楊宋琪, 陳天仁, 克 選, 羅光宏

(1. 河西學(xué)院 甘肅省微藻工程技術(shù)研究中心 河西走廊特色資源利用重點實驗室, 張掖 734000； 2. 甘肅省張掖市環(huán)境監(jiān)測站， 張掖 734000)

張掖國家濕地公園浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

楊宋琪1, 陳天仁1, 克 選2, 羅光宏1

(1. 河西學(xué)院 甘肅省微藻工程技術(shù)研究中心 河西走廊特色資源利用重點實驗室, 張掖 734000； 2. 甘肅省張掖市環(huán)境監(jiān)測站， 張掖 734000)

為研究西北寒旱區(qū)張掖國家濕地公園浮游植物群落結(jié)構(gòu)，于2014—2015年對濕地中的6個采樣點進(jìn)行了調(diào)查，并對水質(zhì)狀況進(jìn)行評估。結(jié)果表明，共檢出藻類8門91屬257種(含變種)。浮游植物在春、夏、秋、冬四季平均密度分別為1.02×106、1.04×107、7.12×106和9.28×105cells/L。各季節(jié)優(yōu)勢種演替明顯，呈春冬季硅藻占優(yōu)、夏秋季藍(lán)、綠藻和隱藻占優(yōu)的特點。多樣性分析發(fā)現(xiàn)，Shannon-Weaver多樣性指數(shù)為1.02～3.45，Margalef豐富度指數(shù)為2.35～4.18，Pielou均勻度指數(shù)為0.27～0.89。通過多樣性和藻密度綜合評價可知，張掖濕地公園夏季水質(zhì)最差，呈中度污染，其他季節(jié)總體較好，為無污染或輕度污染。

張掖國家濕地公園；浮游藻類；群落；多樣性；水質(zhì)

濕地是水陸交互作用下形成的獨特的生態(tài)系統(tǒng)，因其具較高的初級生產(chǎn)力和營養(yǎng)庫功能而備受關(guān)注[1]。同時，濕地在生物多樣性保護(hù)、水源涵養(yǎng)、水體凈化、休閑娛樂等方面具有重要的生態(tài)服務(wù)價值[2]。

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級生產(chǎn)者，其種類和組成及季節(jié)性演替受非生物因子(光照、水位、溫度、營養(yǎng)鹽等)和生物因子(捕食、競爭等)的影響[3]。由于浮游植物對環(huán)境的變化極為敏感、響應(yīng)快[4]，環(huán)境條件的改變會直接或者間接地影響浮游植物的分布和組成，所以，浮游植物常用作良好的指示生物來反應(yīng)水環(huán)境狀況[5-6]。

張掖國家濕地公園位于河西走廊中段張掖市，是張掖黑河濕地的重要組成部分。近年來，隨著張掖市旅游業(yè)的迅猛發(fā)展，濕地內(nèi)水體受人為干擾嚴(yán)重，富營養(yǎng)化程度漸趨增加，水環(huán)境質(zhì)量下降，水體生物多樣性降低[7-9]，直接影響濕地的功能價值[10]。目前，關(guān)于張掖黑河濕地浮游植物調(diào)查研究及水質(zhì)評價尚處于空白。因此，本研究以西北寒區(qū)、旱區(qū)張掖市國家濕地公園為研究對象，對其水體浮游植物種類及群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行周年系統(tǒng)調(diào)查研究，并通過藻類生物多樣性現(xiàn)狀對水體受污染狀況進(jìn)行評估，為景區(qū)水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)提供基礎(chǔ)資料。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

張掖國家濕地公園(東經(jīng)100°06′～100°54′，北緯38°32′～39°24′)，位于河西走廊中段張掖市城北郊、黑河?xùn)|側(cè)，總占地面積46.02 km2，溫帶大陸性干旱氣候，年均氣溫為7.4℃，年降水量僅129 mm，年蒸發(fā)量為2047 mm，干旱指數(shù)達(dá)15.87[10]。

