贵州草海湿地浮游植物的群落结构及多样性分析

梁正其，陈方银，李秀红，何天容，周其椿(．铜仁学院，贵州铜仁 55400;2．贵州大学喀斯特环境与地质灾害防治教育部重点实验室，贵州贵阳 55000;．贵州大学动物科学学院水产科学系，贵州贵阳 55000)

浮游植物是水生态系统中的初级生产者，是整个水生态系统中物质循环和能量流动的基础，它对水体营养状态的变化能迅速做出响应［1］。由于浮游植物的群落结构与其生活水域的水质状况密切相关，在不同营养状态的水体中，分布着不同群落结构的浮游植物，所以浮游植物群落结构能够综合、真实地反映水体生态环境状况［2］。

贵州威宁草海湿地为国家级自然保护区，“中国生物多样性保护行动计划”将其列为一级保护湿地，其湿地生态系统包括草海深水域、浅水沼泽和莎草湿地、草甸。草海湿地集水域面积为96 km2，水域平均水深2 m。草海有着丰富的水生动植物种类和较高生产力的水生生物群落，系统结构和功能完整，为我国亚热带高原湿地生态系统的典型代表。

草海曾遭受到周围铅锌冶炼及大量生活生产废水的污染［3－4］。2007年钱晓莉对草海水域部分汞分布规律做了初步研究，结果表明水体汞含量虽然不高，但沉积物汞浓度达到762．7 ～1 014．7 ng/g，超过沉积物I类标准5 倍［5］。显然，草海湿地沉积物曾遭受到明显的汞污染，对其生态系统安全造成潜在的威胁。2005年潘鸿等对草海浮游植物进行研究，发现藻类极多，出现水华，污染较为严重［6］。随着我国工业的迅速发展和城市化进程的加快，工业废水和生活污水排放量日益增加，流域开发加剧，加上人们环境意识的淡薄，给许多的水环境造成不良的影响，水质恶化、水体富营养化、生物群落的退化等环境问题不断发生，致使水生生态系统遭到严重破坏，水环境问题已经成为我国当前面临的主要环境问题之一。浮游生物、水生微型动物、大型底栖无脊椎动物、颤蚓、摇蚊幼虫、硅藻、小球藻、栅藻、水生维管束植物等均可用作水污染的指示生物。我国从20世纪60年代起开始对水质进行生物监测的，到目前为止，取得了很多的研究成果，特别是运用藻类、原生动物、底栖无脊椎动物等指示水体污染状况方面的研究较多［7－12］。自潘鸿等［6］研究以后，已过去近10年，草海管理局对草海采取禁止机动船只出没湖面，种植大量水草，严禁周边生活污水向草海的排放等措施，对草海湿地水质进行治理，现在水质已大有好转。因此，该研究通过2014年秋季的调查，了解草海湿地治理后浮游植物种群的变化，为草海污染的进一步整治提供理论依据。

1 材料与方法

1．1 采样点位置和时间 按照湖泊调查规范，根据草海水域特点，设置9个区进行采样，分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ表示。采样点具体位置如图1。

1．2 浮游植物采集、计数方法 定性样品用25号浮游生物网采集，在水深0．5 m处以5 m/s的速度左右拖拉5～7 min，带回实验室在10×40倍光学显微镜下观察分类;定量样品用5 000 ml有机玻璃瓶采水器在水深上层(离湖面1 m)、中层(离湖面2 m)、下层(离湖面3 m)采水。浮游植物样品采集时，分别采取各层湖水5 000 ml，倒入桶内混匀，取出其中1 000 ml，加入5%的鲁哥氏液固定，带回实验室后，静置沉淀24 h后浓缩至20 ml供镜检。然后摇匀取出水样，取出0．1 ml样品，利用浮游植物分析框在10×40倍光学显微镜下进行分类，浮游植物分类参照韩茂森等［13］的方法。计数时摇匀浓缩液后取0．1 ml样品放入计数框中，观察400个视野。对于个体大的种类在10×10倍下观察计数，每个样品观察3片，取平均值，最后换算成每升水样藻类的细胞数量(个/L)。由于浮游植物的比重接近于l，故可以直接由浮游植物的体积换算为生物量(湿质量)，即生物量为浮游植物的数量乘以各自的平均体积，单位为mg/L。

