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淮河流域春季浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及其水質(zhì)評(píng)價(jià)*

2017-05-17 03:05朱為菊龐婉婷尤慶敏王全喜
湖泊科學(xué) 2017年3期
關(guān)鍵詞:甲藻浮游淮河流域

朱為菊,龐婉婷,尤慶敏,王全喜**

(1:中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所,???571101) (2:上海師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,上海 200234)

淮河流域春季浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及其水質(zhì)評(píng)價(jià)*

朱為菊1,龐婉婷2,尤慶敏2,王全喜2**

(1:中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所,???571101) (2:上海師范大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,上海 200234)

浮游植物是內(nèi)陸水體生態(tài)系統(tǒng)的主要初級(jí)生產(chǎn)者,其群落結(jié)構(gòu)能反映水體的水質(zhì)狀況. 為了全面了解淮河流域內(nèi)浮游植物群落結(jié)構(gòu)及水質(zhì)現(xiàn)狀,于2013年5月在流域內(nèi)設(shè)置217個(gè)樣點(diǎn)采集浮游植物樣品. 共鑒定浮游植物244種(含變種和變型),隸屬于8門104屬,綠藻門和硅藻門的種類最豐富. 浮游植物生物量為3.93 mg/L,在0.04~83.62 mg/L之間變動(dòng),生物量組成主要為甲藻門、硅藻門和隱藻門. 浮游植物種類數(shù)和生物量在河流的中游較高,溪流以及下游入江入海河道較低. 浮游植物優(yōu)勢(shì)種主要為隱藻門的嚙蝕隱藻(Cryptomonaserosa)、尖尾藍(lán)隱藻(Chroomonasacuta),硅藻門的梅尼小環(huán)藻(Cyclotellameneghiniana),甲藻門的角甲藻(Ceratiumhirundinella),其相對(duì)生物量均大于5%. 淮河流域浮游植物多樣性指數(shù)較低,流域內(nèi)多數(shù)樣點(diǎn)處于中-重污染狀態(tài).

淮河流域;浮游植物;水質(zhì)評(píng)價(jià);多樣性指數(shù)

浮游植物是江河湖庫等水體生態(tài)系統(tǒng)的主要初級(jí)生產(chǎn)者,對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)及維持水域生態(tài)系統(tǒng)平衡方面都起著非常重要的作用. 由于浮游植物群落結(jié)構(gòu)對(duì)水體環(huán)境變化非常靈敏,其群落結(jié)構(gòu)組成及其多樣性等指標(biāo)能準(zhǔn)確反映水體的水質(zhì)狀況,彌補(bǔ)水體理化指標(biāo)在水質(zhì)評(píng)價(jià)上的不足[1],利用浮游植物評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況已受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注[2-4]. 國(guó)外有關(guān)河流中浮游植物群落的研究,可以追溯到上世紀(jì)初Kofoid[5]對(duì)美國(guó)伊利諾伊河流(Illinois River)的浮游植物研究. 進(jìn)入1930s后,研究工作主要集中在美國(guó)中南部的密西西比河(Mississippi River)的上游、美國(guó)中東部的馬里蘭州波多馬克河(Potomac River)[6-7]等. 此后,歐美等國(guó)家的眾多學(xué)者紛紛開展關(guān)于河流中浮游植物群落的研究工作,并利用浮游植物特征來評(píng)價(jià)河流生態(tài)系統(tǒng)狀況[8-11].

我國(guó)學(xué)者自1950s起開展了局部河流的浮游植物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)查研究工作[12],多數(shù)集中在黑龍江流域和黃河流域等. 近年來相關(guān)報(bào)道顯示,利用浮游植物多樣性指數(shù)可以反映河流的水質(zhì)狀況及富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[13-15]. 進(jìn)入21世紀(jì)以后,由于我國(guó)水體污染及水環(huán)境問題日益嚴(yán)峻,各大流域紛紛開展相關(guān)的河流生態(tài)調(diào)查[16-17],以期能全面了解河流生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀,但是尚缺乏從大流域的尺度了解浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其對(duì)水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)的研究.