1.2 采樣點布設(shè)及采樣時間

圖1 張掖國家濕地公園采樣點分布圖

根據(jù)地表水水質(zhì)監(jiān)測采樣點的布設(shè)原則和張掖市國家濕地公園實際情況，共布設(shè)6個樣點(圖1)。樣點均勻設(shè)置并各具代表性，其中博物館(S1)水域客流量最大；赤麻鴨灣(S2)為大量水鳥棲息的場所；碧水灣(S3)為游客漂流娛樂場所，周圍有酒店旅館分布；S4為蘆葦叢，水域面積較大并有大量蘆葦分布；風(fēng)車屋(S5)濕地流水出口，水流急；東北角(S6)遠(yuǎn)離游客聚集區(qū)，人為干擾較小。

根據(jù)《湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范(第2版)》《水和廢水監(jiān)測分析方法(第4版)》標(biāo)準(zhǔn)[11-12]，參考文獻(xiàn)[13-14]擬選取四季代表月份分別為3月、7月、10月中旬和12月初進(jìn)行樣品的采集。

1.3 浮游植物的采集及定性定量

各采樣點用25#浮游生物網(wǎng)采集表層水樣并立即用Lugol溶液固定，用于定性分析；定量樣品于表層0.5 m深處取水樣1 L，現(xiàn)場滴加1% Lugol 溶液固定，帶回實驗室，沉淀96 h后用細(xì)小虹吸管吸取上層水將水樣濃縮至30 mL，補加1 mL 40%甲醛溶液以長期保存并計數(shù)。浮游植物定性鑒定和定量計數(shù)均使用奧林巴斯CX-41顯微鏡。

物種鑒定參考胡鴻鈞1980版《中國淡水藻類》和朱惠忠主編的《中國西藏硅藻》等資料[15-18]。硅藻鑒定主要根據(jù)硅藻殼面的形態(tài)及紋飾，為了清楚地看出殼面的紋飾，在鏡檢前，參照文獻(xiàn)[16]方法對樣品進(jìn)行消化，去除其中的有機物質(zhì)，鏡檢時吸取酸化后的樣品滴在干凈的載玻片上，風(fēng)干后滴加松泊油于1000倍鏡下觀察鑒定。

定量計數(shù)采用網(wǎng)格計數(shù)法，所使用網(wǎng)格計數(shù)框為20 mm×20 mm，計數(shù)時，若浮游植物密度不大則使用全片計數(shù)，密度大時則運用視野法(即400倍下計50～100視野)，每個樣品平行檢測3次以上，內(nèi)部誤差不得超過15%[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 多樣性指數(shù)

從概念起源的角度來看，轉(zhuǎn)型升級是新聞出版業(yè)的內(nèi)生概念，而融合發(fā)展則屬于“舶來品”，是落實國家媒體融合戰(zhàn)略而采取“拿來主義”的態(tài)度而誕生的。出版業(yè)的融合發(fā)展，需要在傳統(tǒng)出版生產(chǎn)管理流程向現(xiàn)代出版生產(chǎn)管理流程方面進(jìn)行轉(zhuǎn)型和升級，需要將大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等新理念、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)及時與出版產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，更需要在發(fā)展模式方面逐步實現(xiàn)部門制向公司制、股份制方面的迭代和演進(jìn)。[3]

1.4.2 豐富度指數(shù)

Margalef指數(shù)d=(S-1)/lnN

1.4.3 均勻度指數(shù)

式中，N為總個體數(shù)，pi為第i個種類密度與總密度的比值，S為藻類的屬數(shù)。

1.4.4 優(yōu)勢度

Ni為樣品中某藻數(shù)量，N為采集樣品中浮游植物總數(shù)量，fi為樣品中某浮游植物出現(xiàn)的頻率。當(dāng)物種優(yōu)勢度大于0.02時，該種即為優(yōu)勢種群[11, 17]。

表1 多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)及均勻度指數(shù)對水質(zhì)的評價標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 張掖市國家濕地公園浮游植物群落組成結(jié)構(gòu)分析

