乌蒙山自然保护区罗汉坝藻类植物研究

2022-03-24桑正林赵俊松张新军马仲炼

云南大学学报（自然科学版） 2022年2期

田虹，桑正林，赵俊松，张新军，马仲炼

(昭通学院农学与生命科学学院，云南昭通 657000)

藻类植物是一群古老的原植体植物，在自然界的分布受海拔、气候影响较大[1]，不同地点间藻类植物的种类和数量差别显著. 19 世纪初，就有人用细孔网采取水中的微小生物进行观察[2]. 这些微小生物主要指水体中的藻类植物，它们作为水生态系统的初级生产者，对水体生态系统的演替，及水体水质的变化起到重要的作用. 藻类植物广泛地分布在海洋和各种内陆水体中（包括湖泊、水库、江河、溪水、沼泽、池塘、泉水、冰雪等）以及潮湿地表.随着对藻类植物研究的不断深入，研究已经从单一地对浮游藻类种类和数量的鉴定和统计发展到了结合理化因素研究浮游藻类组成与环境的关系. 汪星等[3]采集洞庭湖11 个断面的浮游藻类，并对藻类进行功能群划分；李娣等[4]对太湖 7 个点位浮游植物群落进行调查研究；袁聪等[5]研究安康水库中的藻类植物；陈峰等[6]、阿力马斯∙克力木等[7]和朱永峰等[8]分别对缙云山国家级自然保护区藻类植物、新疆伊犁河流域湿地鼓藻和三峡水库长江干流和支流库湾藻类植物进行研究. 研究方法多种多样，研究类群涉及蓝藻、裸藻、甲藻、绿藻、红藻、硅藻、黄藻和金藻等. 近年来，结合环境保护，水利建设等方面的浮游藻类调查进展迅速，在不少水体建立了长期的定位观察. 经过长期的调查研究，逐渐形成了一套利用浮游藻类来评价湖泊、水库等生态系统的方法，为湖泊及水库修复研究奠定了基础. 如雷安平等[9]、张梅等[10]、牛玉璐[11]、张茹春[12]、苏甜等[13]用藻类植物种类和数量对各水体水质进行评价.

昭通市涉及藻类植物种类和生态方面的研究报道较少. 本文通过对昭通市乌蒙山自然保护区藻类植物种类进行初步的调查研究，以期探明乌蒙山自然保护区藻类植物多样性和生态分布及与水质的关系. 乌蒙山自然保护区立体气候特点突出，决定了藻类植物分布的特殊性. 至今很少有人从事乌蒙山自然保护区罗汉坝藻类植物种类的调查及研究. 本文对乌蒙山自然保护区罗汉坝藻类植物的研究，明确保护区藻类植物的种类特征及分布特点，丰富昭通市藻类植物种类，为系统评估保护区生物多样性和水体保护提供理论依据.

1 研究方法

1.1 研究区概况乌蒙山自然保护区位于云南省东北部的昭通市境内（103°51′47″～104°45′04″E，27°47′35"～28°17′42″N），横跨云南省昭通市的大关、永善、盐津和彝良4 个县，大部分位于大关县和彝良县内. 罗汉坝水库位于乌蒙山自然保护区内，大关天星镇政府东北15 km 处，距县城53 km，海拔1 923～2 100 m，总游览面积76 km2.

1.2 采集时间和采样点设置水样分别采集于2019 年7 月至11 月，2020 年4 月至6 月. 对罗汉坝水库设置多个采样点，各采样点间隔一定距离，范围涉及整个水库水体边缘及中部.

1.3 采样方法

（1）定性采样在已确定的采样点，不同水层分别用50 mL 的采样瓶采集水样，采集时用25 号浮游生物网在取样点来回慢慢划“∞”形拖动. 将浓缩于网头的水样收集于采样瓶中. 各采样点均同时采集生活标本和固定液固定标本3～5 个.

（2）定量采样用1 L 采水器于水面下采样，置于采样瓶中，加入15 mL 鲁哥氏液固定，静置48 h 后吸去上清液留50 mL 备用. 显微镜检计数时，充分摇匀，吸取0. 1 mL 滴入计数框内，用视野法计数，计算1 L 或1 mL 水中浮游藻类的数量.

1.4 水样的处理及观察鉴定标本以重力沉降和固定液固定，静置后吸取沉降物制作临时装片，进行显微镜活体或固定后标本观察，拍摄显微摄影图片，结合查阅相关藻类分类资料进行分类鉴定[1-14].

1.5 水质评价方法

（1）蓝藻商和绿藻商蓝藻商=蓝藻种数/鼓藻种数），绿藻商=绿藻种数/鼓藻种数[15]. 当蓝藻商或绿藻商在0～1 之间水体为贫营养型，1～5 之间为富营养型，5～15 为重营养型.

（2）藻类植物个体数根据定量监测结果，藻类植物个体数103～104个/mL，水体为寡营养；104～105个/mL，水体为中营养；105～107个/mL，水体为富营养；多于107个/mL，水体为极富营养[16].

（3）Shannon–Wiener 多样性指数(H') Shannon–Wiener 多样性指数公式[17]为：

式中，Qi为第i种个体数占总个体数的比例;ni为物种i的个体数;N1为群落样本个体总数.H′> 3，水质类型为清洁-寡污型；1

2 结果与分析

2.1 分类鉴定结果与分析

2.1.1 分类鉴定结果通过分类学鉴定，确定了罗汉坝水库水体的藻类植物6 门26 科62 属204种（表1）.

