施禮科 ,王斌梁 ,葉鍵 ,王力 ,陳喆 ,郭水榮 ,陳凡?,李紅玉,高迪娜

(1.杭州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,浙江 杭州 310017;2.紹興文理學(xué)院,浙江 紹興 312000;3.杭州錢塘新區(qū)農(nóng)業(yè)水利發(fā)展服務(wù)中心,浙江 杭州 311199)

錢塘江流域位于中國東部,東臨東海,地理坐標(biāo)28°～31°N、117°～122°E,是浙江省流域面積最大的河流。錢塘江有南北兩源,均發(fā)源于安徽省休寧縣。新安江大壩至建德市梅城與蘭江交匯處稱新安江,下行至蕭山聞堰鎮(zhèn)浦陽江交匯口處稱富春江,聞堰以下稱錢塘江。錢塘江流域地處亞熱帶,流域內(nèi)海洋性季風(fēng)氣候明顯。根據(jù)自然條件、水能資源和社會經(jīng)濟(jì)特點(diǎn),干支流的錢塘江開發(fā)均以發(fā)電為主,兼有防洪、灌溉、航運(yùn)、給水功能,并有漁業(yè)生產(chǎn)效益[1]。

浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者[2],是食物網(wǎng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié),對維持水域生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著重要作用[3],并對水域生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息交流起著同樣重要的作用[4-5]。浮游植物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子之間有著密切的聯(lián)系,其密度及多樣性指數(shù)等群落結(jié)構(gòu)特征是評價(jià)水環(huán)境的重要標(biāo)準(zhǔn)[6]。浮游植物對環(huán)境變化也較為敏感,在環(huán)境監(jiān)測中起著重要作用[7]。深入研究浮游植物的時(shí)空變化特征及影響因素,對于水域的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及管理具有重要意義。

本文圍繞錢塘江浮游植物種類的組成、密度、生物量、多樣性指數(shù)的時(shí)空變化以及物種與環(huán)境因子的關(guān)系等展開研究,旨在為保護(hù)錢塘江生物多樣性、維持漁業(yè)生產(chǎn)、控制富營養(yǎng)化提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

分別于春季 (5 月)、夏季 (7 月)、秋季 (10月)、冬季 (12 月) 在錢塘江采集水樣及浮游植物樣品,為能全面系統(tǒng)地表征錢塘江浮游植物的分布狀況,在干流多個(gè)區(qū)段設(shè)置了富春江三江口(S1)、富春江富陽大橋 (S2)、富春江富陽太平鎮(zhèn)(S3)、錢塘江西湖區(qū)白鳥渡 (S4)、錢塘江蕭山區(qū)聞家堰 (S5)、錢塘江大橋 (S6) 共6 個(gè)采樣點(diǎn)。

1.2 數(shù)據(jù)分析和處理

1.2.1 浮游植物分析

浮游植物采樣、種類鑒定和計(jì)數(shù)、現(xiàn)存量計(jì)算等方法參照 《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊》和 《中國淡水藻類——系統(tǒng)、分類及生態(tài)》 等,主要依據(jù)形態(tài)學(xué)分類方法進(jìn)行浮游植物分類鑒定[8-9]。

1.2.2 環(huán)境因子測定

指標(biāo)主要包括水溫、pH、透明度、懸浮物、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總大腸菌群和葉綠素a,測定方法參照GB 11607—89 《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和GB 3838—2002 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 進(jìn)行。

1.2.3 多樣性水平分析方法

采用香農(nóng)-維納多樣性指數(shù) (Shannon-Wiener index,H′) 計(jì)算群落的豐富度和多樣性[10-11],計(jì)算公式為:

式中,ni為樣品中第i種浮游植物的個(gè)體數(shù);N為樣品中浮游植物所有種類總個(gè)體數(shù)。

1.2.4 典范對應(yīng)分析

采用Canoco for Windows 4.5 軟件對物種數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行典范對應(yīng)分析,得到物種在環(huán)境中的分布,及與環(huán)境因子的相關(guān)性結(jié)果,排序結(jié)果用物種-環(huán)境因子關(guān)系的雙序圖表示[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 種類組成

對錢塘江水域常年監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行1 a 的采樣調(diào)查,共發(fā)現(xiàn)浮游植物6 門89 種 (屬) (表1)。表2 顯示,硅藻門種類數(shù)最多,共計(jì)42 種 (屬),占藻類總種數(shù)的47.19%,其次依次為綠藻門、裸藻門、藍(lán)藻門、隱藻門、甲藻門。

表1 錢塘江水域各監(jiān)測站點(diǎn)浮游植物種類組成

表2 錢塘江水域浮游植物種類組成

2.2 密度與生物量

錢塘江水域各監(jiān)測點(diǎn)浮游植物密度和生物量如表3 所示。監(jiān)測點(diǎn)平均浮游植物密度為12.2×104cell·L-1,平均生物量為0.240 5 mg·L-1。浮游生物密度和生物量最高的為秋季富春江三江口站點(diǎn),分別為79.1×104cell·L-1和2.362 1 mg·L-1;浮游生物密度和生物量最低的為秋季富春江富陽太平鎮(zhèn)站點(diǎn),分別為0.4×104cell·L-1和0.000 1 mg·L-1。

