闽江建溪流域浮游植物群落结构与评价

时间：2024-05-24

李万宝

(南平市水产技术推广站，福建南平 353000)

建溪是闽江上游三大溪中最大的溪流，为树枝状水系。水系源头在武夷山脉和仙霞岭余脉，南平以上流域面积16 396 km2，占闽江流域的27%。河系贯通武夷山、建阳、浦城、松溪、政和、建瓯、延平七个县市。河流总长635.6 km，流域内有大小溪流120多条。建溪上游是武夷山保护区，下游是福州市饮用水水源闽江，因而其水质状况的好坏至关重要。浮游植物与水环境关系密切，其可吸收水体中大量的氮、磷等营养物质，对净化和改善水环境起到积极作用；反之当周边水环境受到污染或发生急剧变化时，也会影响浮游植物的种类、数量和组成结构。因此，通过研究某一水域浮游植物的群落结构组成和变化特点，分析其生物多样性指数，可了解水体受污染和营养化的程度。目前国内对于应用浮游植物群落结构特征和生物多样性指数评价水体的研究已有相关的报道[1-4]，但关于福建省淡水水域研究相对滞后，迄今为止还没有对建溪浮游植物群落结构研究的系统报道。本研究是在福建省人民政府要求渔业行政管理部门要加强内陆重点水域渔业环境进行监测的背景下开展的，通过对建溪流域浮游藻类植物群落结构[5]、生态分布进行调查，利用藻类植物多样性指数对水体状况进行初步评价[6]，为全面了解建溪水环境质量提供科学依据，也为水体保护和水资源合理开发提供基础资料和生物学依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集、处理和鉴定

调查共设置4个采样点(图1)，分别为建瓯徐墩JX-1#、政和普早渡口JX-2#、建瓯东溪口JX-3#、延平大横JX-4#。2014年，根据溪河径流量特点，选择丰水期的5月和平水期的9月作为采样月份，采样监测频率为每月上、中、下旬各一次。浮游藻类的定性采集用25#浮游生物网，使网口在水面以下深约50 cm处，做“∞”形反复拖拽，拖曳速度每秒约20～30 cm，时间为3～5 min。然后将采集的样品用1.5%鲁哥氏液进行固定。定量样品的采集：用5 L有机玻璃采水器采样后，取1 L水样，用1.5%鲁哥氏液进行固定[7]。采集的浮游植物样品经过静置、沉淀、浓缩后装入贮存瓶中，样品在光学显微镜下鉴定种类、计数细胞数量并换算为细胞密度[6]。

1.2 数据处理

一般情况下，在清洁水体中生物种类多样，数量较少；在污染水体中，敏感种类消失，耐污种类大量繁殖，种类单纯，数量很大。多样性指数法在确定物种、判断物种耐性的要求不严格，较为简便。故本文采用Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J)进行评价。计算公式如下：

1)Shannon-Wiener多样性指数(H′)

(1)

式(1)：Pi为第i中的个体数(ni)与总个体数(N)的比值(ni/N);S为物种数。评价标准为：H′>3(轻或无污染)，H′=1～3(中污染)，H′=0～1(重污染)。

2)Pielou物种均匀度指数

J=H′/lnS

(2)

式(2)中，J为均匀度指数；H′为Shannon—Wiener多样性指数；S为藻类植物属数。评价标准：J=0.5～0.8(轻污染)，J=0.3～0.5(中污染)，J=0～0.3(重污染)[8]。

利用SPSS 11.0软件、Excel对采集样本进行数据分析处理。

2 结果与分析

2.1 浮游植物群落组成

参照《中国淡水藻类》[9]、《淡水微型生物图谱》[10]等，5月和9月两个月共采集10批样，共鉴定出浮游植物6门43属58种(表1)。其中，硅藻门(Bacillariophyta)最多，有30种，占总种数51.72%；其次为绿藻门(Chorophyta)，20种，占总种数34.48%；裸藻门(Euglenophyta)、蓝藻门(Cyanophyta)均为3种，各占总种数5.17%；甲藻门(Pyrrophyta)、隐藻门(Cryptophyta)均为1种，各占总种数1.72%。

表1 建溪流域浮游植物种类Tab.1 Phytoplankton species in Jianxi River Basin

续表1

调查结果显示，5月和9月浮游植物种类变化不大，藻相比较稳定，以硅藻、绿藻为主。其中硅藻种类数5月和9月变化不大，分别为28种和27种；绿藻种类数5月为11种，9月增加至17种。

