无瓣海桑 (Sonneratia apetala)对浮游*微藻群落结构及生态功能的影响研究

黄齐欣，刘 玉，黄少峰，廖宝文，李 飞

(1.中山大学环境科学与工程学院，广东 广州 510275;2.中国林业科学研究院热带林业研究所，广东 广州 510520)

红树林是具有重要生态意义的海岸生境［1］，亦是一种独特的湿地类型。但由于人口增长、城市发展等因素影响，我国红树林面积在20世纪50年代至90年代初一直呈下降趋势［2－3］。近年来，人们逐渐意识到红树林湿地的生态价值和重要性，特别是不少学者提出红树林具有的污染净化作用［4］，广泛开展了红树林的恢复和重建工作，无瓣海桑(Sonneratia apetala)由于具有生长迅速、适应性广、定居容易的特点［5］，成为先锋树种而被广泛引种扩种，种植面积估计达3 800 hm2［6］。无瓣海桑作为引入种，需从多方面研究其可能带来的生态影响，目前较多的研究集中在其对乡土红树的影响［2，6－7］，但关于无瓣海桑湿地中的浮游微藻和湿地水体营养状况的研究较少。

浮游藻类在湿地中具有重要生态功能，其最显著的作用是作为湿地食物网中的初级生产者，也作为湿地环境污染的指示生物［8］。因此，本课题对广州市南沙区2处典型的以大面积人工种植无瓣海桑为主的湿地区域中的浮游微藻进行研究，旨在了解无瓣海桑湿地内藻类群落结构特征和生态功能，从藻类角度评价无瓣海桑湿地的水体质量，提出城市发展过程中科学利用和保护湿地资源的建议。

1 材料与方法

1.1 调查区概况及样点布设

南沙区位于广州市南端，区域内水网密布、河涌纵横，有洪奇沥、横沥、沥沁沙等重要水道，有虎门、蕉门、洪奇门和横门4个出海口门，亦有漫长曲折的海岸线，加之长期的人工围垦，形成了类型多样、面积广大的湿地。选择水流开放性的14涌和水流封闭性的19涌湿地公园2块典型的湿地进行研究，两湿地均以人工种植的大面积的红树植物无瓣海桑 (S.apetala)为主，19涌内也有小面积芦苇 (Phragmites communis)。14涌人工无瓣海桑林面积约为16 a，19涌湿地公园面积约为133 a。

共布设8个采样点，其中14涌2个，无瓣海桑林内 (A1)和无瓣海桑林外 (A2);19涌南沙湿地公园6个，入水口 (B0)、无瓣海桑林内(B1)、无瓣海桑水道 (B2)、芦苇 (B3)、裸滩(B4)和出水口 (B5)。其中A2作为A1的参照点，B2作为B1的参照点，而B0和B4作为园内各点的参照点，它们两个本身也形成一个对照关系，是园内水质和园外水质的一个对照。

1.2 样品采集与鉴定

于2009年春季 (5月)和秋季 (11月)进行微藻采样，鲁哥氏液固定，虹吸法浓缩，0.1ml浮游植物计数框镜检、鉴定及计数。

1.3 多样性指数的计算

藻类多样性可用于指示水体环境的优劣。采用Shannon-Wiener丰富度指数 (H')、Pielou均匀度指数 (J)计算藻类多样性指数。其计算公式分别为:

式中，S为样品中的种类总数;Pi为第i种的个体数 (ni)与总个体数 (N)之比值。

式中Hmax为最大丰富度。

1.4 数据处理方法

使用Excel 2007和SPSS 17.0对实验数据进行分析。

2 结果与讨论

2.1 浮游藻类种类组成特征

浮游藻类种类丰富，共鉴定出8门92属338种。在春季，共有藻类8门72属219种，出现种类最多的是硅藻门20属62种，绿藻门27属58种，裸藻门5属47种。在秋季，共有藻类7门63属210种，出现种类最多的是硅藻门23属75种，裸藻门6属47种，绿藻门18属38种。两季各样点的种类数如表1所示。

表1 南沙二湿地浮游藻类种类组成1)Table 1 Species composition of microalgae in two wetlands in Nansha

