貴州雲台山喀斯特水體浮遊藻類調查及水質評價

來源:http://www.wsgwwz.com/ 作者:餘氯檢測儀 時間:2019-10-14

  摘要:於2013年調查了貴州省雲台山4種喀斯特水體浮遊藻類群落結構,分別為景觀河道(S1)、淺泉池(S2)、深泉池(S3)、茶店河河流匯水處(S4),同步測定了水體理化指標並進行了水質評價,分析了浮遊藻類群落與水體理化參數的關係。結果表明共檢測到浮遊藻類8門30科64屬142種,其中綠藻門種類最多,有25屬60種,占總數的42.25%;其次為矽藻門18屬42種,藍藻門11屬17種,裸藻門3屬10種,甲藻門3屬5種,隱藻門2屬4種,金藻門1屬3種,黃藻門1屬1種。不同水體浮遊藻類群落結構存在一定的差異,S1和S2群落相似度最高。浮遊藻類細胞密度為7.900×105~7.999×107個/L。Marglef指數d值為3.02~4.62,Shannon-Wiener指數H值為2.21~3.43,Evenness指數e值為0.50~0.88。水質評價結果顯示,S1為Ⅲ-Ⅳ類水,S2為Ⅱ-Ⅲ類水,S3及S4為Ⅰ類水體。總體上總磷、總氮含量及化學耗氧量是影響貴州雲台山喀斯特水體浮遊藻類群落結構的主要因素。

  關鍵詞:貴州雲台山;喀斯特水體;浮遊藻類;水質評價

  藻類植物是地球上發現最早的自養生物,是生態係統中的主要初級生產者[1]。浮遊藻類是水域生態係統的重要組成部分,在水域生態係統的平衡中起著非常重要的作用[2],其群落結構的變化是水環境演變的表征之一[3,4]。貴州省是典型的喀斯特地貌發育區,喀斯特地貌分布約占全省麵積的73%[5,6]。因長期人為幹擾,大部分原始喀斯特生態係統已被破壞。貴州雲台山具有獨特的白雲岩喀斯特地貌景觀,保留完整的原始喀斯特生態係統,形成了以自然生態、奇峰麗水為特色的旅遊景區,為中國南方喀斯特―施秉喀斯特世界自然遺產的重要組成部分。雲台山景區西部有杉木河,東部有黃洲河環繞,景區內亦具有景觀河道、泉池、河流等典型的喀斯特水體,是雲台山喀斯特生態係統的重要組成部分,同時也是杉木河―陽河的重要水源水體。

  目前,對貴州雲台山的藻類植物研究僅見於羅祖奎等[7]和陳椽等[8]的藍藻及氣生藍藻的調查,對該區水環境內的浮遊藻類研究鮮見報道。因此,本研究以貴州雲台山喀斯特水體為主要研究範圍,調查了貴州雲台山不同水體浮遊藻類的群落特征,同步進行水體水質評價,分析浮遊藻類群落結構與水質的關係,為該區生態環境保護和景區規劃發展提供一定的理論依據。

  1 研究區域與方法

  1.1 研究區域概況與采樣點設置

  貴州雲台山位於貴州省施秉縣城北約13 km處,地處東經108°11′-108°15′,北緯27°13′-27°17′,屬亞熱帶季風濕潤氣候區,年均光照時間為1 561.3 h,年均氣溫為14~16 ℃,年均降水量1 200 mm,年均濕度80%[9]。通過實地考察,貴州雲台山景區主要有景觀河道、淺泉池、深泉池、河流4種主要水生生境,其中茶店河為杉木河的上遊支流,整個雲台山水係處於杉木河―陽河流域的上遊。本研究亦根據生境類型設置了景觀河道(S1)、淺泉池(S2)、深泉池(S3)、茶店河河流匯水處(S4)4個代表樣點進行采樣分析,具體點位分布見圖1。其中景觀河道水體較淺,流速慢,受人為幹擾大;淺泉池水體幾乎不流動,受人為幹擾較大;深泉池位於櫻桃灣,水體流動較快,受人為幹擾較小;茶店河河流匯水處為茶店河代表點,是2條河流匯水處,水較深,流速快,受人為幹擾少。