淮河流域位于我國(guó)東部,介于長(zhǎng)江流域和黃河流域之間,流域內(nèi)自北向南為暖溫帶向亞熱帶的氣候過渡帶,由于流域內(nèi)高密度的人口及不均衡的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),導(dǎo)致水質(zhì)污染嚴(yán)重,生物多樣性下降,河流生態(tài)系統(tǒng)受到極大破壞[18],流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境問題日益突出. 而有關(guān)流域內(nèi)浮游植物與水質(zhì)評(píng)價(jià)的工作,多集中在部分河段,如山東省的沂河[19]、河南省的潁河[20],尚缺乏大尺度的利用浮游植物評(píng)價(jià)淮河流域水質(zhì)狀況的研究. 為了能全面了解流域內(nèi)浮游植物群落結(jié)構(gòu)及水質(zhì)現(xiàn)狀,本研究于2013年5月在全流域內(nèi)設(shè)置217個(gè)樣點(diǎn),對(duì)浮游植物群落多樣性進(jìn)行調(diào)查,旨在為淮河流域水生生態(tài)監(jiān)測(cè)及水生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù),為河流水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估和監(jiān)測(cè)提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

淮河是我國(guó)自然地理上一條重要的分界線,西起桐柏山、伏牛山,介于長(zhǎng)江流域和黃河流域之間,流域橫跨湖北、河南、安徽、山東、江蘇5個(gè)省份40個(gè)地(市)、236個(gè)縣(市),淮河干流全長(zhǎng)1000 km. 流域面積2.7×105km2,該流域以廢黃河為界,分為兩大水系:淮河水系和沂沭泗水系,面積分別約為1.9×105和8.7×104km2. 流域內(nèi)多年平均降水量為875 mm,其中,位于河南省和安徽省的淮河水系多年平均降水量為911 mm,沂沭泗水系為788 mm,降水量在地區(qū)上分布不均勻,總體趨勢(shì)是南部大、北部小,沿海大、內(nèi)陸小,山丘區(qū)域大于平原區(qū)域. 降水量的時(shí)間分布也不均勻,6-8月降水最多,集中了全年的40%~65%[21].

淮河流域內(nèi)入河的排污量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水環(huán)境容量,導(dǎo)致流域內(nèi)水污染問題格外突出. 1994年和2004年發(fā)生的震驚中外的淮河水污染事件,說明了淮河水質(zhì)進(jìn)一步惡化;經(jīng)過國(guó)家1996-2005年“九五”計(jì)劃和“十五”計(jì)劃的水污染綜合治理,水污染惡化的勢(shì)頭在淮河流域得到有效控制,水環(huán)境質(zhì)量也向較好的方向發(fā)展,但是嚴(yán)峻的水體污染形勢(shì)仍然存在.

1.2 采樣時(shí)間和樣點(diǎn)設(shè)置

由于平水期河流的水位、流量等保持在較為平穩(wěn)的狀態(tài),適合浮游植物的生長(zhǎng). 本研究于2013年5月(平水期)在全流域內(nèi)設(shè)置217個(gè)樣點(diǎn)(圖1),開展浮游植物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)查研究. 在河流的上、中、下游隨機(jī)設(shè)置樣點(diǎn),并確保每個(gè)支流至少有3個(gè)樣點(diǎn),217個(gè)樣點(diǎn)涵蓋淮河流域的干流和支流河道,生境類型包括溪流以及流速緩慢甚至是靜止的中等到大型河流,水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)從貧營(yíng)養(yǎng)到富營(yíng)養(yǎng).

1.3 樣品的采集和鑒定

浮游植物定量樣品:用1 L有機(jī)玻璃采水器在河流的斷面,于水面以下0.5 m處采集水樣1000 ml置于采樣瓶中. 按照1.5%的體積比例加入魯哥試劑現(xiàn)場(chǎng)固定,將采集的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室靜置48 h后,利用虹吸法緩緩吸去上清液,定容至50 ml,并加入4%甲醛溶液保存[22].