由表1可见，在春、秋两季公园内样点 (B1-B5)的藻种类总数均低于公园外样点 (A1、A2、B0)，特别是芦苇B3种类数最少，而在A2出现的种类数最多，且也只有在A2有黄藻门的拟气球藻(Botrydiopsis arhiea)、尖锐拟小椿藻 (Characiopsis acuta)出现，说明A2点藻类多样性高，A2点水质相对较好。8个样点中除了芦苇 (B3)完全无裸藻门种类出现外，其它7个样点均有裸藻门藻类出现，裸藻属 (Euglena)藻类是最典型的有机污染指示藻类，因此反映了所调查的这一湿地区域存在有机污染或生活污水污染现象，特别是19涌园内的无瓣海桑林内 (B1)在春、秋季都出现了大量的裸藻，各有20种和17种裸藻种类出现，一般在餐饮业直排的污水中尚少见如此多的裸藻门种类，显示出B1严重的有机污染现象。

2.2 浮游藻类的丰度及生境特征分析

藻类丰度是水生态系统功能和水质评价的重要参数之一，图1是春、秋季各样点藻类总丰度。春季藻类的总丰度变化范围为3.59×105～1.20×107个/L，秋季藻类的总丰度变化范围为1.11×106～9.45×106个/L，春、秋季浮游藻类丰度的最小值分别出现在B3、A2，最大值均出现在B1，通过单因素方差分析知B1点藻类总丰度显著高于其余各样点 (p＜0.05)。春、秋季藻类总丰度在B2变动最大，其余各点相对稳定 (图1)。

图1 南沙二湿地浮游藻类总丰度Fig.1 The abundance of microalgae in two wetlands in Nansha

根据有关文献水质营养型的单项评价指标［9］:浮游植物数量在3×105～10×105个/L为中营养，在10×105～10×106个/L为富营养，大于10×106个/L为重富营养。从5月结果来看，藻类在A1、B2、B3为中营养水平，其余样点均超出富营养水平，尤以19涌无瓣海桑林内 (B1)最高，为重富营养水平，在所有调查样点中富营养现象最重。从11月结果来看，藻类在所有样点均为富营养水平，其中仍以B1富营养现象最重。

B1富营养化程度在两次调查均较重，分析认为林内种植的红树无瓣海桑产生了大量的凋落物，加之林内水道和林外水道之间的水体交换缓慢，使林内水道处于一个相对封闭的环境，凋落物不易随水流出而在林内不断积累，其中含有的大量营养元素进入水体为藻类生长提供了一个比较适宜的生长环境，使其出现异常高的峰值。B1点有机污染严重，出现极多的裸藻门藻类及其在丰度上占优势也反映了这一状况，B1点5月和11月裸藻门丰度分为达到3.0×105、1.6×106个/L。

14涌无瓣海桑林为开放性水道，受潮汐影响，水体交换频繁、流动性好，林内 (A1)、林外(A2)藻类丰度没有明显规律性，说明只要水体流动性好，林内和林外都可能生长有很多藻类，与在林内或林外无太大关系。

湿地公园B1点的藻类丰度在春秋两季均高于14涌A1点，也说明水体封闭以后对藻类的发展和促进富营养化确有重要作用。

2.3 浮游藻类群落结构分析

浮游藻类的门类组成和藻类多样性指数是了解浮游藻类群落结构的两个重要方面。不同的群落结构组成能够反映水体受污染的程度和水体所处的营养水平，如以硅藻为优势的水体污染程度较轻。

南沙湿地各样点春、秋季藻门类组成的变化如图2所示。无瓣海桑林内 (A1)、无瓣海桑林外(A2)和入水口 (B0)在春、秋季均以硅藻门藻类为优势，为较常见水体状况。园内各样点不同季节间藻类组成有很大区别，春季园内各样点以硅藻、隐藻为主，亦为较常见的结构组成，见图2。秋季蓝藻门的典型好污水性的泥生颤藻 (Oscillatoria limosa)在公园入水口B0处形成优势种，而在园内各点均没有出现此种藻类;另一突出特点是金藻门中的华美色金藻 (Chromulina elegans)在B1-B5都有出现，且单种数量非常高 (为3.8×105～7.24×106个/L)，在 B1、B3、B4和 B5形成优势种，而在14涌又完全没有这一藻类，在19涌的入水口处也无。金藻门藻类为偏冷性静水种类，园内水体的相对封闭性为这一藻种的发展提供了较好的水温和水文条件，说明园内相对静水易造成单种藻种的暴发，引发“藻华”现象。

