松北国家湿地公园浮游植物群落结构特征与水质评价.pdf

为了掌握哈尔滨市松北国家湿地公园水体浮游植物群落结构和水质状况，于 年 、和 月份对湿地公园进行了浮游植物群落结构及水环境因子的监测。应用 多样性指数（）、均匀度指数（）和相关理化指标对水质状况进行了评价。采用冗余分析，探讨了浮游植物群落主要优势种与环境因子的关系。结果表明：共鉴定出藻类 门 属 种，主要由绿藻门（属 种）、硅藻门（属 种）、蓝藻门（属 种）、裸藻门（属 种）等组成。个月份共调查出优势种 种，主要以硅藻门和绿藻门为主。浮游植物年均丰度为 个 ，月份的丰度最高，达到 个 ；月份最低，仅为 个 。由 多样性指数（）与 均匀度指数（）综合分析结果显示，该水域水体呈现出轻度污染至中度污染状态。冗余分析（）表明，水温、总氮、总磷、化学需氧量和溶解氧是影响松北国家湿地公园浮游植物群落结构的主要水环境因子。关键词湿地公园；浮游植物；群落结构；水质评价分类号 ，（，），（）：，（），（），（），（），（），（），（）（），；浮游植物不仅是水生态系统中主要的初级生产者，同样也是水中溶解氧的主要供应者 。无机营养元素可借助浮游植物转移至更高级的有机生命体，是水生态系统中能量流动和物质循环的关键环节 。浮游植物种群结构可对水体污染和营养状态的变化迅速作出响应，使其种类组成和生物现存量出现变化，而浮游植物群落结构同样能反映出水体真实的生态条件和污染状况 。利用浮游植物群落结构变化和多样性监测评价水体生态环境是一种重要手段，目前国内外已有大量的相关研究 。水质评价可以科学反映水质状况，是湿地保护的重要工作之一，对湿地水质定期监测并选择合适的评价方法进行评价能够为制定水环境保护与管理策略提供科学依据 。城市湿地公园是城市生态系统的重要组成部分，国内外学者对湿地水环境状况评价主 要 集 中 在 自 然 湿 地，而 湿 地 公 园 方 面 较少 。本研究选取了哈尔滨市具有代表性的松北国家湿地公园（人工湿地）作为研究地，对其浮游植物群落结构进行了调查，并结合浮游植物的生物多样性和水质理化指标对水体状况进行了初步评价，以了解城市人工湿地公园的水质动态和浮游植物群落结构的演替规律。研究区概况本次研究区域所选择的松北国家湿地公园（人工湿地，）位于黑龙江省哈尔滨市西北部，位于我国东部候鸟迁徙道上，气候属于中温带大陆性季风气候，高温时间短低温时间长，年平均气温在 ，年平均降水量为 。材料与方法 采样时间和地点设置根据湿地公园的整体水域分布，年 、月份在松北国家湿地公园内（人工湿地）设置采样点，并在每月中旬选择晴朗天气进行样品采集。松北国家湿地公园共设置了 个采样点（图 ）。图 松北国家湿地公园采样点分布图 水文特征及水质理化指标的测定本次研究选择测定的水体理化指标包括水温、总磷、总氮、溶解氧、酸碱度（）和化学需氧量，其中总磷和总氮指标的测定需要将采集的水样带回实验室用钼锑抗法和过硫酸盐氧化法进行测定，其余水体理化指标用水质分析仪 现场测定。样品的采集与处理浮游植物定性样品采集选用 号浮游生物网，于水面下呈“”字形捞取 后进行采集 ，浮游植物定量采集时，使用采水器取 水样，装入采样瓶中，现场加入 的鲁哥试剂进行固定，将样品放置在实验室内静置 后，用虹吸管吸取上清液浓缩定量至 。鉴定时充分摇匀，定量吸取 于浮游植物计数框内，使用显微镜 倍下观察、鉴定并计数 。数据处理浮游生物采样分布图采用 和 共同绘制。计算各点位的 多样性指数（）和 均匀度指数（），对松北国家湿地公园的浮游植物多样性进行分析，计算优势度（）描述浮游生物群落优势种。