浮游植物定性樣品:用25#浮游生物網(wǎng)(網(wǎng)孔直徑為0.064 mm)在表層至0.5 m處拖動(dòng)浮游生物網(wǎng)數(shù)次,待水濾去后打開浮游生物網(wǎng)下面的閥門,將采集到的浮游植物樣品收集至50 ml的標(biāo)本瓶中,加入4%甲醛溶液現(xiàn)場(chǎng)固定. 并在瓶體貼上標(biāo)簽,注明采樣時(shí)間、地點(diǎn)、采集人等基本信息,帶回實(shí)驗(yàn)室以待鏡檢.

浮游植物定性和定量樣品用Nikon 50i顯微鏡,參照文獻(xiàn)[23]進(jìn)行鑒定,定量樣品的計(jì)數(shù)方法依據(jù)《淡水浮游生物研究方法》[22]. 淡水浮游植物的密度近似等同于淡水的密度,即浮游植物的生物量為浮游植物的數(shù)量乘以各自的平均體積. 細(xì)胞的體積測(cè)定時(shí)依據(jù)藻類的體型按照最相似的幾何形態(tài)測(cè)量[24].

圖1 淮河流域浮游植物采集樣點(diǎn)Fig.1 Sampling sites of phytoplankton in Huaihe River Basin

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用相對(duì)頻度(Fr)反映種的個(gè)體在群落中的出現(xiàn)頻率,公式為:

Fr=fi/F×100%

(1)

式中,fi為i種出現(xiàn)的次數(shù),F(xiàn)為總的采樣點(diǎn)數(shù). A級(jí)頻度為1%~20%;B級(jí)頻度為21%~40%;C級(jí)頻度為41%~60%;D級(jí)頻度為61%~80%;E級(jí)頻度為81%~100%.

以相對(duì)生物量大于2%定義為浮游植物優(yōu)勢(shì)種.

利用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)和Pielou均勻度指數(shù)(J)來評(píng)價(jià)河流的水質(zhì)狀況,公式分別為:

H′=-∑(ni/N)log2(ni/N)

(2)

式中,N為浮游植物總個(gè)體或細(xì)胞數(shù);ni為i種的個(gè)體或細(xì)胞數(shù).

J=H′/lnS

(3)

式中,S為浮游植物總種類數(shù).

使用SPSS軟件對(duì)浮游植物種類數(shù)和生物量分布的空間差異進(jìn)行t檢驗(yàn).

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物種類組成

在淮河流域共鑒定出浮游植物244種(含變種和變型),隸屬于8門104屬. 其中綠藻門的種類最豐富,為41屬101種,其次為硅藻門29屬53種,藍(lán)藻門18屬39種,裸藻門5屬36種,金藻門5屬6種,甲藻門3屬5種,隱藻門2屬3種,黃藻門1屬1種.

根據(jù)浮游植物的出現(xiàn)頻度,其中屬于E級(jí)頻度(>80%)的種類有隱藻門的嚙蝕隱藻(Cryptomonaserosa)和硅藻門的梅尼小環(huán)藻(Cyclotellameneghiniana);屬于D級(jí)頻度(61%~80%)的種類有綠藻門的四尾柵藻(Scenedesmusquadricauda)、隱藻門的尖尾藍(lán)隱藻(Chroomonasacuta)、硅藻門的隱頭舟形藻(Naviculacryptocephala)和藍(lán)藻門的阿氏顫藻(Oscillatoriaagardhii).

全流域單個(gè)站點(diǎn)的浮游植物種類數(shù)在4~60之間波動(dòng),浮游植物種類數(shù)的平面分布差異顯著(P<0.05,t=38.34). 位于淮河流域的南部山區(qū)以及江蘇省的下游入江入海河道(里下河水系)的浮游植物種類數(shù)較少,總體呈現(xiàn)上游和下游較少、中游較多的趨勢(shì)(圖2).

