陳葉花 李俊杰 謝愷琪 黃淑燕 郭青青 雷安平 張 華,4*

(1 深圳大學(xué)生命與海洋科學(xué)學(xué)院，深圳市海洋生物資源與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 深圳 518071；2 深圳市紅樹林濕地保護(hù)基金，廣東 深圳 518040；3 深圳灣實(shí)驗(yàn)室, 廣東 深圳 518132；4 深圳市環(huán)境科學(xué)研究院，廣東 深圳 518022)

浮游植物是指分布于淡水、半咸水或咸水等水域上層進(jìn)行浮游生活的微小植物，個體極其微小，需要借助各種顯微鏡才能觀察到其大小和形態(tài)特征。一般來說浮游植物就是指浮游藻類，具有高生命力、高繁殖力、對外界環(huán)境變化很敏感等特征(嚴(yán)如玉等, 2020)。其種群結(jié)構(gòu)會隨空間和時間發(fā)生變化，種類組成也因水體有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)鹽類含量的不同而有顯著差別(嚴(yán)如玉等, 2020; 王艷等,2020)。

城市公園水體是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在構(gòu)建城市景觀、調(diào)節(jié)城市氣候、創(chuàng)造適合城區(qū)居民生活和工作環(huán)境方面的作用尤為突出。近年來很多生態(tài)公園景觀水體富營養(yǎng)化加劇，其關(guān)注度逐年增加。浮游藻類調(diào)查常被用作其水體營養(yǎng)狀態(tài)判斷和公園水質(zhì)管控的重要依據(jù)(朱明明等, 2020; 張平等, 2017; 朱為菊等, 2014)。本研究調(diào)查了深圳福田紅樹林生態(tài)公園的浮游藻類種類多樣性，掌握該公園水體浮游藻類種類組成、空間分布及季節(jié)變化情況，以期為福田紅樹林的保護(hù)和管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

深圳福田紅樹林生態(tài)公園(113°56′～114°3′ E，22°30′～22°32′ N)位于福田紅樹林國家級自然保護(hù)區(qū)東側(cè)，南面為深圳灣海域，與香港米埔自然保護(hù)區(qū)隔河相望，面積約38 hm2，是深圳灣濕地的重要組成部分(石婷等, 2015)。深圳福田紅樹林生態(tài)公園由福田區(qū)人民政府等5家政府機(jī)構(gòu)共同建設(shè)，于2015年12月正式向公眾開放，是一個集生態(tài)修復(fù)、科普教育、休閑游憩等功能為一體的城市公園。

根據(jù)該生態(tài)公園的水體分布特征，共設(shè)置了5個采樣點(diǎn)：大湖(1#)、小湖(2#)、老河口(3#)、監(jiān)測站(4#)和修復(fù)帶(5#)(圖1)。本次研究分別于2019年1月、4月、7月和10月進(jìn)行4次樣品采集，其中監(jiān)測站和修復(fù)帶于2019年4月開始采樣調(diào)查。

圖1 福田紅樹林生態(tài)公園水質(zhì)采樣點(diǎn)位置圖Fig.1 Location of sampling sites in Futian mangrove ecological park

以上5個采樣點(diǎn)生境差別較大：小湖周邊水生高等植物豐茂，水體封閉，豐水期最深超過4 m；大湖水面開闊，深度較淺，清澈見底，有時從河口抽水來補(bǔ)充；修復(fù)帶位于海域內(nèi)灣處，周圍水生植物較多；老河口水體與海水相連，水體流動性強(qiáng)，泥沙含量較高；監(jiān)測站周圍有灘涂，經(jīng)常有來自深圳灣的活水補(bǔ)充，水體泥沙含量很高。

