北运河水系夏季浮游植物群落多样性研究

    王汨+杨柏贺+孟云飞+殷旭旺+徐宗学+郝长琦

    

    

    

    摘 要：为了了解北京北运河水系夏季浮游植物群落结构特征，于2015年8月对北运河水系的20个采样点进行野外调查，运用浮游植物群落结构特征进行评价。共鉴定出浮游植物7门80种，各采样点位平均密度为1 060.14万个/L，香农-威纳指数平均值为2.83，均匀度平均值为0.67。通过分析，得出结论，北运河水系水体为中度污染。

    关键词：北运河；浮游植物群落；多样性

    野外采样调查水体中浮游植物群落是了解河流生态系统的基本[1]。浮游植物是河流生态系统中的主要初级生产者之一，也是河流生态系统中物质循环和信息传递的主要因素[2]。浮游植物群落的种类组成、生物量和各种指数等群落特征近些年来一直被用作评价河流生态系统的指标[3]。

    本次野外调查研究以北京的北运河水系浮游植物群落为研究对象，研究了2015年夏季北运河水系浮游植物的物种数、密度、香农-威纳指数等群落特征[4]，并从浮游植物群落特征角度评价了北京北运河水系水质情况，望能为北运河水系保护提供有效数据支持。

    1 材料与方法

    1.1 北运河采样点设置

    北运河发源于北京市的昌平区和海淀区附近，向南流经通州区、天津市，最后汇入海河，承担着防洪的重要任务。根据北运河水系流经的地区，共设置20个采样点位（图1）。

    1.2 浮游植物样品的采集与处理

    每个采样点分层采取混合2 L水样后加入10 mL的鲁哥氏液，固定水样，并送回室内，静置48 h，将采取的水样浓缩至100 mL，吸取其中0.1 mL于浮游植物计数器中，根据有关文献进行鉴定[5-6]。

    1.3 数据的分析和处理

    计算北运河水系浮游植物群落的香农-威纳指数和均匀度指数以及优势种[2]，并进行分析。

    用Excel 2012制作浮游植物柱状图并进行均匀度指数计算[7]，运用Biodiversity Profession 2.0计算浮游植物群落香农-威纳指数。

    2 结果及分析

    2.1 浮游植物群落结构特征

    北京夏季北运河水系鉴定出浮游植物共7门80种（见表1），其中绿藻门物种数最高，为33种，占浮游植物物种总数的41.25%；其次为硅藻门，为28种，占浮游植物物种总数的35.00%，蓝藻门、裸藻门、甲藻门、黄藻门和隐藻门物种数相对较少，分别为9种、5种、3种、1种和1种，分别占浮游植物物种总数的11.25%、6.25%、3.75%和1.25%和1.25%；就密度而言，蓝藻门密度最高，总密度数值为12 930.00万个/L，占总密度的61.03%；其次为绿藻门，总密度数值为4 295.00万个/L，占总密度的20.27%，硅藻门、裸藻门、甲藻门、黄藻门和隐藻门密度较低，总密度数值分别为3 040.00万个/L、870.00万个/L、37.00万个/L、12.50万个/L和0.20万个/L，分别占总密度的14.35%、4.11%、0.17%、0.06%和0.01%（见图2）。夏季共有5种，其中硅藻门和蓝藻门各2种，裸藻门1种，分别为梅尼小环藻（Y=005）、双头菱形藻（Y=0.02）、尾裸藻（Y=002）、微小色球藻（Y=0.03）和小席藻（Y=003）（见表2）。

    北运河水系夏季各采样点物种平均值为1800种，物种数最高点位于B19，物种数为32种，最低点位于B8和B4；各采样点密度平均值为1 060.14万个/L，密度最高点位于B8，密度为4 500.50万个/L，最低点位于B4；各采样点香农-威纳指数平均值为2.83，各采样点香农-威纳指数最高点位于B19，香农-威纳指数为3.73，最低点位于B8，均匀度指数平均值为0.67，均匀度指数最高点位于B16，均匀度指数为0.96，最低点位于B8（见圖3）。

    3 讨论

    此次野外调查，北运河水系共鉴定出浮游植物6门78种，绿藻门物种数最高，其次为硅藻门。黄藻门密度最高，其次为蓝藻门。绿藻门种类适应环境能力较强，且北运河水系水体适合绿藻门多个种类的生长与繁殖，小型黄丝藻在某些点位密度较高，导致黄藻门密度较高，由于丝状藻类的存在，使得蓝藻门的密度较高。此次调查出现了很多种喜欢生活在富营养化水体的藻类，如硅藻门的梅尼小环藻（Cyclotella meneghiniana）和绿藻门四尾栅藻（Scenedesmus quadricauda）等，这说明北运河水系部分水体已经呈现富营养化。夏季北运河水系有5种优势种，梅尼小环藻和微小色球藻喜欢生活在富营养化的水体中，尾裸藻喜欢生活在有机质含量较高的水体中，双头菱形藻类喜欢生活在浑浊的水体中，小席藻喜欢生活在不稳定的水体中， 单从优势种来分析，北运河水系部分地区水体浑浊，且污染较为严重。

    很多国内外研究表明，浮游植物香农-威纳指数在某种程度上可以鉴定水质情况[8-9]。B1～B7点位和B15～B20采样点位相对偏僻，人类活动干扰相对较少，较其他采样点位香农-威纳指数相对较高 ，其他点位香农-威纳指数相对较低，北运河水系浮游植物群落的香农-威纳指数平均值2.83。根据香农-威纳指数评价水质标准[8-9]，香农-威纳指数数值2～3之间，为中度污染，综合分析，得出结论：北京北运河水系受到了中度污染。

    参考文献：

    [1] 易少奎，黎洁，曾聪，等. 海河流域浮游植物物种组成与丰富度水平分布格局[J]. 环境科学学报，2013，33（5）：1467-1474.

    [2] 李庆南， 赵文， 殷旭旺， 等. 辽河太子河水系的浮游植物种类多样性研究[J]. 大连海洋大学学报， 2011， 26（4）：322-327.

    [3] Padisak J， O Crossetti L，Naselli-Flores L. Use and misuse in the application of the phytoplankton functional classification： a critical review with updates [J]. Hydrobiologia， 2009， 621：1–19.

    [4] 刘足根， 张柱， 张萌， 等. 赣江流域浮游植物群落结构与功能类群划分[J]. 长江流域资源与环境， 2012， 21（3）：375-384.

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

    [6] 胡鸿钧， 李尧英， 魏印心，等. 中国淡水藻类[M]. 上海：上海科学技术出版社， 1979.

    [7] 王博涵，李文香，项珍龙，等，济南地区河流浮游植物功能群与环境因子的关系[J].大连海洋大学学报，2015，30（5）：524-530.

    [8] Brendonck L， Maes J， Rommens W， et al. The impact of water hyacinth （Eichhornia crassipes） in a eutrophic Subtropoical impoundment （Lake Chivero， Ximbabwe）.II. Species diversity [J].Arch. Hydrobiol.， 2003，158：389 -405.

    [9] 况琪军，马沛明，胡征宇，等.湖泊富营养化的藻类生物学评价与治理研究进展[J].安全与环境学报，2005，5（2）： 87-91.