圖2 淮河流域浮游植物種類數(shù)分布Fig.2 Distribution of phytoplankton species number in Huaihe River Basin

表1 淮河流域浮游植物生物量組成

Tab.1 The composition of phytoplankton biomass in Huaihe River Basin

門類生物量/(mg/L)相對(duì)生物量/%藍(lán)藻門0.225.57金藻門0.184.62黃藻門0.00040.0098硅藻門0.9223.36隱藻門0.7719.50甲藻門1.0326.09裸藻門0.4110.46綠藻門0.4110.39總計(jì)3.93100

2.2 浮游植物生物量

淮河流域浮游植物總生物量在0.04~83.62 mg/L之間變動(dòng),平均生物量為3.93 mg/L. 從浮游植物生物量組成來看,以甲藻門、硅藻門和隱藻門為主,生物量分別為1.03、0.92 和0.77 mg/L,分別占總生物量的26.09%、23.36%和19.50%(表1).

t檢驗(yàn)分析結(jié)果顯示浮游植物生物量的平面分布差異顯著(P<0.05). 從浮游植物生物量的分布來看(圖3),位于淮河流域上游河道、南部山區(qū)河道以及江蘇省的里下河水系中的浮游植物生物量較低,總體呈現(xiàn)上游和下游較低、中游較高的趨勢(shì). 從浮游植物群落結(jié)構(gòu)來看,在上游多數(shù)河道中硅藻門的比例較高,在中游河道中隱藻門或裸藻門的相對(duì)生物量較高,在下游河道中藍(lán)藻門、綠藻門的相對(duì)生物量較高.

2.3 浮游植物優(yōu)勢(shì)種

淮河流域浮游植物優(yōu)勢(shì)種有12種(表2),分別為:隱藻門的嚙蝕隱藻、尖尾藍(lán)隱藻和卵形隱藻,其相對(duì)生物量分別為11.84%、6.53%和2.79%;硅藻門的梅尼小環(huán)藻、谷皮菱形藻、顆粒直鏈藻和肘狀針桿藻,其相對(duì)生物量分別為9.03%、4.04%、2.31%和2.13%;甲藻門的角甲藻,其相對(duì)生物量為8.67%;藍(lán)藻門的偽魚腥藻和小席藻,其相對(duì)生物量為2.44%和3.06%;裸藻門的尖尾裸藻,其相對(duì)生物量為2.9%;綠藻門的球衣藻,其相對(duì)生物量為2.62%.

圖3 淮河流域浮游植物生物量分布Fig.3 Distribution of phytoplankton biomass in Huaihe River Basin

表2 淮河流域浮游植物優(yōu)勢(shì)種

Tab.2 The dominant species of phytoplankton in Huaihe River Basin

門類優(yōu)勢(shì)種水質(zhì)指示狀態(tài)[25]藍(lán)藻門偽魚腥藻(Pseudanabaenasp.)α?中污小席藻(Phormidumtenus)α?β?中污隱藻門尖尾藍(lán)隱藻(Cryptomonasacuta)α?β?中污卵形隱藻(Cryptomonasovata)α?中污嚙蝕隱藻(Cryptomonaserosa)α?β?中污硅藻門梅尼小環(huán)藻(Cyclotellameneghiniana)α?β?中污顆粒直鏈藻(Melosiragranulata)α?β?中污肘狀針桿藻(Synedraulna)α?β?中污谷皮菱形藻(Nitzschiapalea)β?中污甲藻門角甲藻(Ceratiumhirundinella)α?中污裸藻門尖尾裸藻(Euglenaoxyuris)β?中污綠藻門球衣藻(Chlamydomonasglobosa)α?β?中污

2.4 浮游植物多樣性及其水質(zhì)評(píng)價(jià)

淮河流域浮游植物Shannon-Wiener指數(shù)在0.06~3.15之間波動(dòng)(圖4),平均值為1.93. 根據(jù)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)[3]:0~1為重污染;1~3為中污染;>3為輕污染或無污染. 淮河流域20個(gè)站點(diǎn)處于重污染狀態(tài),占總樣點(diǎn)數(shù)的9.2%,197個(gè)站點(diǎn)處于中污染狀態(tài),占總樣點(diǎn)數(shù)的90.7%,僅有1個(gè)樣點(diǎn)處于輕污染狀態(tài).

