朱為菊 費(fèi)小雯 李亞軍 鄧曉東

摘要[目的]了解海南省養(yǎng)殖水體浮游藻類(lèi)的群落結(jié)構(gòu)特征。[方法]于2016年4月選取瓊海市、萬(wàn)寧市部分養(yǎng)殖水體，采集浮游藻類(lèi)樣品進(jìn)行測(cè)定。[結(jié)果]浮游藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)為68種，隸屬于7門(mén)57屬，綠藻門(mén)的種類(lèi)最豐富，為34種，其次是硅藻門(mén)19種。浮游藻類(lèi)細(xì)胞密度為1.01×108 cells/L，主要組成為綠藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)和隱藻門(mén)，分別占77.14%、8.80%和8.23%。浮游藻類(lèi)優(yōu)勢(shì)種主要為普通小球藻（Chlorella vulgaris）、波吉卵囊藻（Oocystis borgei）、尖尾藍(lán)隱藻（Chroomonas acuta）、綠色顫藻（Oscillatoria chlorina）等，指示水質(zhì)狀態(tài)為α-β-中污染。浮游藻類(lèi)群落Shannon-Wiener指數(shù)在0.05～1.78，平均值為0.72；Pielou均勻度指數(shù)在0.02～0.69，平均值為0.28。利用多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)養(yǎng)殖水體水質(zhì)處于中污染到重污染的狀態(tài)。[結(jié)論]研究結(jié)果為養(yǎng)殖水體浮游微藻調(diào)控技術(shù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞浮游藻類(lèi)；養(yǎng)殖水體；群落結(jié)構(gòu)特征；多樣性指數(shù)；水質(zhì)評(píng)價(jià)；聚類(lèi)分析

中圖分類(lèi)號(hào)S968.4；Q178.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）17-0012-04

Abstract[Objective] To understand the characteristics of planktonic algae community structure of culture ponds.[Method] Investigations were conducted in Qionghai City and Wanning City，Hainan Province in April 2016.[Result] A total of 68 algae species belonging to 57 genera 7 divisions were identified，of which the most abundant were Chlorophyta （34 species），followed by Bacillariophyta （19 species）.The average cell density of planktonic algae was 1.01×108 cells/L.Chlorophyta，Cyanophyta and Cryptophyta were the major groups and contributed 77.14%，8.80% and 8.23% of total cell density，respectively.The dominant species were Chlorella vulgaris，Oocystis borgei，Chroomonas acuta，Oscillatoria chlorine etc.，which indicated the αβms of water quality.The average of ShannonWiener diversity index and Pielou evenness index were 0.72 and 0.28，which fluctuated within the range of 0.05-1.78 and 0.02-0.69，respectively.The culture ponds were mediumheavy pollution state based on the diversity index assessment.[Conclusion] This study provides basic data for the technology of microalgae ecological management in culture ponds.

Key wordsPlanktonic algae；Aquaculture system；Community structure characteristics；Diversity index；Water quality assessment；Clustering analysis

基金項(xiàng)目海南省重點(diǎn)科技計(jì)劃項(xiàng)目（ZDYF2016021）；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)（ITBB2015ZD03）。

作者簡(jiǎn)介朱為菊（1980—），女，山東泰安人，助理研究員，博士，從事藻類(lèi)水質(zhì)調(diào)控研究。*通訊作者，研究員，博士，從事藻類(lèi)分子生物學(xué)研究。

鳴謝感謝海南省正強(qiáng)超越生化技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司在野外藻類(lèi)資源收集中給予大力支持。

收稿日期2017-03-31

人工水產(chǎn)養(yǎng)殖水體是簡(jiǎn)單而脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中浮游藻類(lèi)是重要的生物類(lèi)群，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)起著重要作用[1]。相關(guān)研究表明，有些金藻（等鞭金藻）、硅藻（牟氏角毛藻）可以作為水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的開(kāi)口餌料；有些綠藻（扁藻、柵藻、小球藻、波吉卵囊藻）可以作為水質(zhì)改良劑[2-4]；有些綠藻（波吉卵囊藻、微綠球藻）還能預(yù)防水產(chǎn)動(dòng)物的病害[5]。然而未加處理的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排入海洋，對(duì)近岸生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的影響，尤其是導(dǎo)致赤潮種類(lèi)如裸甲藻、多甲藻和菱形藻等大量繁殖[6]。