1.2 樣品采集與分析

用25#的浮游生物網(wǎng)采集樣品，沉淀濃縮固定后用于浮游藻類鑒定。用有機(jī)玻璃采水器采集表層水樣2 L，用15‰Lugol’ s試劑固定后靜沉24～36 h，轉(zhuǎn)入定量標(biāo)本瓶中定容并標(biāo)記。觀察時將濃縮樣搖勻，取0.1 mL于血球計數(shù)板中，置于10×40倍顯微鏡下對各種藻類進(jìn)行個體計數(shù)。一般每樣計數(shù)2片(如果2片的數(shù)值與其平均值之差＞±15%，需進(jìn)行第3片計數(shù))，換算出1 L水樣中所含藻類的個體數(shù)量(趙先富等, 2005;胡方凡等,2011)。

1.3 水質(zhì)狀況

從水體鹽度來看，小湖為淡水湖泊，鹽度最低，其鹽度為0.21‰～0.35‰；大湖為半咸水，水體鹽度范圍為0.43‰～5.48‰；修復(fù)帶、監(jiān)測站、老河口的鹽度最高，因?yàn)樗w與海水相連，均為半咸水，水體鹽度分別為1.30‰～11.61‰、0.67‰～14.10‰、1.21‰～11.61‰。5個樣點(diǎn)均在冬季鹽度最高，春夏季由于降水充沛而鹽度較低，秋季鹽度較春夏季高。

水體營養(yǎng)鹽的含量和季節(jié)方面，大湖、小湖的氮含量遠(yuǎn)比其它幾個點(diǎn)低，水體氮含量為1.09 ～2.33 mg/L、1.34～2.35 mg/L，修 復(fù) 帶、監(jiān)測站、老河口的水體氮含量為3.59～6.69 mg/L、3.43～6.55 mg/L、2.67 ～8.10 mg/L，但季節(jié)變化不明顯；大湖和老河口磷含量很低，為0～0.37 mg/L、0.07～0.36 mg/L，其次是小湖，為0～0.44 mg/L，修復(fù)帶、監(jiān)測站的水體磷含量分 別 為0.03～1.02 mg/L、0.11 ～0.56 mg/L。

1.4 多樣性分析

多樣性指數(shù)可用來表示物種的數(shù)量和物種分布的均勻性，多樣性指數(shù)越高，說明群落越穩(wěn)定，抵抗外界干擾的能力就越強(qiáng)。群落的物種數(shù)量越多，多樣性指數(shù)值就越大，多樣性指數(shù)與種群個體數(shù)量也相關(guān)(王江源等, 2011)。本研究主要計算Shannon-Weiner多樣性指數(shù)(H′)、Margalef物種豐富度指數(shù)(H)和Simpson優(yōu)勢度指數(shù)(D)(沈韞芬等, 1994)。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物組成

本研究共鑒定出浮游植物7門55屬69種，各門藻類種屬數(shù)依次為：硅藻(Diatom)15屬22種，綠藻(Chlorophyta)20屬26種，藍(lán)藻(Cyanophyta)9屬9種，甲藻(Dinoflagellate)4屬5種，隱藻(Cryptophyta)1屬1種，裸藻(Euglena)3屬3種，金藻(Chrysophyta)3屬3種。各采樣點(diǎn)浮游植物物種數(shù)季節(jié)變化見圖2。

圖2 浮游植物種類組成Fig.2 Species composition of phytoplankton

硅藻中以小環(huán)藻屬(Cyclotella)、舟形藻屬(Navicula)、菱形藻屬(Nitzschia)為主；綠藻以柵藻屬(Scenedesmus)、十字藻屬(Crucigenia)、卵囊藻(Oocystis)、小球藻(Chlorella vulgaris)的種類為主；藍(lán)藻中以偽魚腥藻屬(Pseudanabaena)、平裂藻屬(Merismopedia)的種類為主；甲藻以裸甲藻屬(Gymnodinium)、多甲藻屬(Peridinium)、擬多甲藻屬(Peridiniopsis)的種類為主；裸藻中以囊裸藻屬(Trachelomonas)為主；金藻中以金杯藻屬(Kephyrion)和錐囊藻屬(Dinobryon)為主。

