朱為菊 費小雯 李亞軍 鄧曉東

摘要[目的]了解海南省養(yǎng)殖水體浮游藻類的群落結(jié)構(gòu)特征。[方法]于2016年4月選取瓊海市、萬寧市部分養(yǎng)殖水體，采集浮游藻類樣品進行測定。[結(jié)果]浮游藻類種類數(shù)為68種，隸屬于7門57屬，綠藻門的種類最豐富，為34種，其次是硅藻門19種。浮游藻類細(xì)胞密度為1.01×108 cells/L，主要組成為綠藻門、藍藻門和隱藻門，分別占77.14%、8.80%和8.23%。浮游藻類優(yōu)勢種主要為普通小球藻（Chlorella vulgaris）、波吉卵囊藻（Oocystis borgei）、尖尾藍隱藻（Chroomonas acuta）、綠色顫藻（Oscillatoria chlorina）等，指示水質(zhì)狀態(tài)為α-β-中污染。浮游藻類群落Shannon-Wiener指數(shù)在0.05～1.78，平均值為0.72；Pielou均勻度指數(shù)在0.02～0.69，平均值為0.28。利用多樣性指數(shù)評價養(yǎng)殖水體水質(zhì)處于中污染到重污染的狀態(tài)。[結(jié)論]研究結(jié)果為養(yǎng)殖水體浮游微藻調(diào)控技術(shù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞浮游藻類；養(yǎng)殖水體；群落結(jié)構(gòu)特征；多樣性指數(shù)；水質(zhì)評價；聚類分析

中圖分類號S968.4；Q178.1文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）17-0012-04

Abstract[Objective] To understand the characteristics of planktonic algae community structure of culture ponds.[Method] Investigations were conducted in Qionghai City and Wanning City，Hainan Province in April 2016.[Result] A total of 68 algae species belonging to 57 genera 7 divisions were identified，of which the most abundant were Chlorophyta （34 species），followed by Bacillariophyta （19 species）.The average cell density of planktonic algae was 1.01×108 cells/L.Chlorophyta，Cyanophyta and Cryptophyta were the major groups and contributed 77.14%，8.80% and 8.23% of total cell density，respectively.The dominant species were Chlorella vulgaris，Oocystis borgei，Chroomonas acuta，Oscillatoria chlorine etc.，which indicated the αβms of water quality.The average of ShannonWiener diversity index and Pielou evenness index were 0.72 and 0.28，which fluctuated within the range of 0.05-1.78 and 0.02-0.69，respectively.The culture ponds were mediumheavy pollution state based on the diversity index assessment.[Conclusion] This study provides basic data for the technology of microalgae ecological management in culture ponds.

Key wordsPlanktonic algae；Aquaculture system；Community structure characteristics；Diversity index；Water quality assessment；Clustering analysis

基金項目海南省重點科技計劃項目（ZDYF2016021）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項（ITBB2015ZD03）。

作者簡介朱為菊（1980—），女，山東泰安人，助理研究員，博士，從事藻類水質(zhì)調(diào)控研究。*通訊作者，研究員，博士，從事藻類分子生物學(xué)研究。

鳴謝感謝海南省正強超越生化技術(shù)開發(fā)有限公司在野外藻類資源收集中給予大力支持。

收稿日期2017-03-31

人工水產(chǎn)養(yǎng)殖水體是簡單而脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中浮游藻類是重要的生物類群，對水生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動起著重要作用[1]。相關(guān)研究表明，有些金藻（等鞭金藻）、硅藻（牟氏角毛藻）可以作為水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的開口餌料；有些綠藻（扁藻、柵藻、小球藻、波吉卵囊藻）可以作為水質(zhì)改良劑[2-4]；有些綠藻（波吉卵囊藻、微綠球藻）還能預(yù)防水產(chǎn)動物的病害[5]。然而未加處理的水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排入海洋，對近岸生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的影響，尤其是導(dǎo)致赤潮種類如裸甲藻、多甲藻和菱形藻等大量繁殖[6]。