海南省由于其獨(dú)特的自然資源以及養(yǎng)殖技術(shù)的完善，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，而對(duì)于養(yǎng)殖水體浮游藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)特征的研究較少[7]。為了了解海南省養(yǎng)殖水體浮游微藻的群落結(jié)構(gòu)特征，筆者于2016年4月選取瓊海市、萬(wàn)寧市部分養(yǎng)殖水體，開(kāi)展了養(yǎng)殖水體水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定以及浮游微藻種類(lèi)組成、細(xì)胞密度、多樣性等方面的研究，為養(yǎng)殖水體浮游微藻調(diào)控技術(shù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)也為人工養(yǎng)殖系統(tǒng)藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化和海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)及其養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供了理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1采樣點(diǎn)基本信息調(diào)查的養(yǎng)殖水體位于瓊海市和萬(wàn)寧市，各樣點(diǎn)基本信息見(jiàn)表1。

1.2水樣的采集

浮游藻類(lèi)定性樣品用25#浮游生物網(wǎng)（網(wǎng)孔直徑為0.064 mm）對(duì)水樣進(jìn)行過(guò)濾，待水濾去后打開(kāi)浮游生物網(wǎng)下面的閥門(mén)，將采集到的藻類(lèi)樣品收集至50 mL標(biāo)本瓶中，加入4%甲醛溶液現(xiàn)場(chǎng)固定。浮游藻類(lèi)定量樣品用1 L有機(jī)玻璃采水器采取，按照1.5%的體積比例加入魯哥氏液（Lugol）現(xiàn)場(chǎng)固定，將采集的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室靜置48 h，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[8]。

浮游植物定性樣品參照相關(guān)的藻類(lèi)書(shū)籍鑒定[9]，定量樣品的計(jì)數(shù)方法依據(jù)《淡水浮游生物研究方法》[8]。

1.3樣品的測(cè)定水體的pH利用PHB-1型便攜式pH計(jì)測(cè)得，水體的水溫和電導(dǎo)率利用DDBJ-305型便攜式電導(dǎo)儀測(cè)得。用1 L有機(jī)玻璃采水器采集1 000 mL水樣，置于玻璃采樣瓶中，及時(shí)帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定總氮（TN）和總磷（TP），測(cè)定方法按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[10]。

1.4數(shù)據(jù)分析

利用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）和Pielou均勻度指數(shù)（J）來(lái)評(píng)養(yǎng)殖水體的水質(zhì)狀況。

根據(jù)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)[11]：0～<1為重污染；1～3為中污染；>3為輕污染或無(wú)污染。按照Pielou均勻度指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)[12]：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(wú)污染?；诟∮卧孱?lèi)群落組成比例采用聚類(lèi)分析的方法進(jìn)行分析，具體操作方法參照Borcard等[13]的方法。上述分析方法均在R軟件中操作完成[14]。

2結(jié)果與分析

2.1養(yǎng)殖水體理化因子

各養(yǎng)殖水體理化因子變化見(jiàn)表2。采樣點(diǎn)水溫在21.9～24.0 ℃，pH在6.62～7.94，電導(dǎo)率在0.57～32.00 mS/cm。

水體的營(yíng)養(yǎng)鹽指標(biāo)總氮在0.53～22.77 mg/L，最低值出現(xiàn)在S2樣點(diǎn)，取自水庫(kù)經(jīng)過(guò)凈化的水，目前并未養(yǎng)殖魚(yú)或蝦；最高值出現(xiàn)在S1樣點(diǎn)，養(yǎng)殖的水產(chǎn)動(dòng)物為對(duì)蝦，養(yǎng)殖時(shí)間為30 d。此外，養(yǎng)殖石斑魚(yú)210 d的S5樣點(diǎn)和養(yǎng)殖對(duì)蝦30 d S6樣點(diǎn)總氮含量也較高，分別為14.41和15.73 mg/L。

水體的總磷在0.32～8.22 mg/L，最低值出現(xiàn)在S8樣點(diǎn)龍頭河，最高值出現(xiàn)在S2樣點(diǎn)。養(yǎng)殖石斑魚(yú)的水體（S4、S5、S7樣點(diǎn)）總磷濃度高于養(yǎng)殖對(duì)蝦的水體（S1、S6樣點(diǎn)）。

2.2浮游藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)組成

2.2.1種類(lèi)數(shù)。該次調(diào)查取樣共鑒定浮游植物68種，隸屬于7門(mén)57屬，綠藻門(mén)的種類(lèi)最豐富，為34種，其次硅藻門(mén)為19種，藍(lán)藻門(mén)6種，隱藻門(mén)3種，金藻門(mén)、甲藻門(mén)和裸藻門(mén)各2種（圖1）。浮游植物種類(lèi)數(shù)最少的是S5樣點(diǎn)，僅為10種，種類(lèi)最多的是S1樣點(diǎn)，為24種。多數(shù)浮游藻類(lèi)是淡水種，僅有牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、骨條藻（Skeletonema sp.）為海水種。

