣點H平均值的2.03%和J平均值的2.53%。橫江干流S1～S5 5個采樣點浮游植物細(xì)胞密度平均值(3.38×105cells/L)低于白水江和大觀河2支流S6～S7 2個采樣點浮游植物細(xì)胞密度平均值(3.50 cells/L)，但相應(yīng)生物量平均值(0.81 mg/L )卻高于該2支流S6～S7 2個采樣點浮游植物生物量平均值(0.71 mg/L)(見表3)。

2.3.2水質(zhì)評價

根據(jù)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)和Pielou均勻性指數(shù)(J)對水質(zhì)的評價標(biāo)準(zhǔn)[9-10]可知，橫江干流(5個采樣點)和支流(2個采樣點)的水質(zhì)均為清潔水質(zhì)(見表4)。但支流水質(zhì)(2個采樣點H平均值和J平均值分別為4.29和0.82)總體上看更優(yōu)于干流水質(zhì)(5個采樣點H平均值和J平均值分別為4.20和0.79)。參照況琪軍等[13]利用浮游植物細(xì)胞密度評價水體營養(yǎng)類型或水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)可知，橫江調(diào)查水域各采樣點水質(zhì)均為極貧營養(yǎng)型水(藻類密度2.232～4.255×105cell/L)；同樣，根據(jù)何志輝[14]利用浮游植物生物量評價水體營養(yǎng)類型或水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)可知，除采樣點S1水質(zhì)為貧～中營養(yǎng)型水(藻類生物量1.330 mg/L)外，其他幾個采樣點水質(zhì)均為極貧營養(yǎng)型水(藻類生物量0.443～0.854 mg/L)。由此可知，各采樣點的水質(zhì)總體營養(yǎng)水平較低下，顯示為清潔水質(zhì)，這與通過Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和Pielou均勻性指數(shù)的評價結(jié)果完全一致。

表4　浮游植物多樣性指數(shù)及水質(zhì)狀況評價

3討論

3.1浮游植物群落特征

從橫江調(diào)查水域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特點看，干流和支流基本相同，干流浮游植物種類數(shù)、細(xì)胞密度、生物量各自的平均數(shù)分別為38.60種、3.376×105cells/L、0.808 mg/L，支流分別為38.00種、3.431×105cells/L、0.708 mg/L，這可能與干、支流的河道形態(tài)、水文情勢以及梯級水電站建成后所形成庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境等因素具有一定相似性有較大關(guān)系。硅藻無論在干流還是支流，其種類數(shù)和現(xiàn)存量均占絕對優(yōu)勢，種類數(shù)、細(xì)胞密度和生物量在各站點所占種群比例的平均值分別達(dá)82.46%、84.67%和91.10%；其次是隱藻，平均值分別為9.06%和7.26%，再次是綠藻，平均值分別占5.89%和1.10%，這與周廣杰等[10]對山峽庫區(qū)支流香溪河與青干河春季浮游藻類的研究結(jié)果相類似，表明橫江調(diào)查水域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征已與河流型水庫接近。這可能是橫江干、支流因梯級水電站的興建進而形成庫區(qū)后使得橫江(干、支流)的形態(tài)特征由典型的河流型逐漸向河流型水庫型轉(zhuǎn)變所致。

從浮游植物種類數(shù)及其種群組成中的優(yōu)勢種和現(xiàn)存量方面看，與歷史研究結(jié)果存在一定差異。本研究結(jié)果表明，橫江干流下段S1、S2、S3 3個調(diào)查斷面浮游植物種類數(shù)達(dá)56種，優(yōu)勢種主要為變異直鏈藻(M.varians)、普通等片藻(D.vulagare)、偏腫橋彎藻(C.veatricosa.)、短小舟形藻(N.exigua)、系帶舟形藻(N.cincta)等，浮游植物現(xiàn)存量中細(xì)胞密度和生物量平均值分別為3.515×105cells/L和0.875 mg/L。而譚捷[2]對橫江干流下段8個調(diào)查斷面浮游植物的研究結(jié)果顯示其種類數(shù)為34種，平均細(xì)胞密度為0.450×105cells/L，平均生物量為0.284 mg/L，浮游植物優(yōu)勢種主要為舟形藻(Naviculasp.)、菱形藻(Nitzschia sp.)和橋彎藻(Cymbella sp.)等。分析差異原因可能與采樣點的設(shè)置、定量采集方法和后期梯級水電站的陸續(xù)竣工建成而對浮游植物多樣性造成一定影響等因素有較大關(guān)系。