2014年10月—2015年9月共計檢出藻類8門91屬257種(含變種)，藍(lán)藻門17屬35種，綠藻門31屬81種，硅藻門31屬119種，甲藻門4屬9種，金藻門2屬2種，裸藻門3屬7種，隱藻門2屬3種，黃藻門1屬1種(表2)。其中，藍(lán)藻門、綠藻門和硅藻門種類數(shù)分別占檢出總物種數(shù)的13.6%、31.5%和46.3%。從物種組成結(jié)構(gòu)來看(圖2)，張掖國家濕地公園浮游植物以硅藻、綠藻和藍(lán)藻三大類群為主，硅藻種類數(shù)目最多，其次為綠藻和藍(lán)藻。

圖2張掖濕地公園浮游植物群落組成

門屬藍(lán)藻門(Cyanophyta)魚腥藻屬(Anabaena)、假魚腥藻屬(Pseudanabaenaa)、席藻屬(Phormidium)、微囊藻屬(Microcystis)、色球藻屬(Chroococ-cus)、鞘絲藻屬(Lyngbya)、平裂藻屬(Merismopedia)、念珠藻屬(Nostoc)、螺旋藻屬(Spirulina)、節(jié)旋藻屬(Arthrospira)、藍(lán)纖維藻屬(Daciylococcopsis)、尖頭藻屬(Raphidiopsis)、浮絲藻屬(Planktothrix)、立方藻屬(Eucapsis)、腔球藻屬(Co-closphacrium)、束絲藻屬(Aphanizomenon)綠藻門(Chlorophyta)轉(zhuǎn)板藻屬(Mougeotia)、針絲藻屬(Raphidonema)、柵藻屬(Scenedesmus)、衣藻屬(Chlamydomonas)、新月藻屬(Closteri-um)、纖維藻屬(Ankistrodesmus)、韋氏藻屬(Westella)、微茫藻屬(Micractinium)、四角藻屬(Tetraedron)、四鞭藻屬(Cart-eria)、絲藻屬(Ulothrix)、水綿屬(Spirogyra)、實球藻屬(Pandorina)、十字藻屬(Crucigenia)、腎形藻屬(Nephrocytium)、盤藻屬(Gonium)、盤星藻屬(Pediastrum)、空星藻屬(Coelastrum)、空球藻屬(Eudorina)、鼓藻屬(Cosmarium)、剛毛藻屬(Cladophora)、凹頂鼓藻屬(Euastrum)、頂棘藻屬(Chodatella)、并聯(lián)藻屬(Quadrigula)、月牙藻屬(Selenastrum)、小球藻屬(Chlorella)、卵囊藻屬(Oocystis)、柱形鼓藻屬(Penium)、角星鼓藻屬(Staurastrum)、四星藻屬(Tetrastrum)、集星藻屬(Actinastrum)硅藻門(Bacillariophyta)舟形藻屬(Navicula)、直鏈藻屬(Melosira)、針桿藻屬(Synedr)、長篦藻屬(Neidium)、圓篩藻屬(Coscinodiscus)、羽紋藻屬(Pinnularia)、雙壁藻屬(Diploneis)、異極藻屬(Gomphonema)、小環(huán)藻屬(Cyclotella)、雙眉藻屬(Amphora)、雙菱藻屬(Surirella)、雙肋藻屬(Amphipleura)、曲殼藻屬(Achnanthes)、橋彎藻屬(Achnanthes)、卵形藻屬(Cocconeis)、菱形藻屬(Nitzschia)、菱板藻屬(Hantzschia)、胸膈藻屬(Mastogloia)、棍桿藻屬(Bacillaria)、輻節(jié)藻屬(Stauroneis)、短縫藻屬(Eunotia)、等片藻屬(Diatoma)、脆桿藻屬(Fragilaria)、布紋藻屬(Gyrosigma)、波緣藻屬(Cymatopleura)、細(xì)齒藻屬(Denticula)、彎肋藻屬(Cymbopleura)、內(nèi)絲藻屬(Ensyonema)、美壁藻屬(Diploneis)、根管藻屬(Rhizosolenia)、肋縫藻屬(Frustulia)甲藻門(Dinophyta)多甲藻屬(Peridinium)、擬多甲藻屬(Peridiniopsis)、裸甲藻屬(Gymnodinium)、角甲藻屬(Ceratium)隱藻門(Cyptophyta)藍(lán)隱藻屬(Chroomonas)、隱藻屬(Cryptomonas)金藻門(Chrysophyta)錐囊藻屬(Dinobryon)、魚鱗藻屬(Mallomonas)裸藻門(Euglenophyta)裸藻屬(Euglena)、囊裸藻屬(Trachelomonas)、扁裸藻屬(Phacus)黃藻門(Xanthophyta)黃絲藻屬(Heterotrichales)

