刘之威１，晏 妮１，任启飞２，陈 椽１
（１．贵州师范大学生命科学院，贵阳 ５５０００１；２．贵州省植物研究所，贵阳 ５５０００１）
摘要：２０１２年８月对贵州舞阳河风景区浮游植物进行了调查，并对水体的水质进行了评价。结果表明，调查期间鉴定出的浮游植物属于５门５８属共１４９种，其中硅藻种数最多，占总种数的４６．３１％。舞阳河夏季浮游植物细胞密度平均值为１６．７×１０５个／Ｌ，生物量平均值为１．５８ ｍｇ／Ｌ。使用指示生物法和多样指数法，表明舞阳河水质总体处于α－中污带与β－中污带之间。
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关键词 ：贵州舞阳河；浮游植物；群落结构；水质评价
中图分类号：Ｘ８２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：０４３９－８１１４（２０１５）０２－０３２６－０５
ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１５．０２．０１８
浮游植物是水体中的初级生产者，在水体生态系统的物质和能量转化中起着重要作用，其群落结构直接影响水生系统的功能和结构，并能对环境变化迅速做出响应,故浮游植物的群落结构与其生活水域的水质状况密切相关，在一定程度上反映了水体的生态环境状况，因此利用浮游植物评价和监测水质得到了广泛的应用［１］。
舞阳河全长４００多千米，发源于贵州省瓮安县谷才村，流经黔东南州黄平、施秉、镇远、岑巩和铜仁地区玉屏县，出湖南新晃、黔阳等地汇入洞庭湖。舞阳河国家级风景区属于舞阳河施秉县段，以县城为中心向东、北、西呈扇形展开，该区域属中亚热带湿润季风气候区，景区内森林茂密，植物种类丰富。风景区水域包括上舞阳三峡、下舞阳三峡及杉木河等。近年来对景区水域的浮游植物研究较少，仅有陈椽等［２］对风景区水域的藻类植物区系组成做过初步研究。目前，对风景区水域内浮游植物群落结构的研究以及利用浮游植物评价和检测水质基本属于空白状态。本研究对舞阳河风景区不同水域浮游植物的群落结构进行了详细论述，并利用系统聚类法与浮游植物评价的方法对不同水域的水质进行了评价和检测。
１ 材料与方法
１．１ 采样点设置
本研究根据舞阳河国家级风景区的水域分布，选取了９个采样点（图１）。
在舞阳河干流上取６个点。前３个点位于大坝上游，属于上舞阳景区，为水库水体，点１位于上舞阳小塘河支流的入水口；点２位于河流主干道；点３位于大坝前方５０ ｍ处。后３个点在大坝下游，为河流水体，点４位于施秉县城内；点５位于下舞阳景区的游轮码头；点６位于镇远青龙洞。水流方向与采样点序号从小到大的排列方向相同。
在舞阳河支流上取３个点。点７和点８均位于舞阳河的支流杉木河上，水流较快。点７位于漂流河段，在点８的上游。点８位于杉木河口，距离舞阳河杉木河入水口约１ ｋｍ。点９位于下舞阳河支流相见河的游轮码头。
在９个采样点中，位于杉木河上的点７、点８和位于施秉县城内的点４水位较浅，肉眼可见河床，且流速较大。处于漂流河段的点７进行漂流的游人很多。同为游轮码头的点５和点９游轮和游人较多。
１．２ 采样和分析方法
理化监测项目有透明度（ＳＤ）、化学耗氧量（ＣＯＤ）、总氮（ＴＮ）、总磷（ＴＰ）。透明度采用塞氏圆盘法；溶解氧浓度采用ＨＡＮＮＡ １ ＨＩ９１４１０型溶解氧测定仪测定；其余理化项目采集后带回实验室测定，依照《水质分析方法（国家）标准汇编》规定的方法进行。叶绿素ａ浓度的测定采用分光光度法。浮游植物采集及定性定量分析依照《淡水浮游生物研究方法》进行。
