太子河流域春季着生藻类与环境因子的关系
殷旭旺 张吉 王博涵 金文 韩洁 陈海 吴丹 李晨
摘 要：2012年5月对太子河流域着生藻群落结构和水环境理化特征进行了野外调查。基于香农威纳指数、均匀度指数、丰富度指数及典范对应分析等方法，分析了着生藻群落结构特征。共鉴定出着生藻101种；物种密度平均值为 9.10×106 cells/L；香农威纳指数平均值为2.92；丰富度指数平均值为2.90。典范对应分析得出，太子河流域着生藻群落结构的驱动因子是电导率、水深、河宽和总氮。综合分析得出结论，太子河流域着生藻多样性相对较高，水体处于中度污染状态。
关键词：太子河流域；着生藻；环境因子
着生藻是河流生态系统中的初级生产者，是河流域生态系统中重要的组成部分，其具有分布广泛，种类多及采集方便快捷等特点[1-5]，在水域生态系统物质循环、能量流动和信息传递中起着重要作用[6-7]。其群落与水体中的环境因子之间有着重要联系，着生藻类的群落特征经常被用作评价水环境的重要指标[8-10]。
太子河流经辽阳、本溪、鞍山三座城市，其流域（东经122° 30'-124°50'； 北纬40°30'-41°40'）位于我国辽宁省东部。太子河流域是辽宁省的工农业生产基地，由于经济发展和人口密度大的双重压力，已经成为省内最严重的缺水地区。近年来，人类活动对太子河流域生态环境的影响十分明显。目前有关太子河流域水生生物群落的调查研究已有报道[11-12]，而对着生藻功能群与水环境关系的研究相对较少。因此，笔者于2012年5月进行采样调查，分析了太子河流域着生藻的时空分布特征，并分析其与水环境因子之间的相关性，以期分析出对着生藻群落结构起主要影响的环境因子，为太子河流域河流生态环境的管理提供依据。
1 材料与方法
1.1 采样点设置
太子河流域面积为4 000 km2，全长464 km，年平均径流量为26.86亿立方米，共24条支流。根据太子河流域的自然和地理环境特点，共设置了38个采样点位，采样点分布见图1。
1.2 样品采集、鉴定以及水体理化参数的测定
距离采样点位上下游100 m 的范围中[12]，每一个采样点位选9块石头，用毛刷刷洗石頭朝向阳面的藻类，用纯水冲刷至托盘中，用4%甲醛固定样品。着生藻类样品经过酸消化，进行封片制作，在1 000倍油镜的光学显微镜下进行计数鉴定。着生藻种类的鉴定参考相关文献[13-15]。
现场记录采样点的经纬度，测定pH、溶解氧（DO）、总溶解固体（TDS）、水深（depth）、流速（velocity ）和河宽（width），采样断面的水流量（flow）值为该采样点位水深、流速和河宽三者之积。在实验室根据标准方法[16-18]测定电导率（Cond）、悬浮物固体（SS）、总磷（TP）、总氮（TN）和高锰酸钾指数（CODMn）。
1.3 数据分析和处理
所有数据经lg（x+1）转换，应用着生藻密度，进行典范对应分析（Canonical correspondence analysis，CCA），以判定显著影响着生藻群落空间分布特征的环境因子[19]。
1.4 数据统计分析
在SPSS 16.0上进行数据的相关性分析，Canoco 4.5 上进行CCA的分析，群落特征指数：香农威纳指数计算用Biodiversity pro完成，点位图在ArcMap 9.3上完成。
2 结果与分析
2.1 着生藻类群落结构特征
太子河流域共鉴定出着生藻物种数101种，以硅藻门种类最多，共90种，其次是绿藻门，第三是蓝藻门。全流域着生藻物种种类平均值为18种，种类最高的点位为T1点，共45种；密度平均值为9.10×106 cells/L，密度最高值位于T12，为3.72×107 cells/L；香农维纳指数变化范围0.66～4.23，平均值为2.92，最高值位于T20，为423；物种丰富度变化范围1.12～6.53，平均值为2.91，最高值位于T2，为5.02（见图2）。
2.2 着生藻群落结构及其与水环境因子的相关性
太子河流域水体理化因子见表1，应用着生藻密度和水体环境因子做CCA分析，结果如图3显示，电导率（P=0.001，F=2.10）、水深（P=0001，F=2.34）、河宽（P=0.001，F=1.71）和总氮（P=0.025，F=1.50）是主要影响着生藻群落的驱动因子。电导率和总氮是影响下游流域的主要驱动因子，水深和河宽是影响中部流域的主要驱动因子。
3 讨论
通过对太子河流域着生藻的调查得出，共鉴定出物种数为101种，以硅藻为主，小于渭河流域（248种）[20]和黄浦江苏州河（119种）[21]，大于神定河（48种）[22]，渭河水系植被覆盖率低，水体透明度低，水土流失严重，水流速较慢，苏州河流域面积大，水生态环境质量高，神定河流域面积小是造成这种差异的主要原因。种类最高的点位为T1（45种），最低点位位于T32（6种）；细胞密度最高的位点位于T12（3.72×107 cells/L），最低的位点位于T16（2.82×105 cells/L）。T12点位位于流域上游，河岸有香蒲等多种植被，总氮含量较高，从而许多小颤藻（Oscillatoria tenuis）大量生长。T16位于太子河上游支流，往下10 km入黄河，流量较大，流速慢，水体含沙量和流速的增加，均不利于着生藻的生长和繁殖。香农维纳指数最高的点位为T20（4.23），最低的点位位于T5（0.66）；物种丰富度指数最高的点位为T1（653），最低的点位位于T32（1.11）。研究表明，香农维纳指数在一定程度上可以评价水体的状况[23-24]。太子河流域香农维纳指数较高，香农威纳指数平均值为2.92，物种丰富度指数平均值为2.91，根据水质评价标准，得出太子河流域为β-中污型。
着生藻群落结构与环境因子CCA结果表明，水深、電导率、总氮与河宽是影响着生藻的主要环境因子。水深、电导率和总氮与着生藻群落有显著相关性，呈正相关，溶解氧与着生藻群落结构负相关。电导率的升高或减少，会引起着生藻多样性的改变[25]。总氮是衡量水体受营养物质污染程度的重要指标，对着生藻分布起着重要作用，总氮在水中含量较高时着生藻繁殖旺盛，水体出现富营养化状态，对着生藻生长与繁殖起到重要作用[26-28]。水深与河宽是对着生藻群落起主要限制的环境因子。太子河流域，水深较浅，水流速度大，河面宽度较窄，这极大地影响了主动能力弱的着生藻的群落。溶解氧与总溶解固体对着生藻群落结构也起着主要影响作用。溶解氧可以维持浮游动物正常的生理活动，溶解氧含量下降可能会引起水中着生藻的死亡[29]。
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（收稿日期：2016-11-02）