表1 乌蒙山自然保护区罗汉坝藻类植物科、属、种统计表Tab. 1 Statistics of families, genera and species of algae in Luohanba, Wumengshan Nature Reserve

2.1.2 乌蒙山自然保护区罗汉坝藻类植物名录依据《中国淡水藻类—系统、分类及生态》采用的分类系统[14]，确定了乌蒙山自然保护区罗汉坝藻类植物（表2，图1）.

续表2

2.1.3 分类鉴定结果分析根据初步调查和标本鉴定，确定罗汉坝水库藻类植物共计6 门、26 科、62 属、204 种（含变种）. 其中，绿藻门最多，31属95 种，分别占保护区藻类植物属、种总数的50.00%和46.56%，优势非常明显；其次是硅藻门13 属54 种，分别占20.96%和26.47%；裸藻门6 属22 种，分别占9.68%和10.78%；蓝藻门9 属13 种，分别占14.52%和6.37%；金藻门2 属10 种，分别占3.23%和4.90%；甲藻门1 属10 种，分别占1.61%和4.90%.

2.2 罗汉坝水库水体营养型评价藻类植物在水生生态系统中是重要的水生群落，是水质污染情况的指示生物[18]. 藻类植物的种类组成在一定程度上能反映所处水体的环境质量. 乌蒙山自然保护区罗汉坝水库水体营养型评价结果见表3.

表3 乌蒙山自然保护区罗汉坝水库水体营养型Tab. 3 Trophic types of Luohanba reservoir in Wumengshan Nature Reserve

Thunmark 和Nygaard 提出，以藻类种类数作为指标，根据不同藻类类群与有机污染和营养物的大致关系，求出商值，划分水体营养类型. 乌蒙山自然保护区罗汉坝水库水体中蓝藻种数为13 种，鼓藻种数为40 种. 蓝藻商值为0.33，可判断保护区罗汉坝水库水体为贫营养型；绿球藻种数为6 种，鼓藻种数为40 种，绿藻商值为0.15，可判断保护区罗汉坝水库水体为贫营养型. 根据水体中藻类植物个体数，保护区罗汉坝水库水体中藻类植物个体数是2.98×103mL-1，小于104mL-1，水体营养评价为寡营养. 用 Shannon-Wiener 指数（H'）进行多样性分析，保护区罗汉坝水库水体Shannon-Wiener 多样性指数H'>3，水质类型为清洁-寡污型. 综合以上4 种方法得出的结果来看，乌蒙山自然保护区罗汉坝水库水质现状为贫营养型，这说明了保护区水体环境现目前还没有受到破坏和污染，水质优良.

3 讨论

3.1 藻类植物组成通过分类学鉴定，确定了罗汉坝水库水体的藻类植物6 门26 科62 属204 种（含变种）（表1）. 根据含5 属以上或9 种以上的科(定为优势科)原则[19]优势科共有9 科，占总科数的34.62%. 优势科分别为裸藻科Euglenaceae (5 属，19 种)、多甲藻科Peridiniaceae（1 属10 种）、锥囊藻科 Dinobryonaceae（ 1 属 9 种）、脆杆藻科Fasrilariaceae(4 属，17 种)、舟形藻科Naviculaceae（3 属16 种）、小球藻科Chlorellaceae（5 属18 种）、卵囊藻科Oocystaceae（6 属18 种）、栅藻科Scenedesmaceae(3 属9 种)、鼓藻科Desmidiaceae（8 属40 种）.优势科包含的属数（32 属）占到了总属数的51.61%，种数（156 种）占到了总种数的76.47%，优势非常明显，构成了罗汉坝水库藻类区系的主体. 从种群优势上分析优势属（即含有6 种或6 种以上的属[19]）有11 属，占总属比为17.74%. 优势种属分别为扁裸藻属Phacus（7 种）、多甲藻属Peridirium（10 种）、锥囊藻属Dinobryon（9 种）、针杆藻属Synedra（9 种）、舟形藻属Navicula（9 种）、桥弯藻属Cymbella（8 种）、蹄形藻属Kirchneriella（6 种）、卵囊藻属Oocystis（10种）、新月藻属Closterium（7 种）、鼓藻属Cosmarium（16 种）和角星鼓藻属Staurastrum（8 种）. 优势属包含的种数（99 种）占到了总种数的48.53%，优势比较明显. 藻类植物中鼓藻科是典型的优势科，鼓藻科中鼓藻属种类最多，鉴定到16个分类单位，占鼓藻科总数的40%，是典型的多种属，而鼓藻多为寡污带水体的指示藻类. 研究结果说明乌蒙山自然保护区罗汉坝水库藻类植物资源丰富，此研究弥补了罗汉坝水库藻类植物在昭通市藻类研究中的空白，为进一步水质分析及开发利用奠定了很好基础.

3.2 罗汉坝水库水环境现状藻类作为一类重要的测试生物，被广泛应用于江河、湖库等水体水质评价中[6]. 辛晓云[20]研究认为水质越好，藻类种类越丰富，物种多样性越高，群落结构越稳定. 本研究结果表明，藻类植物多样性指数值高，水质整体较好；根据蓝藻商值、绿藻商值、藻类植物生物量和Shannon-Wiener 多样性指数值，乌蒙山自然保护区罗汉坝水库水质现状为贫营养型，为清洁水体. 这与采样点位于植被丰富、污染比较小的保护区相符合.