多样性指数根据Ｍａｒｇａｌｅｆ多样性指数公式ｄ＝（Ｓ－１）/ｌｎＮ（其中Ｓ为种类数，Ｎ为个体数）， 求得浮游植物的多样性指数ｄ值。按照Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｅａｖｅｒ 多样性指数公式Ｈ＝－∑siml（Ｐｉｌｏｇ２Ｐｉ）（Ｐｉ＝Ｎｉ /Ｎ）求得浮游植物的多样性指数Ｈ值（Ｈ为Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｅａｖｅｒ多样性指数，Ｓ为种类数）。按照Ｅｖｅｎｎｅｓ Ｉｎｄｅｘ指数公式ｅ＝Ｈ/ｌｏｇ２Ｓ，求得浮游植物的均匀度指数ｅ值［３］。以浮游植物种类和细胞数量组成原始数据矩阵，矩阵的样本为所监测的９个采样点，矩阵的变量为每个站点中的浮游植物种类。应用Ｐｒｉｍｅ软件，通过Ｂｒａｙ－Ｃｕｒｔｉｓ相似性测定，建立每个采样点的等级相似矩阵，并在此基础上建立聚类分析图［４，５］。
２ 结果与分析
２．１ 舞阳河水质影响因子
根据国家环保总局和国家质量检验检疫总局发布的《地表水环境质量标准》（ＧＢ３８３８－２００２）， 舞阳河ＴＮ含量为０．７９～１．０１ ｍｇ/Ｌ，除了点４的 ＴＮ含量超标外，其他采样点均在Ⅱ类水质标准之内； ＮＨ３－Ｎ含量为０．０６～０．２０ ｍｇ/Ｌ，所有采样点的ＮＨ３－Ｎ含量均在Ⅱ类水质标准之内。ＴＰ含量为０．０６～０．１８ ｍｇ／Ｌ， 除了点８以外， 其余８个采样点均未达到Ⅱ类水质标准； 其他各项监测指标均达Ⅱ类水质标准要求（表１）。
由表1可知，各采样点的ＴＮ变化幅度相对较小，ＴＰ则有较大变化。位于干流上游的３个采样点的ＴＰ含量小于干流下游的３个采样点，这可能是因为上游人烟稀少，含磷的化合物排入较少，故其含量较低。而下游３个采样点中，点４与点６均位于县城内，点５为游轮码头，人口稠密，生活污水和含有磷肥的地表水排入较多。而剩下的３个采样点中，点７位于杉木河上游，水流较急，水流侵蚀含磷矿石使得含磷化合物溶于水体导致ＴＰ含量升高。在水体流向下游的过程中，水流速度减缓，水体中含磷化合物逐渐沉积在河床上，故位于杉木河下游的点６的ＴＰ含量较点5减少。点９为相见河上的游轮码头，游人较多，生活污水的排入造成ＴＰ含量较大。
２．２ 浮游植物种类组成和分布特征
对本次调查所采集的样品进行定性分析，初步鉴定出浮游植物属于５门７纲１８目２８科５８属共１４９种。其中以硅藻门的属、种数及其所占比例最高，共计２０属６９种，占总种数的４６．３１％；其余依次为绿藻门２１属４６种，占总种数的３０．８７％；蓝藻门１３属２７种，占总种数的１８．１２％；隐藻门２属５种，占总种数的３．３６％；甲藻门２属２种，占总种数的１．３４％（图２）。
以９个采样点中至少出现４次的浮游植物为常见种。蓝藻门中的常见种包括不定微囊藻（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓｉｎｃｅｒｔａ），边缘微囊藻（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｓｍａｒｇｉｎａｔａ），高氏隐球藻（Ａｐｈａｎｏｃａｐｓａｋｏｏｒｄｅｎｓｉ）；硅藻门中的常见种包括眼斑小环藻（Ｃｙｃｌｏｔｅｌｌａｏｃｅｌｌａｔａ），科曼小环藻（Ｃｙｃｌｏｔｅｌｌａｃｏｍｅｎｓｉｓ），肘状针杆藻（Ｓｙｎｅｄｒａｕｌｎａ），尖针杆藻（Ｓｙｎｅｄｒａａｃｕｓｖａｒ），短线脆杆藻（Ｆｒａｇｉｌａｒｉａｂｒｅｖｉｓｔｒｉａｔａ），钝脆杆藻（Ｆｒａｇｉｌａｒｉａｃａｐｕｃｉｎａ），短小舟形藻（Ｎａｖｉｃｕｌａｅｘｉｇｕａ）；甲藻门中的常见种包括角甲藻（Ｃｅｒａｔｉｕｍｈｉｒｕｎｄｉｎｅｌｌａ）；隐藻门中的常见种包括卵形隐藻（Ｃｒｙｐｔｏｍｏｎａｓｏｒａｔａ），啮蚀隐藻（Ｃｒｙｐｔｏｍｏｎａｓｅｒｏｓａ）；绿藻门中的常见种为球衣藻（Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓｇｌｏｂｏｓａ），微球衣藻（Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓｍｉｃｒｏｓｐｈａｅｒｅｌｌａ），双对栅藻（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓｂｉｊｕｇａ），柯氏并联藻（Ｑｕａｄｒｉｇｕｌａｃｈｏｄａｔｉｉ）［６－９］。