海南省由于其獨特的自然資源以及養(yǎng)殖技術(shù)的完善，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，而對于養(yǎng)殖水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)特征的研究較少[7]。為了了解海南省養(yǎng)殖水體浮游微藻的群落結(jié)構(gòu)特征，筆者于2016年4月選取瓊海市、萬寧市部分養(yǎng)殖水體，開展了養(yǎng)殖水體水質(zhì)指標(biāo)的測定以及浮游微藻種類組成、細(xì)胞密度、多樣性等方面的研究，為養(yǎng)殖水體浮游微藻調(diào)控技術(shù)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時也為人工養(yǎng)殖系統(tǒng)藻類群落結(jié)構(gòu)優(yōu)化和海洋生態(tài)環(huán)境保護及其養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供了理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1采樣點基本信息調(diào)查的養(yǎng)殖水體位于瓊海市和萬寧市，各樣點基本信息見表1。

1.2水樣的采集

浮游藻類定性樣品用25#浮游生物網(wǎng)（網(wǎng)孔直徑為0.064 mm）對水樣進行過濾，待水濾去后打開浮游生物網(wǎng)下面的閥門，將采集到的藻類樣品收集至50 mL標(biāo)本瓶中，加入4%甲醛溶液現(xiàn)場固定。浮游藻類定量樣品用1 L有機玻璃采水器采取，按照1.5%的體積比例加入魯哥氏液（Lugol）現(xiàn)場固定，將采集的樣品帶回實驗室靜置48 h，利用虹吸法緩緩吸去上清液定容至50 mL，并加入4%甲醛溶液保存[8]。

浮游植物定性樣品參照相關(guān)的藻類書籍鑒定[9]，定量樣品的計數(shù)方法依據(jù)《淡水浮游生物研究方法》[8]。

1.3樣品的測定水體的pH利用PHB-1型便攜式pH計測得，水體的水溫和電導(dǎo)率利用DDBJ-305型便攜式電導(dǎo)儀測得。用1 L有機玻璃采水器采集1 000 mL水樣，置于玻璃采樣瓶中，及時帶回實驗室測定總氮（TN）和總磷（TP），測定方法按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[10]。

1.4數(shù)據(jù)分析

利用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）和Pielou均勻度指數(shù)（J）來評養(yǎng)殖水體的水質(zhì)狀況。

根據(jù)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)評價等級[11]：0～<1為重污染；1～3為中污染；>3為輕污染或無污染。按照Pielou均勻度指數(shù)評價等級[12]：0～<0.3為重污染；0.3～<0.5為中污染；0.5～0.8為輕污染或無污染。基于浮游藻類群落組成比例采用聚類分析的方法進行分析，具體操作方法參照Borcard等[13]的方法。上述分析方法均在R軟件中操作完成[14]。

2結(jié)果與分析

2.1養(yǎng)殖水體理化因子

各養(yǎng)殖水體理化因子變化見表2。采樣點水溫在21.9～24.0 ℃，pH在6.62～7.94，電導(dǎo)率在0.57～32.00 mS/cm。

水體的營養(yǎng)鹽指標(biāo)總氮在0.53～22.77 mg/L，最低值出現(xiàn)在S2樣點，取自水庫經(jīng)過凈化的水，目前并未養(yǎng)殖魚或蝦；最高值出現(xiàn)在S1樣點，養(yǎng)殖的水產(chǎn)動物為對蝦，養(yǎng)殖時間為30 d。此外，養(yǎng)殖石斑魚210 d的S5樣點和養(yǎng)殖對蝦30 d S6樣點總氮含量也較高，分別為14.41和15.73 mg/L。

水體的總磷在0.32～8.22 mg/L，最低值出現(xiàn)在S8樣點龍頭河，最高值出現(xiàn)在S2樣點。養(yǎng)殖石斑魚的水體（S4、S5、S7樣點）總磷濃度高于養(yǎng)殖對蝦的水體（S1、S6樣點）。

2.2浮游藻類群落結(jié)構(gòu)組成

2.2.1種類數(shù)。該次調(diào)查取樣共鑒定浮游植物68種，隸屬于7門57屬，綠藻門的種類最豐富，為34種，其次硅藻門為19種，藍藻門6種，隱藻門3種，金藻門、甲藻門和裸藻門各2種（圖1）。浮游植物種類數(shù)最少的是S5樣點，僅為10種，種類最多的是S1樣點，為24種。多數(shù)浮游藻類是淡水種，僅有牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、骨條藻（Skeletonema sp.）為海水種。