1．3 分析数据 浮游植物的主要生态指数，如优势度(Y)、多样性(H')、均匀度(J')按以下公式计算。浮游植物优势种根据优势度值Y来确定:Y=ni/N×fi;物种多样性指数的计算采用Shannon－Wiener多样性指数物种均匀度指数J'采用Peilou的计算公式:J'=H'/log2S。式中，ni为第i种的数量;N为采集样品中的所有种类总个体数;S为种类群数;Pi为第i种的个体数与样品中的总个体数的比值(ni/N);fi为该种在各样品中出现的频率。

2 结果

2．1 浮游植物种类组成 浮游植物有7门17目2亚目33科49属109种，其浮游植物种类名录见表1。绿藻门种类最多，5目15科18属共36种，占总数的33．03%;硅藻门次之，5目8科11属共33种，占总数的29．66%;蓝藻门3目5科12属24种，占22．02%;甲藻门1目1亚目2科2属6种，占5．50%;裸藻门为1目1科1属5种，占4．59%;金隐藻门1目1科1属4种，占3．67%;金藻门1目1科1属1种，占0.92%。绿藻在物种上占显著优势，硅藻门次之。

2．2 草海湿地夏季浮游植物分布密度和生物量 草海湿地秋季浮游植物平均数量为1．73×106个/L，硅藻门数量最多，平均为5．72×105个/L，蓝藻门次之，平均为4．47×105个/L，其中硅藻门中的小环藻，蓝藻门的色球藻、微囊藻和甲藻门的坎宁顿多甲藻平均数量分别为2．32 ×105、7．19 ×104、7．26 ×104、9．58 ×104个/L。草海湿地秋季浮游植物的平均生物量为3．85 mg/L，其中硅藻门最多，平均为1．66 mg/L，甲藻门次之，平均为1．00 mg/L。

表1 草海湿地浮游植物物名录

续表1

2．3 浮游植物优势种、均匀度和多样性 该次草海湿地的调查以优势指数(Y≥0．02)［14－15］定为优势种，绿藻门的小环藻为优势种，优势度为0．027。从浮游植物多样性分析结果可知，2014年草海湿地浮游植物多样性较好，多样性指数在1．76～3．25之间，平均值为2．51;从浮游植物均匀度分析结果看，其草海湿地浮游植物均匀度指数在0．26～0．48之间，平均值为0．36;其中阳关山的均匀指数最大，姜家湾到东山中心的均匀指数最小(表2)。结果显示，草海湿地浮游植物均匀度指数较好。

表2 草海湿地浮游植物多样性值与均匀度值

3 结论与讨论

3．1 与2005年草海湿地浮游植物调查的比较 在草海湿地浮游植物种类组成研究方面，潘鸿等［6］在2004年1月至2005年1月的调查中发现，草海湿地浮游植物有7门23目41科96属，绿藻、蓝藻所占比例较高，而该次调查的浮游植物有7门17目2亚目33科49属，种类大幅度减少，尤其是绿藻和蓝藻。2005年调查发现的60多种水华藻类，该次调查几乎未见，绿藻、蓝藻所占比例从74．35%下降到55．05%，硅藻门所占比例从14．10%上升到了29．66%，其余甲藻、金藻、裸藻等种类也从11．15%上升到了14．68%，蓝藻门和绿藻门明显下降，硅藻门所占比例明显上升，且裸藻、隐藻种类有所增加。研究表明，草海湿地富营养化程度明显降低，水质变好，草海湿地富营养化程度比2005年明显降低。近10年来经过对草海湿地水质污染的治理，现已取得较好效果。

3．2 优势种、多样性指数和均匀度指数

3．2．1 优势种。优势种种类数及其数量对群落结构的稳定性有重要影响;优势种种类数越多且优势度越小，则群落结构越复杂、稳定［16］。该次调查显示，2014年草海湿地采样点的浮游植物优势种仅为小环藻1种，色球藻、微囊藻、坎宁顿多甲藻相对较多，优势种种数较少且优势度不高，表明草海湿地浮游植物群落结构稳定性相对较低。

