太子河流域春季着生藻群落与水环境因子的关系

樊甜甜，杨柏贺

（1.大连海事大学公共管理与人文艺术学院，辽宁 大连 116023；2.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁省水生生物学重点实验室，辽宁 大连 116023）

着生藻类是水生态系统中重要的生物的组成部分和初级生产者之一，对水生态系统的变化和反应十分敏感[1-5]，在水生态系统中的多个生态功能中起不可或缺的作用[6,7]。水生态系统中着生藻群落与水环境因子间关系密切，其多个群落特征值，如香浓维纳指数和丰富度指数等，一直作为评价和鉴定水生态系统的指标和依据[8-10]。

太子河位于中国辽宁省的东部地区，流经本溪等城市。太子河流域位于辽阳城乡结合部，面积175km2，地理位置优越，上游环境和水质较好，中下游水质相对较差。近些年来，中国经济的快速发展和人类活动增多等多个因素，导致太子河流域受到了十分严重的污染，水流量逐年递减。现今，关于辽宁省太子河流域的生物群落的调查已有了多篇报道[11,12]，但是对太子河流域着生藻类与水环境因子间的关系研究还较少。因此，于2011年4月对辽宁省太子河流域的着生藻类与水环境因子进行野外采样调查，分析春季辽宁省太子河流域多种着生藻的群落特征及其与水环境因子之间的关系，以期找出对太子河流域着生藻群落结构起主要影响的水环境因子，为太子河流域水生态环境的保护和评价提供参考。

1 材料和方法

1.1 采样点设置

辽宁省太子河流域内一共有24条支流，太子河流域的上游水体干净清澈，中游至下游河水受到人为活动及干扰较大。根据太子河流域的环境特点，本次调查在上、中和下游三个地区选择环境较好的省市级监测点位进行监测的38个采样点位（图 1）。

1.2 着生藻样品的采集、鉴定及水环境因子的测定

在太子河流域的各采样点上、下游100m的范围内[12]，选择可以抵挡水流，且没有树荫遮挡的9块石块，用刷子刷洗向阳面的藻类，然后用纯水冲刷置于白色的铁托盘里，用4%的甲醛溶液固定。样品经过浓盐酸和浓硫酸消化后，运回实验室，做成胶封片，在光学显微镜油镜下鉴定和记录数据，每个样品计数超过一千个细胞[13-15]。

根据参考文献[16-18]的方法测定各采样点河流的pH、水深、流速和河宽、总溶解固体物及溶解氧含量、每个采样点采集2L水样，在48h内送回实验室，测定总磷、高锰酸钾指数、电导率、总氮和悬浮物固体含量，记录每个环境因子的数据[18]。

1.3 数据处理

在WPS2013上制作柱状图，用Biodiversity pro计算香农维纳指数和物种丰富度指数，在Canoco 4.5上进行CCA分析，在Arc Map 10.1上完成太子河流域采样点位图[19]。

2 结果与分析

2.1 着生藻群落结构特征

在太子河流域各水域中共鉴定出着生藻101种，以硅藻门种类最多，共90种；其次是绿藻门为5种；第三是蓝藻门，为4种；隐藻门数量较少，仅2种。硅藻门密度最高，占总密度的89.45%；其次分别为绿藻门、蓝藻门，分别占总密度的5.45%和4.23%；隐藻门密度最低，仅占0.09%（图2）。

图1 太子河流域采样点分布Fig.1 The sampling sites in Taizi River Basin

图2 春季太子河流域不同门类的着生藻类物种数（左）与密度占比（右）Fig.2 The species number and density proportion of various phylum periphytons in Taizi River Basin in spring

太子河全流域各点位着生藻物种数的平均值为18种，T1点种类数最多，共45种；密度平均值为9.10×106cells/m2，T12 点 密度 最高 ， 为 3.72×107cells/m2；香农维纳指数变化范围为 0.66～4.23，平均值为2.92，T20点最高，为4.23；物种丰富度变化范围为 1.12～6.53，平均值为 2.91，T2点最高，为5.02（图 3）。

