浑河流域硅藻群落多样性的研究

    王博涵+朱美桦+项珍龙+李丽娟+殷旭旺+白海锋

    摘 要：通过对辽宁省浑河流域60个采样点位的着生硅藻进行调查研究，并利用硅藻香农维纳指数、均匀度指数及硅藻商对浑河水质进行评价，结果显示：浑河流域共鉴定出硅藻种类20属167种，以羽纹纲中的菱形藻属、脆杆藻属、舟形藻属为主。硅藻细胞密度115.40～61 231.19 ind./cm2，平均值为8 981.56 ind./cm2 。硅藻香农维纳指数范围0.29～1.61，均匀度指数范围在0.012～0.341，硅藻商值范围为0～2.70。浑河流域着生硅藻香农维纳指数和均匀度指数相对较低。通过综合评价认为浑河流域水体受到不同程度污染，需加大保护力度。

    关键词：着生硅藻;浑河流域;群落结构;多样性指数

     硅藻是生态系统中的主要初级生产者，大多为单细胞，是水域生态系统中重要的生物组成部分。具有分布广[1]、种类多、方便采集[2]、对水环境的变化比较敏感等特点[3]，在河流水环境监测及水生态健康评价的研究中应用广泛[4-7]。

     浑河流经辽宁中部城市群，重工业相对发达、人口密集，是沿岸城市废水和废弃物排放的主要渠道。目前国内对浑河流域的硅藻群落研究甚少，为此笔者于2010年5月对浑河流域进行了野外调查，通过浑河流域的硅藻的种类、物种多样性等指数进行调查，并对浑河流域的硅藻群落进行分析和评价，希望对浑河的合理开发应用、保护水生态系统提供可靠依据。

    1 材料与方法

    1.1 采样点设置

    

    图1 浑河流域采样点分布

     浑河发源于辽宁省抚顺市，流经沈阳市区，向南流至营口市附近入辽东湾，全长415 km，流域面积 1.14万km2，年径流量30.52亿m3。该流域的自然地理特征详见相关研究[6]。本研究中，浑河流域共设定60个采样点位（图1），其中浑河上游14个;苏子河15个;浑河中下游干流13个;浑河干流的各支流18个。

    1.2 硅藻类样本的采集与处理

     在采样点河流上下游100 m 的范围内[4]，选取能抵抗水流，地势开阔且无树荫遮挡的石头，每个采样点位挑选 9块石块，用干净硬毛刷刷洗石头向阳面的硅藻，用自来水冲刷至不锈钢托盘中，用甲醛（5%）固定。样品经过浓盐酸和浓硫酸消化，Naphrax（RI=1.74）封片胶封片，用光学显微镜（LM）在1 000倍油镜下观察，视野中所有完整及破损面积不超过1/4的硅藻细胞都要鉴定和记录数量，每个样品计数超过1 000个细胞。硅藻种类的鉴定参考根据主要的相关文献[8-9]。

    1.3 数据分析和处理

     采用Biodiversity Profession 2.0计算Shannon-Weaner -多样性指数（H），Lloyd-Ghelardi均匀度指数（E）。

     水质评价标准：

     H>3为寡污带，2≤H≤3为β中污带，1≤H≤2为α中污带，0≤H≤1为多污带;

     E>0.5为清洁，0.4≤E≤0.5为β 中污带，0.3≤E≤0.4为α中污带，0≤E≤0.3为多污带。

     硅藻商（DQ）采用中心纲硅藻种数与羽纹纲硅藻种数之比表示，硅藻商（DQ）=中心硅藻纲个体总数/羽纹硅藻纲个体总数，DQ>1水体富营养化，DQ<1水体贫营养[10-12]。

     采样点的分布在ArcMap 9.3上实现。

    2 结果

    2.1 浑河流域硅藻的物种组成和群落结构

     浑河流域共鉴定出硅藻167种，隶属于2纲8科21属。其中中心纲（Centricae）2属7种，共有硅藻1.11×104个。羽纹纲（Pennatae）19属160种，共有硅藻1.41×106个。从硅藻各个属的种数组成（图2）来看，舟形藻属是浑河流域着生硅藻的优势种群。从硅藻各个属鉴定到的数量组成（图3）来看，菱形藻是数目最多的藻类，由图4（A）可见，浑河流域各个采样点着生硅藻种类数的分布情况，在浑河流域60个采样点中，硅藻种类数分布范围在2～57个，60个采样点位硅藻种类数平均值为26个。

    2.2 硅藻细胞密度

     由图4（B）可见，浑河流域着生硅藻密度在各个采样点的分布情况，在浑河流域60个采样点中，硅藻密度范围在115.40～61 231.19 ind./cm2，60个采样点位细胞密度平均值为8 981.56 ind./cm2 。其中H36点位硅藻密度最高，为61 231.19 ?ind./cm2，H28点位硅藻密度最小，为115.40 ind./cm2。采样点位H31～ H49点位于浑河中游，硅藻细胞密度相比其他点位要高，平均值为15 993.99 ind./cm2，采样点H17～H30点位于河的上游，硅藻细胞密度最低，平均值为2 049.01 ?ind./cm2。