各采样点的浮游植物种数如表２所示。由表２中知，位于大坝上游的３个采样点，在种类上以蓝藻门和绿藻门为主，两者所占比例接近８０．００％。位于相见河游轮码头的点９与上游３个采样点的种类组成相近，蓝绿藻种类占总种类的７２．００％。干流上大坝下游的３个点，在种类上以硅藻门和绿藻门为主，硅藻门植物最多，绿藻门次之，硅藻门和绿藻门种类占总种数的８０．７７％～９２．５９％。在这３个点中，位于下舞阳景区游轮码头的点５的浮游植物种数最多，且每门浮游植物的种类大于其他两个点。杉木河上的点７和点８的种类组成相近，在种类上以硅藻门为主，硅藻门种数占总种数的７５．００％以上。
２．３ 浮游植物细胞密度、生物量的水平分布
由图３可知，舞阳河夏季浮游植物的平均细胞密度为１６．６８×１０５个／Ｌ，变化幅度为１．７０×１０５～６４．８９×１０５个／Ｌ。各样点细胞密度的排列顺序为３＞２＞１＞９＞５＞４＞８＞７＞６。生物量的平均值为１．５８ ｍｇ／Ｌ，变化幅度为０．２３～３．８０ ｍｇ／Ｌ。各样点生物量排列顺序为３＞１＞９＞２＞５＞８＞４＞６＞７（图４）。生物量的大小排序与细胞密度不尽相同，这主要是由于不同种类藻类的体积差异较大。如点９的总细胞密度小于点２，但其甲藻门密度相对较大，而甲藻门细胞体积相对较大，故其生物量大于点２。点４细胞密度大于点８，但点８中细胞体积较大的硅藻门和隐藻门密度较大，故点4生物量小于点８。由于点6含有较多细胞体积较大的绿藻门植物，故点６的生物量大于点７。
上游3个样点的平均细胞密度为３９．２７×１０５个/Ｌ，平均生物量为２．６４ ｍｇ/Ｌ；下游３个点的平均细胞密度为５．２０×１０５个/Ｌ，平均生物量为０．９４ ｍｇ/Ｌ。上游的平均细胞密度约是下游的７．6倍，平均生物量约为下游的２．８倍，由图２可知，上游蓝藻门的密度和比例均远高于下游，这可能是因为上游水坝的建立使水体流速较缓，水体滞留时间变长，水体环境更适宜浮游植物特别是蓝藻门植物的生长。
２．４ 浮游植物群落聚类分析
对各采样点浮游植物的密度进行４次开方后构建Ｂｒａｙ－Ｃｕｒｔｉｓ相似矩阵，在此基础上采用组间平均聚类法进行分层聚类分析，结果如图５所示。由图５可知，若以采样点生物样本组成相似的３０％为标准，各采样点可以分为４大类，第一类为点１、２、３、９，这一类由上游３个点与相见河码头采样点组成，其基本特征是在种类和细胞密度组成上，蓝藻门占据第一优势，绿藻门占据第二优势，为蓝绿藻群落；第二类为点５，这类在种类上以硅藻门和绿藻门为主，在细胞组成上各门分布较为均匀，蓝藻门密度最大，次之为隐藻门，再次之为硅藻门，为蓝－隐－硅藻群落；第三类为点４，７，８，这一类在种类和细胞密度组成上都以硅藻为主，为硅藻群落；第四类为点６，在种类和细胞密度组成上以硅藻门和绿藻门为主，为硅藻和绿藻群落。
根据浮游植物群落聚类分析结果可知，所调查的采样点可以分为４个类型，第一类型为舞阳河水坝上游和相见河游轮码头；第二类型为下游干流的游轮码头；第三类型为杉木河和施秉城中段；第四类型为镇远青龙洞。其中，第一类型和第二类型的水体流速比第三类型缓慢。这是因为大坝的建立使大坝上游的水体流速减缓，而两个码头虽在空间上远离大坝上游，但其选址均为水流平缓易于游船停泊之处。第三类型的采样点在地理位置上较接近，杉木河的河水直接流入施秉城中段水域，且河床肉眼可见，水流流速较急。第四类型在空间上远离其他类型，其浮游植物群落结构也与其他类型大不相同，与其他类型的样本组成相似性不到１０％。