2.2 浮游植物密度與優(yōu)勢類群

浮游植物的密度變化見圖3，5個采樣點(diǎn)的藻類密度差異很大，而且隨著季節(jié)變化。老河口的年均藻密度最高(3.47×103個/mL)，其次為監(jiān)測站(2.92×103個/mL)、修復(fù)帶(1.84×103個/mL)、小湖(1.00×103個/mL)，大湖的藻密度最低(0.09×103個/mL)。

在季節(jié)變化方面，大湖的藻密度在1月最高，為0.19×103個/mL，小湖、修復(fù)帶的藻密度在7月最高，分別為1.73×103個/mL、2.6×103個/mL，監(jiān)測站和老河口藻密度保持逐月增加的趨勢，在10月最高，分別為7.06×103個/mL、10.18×103個/mL。

5個采樣點(diǎn)浮游植物的種類組成與優(yōu)勢類群差異較大(圖3)。大湖的種類較少，無明顯優(yōu)勢門。小湖的優(yōu)勢門變化情況為：1月為甲藻，4月為藍(lán)藻，7月和10月主要以綠藻為優(yōu)勢。修復(fù)帶的優(yōu)勢種變化情況為：4月為硅藻，7月為藍(lán)藻，10月為硅藻。監(jiān)測站與老河口相似，全年以硅藻為優(yōu)勢種。

圖3 不同月份浮游植物總密度Fig.3 The total density of phytoplankton in different months

2.3 多樣性指數(shù)

多樣性指數(shù)表示群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，反映兩方面的內(nèi)容：(1)群落內(nèi)種的數(shù)量；(2)各種內(nèi)個體數(shù)的均等性，即種數(shù)越多，而且各個種的個體數(shù)相等，多樣性就越大(劉書宇等, 2007)。分析了5個采樣點(diǎn)在4個季度的H′、H和D指數(shù)，結(jié)果顯示：福田紅樹林生態(tài)公園的浮游藻類多樣性指數(shù)存在較大的時空差異，H′變化范圍為0～2.94，平均值1.29；H變化范圍為0～3.8，平均值為1.67；D變化范圍為0～0.92，平均值0.60(表1)。

表1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)Table 1 Diversity index of phytoplankton community structure

水體越干凈，多樣性指數(shù)越高；水體如果被污染，多樣性指數(shù)會降低(劉忱等, 2015)。但也有學(xué)者提出質(zhì)疑，用多樣性指數(shù)表示浮游生物的群落特征雖應(yīng)用廣泛，但受多種因素的影響，如樣品大小、鑒定程度以及水質(zhì)狀況等，而且用多樣性指數(shù)表征水體污染程度時對水質(zhì)的要求也有一定范圍。例如，在極清潔的水體中，由于水體的寡營養(yǎng)而導(dǎo)致浮游植物的種類和數(shù)量都不多，這時多樣性指數(shù)也很低。也有學(xué)者在計算重污染水體的多樣性指數(shù)時，得到重污染水體的多樣性指數(shù)高，而與其它指標(biāo)相關(guān)性不好的結(jié)果(董立新等, 2017; 張景平等, 2010)。

本研究中，大湖浮游藻類的種類和數(shù)量較少，多樣性指數(shù)很低，但大湖的水質(zhì)狀況很好。因此，用多樣性指數(shù)表示水體污染程度時，需結(jié)合水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行綜合評價。

3 討論

3.1 浮游植物群落季節(jié)變化

浮游植物群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化主要受水溫和營養(yǎng)鹽影響。大湖營養(yǎng)鹽的含量極低，浮游植物種類一直很少。小湖為淡水湖泊，與天然湖泊類似，氣溫較低時適合硅甲藻類生長，氣溫較高時適合藍(lán)綠藻生長(王國濤等, 2021)；修復(fù)帶位于海域內(nèi)灣處，但其周圍水草豐茂，水體在夏季營養(yǎng)鹽的含量較高，因此出現(xiàn)了與小湖類似的夏季藍(lán)綠藻優(yōu)勢現(xiàn)象。而老河口、監(jiān)測站位于河口處，不同于淡水湖泊，全年均以硅藻為絕對優(yōu)勢。