2.2.2細(xì)胞密度及組成。

浮游植物的細(xì)胞密度為1.01×108 cells/L，密度最高值出現(xiàn)在S7樣點(diǎn)，為2.9×108 cells/L，密度最低值出現(xiàn)在S2樣點(diǎn)，為4.38×106 cells/L。浮游藻類(lèi)密度主要組成為綠藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)和隱藻門(mén)，分別占細(xì)胞密度的7714%、8.80%和8.23%（圖2）。

2.2.3優(yōu)勢(shì)種。

養(yǎng)殖水體主要優(yōu)勢(shì)種為綠藻門(mén)的普通小球藻（Chlorella vulgaris）、波吉卵囊藻（Oocystis borgei）、衣藻（Chlamydomonas sp.），硅藻門(mén)的牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、骨條藻（Skeletonema sp.），藍(lán)藻門(mén)的綠色顫藻（Oscillatoria chlorina）和隱藻門(mén)的尖尾藍(lán)隱藻（Chroomonas acuta）。優(yōu)勢(shì)種指示的水體環(huán)境質(zhì)量為α-β-中污狀態(tài)（表3）。

2.2.4浮游藻類(lèi)多樣性指數(shù)。

養(yǎng)殖水體浮游藻類(lèi)群落Shannon-Wiener指數(shù)在0.05～1.78，平均值為0.72；養(yǎng)殖水體浮游藻類(lèi)群落Pielou均勻度指數(shù)在0.02～0.69，平均值為0.28（圖3）。根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)評(píng)價(jià)水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)殖水體多數(shù)樣點(diǎn)處于中污染到重污染。

3討論

3.1養(yǎng)殖水體藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)特征分析

多數(shù)研究表明，人工水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)浮游藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)較少，細(xì)胞密度較高，優(yōu)勢(shì)種單一且優(yōu)勢(shì)度高，群落演替速度快，群落多樣性較低[15-16]。該研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，海南省瓊海市、萬(wàn)寧市部分養(yǎng)殖水體也具有浮游藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)較少、細(xì)胞密度較高、優(yōu)勢(shì)種優(yōu)勢(shì)度高的趨勢(shì)。從密度組成來(lái)看，以綠藻門(mén)為主。從優(yōu)勢(shì)種的種類(lèi)來(lái)看，多數(shù)以綠藻、硅藻為主，少數(shù)樣點(diǎn)以藍(lán)藻、隱藻為主。彭聰聰?shù)萚7]對(duì)廣東省茂名市的對(duì)蝦養(yǎng)殖池進(jìn)行了為期90 d的研究發(fā)現(xiàn)藻類(lèi)種類(lèi)48種，以綠藻和硅藻為主；優(yōu)勢(shì)種在養(yǎng)殖前、中、后3個(gè)時(shí)期具有一定的動(dòng)態(tài)變化，在前期階段綠藻、硅藻為優(yōu)勢(shì)種類(lèi)，養(yǎng)殖中期階段絲狀藍(lán)藻顫藻多為優(yōu)勢(shì)種，到養(yǎng)殖后期水體中氮磷濃度升高，顫藻類(lèi)大量繁殖，優(yōu)勢(shì)度可達(dá)0.80。該研究發(fā)現(xiàn)，S6點(diǎn)藻類(lèi)優(yōu)勢(shì)種以綠色顫藻為主，優(yōu)勢(shì)度高達(dá)0.97。該樣點(diǎn)總氮濃度為15.73 mg/L，總磷濃度為1.65 mg/L。曹煜成等[17]研究發(fā)現(xiàn)綠色顫藻對(duì)氮磷的吸收速率高，在富營(yíng)養(yǎng)化水體中更具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在人工水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中藍(lán)藻一旦形成優(yōu)勢(shì)種類(lèi)，其他藻類(lèi)如硅藻、綠藻等就不易成為優(yōu)勢(shì)種類(lèi)。也有研究表明，在低鹽度<5的養(yǎng)殖水體中藻類(lèi)優(yōu)勢(shì)種以藍(lán)藻為主，在高鹽度（10～30）養(yǎng)殖水體中藻類(lèi)優(yōu)勢(shì)種以綠藻-硅藻為主[15，18]。

浮游藻類(lèi)多樣性指數(shù)能代表養(yǎng)殖水體水質(zhì)狀況，反映水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度。查廣才等[16]研究發(fā)現(xiàn)在低鹽度對(duì)蝦池中，浮游藻類(lèi)多樣性表現(xiàn)為養(yǎng)殖前期高于后期，而劉孝竹等[18]研究發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖后期高于前期。該研究發(fā)現(xiàn)多樣性指數(shù)低于0.50的水體中，多數(shù)為養(yǎng)殖石斑魚(yú)的水體，養(yǎng)殖時(shí)間達(dá)210 d，這可能是魚(yú)類(lèi)的排泄物積累，導(dǎo)致水體營(yíng)養(yǎng)鹽升高，致使某一藻類(lèi)大量增殖，多樣性指數(shù)降低。但也有研究發(fā)現(xiàn)，浮游藻類(lèi)多樣性指數(shù)越低，水質(zhì)條件就越差，對(duì)蝦發(fā)病率就越高[19]。因此，針對(duì)多樣性指數(shù)較低的養(yǎng)殖水體，應(yīng)對(duì)水體投放有益藻類(lèi)，維持藻類(lèi)的優(yōu)勢(shì)平衡，增加藻類(lèi)多樣性指數(shù)改善水質(zhì)，保證養(yǎng)殖水體系統(tǒng)健康發(fā)展。