3.2橫江流域浮游植物多樣性與水質(zhì)評價

Shannon-Wiener物種多樣性指數(shù)H可以反映水體的水質(zhì)狀況，通常情況下，物種H指數(shù)值越大，顯示該群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，穩(wěn)定性越大，水質(zhì)越好；反之，當(dāng)水體受到污染時，敏感種大量消失，多樣性指數(shù)明顯下降，表明該群落結(jié)構(gòu)趨于簡單，穩(wěn)定性下降，水質(zhì)變差[16]。而Pielou均勻度指數(shù)J反映了各物種個體數(shù)目分配的均勻程度，每種的個體數(shù)越接近，則各種個體數(shù)分布的均勻度就越高，反之則越低[17]。本次調(diào)查結(jié)果顯示H值在4.01～4.43，J值在0.74～0.83之間波動，從Pielou均勻度指數(shù)可以看出，各站點浮游植物的種類數(shù)差別都不很大，生物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，物種的分布格局均勻。根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)查中未觀察到清潔水體指示種類黃藻以及僅個別站點發(fā)現(xiàn)有少量金藻的情況，表明2011年春季橫江中下游各采樣點的水質(zhì)均為清潔水質(zhì)，從整體來看，橫江中下游水體應(yīng)屬于貧營養(yǎng)型水體，這為該地區(qū)名特優(yōu)水產(chǎn)動物增養(yǎng)殖和水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了重要的前提條件，同時，為橫江水生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化和保護提供了重要參考。本研究僅就春季橫江中下游的浮游植物群落結(jié)構(gòu)及多樣性情況進行了探討，其周年變化或整個橫江流域藻類群落結(jié)構(gòu)及多樣性的情況如何尚有待于進一步調(diào)查研究。

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(責(zé)任編輯：鄧薇)

Analysis on community structure and diversity of phytoplankton in

the middle and lower reaches of the Hengjiang River in spring

TANG Yi，ZHENG Yong-hua，LIU Jian-hu，F(xiàn)U Mei，WU Rong-hua，F(xiàn)ENG Xing-wu

(CollegeofAnimalScienceandTechnology，KeyLaboratoryofFreshwaterFishResourcesandReproductiveDevelopment，

MinistryofEducation，ChongqingMunicipalKeyLaboratoryofAquaticScience，SouthwestUniversity，

Chongqing400715,China)

Abstract：In present study,the species,biomass,community structure and diversity of phytoplankton in the middle and lower reaches of the Hengjiang River were investigated in April,2011.Based on these,water quality and the level of eutrophication of Hengjiang River were assessed.The results showed that there were 78 species and varieties belonging to 33 genera,26 families,and 6 phyla,with Bacillariophyta and Chlorophyta as the dominant group,which accounted for 71.80% and 16.67% of the total species, respectively.And the dominant species mainly includedMelosiravariansC.A.Ag,CymbllaveatricosaKütz,Naviculaexigua(Grey.) Mull,DiatomavulagareBory,Naviculacincta(Ehr.) Kütz,FragilariaintermidiaGrun,CoelastrumproboscideumBohl.,andCryptomonatrostrata.The phytoplankton density ranged from 2.232×105cells/L to 4.255×105cells/L with an average of 3.392×105cells/L.And the highest density were sampled from the estuary of Hengjiang River in Small shore dam of Shuifu (point S1);the lowest density were sampled from the Sa Yutuo of Yanjin (point S3).The biomass of phytoplankton was 0.443～1.330 mg/L with an average of 0.779 mg/L,and the highest and lowest biomass were still sampled from point S1 and S3,respectively.The Shannon-Wiener diversity index (H) of the 7 sampling points ranged from 4.01 to 4.43 with an average of 4.22,and the lowest and the highest H were found in Zhangwo Hydropower Station(point S2) and Daguan River in Daguan county (point S7),respectively.The Pielou evenness index (J) ranged from 0.74 to 0.83 with an average of 0.80,and the lowest and the highest J occurred in sampling point S2 and Luoze River Hydropower Station (point S5).According to the biodiversity index,the results suggested that the biodiversity and evenness of phytoplankton in the middle and lower reaches of the Hengjiang River were at relatively high level.In general,the nutrient level of the water quality was oligotrophic.

Key words：Hengjiang River ；phytoplankton；community structure；water quality assessment；diversity

中圖分類號：S932.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-6907-(2016)01-0051-08

作者簡介：第一唐毅(1963-)，男，碩士，高級實驗師，主要從事水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)及水生生物學(xué)研究。E-mail：tangyi00098@aliyun.com通訊作者：鄭永華。E-mail:zhyh3000@163.com

收稿日期：2015-08-04；

修訂日期：2015-11-13

資助項目：農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(200903048-08)；云南省昭通市農(nóng)業(yè)局鎮(zhèn)威公路水生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)及人工濕地研究(2010-2014)及水富港擴建工程生態(tài)補償項目