圖4 淮河流域浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)分布Fig.4 Distribution of phytoplankton Shannon-Wiener diversity index in Huaihe River Basin

淮河流域浮游植物Pielou均勻度指數(shù)在0.01~0.49之間波動(dòng)(圖5),平均值為0.34. 按照Pielou均勻度指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)[26]:0~0.3為重污染;0.3~0.5為中污染;0.5~0.8為輕污染或無污染. 淮河流域116個(gè)站點(diǎn)處于重污染狀態(tài),占總樣點(diǎn)數(shù)的53.5%,102個(gè)站點(diǎn)處于中污染狀態(tài),占總樣點(diǎn)數(shù)的47.0%.

圖5 淮河流域浮游植物Pielou均勻度指數(shù)分布Fig.5 Distribution of phytoplankton Pielou evenness index in Huaihe River Basin

3 討論

3.1 淮河流域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

淮河流域浮游植物種類組成以綠藻門和硅藻門的種類為主,與天然河流浮游植物種類組成以硅藻門的種類為主有一定的差異[25-26]. 淮河流域地處黃河流域和長(zhǎng)江流域之間,流域內(nèi)氣候類型為暖溫帶向亞熱帶氣候類型過渡,比較適合藻類的生長(zhǎng). 而本次研究共鑒定浮游植物種類數(shù)244種,這與贛江流域的浮游植物種類數(shù)312種相比較少[27],而與黃河流域相比較豐富[28],與高緯度的新疆阿勒泰地區(qū)額爾齊斯河流域相比較少[29]. 從浮游植物的出現(xiàn)頻度來看,指示水體富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的梅尼小環(huán)藻和嚙蝕隱藻分布較廣,表明流域內(nèi)多數(shù)河流受到一定程度的污染. 分布廣的物種通常被認(rèn)為具有較寬的生態(tài)位,其利用資源的能力和多樣化程度較高,競(jìng)爭(zhēng)能力較強(qiáng)[30]. 物種的分布格局一方面反映物種占有空間資源的多少,另一方面反映了物種在生境中的分布狀況. 分布廣的物種,占據(jù)資源點(diǎn)位多,適應(yīng)多樣化生境資源的能力強(qiáng). 在淮河流域隱藻門的尖尾藍(lán)隱藻和嚙蝕隱藻、硅藻門的梅尼小環(huán)藻的分布極其廣泛,表明這些種類適應(yīng)環(huán)境的能力較強(qiáng). 徐春燕等[30]對(duì)淀山湖浮游植物優(yōu)勢(shì)種生態(tài)位的研究發(fā)現(xiàn),尖尾藍(lán)隱藻的生態(tài)位寬度較大,對(duì)資源的利用能力強(qiáng),分布范圍廣;梅尼小環(huán)藻的表面積與體積之比較大,能快速的吸收水體的營(yíng)養(yǎng)鹽. 在淮河流域有些浮游植物優(yōu)勢(shì)種的分布范圍較窄,如尖尾裸藻、顆粒直鏈藻等,占據(jù)的資源點(diǎn)位相對(duì)集中,在下游河段的生物量較高,這主要是由于裸藻適合生在濁度高和有機(jī)物含量較高的環(huán)境中,下游河道接納中上游河道的有機(jī)物,適合裸藻類植物的生長(zhǎng). 角甲藻的分布具有明顯的地域性,在河南段的生物量較高. 尖尾裸藻適合生活在從農(nóng)田或污水中獲得有機(jī)質(zhì)的池塘或臨時(shí)形成的水體,這說明淮河流域水體受到一定的農(nóng)業(yè)污染.

淮河流域浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成具有一定的獨(dú)特性,生物量組成以甲藻門和硅藻門為主. 本次樣品采集時(shí)間為4-5月,氣溫開始升高,促進(jìn)了藻類的生長(zhǎng),尤其是鞭毛藻類如甲藻門和隱藻門的種類,其借助鞭毛的游動(dòng)尋找適合生長(zhǎng)的小環(huán)境,從而快速吸收水體的營(yíng)養(yǎng)鹽而生長(zhǎng),甲藻門的種類體積較大,因此生物量貢獻(xiàn)較大. 此外,硅藻門的種類在春末夏初也可以快速生長(zhǎng).