表3 各監(jiān)測站點(diǎn)浮游植物密度及生物量

2.3 環(huán)境因子

錢塘江流域各監(jiān)測點(diǎn)環(huán)境因子變化見表4。環(huán)境因子包括 pH、T(溫度)、SD (透明度)、COMMn(高錳酸鹽指數(shù))、DO (溶解氧)、SS (懸浮物)、TP (總磷)、NH3-N (氨氮)、E.co (總大腸菌群)、Chla (葉綠素a)。

表4 錢塘江水域各監(jiān)測站點(diǎn)環(huán)境因子

2.4 生物多樣性指數(shù)

由表5 可知,6 個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)的生物多樣性指數(shù)全年平均為0.931。從空間分布水平看,富春江富陽太平鎮(zhèn)多樣性指數(shù)最高,為1.096;蕭山區(qū)聞家堰多樣性指數(shù)最低,為0.818。從時(shí)間分布水平看,夏季最高,為1.048;秋季最低,為0.733。其中,浮游生物密度和生物量最高的是秋季的富春江三江口站點(diǎn),生物多樣性指數(shù)僅為0.699 (圖1),低于平均水平。

圖1 富春江三江口 (S1) 四季生物多樣性指數(shù)及顆粒直鏈藻密度、生物量

表5 錢塘江水域各監(jiān)測站點(diǎn)浮游植物生物多樣性指數(shù)

2.5 浮游植物與環(huán)境因子關(guān)系的典范對應(yīng)分析

分別在春、夏、秋、冬季節(jié)對六大藻類的不同季節(jié)浮游植物相對密度和環(huán)境因子進(jìn)行典范對應(yīng)分析。圖2 顯示,影響錢塘江流域浮游植物數(shù)量及分布的主要因子是pH、氨氮和高錳酸鹽指數(shù)。

圖2 典范對應(yīng)分析結(jié)果

3 討論

對錢塘江中下游6 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)調(diào)查,共發(fā)現(xiàn)浮游植物6 門89 種 (屬),其中,硅藻門種類數(shù)最多,為42 種 (屬),占藻類總種數(shù)的47.19%;其次是綠藻門種屬數(shù)為20 種 (屬),占藻類總種數(shù)的22.47%;硅藻門和綠藻門占到藻類總種數(shù)的近70%,處于絕對優(yōu)勢地位,與國內(nèi)許多河流浮游植物的結(jié)構(gòu)組成相似[13-15]。

浮游生物密度和生物量最高值均出現(xiàn)在為秋季的富春江三江口站點(diǎn) (S1),分別為79.125×104cell·L-1和2.362 1 mg·L-1,而生物多樣性指數(shù)卻只有0.699,遠(yuǎn)低于平均水平。其中,顆粒直鏈藻密度和生物量為26.25×104cell·L-1和0.787 5 mg·L-1,分別占總量的33.18%和33.34%,顆粒直鏈藻隸屬于硅藻門,在世界范圍廣泛分布,是江河、湖泊和水庫等各種內(nèi)陸淡水系統(tǒng)中的常見優(yōu)勢種[16-21]。顆粒直鏈藻對水環(huán)境變化非常敏感,易受水溫和營養(yǎng)鹽等環(huán)境條件的影響,在富營養(yǎng)化水體中極易形成優(yōu)勢種群,或發(fā)展為水華,也因此成為富營養(yǎng)化水體及污染水體的典型指示藻種[22-23]。顆粒直鏈藻的大量出現(xiàn)說明該監(jiān)測站點(diǎn)秋季水體富營養(yǎng)化程度比較嚴(yán)重。該站點(diǎn)地理位置較為特殊,地處新安江與蘭江交匯處,受上游人類的生產(chǎn)生活排污等活動(dòng)的影響較大,加上交匯處水流情況較為復(fù)雜,更易引起上下水層之間的流動(dòng),將底部沉積物中聚集的有機(jī)物質(zhì)攪動(dòng)起來造成水體的富營養(yǎng)化。類似于富春江三江口 (S1) 的情況,同樣也出現(xiàn)在錢塘江蕭山區(qū)聞家堰 (S5) 和錢江大橋一橋 (S6),2 個(gè)站點(diǎn)也出現(xiàn)秋季浮游植物多樣性指數(shù)明顯降低的情況。經(jīng)分析,錢塘江蕭山區(qū)聞家堰(S5) 站點(diǎn)秋季細(xì)弱圓篩藻 (Coscinodiscussubtilis)密度及生物量明顯偏高,錢江大橋一橋 (S6) 站點(diǎn)小環(huán)藻屬 1 種 (Cyclotella) 和虹彩圓篩藻(Coscinodiscusoculus-iridis) 密度及生物量明顯偏高。

浮游植物群落分布影響因素多且較為復(fù)雜,錢塘江整體流量較大,水文水質(zhì)環(huán)境變化較快,加之監(jiān)測站點(diǎn)分布跨度較大,導(dǎo)致采樣時(shí)間間隔較大且不固定,對分析浮游植物群落構(gòu)成的空間分布規(guī)律及季節(jié)變化規(guī)律都造成一定程度的干擾,所以還需對錢塘江流域浮游植物群落分布及影響因子進(jìn)行持續(xù)研究。