  1.2 浮遊藻類的采樣及處理

  2013年6-8月每月中旬定期定點采樣,在采樣現場觀察、記錄水體和水環境狀況,進行浮遊植物的定性、定量采樣並固定。浮遊藻類植物定性及定量樣品的采集參照《淡水浮遊生物研究方法》[10]進行,浮遊藻類定性分析依據相關藻類分類工具書[11-15]進行。浮遊藻類定量分析運用沉澱傾斜法,棄去上層澄清液,留取30 mL濃縮液作定量計數,依目鏡視野法求出每升水體中所含的浮遊植物細胞數[11]。

  1.3 水體理化指標的監測

  2013年6-8月,在研究區同步進行水體理化指標監測,水體理化指標監測按照《湖泊富營養化調查規範》(第2版)[16]現場測定水溫(WT)、溶解氧(DO),總磷(TP)、總氮(TN)、化學耗氧量(COD)、pH於24 h內在實驗室按照《水和廢水監測分析方法》(第4版)[17]進行分析。

  1.4 指數計算方法與數據處理

  1.4.1 群落相似性研究 由於4種水體生境的不同,不同水體浮遊藻類種類組成具有一定差異,通過整理統計鑒定的藻類植物名錄,分析不同水體浮遊藻類群落相似性,采用SJrensen相似性係數[18]:ISs=[2C/(A+B)]×100%。

  式中,A為樣地A中種的總數,B為樣地B中種的總數,C為樣地A和B中共有種的總數。

  1.4.2 多樣性指數計算 浮遊藻類多樣性指數可反映群落結構的內涵[19],對藻類植物的群落結構進行分析的多樣性指數有很多,關於不同多樣性指數的適用範圍及優缺點的評價,國內外許多學者作了大量的工作。本研究根據貴州雲台山水體的具體情況,采用Marglef指數、Shannon-Wiener指數、Evenness指數反映浮遊藻類群落的特征,其計算公式詳見文獻[20]和文獻[21]。

  Marglef指數評價水體汙染程度的標準為:0~1為重度汙染,1~2為嚴重汙染,2~4為中度汙染,4~6為輕度汙染,大於6為清潔水;Shannon-Wiener指數評價水體汙染程度的標準為:0~1為重度汙染,1~3為中度汙染,大於3為輕度汙染或無汙染;Evenness指數評價水體汙染程度的標準為:0~0.3為重度汙染,0.3~0.5為中度汙染,0.5~0.8為輕度汙染或無汙染[22]。

  1.4.3 水質評價方法 選擇pH、溶解氧(DO)、化學耗氧量(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)等幾項作為水質理化評價指標評價雲台山各水體水質,評價標準參照《地表水環境質量標準(GB3838-2002)》,標準閾值見表1。

  2 結果與分析

  2.1 雲台山喀斯特水體浮遊藻類群落結構特征

  2.1.1 種類組成 共檢測到浮遊藻類8門30科64屬142種。其中綠藻門種類最多,有25屬60種,占總種數的42.25%。其次依次為矽藻門18屬42種,占總種數的29.58%;藍藻門11屬17種,占總種數的11.97%;裸藻門3屬10種,占總種數的7.04%;甲藻門3屬5種,占總種數的3.52%;隱藻門2屬4種,占總種數的2.82%;金藻門1屬3種,占總種數的2.11%;黃藻門1屬1種,占總種數的0.70%。各樣點的種類分布如圖2所示,S1的種類數最多,達85種;其次為S2,種類數為72種;S3種類數為57種;S4種類數最少,僅有38種。其中S1、S2和S3這3個樣點均以綠藻門種類數最多,其次為矽藻門種類數;S4以矽藻門種類數最多,所占比例達到了52.63%,其次為綠藻門種類數,所占比例為31.58%。   2.1.2 不同水體浮遊藻類群落相似性研究 貴州雲台山不同水體藻類植物的種類組成存在一定的差異,4個樣點均有分布的種類僅有7種,分別為星肋小環藻(Cyclotella asterocostata)、尖針杆藻(Synedra acus)、新月橋彎藻(Cymbella cymbiformis)、膨脹橋彎藻(Cymbella tumida)、球衣藻(Chlamydomonas globosa)、阿庫柵藻(Scenedesmus acunae)、二形柵藻(Scenedesmus dimorphus)。

