太子河流域春季着生藻类与环境因子的关系.docx

太子河流域春季着生藻类与环境因子的关系 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. 10l06 cellsjL；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口_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，每一个采样点位选9块石头，用毛刷刷洗石头朝向阳面的藻类，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13-1 5。 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(CODM。)。 1 3数据分析和处理 所有数据经lg (x+l)转换，应用着生藻密度，进行典范对应分析(Canonical correspondenceanalysis，CCA)，以判定显著影响着生藻群落空间分布特征的环境因子。 1 4数据统计分析 在SPSS 16.O上进行数据的相关性分析，Canoc0 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 9.3七完成。 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Tl点，共45种；密度平均值为9. 10l06 cells/L，密度最高值位于T12，为3. 72l07 cells/L;香农维纳指数变化范围0.664. 23，平均值为2.92，最高值位于T20，为4. 23；物种丰富度变化范围1.126.53，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(P0O01，F=2.10)、水深(P=0O01，F=2. 34)、河宽(P=O. O01，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）和黄浦江苏州河（119种），大于神定河（48种），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. 72l07 cells/L)，最低的位点位于T16 (2. 82l05 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(6.53)，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j3中污型。 着生藻群落结构与环境因子CCA结果表明，水深、电导率、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。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。 参考文献： CHESSMAN B,GROWNS I,CURREY J,ehe rapid biological assessment of rivers L,PAN Y.Benthic algal communities as biological monitors39 STEVENSON R J,BOTHWELL M L,LOWE R L,et a/. Al gal Ecology: Freshwater Benthic Ecosystemsof phytobenthos in the Yakima River basin,Washington,in relation to geology,land use,and other environmental factors95 ,52 (5): 1108 -1129 Liu J K. Advanced Hydrobiology in river water- monitoring studies TANG TAO,CAI QINGHUA,LIU JIANKal condition of Xiangxi River system3):347 - 361. DE F A L M,MAIDANA N,GoMEA N,et a/. Distribution patterns of benthic diatoms in a Pampean river exposed to seasonal floods: the Cuarto River( Argentina)4 UEHLINGER U,KAWECKA B,ROBINSON C T.Effects of experimental floods on periphyton and stream metabolism be low a high dam in the Swiss Alps(River Spol)TTANEO A,LAPOINTE M F.Spatial patterns in periphyton biomass after low- magnitude flow spates: ge omorphic factors affecting patchiness across gravel- cobble riffles 010，29：614626 殷旭旺，渠晓东，李庆南，等基于着生藻的太子河流域水生态系统健康评价J生态学报，2012,32(6)：1677-169J 殷旭旺，张远，渠晓东，等太子河着生藻群落结构空间分布特征J环境科学研究，2013,26(5):502-508 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，1980 毕列爵，胡征宇中国淡水藻志M北京：科学出版社，2005朱惠忠，陈嘉佑中国西藏硅藻M北京：科学出版社，2000 1 6殷旭旺，徐宗学，高欣，等渭河流域大型底栖动物群落结构及其环境因子的关系J应用生态学报，2013，24(1)：218226 殷旭旺，徐宗学，鄢娜，等渭河流域河流着生藻的群落结构与生物完整性研究J环境科学学报，2013，33 (2)：518-527 国家环境保护总局水和废水监测分析方法，（第四版）M北京：中国环境科学出版社，2002 白海峰，赵乃锡，殷旭旺，等渭河流域浮游动物的群落结构及其与环境因子的关系J2014，大连海洋大学学报，29(3):260-266 刘麟菲渭河流域着生藻群落结构与环境因子的关系D大连：大连海洋大学，2014 姜作发，唐富江，董崇智，等黑龙江水系主要江河着生藻种群结构特征J，吉林农业大学学报，2007，29(1)：53-57 许春梅黄浦江苏州河着生藻群落研究及藻类毒性试验D上海：华东师范大学，200r 胡兰群，施建伟，郑钊，等河流生境差异对着生藻和浮游藻类的影响J广东农业科学，2012，39(8)：15 9 160 陈光荣，雷泽湘，谭镇，等环境因子对广东城市湖泊后生浮游动物的影响J水生态学杂志，2010 (4)：28 32 聂国朝襄阳护城河水体中溶解氧含量研究J水土保持研究，2004，11(1)：60 - 62，112 Haande S,Rohrlack T,Semyalo R P,eta/. Phytoplankton dynamics and cyanobacterial dominance in Murchison Bay of Lake Victoria(Uganda) in relation to environmental condi tionsakci D,Hamilton DP. Nitrogen and phos phorus limitation of phytoplankton growth in New Zealand lakes:lmplications for eutrophication control本文转自 Tr