2.1.2 濕地公園浮游植物類群分析

硅藻門雙殼縫目種類數(shù)為全年優(yōu)勢類群(表3)，4個季度所占比例分別為34.2%、21.9%、24.7%和29.1%。此外，管殼縫目種類在春季和冬季為主要的亞優(yōu)勢種類群，所占比例分別為13.5%和11.3%；而夏、秋季亞優(yōu)勢類群則為綠藻門綠球藻目種類，所占比例分別為20.2%和15.7%。

2.1.3 浮游植物密度及優(yōu)勢種

調(diào)查期間濕地公園藻密度在1.47×105～3.7×107cells/L之間，4個季節(jié)藻密度平均值分別為1.02×106、1.04×107、7.12×106和9.28×105cells/L(圖3)。優(yōu)勢種季節(jié)演替明顯，同時部分種類交叉，呈春冬季硅藻占優(yōu)、夏秋季藍(lán)綠藻和隱藻占優(yōu)的特點(表4)。春季，硅藻門種類占據(jù)優(yōu)勢，谷皮菱形藻優(yōu)勢最為突出(Y=0.168)；夏季綠藻門和隱藻門種類優(yōu)勢度逐漸增加，其中卵形隱藻Y值達(dá)0.173；秋季綠藻門種類優(yōu)勢度開始降低，而硅藻門占優(yōu)勢種類增多，且優(yōu)勢度不斷增大；冬季優(yōu)勢種主要以硅藻門尖針桿藻和曲殼藻優(yōu)勢最為明顯，Y值分別為0.101和0.083。

2.2 多樣性指數(shù)變化

調(diào)查期間各采樣點Shannon-Weaver多樣性指數(shù)(H)在1.02～3.45之間，年平均值2.78(圖4)；春、夏、秋、冬4個季度H平均值分別為2.74、2.54、2.92和2.95，S1樣點H值僅為1.03，為所有采樣點全年的最低值。Margalef豐富度指數(shù)(d)在2.35～4.18之間，年平均值3.24；4個季度平均值分別為2.82、3.35、3.12和3.66。Pielou均勻度指數(shù)(E)在0.27～0.89之間，年平均值0.72；4個季度E平均值分別為0.75、0.64、0.74和0.76，夏季E值最低。

圖3 張掖國家濕地公園浮游藻類密度大小

圖4 浮游藻類多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)及均勻度指數(shù)大小

門綱目科春夏秋冬屬春夏秋冬種春夏秋冬藍(lán)藻門藍(lán)藻綱色球藻目1111456349104顫藻目123257887141313綠藻門綠藻綱絲藻目112222433253綠球藻目5765716141014352817團(tuán)藻目234246655886接合藻綱雙星藻目111122232235鼓藻目323346669161813硅藻門中心綱圓篩藻目111133335466根管藻目111羽紋綱無殼縫目111133331291313短殼縫目111111113212雙殼縫目4444149121453384449單殼縫目111133234323管科縫目3321554621111019甲藻門甲藻綱裸甲藻目111111111111多甲藻目233323333763裸藻門裸藻綱裸藻目111133235656金藻門金藻綱金藻目222222222232隱藻門隱藻綱111112221322黃藻門黃藻綱黃絲藻目111111合計3337383467808180155173178168

