城市公共资源景观水体浮游植物多样性特征——以丁香公园为例

齐婧含，朱梦炎，陆欣鑫

（1.香港理工大学酒店及旅游管理学院，中国香港999077；2.东北林业大学野生动物与自然保护地学院，黑龙江哈尔滨150040；3.哈尔滨师范大学生命科学与技术学院，黑龙江哈尔滨150025）

前言

随着城市面积和人口数量的聚集程度不断提升，城市化已成为我国经济发展的趋势[1]。人口数量的增加，显著的改变了城市公共资源内的景观格局及水体生态结构[2]。城市热岛效应、水体富营养化、持久性有机物污染及微塑料等过度使用与排放，都在一定程度上，限制了城市公共资源水体的生态健康。城市水景观水体涵盖了溪流、水库、湖泊、泉水及湿地等诸多生态载体[1]。城市景观水体与城市人口、人文及经济活动关系密切，其健康状况直接反映了区域内生物多样性及小气候调节等诸多生态过程[2]。对于城市景观水体生态健康状况的研究已成为调节区域可持续生态发展的热点[3]。在人口数量和经济活动强度不断水体增加的压力下，由于景观水体流动性差、水面面积小、深度较浅及净能力低等特点，其生物多样性降低的生态问题不容忽视[1]。阐述城市景观水体水生生物多样性格局，结合本地数据对城市景观水体环境进行预警与反演，已成为水质检测、多样性保护及受损城市景观水体生态修复过程中的有效手段[4]。

浮游植物是水域生态系统中的初级生产者，贡献了淡水生态系统中超过40%的初级生产力[5]。由于浮游植物具有生活史短[6]、对环境条件变化敏感[7]、分布广泛等生态属性，其多样性格局、演替规律及优势种的指示意义，已广泛应用于水域生态的保护与健康评价[8，9]。然而，目前关于城市公共资源水体浮游植物多样性特征的研究仍未系统开展[10]。本研究选取我国北方重要的工业、旅游及经济中心—哈尔滨市为研究区域，以丁香公园为例，阐述浮游植物多样性特征，以期为城市公共资源生态文明建设背景下的景观水体生物多样性保护，提供理论依据与生物数据支持。为我国公共资源的生态文明建设与保护提供基于生物学生态学的管理及修复手段。

1 材料方法

1.1 样品采集与处理

于2019年10月哈尔滨市丁香公园进行浮游植物样品采集。根据丁香公园水体环境特征，共设置5个采样点（图1）。使用25#浮游生物采集网对定性样品进行采集，使用1L采水器对定量样品进行收集。用4%Lugol试剂对浮游植物样品进行固定。浮游植物的分类鉴定参考胡鸿钧等资料[11，12]。

图1 采样点位置

1.2 数据处理与分析

采样地地图及反距离权重法（IDW）插值分析基于Google earth及ArcMap10.3的统计分析平台完成。图标绘制使用Origin 2017软件完成。本次研究使用“优势度法”对各个样点的藻类植物进行优势度分析，将每个站位中优势度y≥0.02的种类判定为本次研究的优势种，计算公式如下：

式中：y等于优势度；pi代表物种i在样品出现的比例；fi代表物种i在样品出现的频率。

Shannon-Weaver指数以种群落结构特征为考虑目标，将物种个体丰度、均匀度以及种类多寡3个因素压缩成一个数据矩阵，来阐述群落的复杂程度。得分越高，说明群落结构越复杂，对环境压力的承受能力越高，群落结构越发稳定。

式中：H′代表物种多样性指数；S代表藻类植物属数；Pi代表第i种的个体数（Ni）与总个体数（N）之比值。

2 结果与讨论

2.1 浮游植物种类组成

研究期间共鉴定浮游植物58个分类单位，隶属于5门31属。其中，种类组成以绿藻门种类占绝对优势，为32种，占物种丰富度百分比的53%，其次为蓝藻门和硅藻门，分别为11种和8种，分别占物种丰富度百分比的18%和17%，裸藻门和甲藻门种类共计7种，共占物种丰富度百分比的12%（表1）。

2.2 浮游植物丰度及优势种分布

研究期间，各采样点浮游植物平均细胞丰度为203×104cell/L,变化范围在 127×104cell/L～350×104cell/L之间，最高值出现在湖中央S2站位。浮游植物的丰度是指示水体初级生产力及水体营养状态的重要指标之一[11]。丁香公园浮游植物丰度与哈尔滨市的主要城市湿地如金河湾湿地[12]、呼兰河口湿地[13]、白鱼泡湿地[14]等区域丰度接近。推测相对较高的浮游植物丰度说明丁香公园水体具有较高的初级生产力及相对较高的营养水平。此外，丁香公园浮游植物丰度呈现湖中间的站位显著高于其他站位的规律，这可能是湖水两侧受人为活动影响，限制了浮游植物的生长代谢所致（图2）。这与吴丽丽等人（2010）对云南翠湖植物景观研究结果相似[4]。

表1 丁香公园浮游植物种类名录、丰度及优势度

丁香公园浮游植物的优势种主要以蓝藻门为主，其中束丝藻属（Aphanizomenon sp.）、黏连色球藻（Chroococcuschlorogloea） 及固氮鱼腥藻（Anabaena azotica）占据绝对优势，绿藻门的集星藻（Actinastrumhantzschii）、硅藻门的谷皮菱形藻（Nitzchiapalea）、梅尼小环藻（Cyclotella meneghiniana）也占据一定优势地位。Reynold et al（2006）研究表明，蓝藻门和绿藻门的种类通常在富营养水体、水温较高的夏季占据优势，成为优势类群[15]。对我国滇池蓝藻水华研究也表明，鱼腥藻异形胞固氮作用，可以使蓝藻在夏秋季节营养环境发生变化时占据支配地位[16]。丁香公园位于温带地区，夏季水温可达30℃以上，较高的水温条件使蓝藻门和绿藻门的种类在环境适应、光照和营养盐竞争中占据优势成为优势类群。值得注意的是，束丝藻通常为富营养水体的指示种，该种类在本次研究中出现，并成为优势种，推测研究区域水体营养水平较高[12]。

2.3 浮游植物多样性指数

图2 基于反距离权重法的浮游植物丰度分布

图3 基于反距离权重法的Shannon-weaver指数分布

Shannon-weaver指数是反映生物群落稳定的重要指标之一，通常用于衡量群落的稳定性及水体营养状态。为了衡量公共资源水域的健康状况，本次研究中，Shannon-weaver指数变化范围在1.61～2.34之间，平均为2.00（图3）。与浮游植物丰度分布特征类似，多样性指数呈现湖中区域高于两侧区域，说明丁香公园水体中央部分群落结构较为稳定，两侧位置受人为活动影响，群落变异度较高，水体营养状态相对较高。丁香公园Shannon-weaver指数与研究区域附近的呼兰河口湿地，金河湾湿地等研究结果基本一致。说明受人为活动影响较高的景观水体与湿地保护区浮游植物多样性基本持平，推测该处公共资源水体管理效果较好。

3 结论

本次研究以哈尔滨市典型城市公共资源景观水体丁香公园为研究对象，共鉴定浮游植物58个分类单位，浮游植物丰度、优势种及多样性指数分布呈现受人为活动较为明显的湖两侧与湖中差异明显的规律。说明浮游植物多样性格局较好的反映了人为活动干扰。未来对于经济活动所带来城市公共资源水体营养状态改变的研究中，系统开展以浮游植物多样性为研究对象是值得关注的方向之一。