2.2.2細(xì)胞密度及組成。

浮游植物的細(xì)胞密度為1.01×108 cells/L，密度最高值出現(xiàn)在S7樣點，為2.9×108 cells/L，密度最低值出現(xiàn)在S2樣點，為4.38×106 cells/L。浮游藻類密度主要組成為綠藻門、藍藻門和隱藻門，分別占細(xì)胞密度的7714%、8.80%和8.23%（圖2）。

2.2.3優(yōu)勢種。

養(yǎng)殖水體主要優(yōu)勢種為綠藻門的普通小球藻（Chlorella vulgaris）、波吉卵囊藻（Oocystis borgei）、衣藻（Chlamydomonas sp.），硅藻門的牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、骨條藻（Skeletonema sp.），藍藻門的綠色顫藻（Oscillatoria chlorina）和隱藻門的尖尾藍隱藻（Chroomonas acuta）。優(yōu)勢種指示的水體環(huán)境質(zhì)量為α-β-中污狀態(tài)（表3）。

2.2.4浮游藻類多樣性指數(shù)。

養(yǎng)殖水體浮游藻類群落Shannon-Wiener指數(shù)在0.05～1.78，平均值為0.72；養(yǎng)殖水體浮游藻類群落Pielou均勻度指數(shù)在0.02～0.69，平均值為0.28（圖3）。根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)評價水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)殖水體多數(shù)樣點處于中污染到重污染。

3討論

3.1養(yǎng)殖水體藻類群落結(jié)構(gòu)特征分析

多數(shù)研究表明，人工水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)浮游藻類種類數(shù)較少，細(xì)胞密度較高，優(yōu)勢種單一且優(yōu)勢度高，群落演替速度快，群落多樣性較低[15-16]。該研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，海南省瓊海市、萬寧市部分養(yǎng)殖水體也具有浮游藻類種類數(shù)較少、細(xì)胞密度較高、優(yōu)勢種優(yōu)勢度高的趨勢。從密度組成來看，以綠藻門為主。從優(yōu)勢種的種類來看，多數(shù)以綠藻、硅藻為主，少數(shù)樣點以藍藻、隱藻為主。彭聰聰?shù)萚7]對廣東省茂名市的對蝦養(yǎng)殖池進行了為期90 d的研究發(fā)現(xiàn)藻類種類48種，以綠藻和硅藻為主；優(yōu)勢種在養(yǎng)殖前、中、后3個時期具有一定的動態(tài)變化，在前期階段綠藻、硅藻為優(yōu)勢種類，養(yǎng)殖中期階段絲狀藍藻顫藻多為優(yōu)勢種，到養(yǎng)殖后期水體中氮磷濃度升高，顫藻類大量繁殖，優(yōu)勢度可達0.80。該研究發(fā)現(xiàn)，S6點藻類優(yōu)勢種以綠色顫藻為主，優(yōu)勢度高達0.97。該樣點總氮濃度為15.73 mg/L，總磷濃度為1.65 mg/L。曹煜成等[17]研究發(fā)現(xiàn)綠色顫藻對氮磷的吸收速率高，在富營養(yǎng)化水體中更具有競爭優(yōu)勢，在人工水產(chǎn)養(yǎng)殖水體中藍藻一旦形成優(yōu)勢種類，其他藻類如硅藻、綠藻等就不易成為優(yōu)勢種類。也有研究表明，在低鹽度<5的養(yǎng)殖水體中藻類優(yōu)勢種以藍藻為主，在高鹽度（10～30）養(yǎng)殖水體中藻類優(yōu)勢種以綠藻-硅藻為主[15，18]。

浮游藻類多樣性指數(shù)能代表養(yǎng)殖水體水質(zhì)狀況，反映水體的富營養(yǎng)化程度。查廣才等[16]研究發(fā)現(xiàn)在低鹽度對蝦池中，浮游藻類多樣性表現(xiàn)為養(yǎng)殖前期高于后期，而劉孝竹等[18]研究發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖后期高于前期。該研究發(fā)現(xiàn)多樣性指數(shù)低于0.50的水體中，多數(shù)為養(yǎng)殖石斑魚的水體，養(yǎng)殖時間達210 d，這可能是魚類的排泄物積累，導(dǎo)致水體營養(yǎng)鹽升高，致使某一藻類大量增殖，多樣性指數(shù)降低。但也有研究發(fā)現(xiàn)，浮游藻類多樣性指數(shù)越低，水質(zhì)條件就越差，對蝦發(fā)病率就越高[19]。因此，針對多樣性指數(shù)較低的養(yǎng)殖水體，應(yīng)對水體投放有益藻類，維持藻類的優(yōu)勢平衡，增加藻類多樣性指數(shù)改善水質(zhì)，保證養(yǎng)殖水體系統(tǒng)健康發(fā)展。