3 討論

3.1 浮游植物群落組成及優(yōu)勢種的演替規(guī)律

20世紀(jì)90年代末，李鵬等對張掖市池塘和黑河干流進(jìn)行了2次調(diào)查，分別檢出藻類74種和109種[19-20]；2013年，郝媛媛等對黑河干支流浮游植物普查共計檢出242種(變種)[21]。2014—2015年的周年調(diào)查中，濕地公園共計檢出藻類8門91屬257種(含變種)，種類均多于史料數(shù)據(jù)。浮游植物類群方面，濕地公園主要以硅藻、綠藻和藍(lán)藻三大類群為主，這與澳門濕地、杭州西溪濕地、小興凱湖以及查干湖濕地的調(diào)查結(jié)果相一致[1，22-24]。其中硅藻門雙殼縫目種類為全年優(yōu)勢類群，此外，管殼縫目種類在春季和冬季為主要的亞優(yōu)勢種類群；而夏季和秋季亞優(yōu)勢類群則為綠藻門綠球藻目種類。

優(yōu)勢種種類數(shù)及其密度對群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要的作用，一般優(yōu)勢種越多且優(yōu)勢度越小，則群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、穩(wěn)定[25]。調(diào)查期間，濕地公園優(yōu)勢種數(shù)量較多，表明水體浮游植物群落結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，穩(wěn)定性好。然而在不同時期有個別種類優(yōu)勢度顯著高于其他種類，甚至出現(xiàn)中富營養(yǎng)水體指示種谷皮菱形藻、隱藻分別在春、夏季占據(jù)絕對優(yōu)勢的情況，說明水體呈富營養(yǎng)化趨勢。1986年，Sommer等[26]通過對24個湖泊浮游植物優(yōu)勢種演替規(guī)律進(jìn)行總結(jié)研究，提出了著名的PEG(Plankton ecology group)模型，即浮游植物群落的季節(jié)演替基本遵循冬春季的隱藻和硅藻向夏季的綠藻轉(zhuǎn)變，至夏末秋初為藍(lán)藻占優(yōu)勢，秋季后期硅藻重要性再次上升的特點，這與本研究結(jié)果類似。但與PEG模型不同的是，隱藻在夏季初期生物量急劇上升并占據(jù)絕對優(yōu)勢，該現(xiàn)象需要進(jìn)一步探究。

表4 張掖國家濕地公園浮游植物優(yōu)勢種周年變化

3.2 多樣性指數(shù)及藻密度對水質(zhì)的評價

水生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物是最基礎(chǔ)的成分，其結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢種的變動必然會導(dǎo)致生態(tài)現(xiàn)象的變化[27]，通常，運用浮游植物多樣性指數(shù)的變化來評判水體的營養(yǎng)狀況及水體污染對水生生物的構(gòu)成所產(chǎn)生的影響[27-28]。

Shannon-Weaver多樣性指數(shù)(H)常表示浮游植物的多樣性[29]、群落的組成結(jié)構(gòu)、反映環(huán)境變化對生物群落的影響，水體受污染后，敏感型種類的消失會使得H值下降，水體浮游植物群落結(jié)構(gòu)就趨于簡單，穩(wěn)定性下降[30-32]。Pielou均勻度指數(shù)(E)是實際多樣性指數(shù)與理論最大多樣性指數(shù)的比值，能夠更直觀地評價浮游植物的多樣性，也能夠反映各物種個體數(shù)目分配的均勻程度[34]。各采樣點在不同季節(jié)的H和E大小關(guān)系：夏季<春季<秋季<冬季，可知濕地公園夏季水質(zhì)最差，其中S1樣點H值和E值僅為1.03和0.72，為所有采樣點全年最低值，水體接近重度污染，其他樣點水體為輕度污染或無污染。Margalef豐富度指數(shù)(d)反映浮游植物群落與環(huán)境間的關(guān)系，浮游植物種類越多，個體數(shù)量分布越均勻，Margalef豐富度指數(shù)越大，所指示的環(huán)境越穩(wěn)定[32]。張掖濕地公園浮游植物d值在春季達(dá)到最低值2.82，水體輕度污染，其他3個季節(jié)無污染。相關(guān)性分析得，H和E值具有良好的相關(guān)性(相關(guān)系數(shù)0.944)，而與d值相關(guān)性較差。往往多樣性指數(shù)與水質(zhì)間的關(guān)系較為復(fù)雜，易受水體類型、計數(shù)方法、鑒定種類等因素的影響[34]，因此本文參照了況琪軍等[28]利用浮游植物細(xì)胞密度評價水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)(表5)對水質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步評價。濕地公園春季和冬季水質(zhì)為貧中營養(yǎng)，夏季水質(zhì)達(dá)到貧中營養(yǎng)～中營養(yǎng)水平，秋季水質(zhì)為貧中營養(yǎng)。然而，隱藻作為中富營養(yǎng)水體的代表種類[15]，在夏季S1樣點隱藻密度已經(jīng)超過水華警戒線[35]，達(dá)3.36×107cells/L，占總密度的36%，值得引起注意。