3.2 水質(zhì)評價

以浮游植物種類和數(shù)量為依據(jù)，結(jié)合水質(zhì)參數(shù)，可以對水體進(jìn)行水質(zhì)判斷，從而提出合理的水體管理建議。對于淡水水體，提出了用藻類群落組成和優(yōu)勢種群的變化來評價水體污染的方法(表2)(金相燦等, 1990)，故小湖適用，其它幾個監(jiān)測點(diǎn)屬于半咸水水體，不適用于該方法。1月小湖的優(yōu)勢種是甲藻門的裸甲藻，4月優(yōu)勢種是藍(lán)藻門的偽魚腥藻；7月優(yōu)勢種是藍(lán)藻門的平裂藻，金藻數(shù)量也較多；10月綠藻門的小球藻為優(yōu)勢種。由優(yōu)勢種群來判斷，小湖處于貧營養(yǎng)或中營養(yǎng)水平。結(jié)合小湖的水質(zhì)參數(shù)，小湖的總N、P含量在調(diào)查期間均比較低，pH值介于微酸性到微堿性間，也說明小湖目前處于較低的營養(yǎng)水平階段。

表2 不同營養(yǎng)類型湖泊中常見主要浮游植物群落特征Table 2 Main phytoplankton community characteristics in lakes with different trophic types

從優(yōu)勢種來看，老河口、監(jiān)測站和修復(fù)帶3個樣點(diǎn)大部分季節(jié)的優(yōu)勢種是硅藻類，主要有舟形藻、小環(huán)藻、菱形藻，小環(huán)藻和菱形藻為可引發(fā)水華或赤潮的藻類。修復(fù)帶在調(diào)查期間菱形藻數(shù)量較多，并且不同月份先后發(fā)現(xiàn)了不少的骨條藻、根管藻、海鏈藻，這幾種藻是常見的赤潮藻，容易造成水質(zhì)惡劣，對漁業(yè)及其它水產(chǎn)動物帶來嚴(yán)重危害。監(jiān)測站和老河口中硅藻占絕大多數(shù)，但菱形藻和小環(huán)藻有上升的趨勢，并且在10月密度較高，雖然調(diào)查期間沒有發(fā)生赤潮，但有潛在的威脅，值得注意。建議以浮游植物多樣性指數(shù)和水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行水體污染程度評價。除水體中的N、P等營養(yǎng)鹽外，浮游藻類的群落結(jié)構(gòu)還受外界條件的影響，而且藻類的生活史很短，在短期之內(nèi)能急劇繁殖，也能快速消亡，群落結(jié)構(gòu)變化較快。應(yīng)加大監(jiān)測頻次，準(zhǔn)確地反映浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的變化，利用浮游藻類評價水質(zhì)必須結(jié)合水質(zhì)的其它指標(biāo)。

4 結(jié)論

福田紅樹林生態(tài)公園共觀察到浮游植物55屬69種，主要由綠藻門(20屬26種)、硅藻門(15屬22種)和藍(lán)藻門(9屬9種)組成，同時還有少量的裸藻、隱藻、甲藻、金藻等其他藻類(合計11屬12種)。浮游植物密度在5個采樣點(diǎn)差異大，而且隨季節(jié)變化大。大湖的藻密度在各個季度均較低，小湖和修復(fù)帶藻密度相對較高，7月有明顯的夏季高峰，分別為1.73×103個/mL、2.6×103個/mL，監(jiān)測站和老河口藻密度在秋季達(dá)到最高峰，分別為7.06×103個/mL、10.18×103個/mL，主要?dú)w因于舟形藻和小環(huán)藻等硅藻的大量增殖。5個樣點(diǎn)H′、H和D指數(shù)均較低，且季節(jié)變化大。