3.2優(yōu)勢種與養(yǎng)殖水體環(huán)境狀況

優(yōu)勢種在藻類群落結(jié)構(gòu)中起著重要作用，優(yōu)勢種是在營養(yǎng)鹽、光線和其他環(huán)境因子上具有一定競爭優(yōu)勢的種類[20-21]，所以優(yōu)勢種的變化可以反映養(yǎng)殖水體的環(huán)境狀況。波吉卵囊藻在S5樣點中占絕對優(yōu)勢的地位，該種類被認(rèn)為是一種廣鹽性的綠藻，在養(yǎng)殖水體中尤其是蝦池中具有種群穩(wěn)定和適應(yīng)環(huán)境能力強的特點，有利于保持養(yǎng)殖水體的健康發(fā)展[4]。普通小球藻在S7樣點中占絕對優(yōu)勢的地位，該種類在自然界廣泛分布，環(huán)境適應(yīng)性極強，在各類水體及其潮濕的土壤或樹皮中均可生長[9]。從該研究來看，在波吉卵囊藻和普通小球藻為主要優(yōu)勢的養(yǎng)殖水體中，氮磷水平均比較高。

綠色顫藻是一種絲狀藍藻，在S6樣點優(yōu)勢度高，絲狀藍藻被認(rèn)為是在透明度較低、光線條件較弱的水體中具有較強的競爭力[22]。曹煜成等[17]認(rèn)為雖然顫藻氮磷吸收速率較高，從水體營養(yǎng)鹽利用的角度分析，顫藻是有益的，但顫藻增殖過快容易形成水華，破壞水體環(huán)境。水華發(fā)生時導(dǎo)致有毒氣體的產(chǎn)生，引起養(yǎng)殖水體中養(yǎng)殖對象因應(yīng)激致病而死[23]。因此，以顫藻為優(yōu)勢種的養(yǎng)殖水體應(yīng)盡快投放水質(zhì)改良劑，抑制藍藻水華的發(fā)生。

尖尾藍隱藻是一種單細(xì)胞隱藻，分布廣，常在長江中下游湖泊中成為優(yōu)勢種[24]。徐春燕等[25]對淀山湖浮游植物優(yōu)勢種生態(tài)位的研究發(fā)現(xiàn)，尖尾藍隱藻的生態(tài)位寬度較大，對資源的利用能力強，分布范圍廣。查廣才等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在低鹽度蝦池中尖尾藍隱藻能成為優(yōu)勢種。該研究發(fā)現(xiàn)該種類在養(yǎng)殖石斑魚時間較久的水體中保持較高的優(yōu)勢地位。

4結(jié)論

瓊海市、萬寧市部分養(yǎng)殖水體浮游藻類種類數(shù)以綠藻門和硅藻門的種類為主。浮游藻類細(xì)胞密度為1.01×108 cells/L，主要組成為綠藻門、藍藻門和隱藻門，分別占細(xì)胞密度的7714%、8.80%和8.23%?；诟∮卧孱惾郝浣Y(jié)構(gòu)的聚類分析顯示，浮游藻類群落結(jié)構(gòu)組成可以反映水體的狀況。

養(yǎng)殖水體浮游藻類優(yōu)勢種單一且優(yōu)勢度高，而且在養(yǎng)殖后期容易形成以絲狀藍藻、硅藻、隱藻為優(yōu)勢的藻類群落結(jié)構(gòu)。浮游藻類優(yōu)勢種主要為綠藻門的普通小球藻、波吉卵囊藻、衣藻，硅藻門的牟氏角毛藻，藍藻門的綠色顫藻，隱藻門的尖尾藍隱藻。

養(yǎng)殖水體浮游藻類群落多樣性指數(shù)較低。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)在0.05～1.78，平均值為0.72；Pielou均勻度指數(shù)在0.02～0.69，平均值為0.28。利用多樣性指數(shù)評價養(yǎng)殖水體水質(zhì)處于中污染到重污染的狀態(tài)。

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