表5 基于藻密度和種群結(jié)構(gòu)的湖泊富營養(yǎng)化評價標(biāo)準(zhǔn)[28]

總體而言，調(diào)查期間濕地公園水質(zhì)較好，但部分時段水質(zhì)較差。從季節(jié)來看，夏季濕地公園水質(zhì)最差。空間角度上，S1樣點藻類多樣性最低，穩(wěn)定性較差，水體為輕度污染至中度污染，其他樣點為輕度污染或無污染。原因主要是濕地公園全年開放，S1點客流量最大，附近有漂流場所并有餐館酒店經(jīng)營，因此，人為因素是造成水質(zhì)下降的主要原因；S5處為濕地出水口，經(jīng)過濕地的凈化作用和營養(yǎng)鹽的沉降后，水質(zhì)有所改善，水質(zhì)較好。因此，建議濕地公園加強管理，減少污水的直接排放并對濕地內(nèi)水體進(jìn)行疏通以增加水體交換能力，防止水體營養(yǎng)鹽的積累而造成水質(zhì)進(jìn)一步惡化。

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CharacteristicsofphytoplanktoncommunitystructureinZhangyeNationalWetlandPark

YANG Song-qi1, CHEN Tian-ren1, KE Xuan2, LUO Guang-hong1

(1. Gansu Engineering Technology Research Center for Microalgae， Key Laboratory of Hexi Corridor Resources Utilization of Gansu, Hexi University， Zhangye 734000; 2. Environmental Monitor Station of Zhangye, Zhangye 734000, China)

The six stations of Zhangye National Wetland Park in drought and cold area were selected for surveying phytoplankton community structure and water environmental quality from 2014a to 2015a. The results showed that in the park there were 257 species belonging to 8 divisions, 91 genera and including variants. The average density of phytoplankton in the spring, summer, autumn and winter were 1.02×106, 1.04×107, 7.12×106and 9.28×105cells/L, respectively. The dominant species ecological succession was remarkable in each season. Bacillariophyta was dominated in spring and winter. However, blue-green algae was dominated in summer and autumn. The phytoplankton communities were varied with the Shannon-Weaver diversity index of 1.02-3.45, the Margalef richness index of 2.35-4.18 and Pielou evenness of 0.27-0.89, respectively. Through the comprehensive evaluation to diversity and density of algae, the water was moderately polluted in summer due to a large number of visitors to the park while the remaining seasons had high water quality.

Zhangye National Wetland Park; phytoplankton; community; diversity; water quality

2016-09-12；

2016-10-08

甘肅省高校協(xié)同創(chuàng)新科技團(tuán)隊支持計劃(項目編號2017C-17)；河西學(xué)院青年基金(QN2015-03)；甘肅省科技支撐計劃-社會發(fā)展類項目(1604FKC090)

楊宋琪，助教，主要從事藻類生理生態(tài)學(xué)方面研究，E-mail：sqyang@hxu.edu.cn

羅光宏，碩士，教授，主要從事微藻資源開發(fā)與利用研究，E-mail：13993693452@163.com

10.3969/j.issn.2095-1736.2017.06.051

Q948

A

2095-1736(2017)06-0051-05