3.2優(yōu)勢(shì)種與養(yǎng)殖水體環(huán)境狀況

優(yōu)勢(shì)種在藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)中起著重要作用，優(yōu)勢(shì)種是在營(yíng)養(yǎng)鹽、光線和其他環(huán)境因子上具有一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的種類(lèi)[20-21]，所以?xún)?yōu)勢(shì)種的變化可以反映養(yǎng)殖水體的環(huán)境狀況。波吉卵囊藻在S5樣點(diǎn)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的地位，該種類(lèi)被認(rèn)為是一種廣鹽性的綠藻，在養(yǎng)殖水體中尤其是蝦池中具有種群穩(wěn)定和適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)的特點(diǎn)，有利于保持養(yǎng)殖水體的健康發(fā)展[4]。普通小球藻在S7樣點(diǎn)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的地位，該種類(lèi)在自然界廣泛分布，環(huán)境適應(yīng)性極強(qiáng)，在各類(lèi)水體及其潮濕的土壤或樹(shù)皮中均可生長(zhǎng)[9]。從該研究來(lái)看，在波吉卵囊藻和普通小球藻為主要優(yōu)勢(shì)的養(yǎng)殖水體中，氮磷水平均比較高。

綠色顫藻是一種絲狀藍(lán)藻，在S6樣點(diǎn)優(yōu)勢(shì)度高，絲狀藍(lán)藻被認(rèn)為是在透明度較低、光線條件較弱的水體中具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力[22]。曹煜成等[17]認(rèn)為雖然顫藻氮磷吸收速率較高，從水體營(yíng)養(yǎng)鹽利用的角度分析，顫藻是有益的，但顫藻增殖過(guò)快容易形成水華，破壞水體環(huán)境。水華發(fā)生時(shí)導(dǎo)致有毒氣體的產(chǎn)生，引起養(yǎng)殖水體中養(yǎng)殖對(duì)象因應(yīng)激致病而死[23]。因此，以顫藻為優(yōu)勢(shì)種的養(yǎng)殖水體應(yīng)盡快投放水質(zhì)改良劑，抑制藍(lán)藻水華的發(fā)生。

尖尾藍(lán)隱藻是一種單細(xì)胞隱藻，分布廣，常在長(zhǎng)江中下游湖泊中成為優(yōu)勢(shì)種[24]。徐春燕等[25]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。查廣才等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在低鹽度蝦池中尖尾藍(lán)隱藻能成為優(yōu)勢(shì)種。該研究發(fā)現(xiàn)該種類(lèi)在養(yǎng)殖石斑魚(yú)時(shí)間較久的水體中保持較高的優(yōu)勢(shì)地位。

4結(jié)論

瓊海市、萬(wàn)寧市部分養(yǎng)殖水體浮游藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)以綠藻門(mén)和硅藻門(mén)的種類(lèi)為主。浮游藻類(lèi)細(xì)胞密度為1.01×108 cells/L，主要組成為綠藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)和隱藻門(mén)，分別占細(xì)胞密度的7714%、8.80%和8.23%?；诟∮卧孱?lèi)群落結(jié)構(gòu)的聚類(lèi)分析顯示，浮游藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)組成可以反映水體的狀況。

養(yǎng)殖水體浮游藻類(lèi)優(yōu)勢(shì)種單一且優(yōu)勢(shì)度高，而且在養(yǎng)殖后期容易形成以絲狀藍(lán)藻、硅藻、隱藻為優(yōu)勢(shì)的藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)。浮游藻類(lèi)優(yōu)勢(shì)種主要為綠藻門(mén)的普通小球藻、波吉卵囊藻、衣藻，硅藻門(mén)的牟氏角毛藻，藍(lán)藻門(mén)的綠色顫藻，隱藻門(mén)的尖尾藍(lán)隱藻。

養(yǎng)殖水體浮游藻類(lèi)群落多樣性指數(shù)較低。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)在0.05～1.78，平均值為0.72；Pielou均勻度指數(shù)在0.02～0.69，平均值為0.28。利用多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)養(yǎng)殖水體水質(zhì)處于中污染到重污染的狀態(tài)。

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