淮河流域浮游植物種類數(shù)和生物量在河流上游、南部山區(qū)以及位于江蘇省的里下河水系較低,中游河段較高,這與吳利等[31]對(duì)淮河干流浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果相一致. 上游河段營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較低、流速較急,硅藻門的種類能在這樣的環(huán)境中生長(zhǎng);而里下河水系主要為人工河道,受人為干擾較大,河道透明度較低,光線成為限制藻類生長(zhǎng)的主要因子[32];中游河段流速變緩,營(yíng)養(yǎng)鹽適中,為藻類的生長(zhǎng)營(yíng)造了適宜的環(huán)境,一些鞭毛藻類(隱藻門和裸藻門)在這樣的環(huán)境中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位. 此外,有少部分上游河道以隱藻為主,說明這些河流受到了一定的有機(jī)污染.

3.2 淮河流域浮游植物優(yōu)勢(shì)種與水質(zhì)狀況

淮河流域浮游植物優(yōu)勢(shì)種以指示水體中-富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的鞭毛藻(嚙蝕隱藻、卵形隱藻、尖尾藍(lán)隱藻、角甲藻)和硅藻門的種類(梅尼小環(huán)藻、谷皮菱形藻、顆粒直鏈藻)為主. 隱藻在淮河流域分布較廣,且占有較高的比例,能耐受低光的環(huán)境[33],在受到一定有機(jī)污染的環(huán)境中形成優(yōu)勢(shì)種[26]. 根據(jù)Reynolds浮游植物功能類群的劃分[34]:尖尾藍(lán)隱藻屬于X2,該類群適合的生境為中營(yíng)養(yǎng)型到富營(yíng)養(yǎng)型的淺水水體[35];梅尼小環(huán)藻屬于C,該類群適合生活在富營(yíng)養(yǎng)型的小中型湖泊,無分層現(xiàn)象;顆粒直鏈藻屬于P,該類群棲息在2~3 m的連續(xù)或者半連續(xù)的水體混合層,水體營(yíng)養(yǎng)指數(shù)較高. 這些類群在淮河流域廣泛分布,可能是由于淮河流域大量閘壩的存在[36],使得河流生境向湖泊生境演變,從而提供了一個(gè)適合功能類群C和P生活的環(huán)境,這也說明了淮河流域水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度較高. 角甲藻屬于LO,該功能類群的生存范圍廣,能在從淺水到深水、從中等到大型湖泊、從貧營(yíng)養(yǎng)到富營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境生存[35]. 根據(jù)況琪軍等[25]利用藻類水質(zhì)指示種評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn),淮河流域浮游植物優(yōu)勢(shì)種中有7種為α-β-中污種類,顯示淮河流域水質(zhì)狀況為中污染.

3.3 淮河流域浮游植物多樣性與水質(zhì)評(píng)價(jià)

一般來講,多樣性指數(shù)越高,群落結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,水質(zhì)狀況也越好. 淮河流域浮游植物多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)顯示,除上游河道(河南段)和南部山區(qū)的樣點(diǎn)處于輕污染狀態(tài)外,流域內(nèi)多數(shù)樣點(diǎn)處于中-重污染狀態(tài),與流域水環(huán)境現(xiàn)狀相一致[37],說明浮游植物群落多樣性指數(shù)適用于評(píng)價(jià)大型流域的水質(zhì)狀況. 此外,也有學(xué)者利用單一生物、理化指標(biāo)或綜合指標(biāo)對(duì)淮河流域或部分河段水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)的結(jié)果顯示水體處于中-重污染狀態(tài). 趙坤[37]利用淮河流域輪蟲多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況顯示,流域內(nèi)多數(shù)河段處于重污染狀態(tài). 袁家輝等[20]利用浮游生物群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)和硅藻指數(shù)對(duì)潁河(淮河干流左岸最大的支流)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià),顯示潁河水質(zhì)處于中度偏重的污染水平,而且水體的人為有機(jī)污染程度在加重. 左其亭等[38]運(yùn)用水生態(tài)健康綜合指數(shù)法和水體水質(zhì)綜合污染指數(shù)對(duì)淮河中上游水生態(tài)健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)果顯示水生態(tài)退化較嚴(yán)重,60%的監(jiān)測(cè)斷面處于“亞病態(tài)”或“病態(tài)”水平. 高遠(yuǎn)等[19]研究發(fā)現(xiàn),山東沂河小流域內(nèi)的主要河流水質(zhì)狀況為β-中污,而且河流上橡膠壩的建設(shè)改變了水量的時(shí)空調(diào)配,降低了河流的流速,從而使浮游植物群落結(jié)構(gòu)有從河流型向湖泊型轉(zhuǎn)變的趨勢(shì). 淮河流域內(nèi)多數(shù)河流已受到一定程度的污染,加之流域內(nèi)閘壩數(shù)量較多,導(dǎo)致河流自凈能力下降,水質(zhì)狀況不容樂觀,應(yīng)加強(qiáng)流域內(nèi)水污染綜合治理及其水生態(tài)修復(fù)工程,防止水質(zhì)進(jìn)一步惡化.