  各點的優勢種類分布也存在不同,其中樣點S1的主要優勢種為網球藻(Dictyosphaeria cavernosa)、美麗網球藻(Dictyosphaerium pulchellum)、微小四角藻(Tetraedron minimum)、單生卵囊藻(Oocystis solitaria)。樣點S2的主要優勢種與S1較為相似,有網球藻、美麗網球藻、微小多甲藻(Peridinium pusillum)、尖尾扁裸藻(Phacus acuminatus)。樣點S3的主要優勢種為尖針杆藻、微小四角藻、尖尾藍隱藻(Chroomonas acuta)。樣點S4的主要優勢種以矽藻門植物為主,有短小曲殼藻(Achnanthes exigua)、纖細橋彎藻(Cymbella gracilis)、簡單舟形藻(Navicula simples)、纖細異極藻(Gomphonesma gracile)。

  通過群落SJrensen相似性係數研究不同水體浮遊藻類的群落相似度,如表2所示,樣點S1和S2浮遊藻類群落相似度最高達到42.7%, 說明該2點群落相似性最高;S1與S3的相似度其次,為39.8%;S2與S3的相似度為34.7%;另外S4與其他3個樣點群落相似度值相對較低,說明樣點S4與其他3個點群落相似性均較低。

  2.1.3 雲台山喀斯特水體浮遊藻類的細胞密度 由表3可知,樣點S1的細胞密度最大,達到7.999×107個/L;其次為S2,細胞密度為4.096×107個/L;S3的細胞密度為6.25×106個/L;S4的細胞密度最小,僅有7.900×105個/L,與S1相差2個數量級。從細胞密度組成上來看,點位S1的綠藻門相對多度達73.26%,矽藻門相對多度僅為14.63%;樣點S2的綠藻門相對多度達63.48%,矽藻門相對多度僅為16.89%;S1和S2的相對多度均表現為綠藻門>矽藻門>藍藻門>其餘門。樣點S3的矽藻門相對多度達61.76%,綠藻門相對多度僅13.28%,與藍藻門相對多度相當,S3的相對多度表現為矽藻門>綠藻門=藍藻門>其餘門。樣點S4的矽藻門相對多度達78.48%,綠藻門相對多度僅11.39%,藍藻門相對多度為8.86%,其他門藻類細胞密度幾乎不占比例,表現為矽藻門>綠藻門>藍藻門>其餘門。由此可見,貴州省雲台山喀斯特水體中,S1和S2細胞密度較大,表現為綠藻型水體;S3和S4細胞密度相對較小,表現為矽藻型水體。

  2.1.4 雲台山浮遊藻類多樣性指數 雲台山喀斯特水體浮遊藻類多樣性指數見圖3,Marglef指數d值為3.02~4.62,其中S1與S2兩點d值均超過4;Shannon-Wiener指數H值為2.21~3.43,各點間H值差異較小,其中S3、S4兩點的H值大於3;Evenness指數e值為0.50~0.88。通過多樣性指數評價各水體汙染情況:d值指示S1、S2為輕度汙染,S3、S4為中度汙染,但是由於S3、S4水流較快,浮遊藻類細胞極易被流水衝刷帶走,不適宜浮遊藻類的生長[23,24],造成藻類種類數偏少,d值相對較低,因此用d值評價該區域汙染情況尚需要進一步研究;H值指示S1、S2為中度汙染,S3、S4為無汙染;e值指示各點均為無汙染或者輕度汙染。

  2.2 雲台山喀斯特水體理化指標及水質評價

  本研究選擇 pH、溶解氧(DO)、化學耗氧量(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)評價雲台山喀斯特水體水質情況,各點水體理化指標的平均值見表4。雲台山水體pH為7.130~8.271,水體呈弱堿性;各點水體溫度相差不大,以S1與S2略高;DO為5.032~8.052 mg/L,TP為0.002~0.186 mg/L,TN為0.132~1.318 mg/L,COD為0.34~17.74 mg/L。

  根據《地表水環境質量標準(GB3838-2002)》評價各水體水質情況。評價結果見表5所示,由DO、COD、TP評價S1均為Ⅲ類水,TN評價S1為Ⅳ類水;由DO評價S2為Ⅱ類水,COD評價S2為Ⅰ~Ⅱ類水,TP、TN評價S2為Ⅲ類水;DO評價S3為Ⅱ類水,COD、TP、TN評價S3為Ⅰ類水;DO、COD、TP及TN評價S4均為Ⅰ類水。總體來說,景觀河道S1水體為Ⅲ~Ⅳ類水,淺泉池S2水體為Ⅱ~Ⅲ類水,而深泉池S3及茶店河S4總體為Ⅰ類水體,這與生物多樣性評價的結果較為一致。

