齊婧含，朱夢(mèng)炎，陸欣鑫

（1.香港理工大學(xué)酒店及旅游管理學(xué)院，中國香港999077；2.東北林業(yè)大學(xué)野生動(dòng)物與自然保護(hù)地學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040；3.哈爾濱師范大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，黑龍江哈爾濱150025）

前言

隨著城市面積和人口數(shù)量的聚集程度不斷提升，城市化已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢[1]。人口數(shù)量的增加，顯著的改變了城市公共資源內(nèi)的景觀格局及水體生態(tài)結(jié)構(gòu)[2]。城市熱島效應(yīng)、水體富營養(yǎng)化、持久性有機(jī)物污染及微塑料等過度使用與排放，都在一定程度上，限制了城市公共資源水體的生態(tài)健康。城市水景觀水體涵蓋了溪流、水庫、湖泊、泉水及濕地等諸多生態(tài)載體[1]。城市景觀水體與城市人口、人文及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)關(guān)系密切，其健康狀況直接反映了區(qū)域內(nèi)生物多樣性及小氣候調(diào)節(jié)等諸多生態(tài)過程[2]。對(duì)于城市景觀水體生態(tài)健康狀況的研究已成為調(diào)節(jié)區(qū)域可持續(xù)生態(tài)發(fā)展的熱點(diǎn)[3]。在人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度不斷水體增加的壓力下，由于景觀水體流動(dòng)性差、水面面積小、深度較淺及凈能力低等特點(diǎn)，其生物多樣性降低的生態(tài)問題不容忽視[1]。闡述城市景觀水體水生生物多樣性格局，結(jié)合本地?cái)?shù)據(jù)對(duì)城市景觀水體環(huán)境進(jìn)行預(yù)警與反演，已成為水質(zhì)檢測、多樣性保護(hù)及受損城市景觀水體生態(tài)修復(fù)過程中的有效手段[4]。

浮游植物是水域生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者，貢獻(xiàn)了淡水生態(tài)系統(tǒng)中超過40%的初級(jí)生產(chǎn)力[5]。由于浮游植物具有生活史短[6]、對(duì)環(huán)境條件變化敏感[7]、分布廣泛等生態(tài)屬性，其多樣性格局、演替規(guī)律及優(yōu)勢種的指示意義，已廣泛應(yīng)用于水域生態(tài)的保護(hù)與健康評(píng)價(jià)[8，9]。然而，目前關(guān)于城市公共資源水體浮游植物多樣性特征的研究仍未系統(tǒng)開展[10]。本研究選取我國北方重要的工業(yè)、旅游及經(jīng)濟(jì)中心—哈爾濱市為研究區(qū)域，以丁香公園為例，闡述浮游植物多樣性特征，以期為城市公共資源生態(tài)文明建設(shè)背景下的景觀水體生物多樣性保護(hù)，提供理論依據(jù)與生物數(shù)據(jù)支持。為我國公共資源的生態(tài)文明建設(shè)與保護(hù)提供基于生物學(xué)生態(tài)學(xué)的管理及修復(fù)手段。

1 材料方法

1.1 樣品采集與處理

于2019年10月哈爾濱市丁香公園進(jìn)行浮游植物樣品采集。根據(jù)丁香公園水體環(huán)境特征，共設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)（圖1）。使用25#浮游生物采集網(wǎng)對(duì)定性樣品進(jìn)行采集，使用1L采水器對(duì)定量樣品進(jìn)行收集。用4%Lugol試劑對(duì)浮游植物樣品進(jìn)行固定。浮游植物的分類鑒定參考胡鴻鈞等資料[11，12]。

圖1 采樣點(diǎn)位置

1.2 數(shù)據(jù)處理與分析

采樣地地圖及反距離權(quán)重法（IDW）插值分析基于Google earth及ArcMap10.3的統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)完成。圖標(biāo)繪制使用Origin 2017軟件完成。本次研究使用“優(yōu)勢度法”對(duì)各個(gè)樣點(diǎn)的藻類植物進(jìn)行優(yōu)勢度分析，將每個(gè)站位中優(yōu)勢度y≥0.02的種類判定為本次研究的優(yōu)勢種，計(jì)算公式如下：

式中：y等于優(yōu)勢度；pi代表物種i在樣品出現(xiàn)的比例；fi代表物種i在樣品出現(xiàn)的頻率。

Shannon-Weaver指數(shù)以種群落結(jié)構(gòu)特征為考慮目標(biāo)，將物種個(gè)體豐度、均勻度以及種類多寡3個(gè)因素壓縮成一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，來闡述群落的復(fù)雜程度。得分越高，說明群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對(duì)環(huán)境壓力的承受能力越高，群落結(jié)構(gòu)越發(fā)穩(wěn)定。