4 結(jié)論

1)淮河流域浮游植物種類較豐富,共鑒定244種,隸屬于8門104屬,以綠藻和硅藻門的種類為主. 浮游植物生物量平均值為3.93 mg/L,以甲藻門、硅藻門和隱藻門為主,分別為1.03、0.92和0.77 mg/L,分別占總生物量的26.09%、23.36%和19.50%. 浮游植物種類數(shù)和生物量平面分布差異顯著,在上游河道和南部山區(qū)以及江蘇省下游河道較低,在中游河道較高.

2)淮河流域浮游植物優(yōu)勢(shì)種以指示水體中營(yíng)養(yǎng)到富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的種類為主. 主要優(yōu)勢(shì)種為隱藻門的嚙蝕隱藻、硅藻門的梅尼小環(huán)藻和甲藻門的角甲藻等.

3)淮河流域浮游植物多樣性指數(shù)較低,流域內(nèi)多數(shù)樣點(diǎn)處于中-重污染狀態(tài),與流域水環(huán)境現(xiàn)狀和優(yōu)勢(shì)種評(píng)價(jià)結(jié)果相一致,說明浮游植物可以作為大型流域水質(zhì)狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo).

致謝:感謝南京大學(xué)萬安博士、萬云博士和本實(shí)驗(yàn)室趙坤、房勇、任紅葉、劉浩等在樣品采集過程中給予的無私幫助.

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Phytoplankton community structure and the evaluation of water quality in spring, Huaihe River Basin

ZHU Weiju1, PANG Wanting2, YOU Qingmin2& WANG Quanxi2**

(1:InstituteofTropicalBioscienceandBiotechnology,ChineseAcademyofTropicalAgriculturalScience,Haikou571101,P.R.China) (2:CollegeofLifeandEnvironmentalSciences,ShanghaiNormalUniversity,Shanghai200234,P.R.China)

Phytoplankton is a key primary producer in inland water ecosystem because its community structure can indicate the water quality. To understand the phytoplankton community structure and the water quality state in Huaihe River Basin, 217 sites were set and the phytoplankton samples were collected in the basin in May 2013. The 244 taxa of phytoplankton (species and variety species) belonging to 104 genera 8 phyla were identified, of which the most abundant phyla is Chlorophyta, followed by Bacillariophyta. The average phytoplankton biomass was 3.93 mg/L, ranging from 0.04 to 83.62 mg/L, while Dinophyta, Bacillariophyta and Cryptophyta were major groups upon the biomass. The richness and biomass of phytoplankton was low in the small streams and the pathway to the sea, but high in the middle of the river. The main dominant species wereCryptomonaserosa,Chroomonasacuta,CyclotellameneghinianaandCeratiumhirundinella, whose relative biomass were higher than 5%. The phytoplankton diversity index was low and most sites were in a medium-heavy pollution state.

Huaihe River Basin; phytoplankton; water quality evaluation; diversity index

;E-mail:wangqx@shnu.edu.cn.

*國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07501002-003)和上海市教委項(xiàng)目(14YZ069)聯(lián)合資助. 2016-04-25收稿; 2016-09-19收修改稿. 朱為菊(1980~),女,博士,助理研究員;E-mail:gdzxzwj@163.com.

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