  2.3 雲台山浮遊藻類群落指標與水質理化指標的相關性

  在貴州省雲台山喀斯特水體4個采樣點連續采樣3個月得到的24個樣本,以每個樣本的水質理化指標為自變量,樣本的浮遊植物群落指標為因變量作相關分析。分析結果(表6)顯示,貴州雲台山浮遊藻類種類數與pH呈顯著正相關;細胞密度與TP呈極顯著正相關,與TN和COD呈顯著正相關;Marglef指數與TP、TN及COD呈顯著正相關;Shannon-Wiener指數與TP、TN及COD呈顯著負相關;Evenness指數與TN呈極顯著負相關。總體來看TP、TN及COD是影響貴州雲台山喀斯特水體浮遊藻類群落結構的主要因素。

  3 小結與討論

  3.1 浮遊藻類的群落結構特征

  本研究共檢測到浮遊藻類8門30科64屬142種,其中綠藻門種類最多,有25屬60種,占總數的42.25%。其次依次為矽藻門18屬42種,占總數的29.58%;藍藻門11屬17種,占總數的11.97%;其他門植物共24種,占總數的16.8%。不同水體藻類植物的種類組成存在一定的差異,S1的種類數最多,達85種;S4種類數最少,僅有38種。S1、S2和S3 3個樣點位均以綠藻門植物種類數最多,S4以矽藻門植物種類最多。群落相似性研究表明,S1和S2浮遊藻類相似度最高,達到42.7%;S1與S3的相似度其次,為39.8%;S2與S3的相似度為34.7%;S4與其他3個樣點群落相似度值相對較低。浮遊藻類的細胞密度為7.900×105~7.999×107個/L,S1和S2浮遊藻類細胞密度較大且為綠藻型水體,S3和S4浮遊藻類細胞密度小且表現為矽藻型水體。貴州雲台山喀斯特水體Marglef指數d值為3.02~4.62,Shannon-Wiener指數H值為2.21~3.43,Evenness指數e值為0.50~0.88。   3.2 喀斯特水體水質評價

  運用多樣性指數評價雲台山喀斯特水體水質情況,d值指示S1、S2為輕度汙染,S3、S4為中度汙染,但是S3、S4水流較快,不適宜浮遊藻類的生長,d值相對較低,因此用d值評價該區域汙染情況尚需要進一步研究;H值指示S1、S2點為中度汙染,S3、S4為無汙染;e值指示各點均為無染或者輕度汙染。

  通過對喀斯特水體理化指標測定及水質評價,貴州雲台山景觀河道S1水體為Ⅲ~Ⅳ類水,淺泉池S2水體為Ⅱ~Ⅲ類水,而深泉池S3及茶店河S4總體為Ⅰ類水體,這與生物多樣性評價的結果一致,總體表現為深泉池、河流為清潔水體,而景觀河道與淺泉池可能存在輕微汙染趨勢。

  3.3 雲台山喀斯特水體保護措施及建議

  貴州雲台山水體是杉木河上遊水源水體,杉木河漂流素有礦泉水上漂流的美譽,因此保護其上遊水體具有非常重要的意義。通過對浮遊藻類群落與環境因子的相關性研究表明,總磷、總氮含量及化學耗氧量是影響貴州雲台山喀斯特水體浮遊藻類群落結構的主要因素。而S1和S2總磷、總氮含量及化學耗氧量相對較高,且這2個采樣點所代表的水體經評價已呈現出輕微的汙染,因此相關部門在進行雲台山旅遊規劃時應當繼續保持對深泉及河流水體等水體的保護,重點加強對景觀河道及淺泉池等已輕微汙染水體的改造:①加強對景觀河道與淺泉池的水體改造,可以在景觀河道種植睡蓮、黃花鳶尾等高等植物,打造獨特的濕地景觀,利用高等植物富集水體營養,同時也能增加水體景觀效果。另外淺泉池是難得的地下湧泉水體,本屬清潔水源,但因為水體不能流出,長期浸染周邊泥土導致水體質量偏低,景觀性較差,建議修建溝渠引流水體進行合理利用,亦可增加水體景觀性。②盡量減少對深泉池及茶店河的人為幹擾,提醒遊客保護水體,堅決杜絕排汙進入水體,為杉木河―陽河提供優質的水源。

  參考文獻:

  [1] REYNOLDS C S. The Ecology of Fresh Water Phytoplankton[M].Cambridge:Cambridge University Press,1984.