图2 春、秋季不同藻类门的组成变化Fig.2 Percentages of microalgae division in two seasons

藻类多样性指数同样可以指示水体环境的优劣。Shannon-Wiener丰富度指数 (H')指示水体污染情况的常用标准为［10］:0～1.0为重污染;1.0～3.0为中污染;＞3.0为轻度污染或无污染。Pielou均匀度指数 (J)越大，反映种间个体分布越均匀，水质污染程度越轻，反之亦然。

南沙湿地各样点藻类多样性指数的变化如图3所示。由图3(a)知，A1、A2、B0、B3的Shannon-Wiener指数在春秋季均较大地超过3.0，说明14涌湿地、19涌入水口和芦苇处的水质最好，处于轻污染水平，在春季B1、B2、B4、B5点H'值亦大于3.0，但在秋季H'值在1.0～3.0之间，说明秋季水质差于春季，处于中度污染水平。由图3(b)知，在春秋季A1、A2、B0、B3点的浮游藻类种间分布均匀，而B1、B2、B4、B5点在秋季分布欠均匀。从丰富度和均匀度两个指数分析各样点的都得到一致的结果，即A1、A2、B0和B3的水质状况最佳，B1、B2、B4、B5点在秋季受到污染相对较大。这也和前面从藻类种类与丰度的讨论结果相似。

图3 南沙湿地各样点的藻类多样性指数变化Fig.3 Species diversity indices of microalgae in two wetlands in Nansha

2.4 湿地植物净化功能

文献［11－12］指出在实验条件下多种红树植物包括无瓣海桑对污水都具有净化作用。本次调查结果显示:无瓣海桑林内或林外都可以生长有大量的浮游藻类，无瓣海桑对藻类丰度没有明显的降低现象，尤其是在水流不畅的林内，藻类更可以大量繁殖到超富营养水平，因此，不能说无瓣海桑对藻类有净化作用，反而是无瓣海桑对藻类生长有较大的促进作用。

同样在同一个园内，从藻类总丰度看，B3和B0、B1相比，在秋季和春季，芦苇B3点藻类丰度均要低于B0、B1点，同时B3也是所有样点中藻类丰度最低的点，说明芦苇湿地的水质较优，芦苇可使藻类数量控制在较低水平。分析认为芦苇湿地中藻类数量较低的原因可能是芦苇对水体的净化作用很好，也可能是芦苇凋落物量较少，不能提供给藻类较好的营养物和生长条件以至于藻类都不能很好生长，抑或是芦苇含有某些活性物质［13］抑制藻类的生长，这有待于进一步的研究。

3 结论

南沙湿地14涌、19涌浮游藻类种类极为丰富，达338种，藻类总丰度在105～107个/L数量级，无瓣海桑林内水体藻类处于富－重富营养水平，尤其是有大量的裸藻门种类出现。该湿地区域存在较重的有机污染或生活污水污染现象，这应引起有关管理部门的注意。

与无瓣海桑湿地相比，芦苇湿地的藻类丰度低、多样性高、有机污染最轻，说明芦苇对水体的净化作用要远优于无瓣海桑。在湿地资源的开发利用时，可根据不同湿地类型的特性来进行，如可进一步研究用芦苇来进行污水的生态治理。而无瓣海桑红树林内总是具有很高的藻类丰度，具有加重沿岸海域富营养化的潜势，因此，引种种植时应引起高度重视。

14涌湿地水体环境要优于19涌，主要是两湿地水文条件的差异使然。因此在进行人工红树林湿地的种植和恢复时，应注意在规划设计和红树种植阶段保证林内和林外水体的流畅，可有效防止海域沿岸水体的富营养化现象。

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