式中：H′代表物種多樣性指數(shù)；S代表藻類植物屬數(shù)；Pi代表第i種的個(gè)體數(shù)（Ni）與總個(gè)體數(shù)（N）之比值。

2 結(jié)果與討論

2.1 浮游植物種類組成

研究期間共鑒定浮游植物58個(gè)分類單位，隸屬于5門31屬。其中，種類組成以綠藻門種類占絕對(duì)優(yōu)勢，為32種，占物種豐富度百分比的53%，其次為藍(lán)藻門和硅藻門，分別為11種和8種，分別占物種豐富度百分比的18%和17%，裸藻門和甲藻門種類共計(jì)7種，共占物種豐富度百分比的12%（表1）。

2.2 浮游植物豐度及優(yōu)勢種分布

研究期間，各采樣點(diǎn)浮游植物平均細(xì)胞豐度為203×104cell/L,變化范圍在 127×104cell/L～350×104cell/L之間，最高值出現(xiàn)在湖中央S2站位。浮游植物的豐度是指示水體初級(jí)生產(chǎn)力及水體營養(yǎng)狀態(tài)的重要指標(biāo)之一[11]。丁香公園浮游植物豐度與哈爾濱市的主要城市濕地如金河灣濕地[12]、呼蘭河口濕地[13]、白魚泡濕地[14]等區(qū)域豐度接近。推測相對(duì)較高的浮游植物豐度說明丁香公園水體具有較高的初級(jí)生產(chǎn)力及相對(duì)較高的營養(yǎng)水平。此外，丁香公園浮游植物豐度呈現(xiàn)湖中間的站位顯著高于其他站位的規(guī)律，這可能是湖水兩側(cè)受人為活動(dòng)影響，限制了浮游植物的生長代謝所致（圖2）。這與吳麗麗等人（2010）對(duì)云南翠湖植物景觀研究結(jié)果相似[4]。

表1 丁香公園浮游植物種類名錄、豐度及優(yōu)勢度

丁香公園浮游植物的優(yōu)勢種主要以藍(lán)藻門為主，其中束絲藻屬（Aphanizomenon sp.）、黏連色球藻（Chroococcuschlorogloea） 及固氮魚腥藻（Anabaena azotica）占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢，綠藻門的集星藻（Actinastrumhantzschii）、硅藻門的谷皮菱形藻（Nitzchiapalea）、梅尼小環(huán)藻（Cyclotella meneghiniana）也占據(jù)一定優(yōu)勢地位。Reynold et al（2006）研究表明，藍(lán)藻門和綠藻門的種類通常在富營養(yǎng)水體、水溫較高的夏季占據(jù)優(yōu)勢，成為優(yōu)勢類群[15]。對(duì)我國滇池藍(lán)藻水華研究也表明，魚腥藻異形胞固氮作用，可以使藍(lán)藻在夏秋季節(jié)營養(yǎng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)占據(jù)支配地位[16]。丁香公園位于溫帶地區(qū)，夏季水溫可達(dá)30℃以上，較高的水溫條件使藍(lán)藻門和綠藻門的種類在環(huán)境適應(yīng)、光照和營養(yǎng)鹽競爭中占據(jù)優(yōu)勢成為優(yōu)勢類群。值得注意的是，束絲藻通常為富營養(yǎng)水體的指示種，該種類在本次研究中出現(xiàn)，并成為優(yōu)勢種，推測研究區(qū)域水體營養(yǎng)水平較高[12]。

2.3 浮游植物多樣性指數(shù)

圖2 基于反距離權(quán)重法的浮游植物豐度分布

圖3 基于反距離權(quán)重法的Shannon-weaver指數(shù)分布

Shannon-weaver指數(shù)是反映生物群落穩(wěn)定的重要指標(biāo)之一，通常用于衡量群落的穩(wěn)定性及水體營養(yǎng)狀態(tài)。為了衡量公共資源水域的健康狀況，本次研究中，Shannon-weaver指數(shù)變化范圍在1.61～2.34之間，平均為2.00（圖3）。與浮游植物豐度分布特征類似，多樣性指數(shù)呈現(xiàn)湖中區(qū)域高于兩側(cè)區(qū)域，說明丁香公園水體中央部分群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，兩側(cè)位置受人為活動(dòng)影響，群落變異度較高，水體營養(yǎng)狀態(tài)相對(duì)較高。丁香公園Shannon-weaver指數(shù)與研究區(qū)域附近的呼蘭河口濕地，金河灣濕地等研究結(jié)果基本一致。說明受人為活動(dòng)影響較高的景觀水體與濕地保護(hù)區(qū)浮游植物多樣性基本持平，推測該處公共資源水體管理效果較好。

3 結(jié)論

本次研究以哈爾濱市典型城市公共資源景觀水體丁香公園為研究對(duì)象，共鑒定浮游植物58個(gè)分類單位，浮游植物豐度、優(yōu)勢種及多樣性指數(shù)分布呈現(xiàn)受人為活動(dòng)較為明顯的湖兩側(cè)與湖中差異明顯的規(guī)律。說明浮游植物多樣性格局較好的反映了人為活動(dòng)干擾。未來對(duì)于經(jīng)濟(jì)活動(dòng)所帶來城市公共資源水體營養(yǎng)狀態(tài)改變的研究中，系統(tǒng)開展以浮游植物多樣性為研究對(duì)象是值得關(guān)注的方向之一。