  [2] 李守淳,柴文波,葉付粥,等.南昌市艾溪湖浮遊藻類的多樣性調查與評價[J].江西師範大學學報(自然科學版),2013,37(3):316-318.

  [3] THORNTON K W, KIMMEL B L, PAYNE F E. Reservoir Limnology:Ecological Perspectives[M]. New York: John Wiley&Sons, 1990. 246.

  [4] KIPLAGAT K, LOTHAR K, FRANCIS M M. Temporal changes in phytoplankton structure and composition at the Turkwel Gorge Reservoir[J]. Hydrobiologia, 1998, 368(1):41-45.

  [5] 鄧曉紅,畢坤.貴州省喀斯特地貌分布麵積及分布特征分析[J].貴州地質,2004,21(3):191-193.

  [6] 貴州省區域地理信息項目領導小組.貴州省地理信息數據集[M].貴陽:貴州人民出版社,1996.275-293.

  [7] 羅祖奎,劉倫沛,王 雲,等.貴州省雲台山鳥類群落特征[J].華東師範大學學報(自然科學版),2013(5):43-52.

  [8] 陳 椽,胡曉紅.貴州雲台山藍藻植物的生態分布[J].貴州師範大學學報(自然科學版),1996,14(2):5-18.

  [9] 胡曉紅,陳 椽,王承錄,等.貴州省雲台山亞氣生藍藻植物初報[J].貴州師範大學學報(自然科學版),1995,14(2):50-56.

  [10] 賀紅早,張珍明,何雲鬆,等.貴州省雲台山喀斯特森林土壤性狀特征研究[J].湖北農業科學,2013,52(13):3007-3010.

  [11] 章宗涉,黃祥飛.淡水浮遊生物研究方法[M].北京:科學出版社,1991.

  [12] 胡鴻鈞,魏印心.中國淡水藻類――係統、分類及生態[M].北京:科學出版社,2006.

  [13] 朱浩然.中國淡水藻誌(第二卷:色球藻綱)[M].北京:科學出版社,1991.

  [14] 李堯英,魏印心,施之新,等.西藏藻類[M].北京:科學出版社,1992.

  [15] 齊雨藻,李家英.中國淡水藻誌(第十卷:矽藻門羽紋綱)[M].北京:科學出版社,1991.

  [16] 金相燦,屠清瑛.湖泊富營養化調查規範[M].第二版.北京:中國環境科學出版社,1990.

  [17] 國家環境保護總局.水和廢水監測分析方法[M].第四版.北京:中國環境科學出版社,2002.

  [18] 容 麗,熊康寧,李俊良.花江喀斯特峽穀區不同石漠化等級植物群落區係特征及其相似度[J].貴州師範大學學報(自然科學版),2011,29(3):9-13.

  [19] 燕曉雯,張修峰,李金花.星湖浮遊植物群落特征及水質評價[J].環境科學與管理,2009,34(4):65-67.

  [20] 孫 軍,劉東豔.多樣性指數在海洋浮遊植物研究中的應用[J].海洋學報,2004,26(1):62-75.

  [21] 孫 軍,劉東豔,魏 皓,等.琉球群島鄰近海域浮遊植物多樣性的模糊綜合評判[J].海洋與湖沼,2001,32(4):445-453.

  [22] 譚 香,夏小玲,程曉莉,等.丹江口水庫浮遊植物群落時空動態及其多樣性指數[J].環境科學,2011,32(10):2875-2882.

  [23] 鄧洪平,陳 鋒,王明書,等.嘉陵江下遊矽藻群落結構及物種多樣性研究[J].水生生物學報,2010,34(2):330-335.

  [24] 吳乃成,唐 濤,周淑嬋,等.香溪河小水電的梯級開發對浮遊藻類的影響[J].應用生態學報,2007,18(5):1091-1096.

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