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。由表1可知，太子河流域内平均水深为63.07cm，平均河宽为43.84m，平均水流速为0.48m/s，水体呈碱性，溶解氧含量较高，平均9.41mg/L，总氮含量较高，平均为4.20mg/L。

DCA分析结果显示：太子河流域着生藻丰度和环境因子间呈单峰模型。选择着生藻密度和环境因子做CCA分析（图4）。由图4可知，电导率（P=0.001，F=2.10）、水深（P=0.001，F=2.34）、河宽（P=0.001，F=1.71）和总氮（P=0.025，F=1.50）是影响着生藻群落的主要水环境因子。电导率和总氮是影响下游流域的主要水环境因子，电导率和总氮与着生藻类群落呈正相关性，水深和河宽是影响中部流域的主要水环境因子，与着生藻类群落呈正相关性。

图3 春季太子河流域水域着生藻群落特征Fig.3 Community structure of periphytons in TaiziRiver Basin in spring

表1 太子河流域水环境因子（平均值±标准差）Tab.1 The water environmental factors in the Taizi River Basin（mean± SD）

图4 春季太子河流域着生藻与环境因子的CCA分析Fig.4 Canonical correspondence analysis of periphytons environmental relationship in Taizi River Basin in spring

3 讨论

3.1 太子河着生藻功能群及其群落结构特征

本次调查在太子河流域共鉴定出着生藻类101种，主要以硅藻门为主，优势种为小席藻Phormidium tenus等丝状藻类。太子河流域着生藻类种类最高的点位为 T1（45种），最低点位为 T32（6种）；着生藻类密度平均值为9.10×106cells/m2，密度最高的位点为T12（3.72×107cells/m2），最低位点为T16（2.82×105cells/m2）。T12点位于流域上游，河岸有香蒲Typha orientalis Presl等多种植被，总氮含量较高，水体富营养化较为严重，导致蓝藻门的小颤藻Oscillatoria tenuis等藻类大量生长，导致密度较高。T16点位于太子河上游支流，往下10km入黄河，河水的流量较大，流速较慢，水体含沙量增加，不利于着生藻的生长和繁殖，所以，着生藻类的密度较低[20]。香浓维纳指数平均值为2.92，香农维纳指数最高的点位为 T20（4.23），最低的点位为 T5（0.66）；丰富度指数平均值为2.90物种，丰富度指数最高的点位为T1（6.53），最低的点位为 T32（1.11）。香农维纳指数和丰富度指数在一定程度上反应了水质状况，两个指数的数值越大，硅藻群落结构就越为稳定，着生藻类生活的水体环境也较好，反之则较差[21-24]。太子河流域香农维纳指数与物种丰富度指数较高，香农维纳指数平均为2.92，物种丰富度指数平均为2.91，结合水质评价标准，认为太子河流域为β-中污型。

着生藻类群落结构与环境因子典范对应分析表明，辽宁省太子河流域水深、电导率、总氮与河宽是影响其着生藻群落结构的主要环境因子。水深、电导率和总氮与着生藻群落有显著相关性，均呈正相关，溶解氧与着生藻群落结构负相关。研究表明，电导率的升高或降低会改变着生藻群落多样性[25]，影响太子河流域着生藻类群落生长繁殖。总氮是衡量水体受营养物质污染程度的重要指标，对太子河流域着生藻分布起重要作用，水中总氮含量较高时，着生藻群落迅速繁殖，水体也呈现富营养化状态[26-28]，这可能是太子河流域水体富营养化的原因，对中、下游有一定影响。水深与河宽是着生藻群落的主要限制环境因子，影响太子河上游。太子河流域水浅且流速大，两岸宽度较窄，这极大影响了主动能力弱的着生藻类的群落生长繁殖。溶解氧含量也影响着生藻生理活动和群落结构。溶解氧含量下降会导致着生藻群落的死亡[29]。

本次调查发现，太子河流域中、上游环境相对较好，下游人类活动和工厂产生多处污染。本次仅调查了太子河流域一个季节，不能精确反映着生藻群落的变化规律，下一步将增加采样调查次数，进一步探讨太子河流域着生藻群落与环境因素之间的关系。