水体流速是浮游植物生长的重要影响因子，关于流速和浮游植物生长的相关研究，有的学者认为浮游植物的生长速率随流速的增加而减小，在流速接近于０时达到最大；有的学者认为流速对浮游植物生长的影响存在一个临界阈值，当流速大于或小于这个临界阈值时，浮游植物的生长速率减小［１0］。在气候条件和营养盐条件均适宜浮游植物生长的情况下，流速成为主要的限制因子［１1］。由本研究调查结果可知，第一类型和第二类型的群落相似性较其他类型接近，水体流速也比其他类型小，两者浮游植物的细胞密度和生物量均远高于其他类型（图２，图３），这表明流速很可能是影响舞阳河水域浮游植物群落结构和生长的重要因素。
２．５ 水质评价
水生生物已广泛应用于水环境监测，各藻类类群在群落中所占比例常作为污染指标的检测依据［１2－１4］。参考国内外已报道的污染指示藻种及其指示污染等级［１5，16］，此次舞阳河出现的污染藻类共有５６种，其中指示多污带的有３种，指示α－中污带的有３２种，指示β－中污带的有４０种，指示寡污带的有１４种，各采样点的污染指示种分布情况见表２。从污染指示种种类上看，α－中污带指示种与β－中污带指示种占主要优势，因此可认为舞阳河水体水质在整体上处于α－中污带与β－中污带之间。
詹玉涛等［１7］利用指示性生物法对河流的污染程度进行划分，蓝藻门占７０．００％以上，耐污种大量出现的为多污带；蓝藻门占６０．００％左右，浮游植物较多为α－中污带；硅藻门及绿藻门为优势类群，各占３０．００％左右为β－中污带；硅藻门为优势类群，占６０．００％以上为寡污带。第一类型蓝藻门共占６８．００％，浮游植物细胞密度较大，应处于α－中污带。而第二类型蓝藻门占３４．１１％，硅藻门占２２．１５％，应处于α－中污带与β－中污带之间。第三类型的硅藻门占７０．９５％， 应处于寡污带。第四类型硅藻门占３０．００％，绿藻门占６０．００％， 应处于α－中污带与β－中污带之间。
按照多样性指数ｄ值评价水体污染程度的标准（０～１为重度污染；１～２为严重污染；２～４为中度污染；４～６为轻度污染；大于６为清洁水）、多样性指数Ｈ值评价水体污染程度的标准（０～１为重污染；１～３为中污染；大于３为轻污染或无污染）以及均匀度指数ｅ值评价水体污染程度的标准（０～０．３为重污染；０．３～０．５为中污染；０．５～０．８为轻污染），由表３可知，第二类型水质最好，为轻污染；第三类型次之，也为轻污染；第四类型第三，为中污染；第一类型水质最差，也为中污染。
综合两种评价方法可知舞阳河水体在总体上处于α－中污带与β－中污带之间，而４种类型中，水质优劣程度由高到低依次为第二类型＞第三类型＞第四类型＞第一类型。
３ 小结与讨论
夏季舞阳河鉴定出浮游植物５门７纲１８目２８科５８属共１４９种。其中以硅藻门的属、种数及其所占比例最高，共计２０属６９种，占总种数４６．３１％；其余依次为绿藻门２１属４６种，占总种数的３０．８７％；蓝藻门１３属２７种，占总种数的１８．１２％；隐藻门２属５种，占总种数的３．３６％；甲藻门２属２种，占总种数的１．３４％。平均细胞密度为１６．６８×１０５个/Ｌ，变化幅度为１．７０×１０５～６４．８９×１０５个/Ｌ。生物量的平均值为１．５８ ｍｇ/Ｌ，变化幅度为０．２３～３．８０ ｍｇ／Ｌ。
对浮游植物群落进行分层聚类分析，结果表明，所调查的采样点可以分为４个类型，第一类型为舞阳河水坝上游和相见河游轮码头，为蓝绿藻群落；第二类型为下游干流的游轮码头，为蓝－隐－硅藻群落；第三类型为杉木河和施秉城中段，为硅藻群落；第四类型为镇远青龙洞，为硅绿藻群落。
根据指示性生物法和多样指数法，舞阳河水质在总体上处于α－中污带与β－中污带之间，而4个类型中，水质由高到低依次为第二类型、第三类型、第四类型、第一类型。
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（责任编辑 韩 雪）