2.2 浮游植物细胞密度与变化规律

浮游植物的细胞密度范围在0.40×105～7.10×105ind/L。5月份平均细胞密度1.46×105ind/L，较大值出现在政和普早渡口和延平大横段，分别为2.40×105ind/L和2.20×105ind/L，建瓯徐墩段细胞密度最低，仅为0.40×105ind/L。9月份平均细胞密度为2.74×105ind/L，较大值出现在政和普早渡口段，为7.10×105ind/L，建瓯徐墩段仍为最低，为0.55×105ind/L。但从各站位来看，除建瓯徐墩段相对稳定外，其他段存在明显的环境与季节差异(表2)，这可能是因为徐墩段站位在北津电站大坝上游，水面宽，水位高，水体受外界环境影响较小；其他站位基本上属于河流型水域，水体交换比较充分，受外界温度影响较大，所以普遍水温较高的9月份平均细胞密度高于水温相对较低的5月份。

表2 建溪流域浮游植物的细胞密度Tab.2 Phytoplankton cell density in Jianxi River Basin

2.3 浮游植物多样性指数分析

2.3.1 浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数(H′)

5月份浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数(H′)平均值为3.11，H′变化范围在2.55～3.68之间；9月份多样性指数H′平均值为3.43，变化范围在2.74～3.83之间(表3)。整体来看，建溪流域总体水质状况为轻或无污染。

表3 建溪流域浮游植物多样性指数Tab.3 Phytoplankton diversity index in Jianxi River Basin

2.3.2 浮游植物Pielou均匀度指数(J)

5月份浮游植物的Pielou均匀度指数平均值为0.76，变化范围为0.64～0.81；9月份浮游植物的Pielou均匀度指数平均值为0.77，变化范围为0.61～0.86。5月和9月浮游植物的均匀度变化不大，建溪流域水质状况为轻污染(表4)。

表4 建溪流域浮游植物Pielou均匀度指数Tab.4 Phytoplankton Pielou evenness index in Jianxi River Basin

3 结论与讨论

3.1 浮游植物群落特征

本次调查可知，闽江建溪流域浮游植物共6门43属58种，主要以硅藻、绿藻为主。常见的有硅藻门的颗粒直链藻、缢缩异极藻、尖针杆藻，绿藻门的四尾栅藻、小球藻。建溪流域浮游植物群落密度也存在着季节变化，与许多研究报道结果相似[11]，即春、冬季低，夏季高，其最主要的因素是随着季节的变化，水温和光照也在变化，夏季水温高且光照强，有利于浮游植物的生长和繁殖；同时5月正处丰水期，水体交换频率大；9月则处于沽水期，所以9月的种类数多于5月，平均细胞密度9月高于5月。

种类组成也体现了季节演替过程基本符合PEG(Plankton Ecology Group)模式[12]，即5月以硅藻门为主，夏季为绿藻门为主，同时优势种在一定程度上反映出浮游植物群落结构的稳定性。不同季节中藻类植物的组成不同，主要原因是气候因素。不同季节，水平等均有差异，而不同的门类对环境条件的适应情况也有差别，因而造成了藻类植物分布的季节变化[5]。调查期间除徐墩站位，氨氮、总氮、总磷等营养盐指标季节变化幅度较小外，其他站位变化明显。如建瓯东溪口5月总氮、总磷分别为1.69 mg/L、1.33 mg/L，9月分别为2.27 mg/L、0.07 mg/L。而水域的营养盐也是影响种类组成的因素之一，这主要体现在丰水期和沽水期。

流域浮游植物的丰歉与流域周边的地理、人居环境、农业面源排放有很大关系，若泾流量相同，则耕地面积大，农业面源排放大，居住人口多，其浮游植物群落密度也大；若泾流量小，在同一季节，其浮游植物群落密度反而比泾流量大要高。

3.2 浮游植物多样性与水质评价

为弥补常规理化参数在水质评价中缺乏综合性、长期性和灵敏性，从生物多样性要素角度运用Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J)对建溪流域进行分析，结果为Shannon-Wiener多样性指数(H′)范围为2.55～3.83，Pielou均匀度指数(J)范围为 0.61～0.86，建溪流域水体状况为轻度污染。