    2.3 硅藻香农维纳指数，均匀度指数及硅藻商

    通过图5（A）、（B）、（C）可以看出，浑河流域60个采样点香农维纳指数（H）范围0.29

    图4 硅藻物种数，密度分布情况

     图5 硅藻香农维纳指数、均匀度指数和硅藻商分布

    3 讨论

    通过本次调查，分析数据表明：浑河流域共有着生硅藻 21属167种。硅藻细胞密度平均值为8 981.56 ind./cm2 。浑河香农维纳指数最高为1.61，均匀度指数最高为0.34。研究表明香农维纳指数和均匀度指数在一定程度上反应了水质好坏状况，数值越大，硅藻群落结构越趋于稳定，水质相对较好，反之则相对较差[13]。浑河流域香农维纳指数和均匀度指数相对较低，香农维纳指数范围0.29<H<1.61，均匀度指数范围0.012

    

    浑河位于辽宁省东部，旅游资源发达，物产丰富，近年来由于工业经济快速发展，人口回迁，大量未经处理的工业废水和生活污水排入浑河，使浑河水质向严重污染方向转化。浑河流域水体受到不同程度污染，可能是由于近年来旅游开发、人工用地、人类活动过多的影响。因此，浑河的旅游开发和生态保护都是重要任务，对浑河进行生态多样性保护及水质保护具有重要的生态意义。

    参考文献：

    [1]

    Stevenson RJ，Bothwell ML，Lowe RL.Afreshwater Benthic Ecosystems[M].San DIEGO：Academic Press，1996

    [2] Chessman B，Growns I，Currey J，Plunkett Cole N .Predicting diatom communities at the genus level for therapid bioligical assessment of rivers[J].Freshwater Biology，1999，41（2）：317-331

    [3] LelandH V .Distribution of phytobenthos in the Yakima River basin，Washington，inrelation to geology，land use ，and use other environmental factors[J].Canadian Journal of Sciences，1995，52（5）：1108-1129

    [4] 殷旭旺，徐宗学，鄢娜，等.渭河流域河流着生藻类的群落结构与生物完整性[J].环境科学学报， 2013，33： 518–527

    [5] 刘麟菲，谭冰冰，殷旭旺，等.在种与属两个级别评价太子河硅藻群落与环境因子的关系[J].生态学报，2014（22）

    [6] 殷旭旺，张远，渠晓东，等.浑河水系着生藻类的群落结构与生物完整性[J].应用生态学报，2011，22（10）：2732–2740

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    [8] Hu H Z，Chen J Y.Bacillariophyta of the Xizang Plateau[M].Beijing： Science Press，2000.

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    [12] Ponader K C，CharlesD F，Belton T J，Winter D M.Total phosphorus inference models and indiced for coastal plain streams based on benthic diatom asswmblages from artificial substrates[J].Hydrobologia，2008，610（1）：139-1521

    [13] 姜作发，唐富江，董崇智，等.黑龙江水系主要江河浮游植物种群结构特征[J]，吉林农业大学学报，2007，29 （1）：53 -57

    [14] 吴乃成，唐涛，周淑婵，等.香溪河小水电的梯级开发对浮游藻类的影响[J].应用生态学报，2007，18（5）：1093-1098

    （收稿日期：2014-11-24）

    浑河位于辽宁省东部，旅游资源发达，物产丰富，近年来由于工业经济快速发展，人口回迁，大量未经处理的工业废水和生活污水排入浑河，使浑河水质向严重污染方向转化。浑河流域水体受到不同程度污染，可能是由于近年来旅游开发、人工用地、人类活动过多的影响。因此，浑河的旅游开发和生态保护都是重要任务，对浑河进行生态多样性保护及水质保护具有重要的生态意义。

    参考文献：

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    （收稿日期：2014-11-24）

    浑河位于辽宁省东部，旅游资源发达，物产丰富，近年来由于工业经济快速发展，人口回迁，大量未经处理的工业废水和生活污水排入浑河，使浑河水质向严重污染方向转化。浑河流域水体受到不同程度污染，可能是由于近年来旅游开发、人工用地、人类活动过多的影响。因此，浑河的旅游开发和生态保护都是重要任务，对浑河进行生态多样性保护及水质保护具有重要的生态意义。

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    [5] 刘麟菲，谭冰冰，殷旭旺，等.在种与属两个级别评价太子河硅藻群落与环境因子的关系[J].生态学报，2014（22）

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    [13] 姜作发，唐富江，董崇智，等.黑龙江水系主要江河浮游植物种群结构特征[J]，吉林农业大学学报，2007，29 （1）：53 -57

    [14] 吴乃成，唐涛，周淑婵，等.香溪河小水电的梯级开发对浮游藻类的影响[J].应用生态学报，2007，18（5）：1093-1098

    （收稿日期：2014-11-24）