3．2．2 藻类多样性指数与均匀度指数。以Shannon－Wiener多样性指数来看，H'值0～1为重污染，1～3为中污染，＞3为轻污染或无污染。计算结果表明，草海湿地各采样区的H'均在1～3之间，反映水体为中污染。均匀度指数J'值0～0．3 为重污染，0．3 ～0．5 为中污染，0．5 ～0．8 为轻污染或无污染。经计算，草海J'值均在0．3～0．5之间，说明水体为中污染。综上所述，草海湿地现在为中污染。

2005年潘鸿等对草海湿地浮游植物的调查研究结果显示，2005年草海湿地处于重污染状态，且频繁出现水华［6］。而该次研究表明，草海湿地为中污染状态，污染程度大大降低，究其污染程度降低的主要原因，认为有几方面:草海管理局在草海湿地种植有益水生植物，可以净化水质;打捞湿地湖泊内的腐烂垃圾;禁止动力船舶在湖面运行，改用人工划船，因动力船舶带来的污染得到控制;禁止旅客在旅游过程中乱扔垃圾等，经多年治理，草海湿地湖面垃圾减少;禁止城镇生活污水向湖内排放，草海湿地周边地区居民禁止使用含磷洗涤剂，未经处理的污水不得排入湖中;近10年来，政府每年向草海湿地内投放一定量的鲢、鳙鱼苗，滤食湖内浮游动植物，对净化草海湿地水质起到了极大的作用。

［1］HAN B P，LIN X D，LI T．Research on the eutrophication of large and medium reservoirs in Guangdong Province and policy recommendations for its prevention［M］．Beijing:Science Press，2003．

［2］SANNA S，MARIA L，MAIJA H．Long-term changes in summer phytoplankton communities of the open northern Baltic Sea［J］．Estuarin，Coastal and Shelf Science，2006，71(3/4):580 －592．

［4］李广辉．贵州省土法炼锌中环境汞污染研究［D］．重庆:西南农业大学，2004．

［5］钱晓莉．贵州草海汞形态分布特征研究［D］．重庆:西南大学，2007．

［6］潘鸿，唐宇宏，王洋，等．威宁草海的浮游植物［J］．生态科学，2008，27(5):421－423．

［7］张槐安，雷吉华．贵州草海湿地保护措施研究［C］//经济发展方式转变与自主创新－第十二届中国科学技术协会年会(第一卷)．中国科学技术协会学会学术部，2010．

［8］颜京松，游贤文．苑省三以底栖动物评价甘肃境内黄河干支流枯水期的水质［J］．环境科学，1980(4):14－20．

［9］CH C H，HUH S．Community structure and distribution of phytoplankton in the Naktong Rivere strary(in Korean)［J］．Ocean Research，1988，10(1):39－45．

［10］MUYLAERT K．Sabbek spring phytoplankton assemblages in and around the maximum turbidity zone of the estuaries of the Elbe(Germany)，the Schelde(Belgium/The Netherlands)and the Gironde(France)［J］．Journal Marine System，1999，22(3):133 －149．

［11］陈校辉，陈学进．长江江苏段底栖动物群落结构特征调查报告［J］．水产养殖，2006，27(4):11 －16．

［12］陆奎贤．珠江水系渔业资源［M］．广州:广东科技出版社，1990:26－76．

［13］韩茂森，束蕴芳．中国淡水生物图谱［M］．北京:海洋出版社，1995．

［14］李扬，李欢，江天久，等．南麂列岛海洋自然保护区浮游植物的种类多样性及其生态分布［J］．水生生物学报，2010，34(3):618 －628．

［15］杜秀宁，刘光兴．2006年冬季北黄海网采浮游植物群落结构［J］．海洋学报，2009，3(5):132 －147．

［16］LIU L H，ZHUO T，CHEN R S，et al．Community structure and diversity of phytoplankton in estuary of Yangtse River in autumn［J］．Marine Fisheries Reseach，2007，28(3):112 －119．