计算公式为：（），。式中：，为第 种浮游植物个体数量，为浮游植物总个体数，为样品出现浮游植物总种数；是第 种丰度，是该区域内出现的所有种类的总丰度，是第 种出现的频率，为优势种 。根据水质判定标准 ：为水质清洁，为轻度污染，表示中污染，表示中污染，为重污染；为水质清洁，为轻度污染，表示中污染，表示中污染，为重污染。选取 的浮游植物，将物种数据和环境参数（除 外）经过 （）转换后在分析以获得正态分布 ，对物种数据进行决策曲线分析（）确定合适的排序模型，计算得出 值小于 ，则进行冗余分析。结果与分析 水体理化参数及水质评价本研究在松北国家湿地公园选取了几种主要的水环境因子进行检测，调查期间松北国家湿地公园水体理化指标结果如表 所示，不同月份水环境因子间差异较显著。从 个月份的 值可得出湿地公园内水体偏弱碱性，溶解氧和总氮质量浓度表现为 月份较高，月份较低，呈现出先下降再上升的趋势。根据 地面水环境质量标准（）总氮大部分样品符合类水质，溶解氧部分样品符合类水质；总磷的质量浓度这 ，秋季高于其他季节且大部分样品处于类水质；化学需氧量的质量浓度为 ，呈现出逐渐升高的趋势且绝大多数符合类水质。表 松北国家湿地公园水环境因子参数值测定时间水温 溶解氧质量浓度 总氮质量浓度 总磷质量浓度 化学需氧量质量浓度 月份（）（）（）（）（）（）月份（）（）（）（）（）（）月份（）（）（）（）（）（）注：表中数据是平均值 标准差，同列不同字母表示差异显著（）。浮游植物组成种类在松北国家湿地公园水体中，共鉴定出浮游植物 门 属 种（表 ）。其中绿藻门浮游植物种类最多，为 属 种，占总种数的 ；硅藻门东北林业大学学报第 卷有 属 种，占总种数的 ；蓝藻门有 属 种，占总种数的 ；裸藻门有 属 种，占总种数的 ；甲藻门有 属 种，占总种数的 ；隐藻门有 属 种，占总种数的 ；金藻门有 属 种，占总种数的 ；黄藻门最少仅检到 属 种，占总种数的 。各月份浮游植物种数差异较大（表 ），其中 月份最多，为 种；其次为 月份，为 种；月份最少，为 种。就各门类物种数而言，除 月份以硅藻门物种数最多外，月份和 月份均以绿藻门占优。表 松北国家湿地公园浮游植物种类组成门属种蓝藻门鱼腥藻属卷曲鱼腥藻（）类颤鱼腥藻（）球形鱼腥藻（）平列藻属点形平列藻（）微小平列藻（）细小平列藻（）束丝藻属水华束丝藻（）藻属席藻（）项圈藻属项圈藻（）色球藻属膨胀色球藻（）尖头藻属尖头藻（）腔球藻属腔球藻（）束球藻属束球藻（）颤藻属拟短形颤藻（）硅藻门直链藻属颗粒直链藻（）舟形藻属放射舟形藻（）短小舟形藻（）系带舟形藻（）舟形藻（）淡绿舟形藻（）羽纹藻属羽纹藻（）星杆藻属星杆藻（）针杆藻属尖针杆藻（）肘状针杆藻（）针杆藻群体（）美小针杆藻（）菱形藻属长菱形藻（）谷皮菱形藻（）小环藻属梅尼小环藻（）链形小环藻（）星肋小环藻（）布纹藻属布纹藻（）尖布纹藻（）双菱藻属布列双菱藻（）二列双菱藻（）桥弯藻属桥弯藻（）微细桥弯藻（）细小桥弯藻（）膨胀桥弯藻（）曲壳藻属近缘曲壳藻（）披针形曲壳藻（）等片藻属普通等片藻（）念珠状等片藻（）续（表 ）门属种绿藻门四孢藻属四孢藻（）四角藻属微小四角藻（）细小四角藻（）具尾四角藻（）戟形四角藻（）三角四角藻（）弓形藻属拟菱形弓形藻（）螺旋弓形藻（）十字藻属四足十字藻（）直角十字藻（）四角十字藻（）衣藻属卵形衣藻（）球衣藻（）空星藻属空星藻（）韦斯藻属韦斯藻（）丝藻属丝藻（）栅藻属隆顶栅藻（）四尾栅藻（）二形栅藻（）双棘栅藻（）双对栅藻（）盘星藻属四角盘星藻（）二角盘星藻（）单角盘星藻（）集星藻属集星藻（）纤维藻属镰形纤维藻（）狭形纤维藻（）角星鼓藻属浮游角星鼓藻（）卵囊藻属卵囊藻（）椭圆卵囊藻（）实球藻属实球藻（）顶棘藻属顶棘藻（）多芒藻属多芒藻（）月牙藻属小形月牙藻（）裸藻门裸藻属喜滨裸藻（）膝曲裸藻（）梭形裸藻（）棒形裸藻（）绿裸藻（）囊裸藻属矩圆囊裸藻（）棘刺囊裸藻（）芒刺囊裸藻（）卡克藻属尖尾卡克藻（）扁裸藻属奇形扁裸藻（）近圆扁裸藻（）隐藻门蓝隐藻属具尾蓝隐藻（）隐藻属啮蚀隐藻（）黄藻门黄丝藻属黄丝藻（）甲藻门裸甲藻属真蓝裸甲藻（）角甲藻属飞燕角甲藻（）金藻门锥囊藻属群集锥囊藻（）分歧锥囊藻（）单边金藻属单边金藻（）浮游植物优势类群及丰度松北国家湿地公园 个月份的优势种及优势度见表 ，不同月份湿地公园内的浮游植物优势种不第 期王云瑞，等：松北国家湿地公园浮游植物群落结构特征与水质评价同，一共发现优势种 种，主要以硅藻门和绿藻门为主。其中颗粒直链藻（）、梅尼小 环 藻（）和 卵 形 衣 藻（）为共有优势种。月份优势种最多为 种，且以绿藻门居多；月份优势种最少为 种，以硅藻门居多。相关研究认为，以绿藻为优势种的水体呈中营养化，硅藻为优势种的水体呈贫营养化，松北国家湿地公园 月份优势种以绿藻为主，因此该湿地公园水体呈中营养化。松北国家湿地公园浮游植物年丰度变化于 个 ，个月份的平均丰度由大到小呈现为 月份、月份、月份。从浮游植物丰度组成分析，绿藻门所占比例最大，平均丰度值为 个 。占总丰度的 ；其次为硅藻门，平均丰度值为 个 ，占总丰度的 。表 松北国家湿地公园浮游植物种类组成采样时间浮游植物种类 个蓝藻门绿藻门硅藻门甲藻门隐藻门裸藻门黄藻门金藻门 年 月 年 月 年 月 表 松北国家湿地公园浮游植物优势种及优势度门物种优势度 月份 月份 月份蓝藻门卷曲鱼腥藻（）项圈藻（）水华束丝藻（）硅藻门颗粒直链藻（）尖针杆藻（）谷皮菱形藻（）梅尼小环藻（）绿藻门镰形纤维藻（）三角四角藻（）四足十字藻（）隆顶栅藻（）金藻门分歧锥囊藻（）裸藻们尖尾卡克藻（）隐藻门卵形衣藻（）浮游植物多样性指数松北国家湿地公园 多样性指数（）和 均匀度指数（）如表 所示。湿地公园 、和 月份的 分别为 、和 ；分别为 、和 。个月份的 均值范围 ；均匀度指数 均值范围 。可以得出松北国家湿地公园 月份属于中度污染，和 月份属于轻度污染状态。表 浮游植物群落结构多样性指数采样点多样性指数（）月 月 月均匀度指数（）月 月 月 平均值 浮游植物群落优势种与环境因子间的关系将 、和 月份所选取的 的浮游植物与 个水环境因子进行冗余分析，结果如图 所示，月 排序图中，个共解释浮游植物总变量 ，排序轴 和排序轴 的特征值分别为 和 ；月 排序图中，个共解释浮游植物总变量 ，排序轴 和排序轴 的特征值分别为 和 ；月 排序中，个共解释浮游植物总变量 ，排序轴 和排序轴 的特征值分别为 和 。浮游植物和环境因子的 排序图表明，月份浮游植物主要集中在第一和第三象限，水温、总磷和溶解氧是影响浮游植物群落结构分布的重要水环境因子；月份浮游植物主要集中在第三和第四象限，水温和总氮是影响浮游植物群落结构分布的重要水环境因子；月份浮游植物主要集中在第三象限，水温、总氮和生化需氧量是影响浮游植物群落结构分布的重要水环境因子。讨论 浮游植物群落组成相关研究表明，硅藻门和绿藻门通常是我国温带湿地浮游植物群落的主要类群 。本次调查结果显示松北国家湿地公园浮游植物主要以绿藻、硅藻、蓝藻为主。月份以蓝绿藻居多，水温和营养盐对浮游植物群落结构的季节变化起着不可忽视的作用，蓝绿藻属于耐高温性藻类，夏季温度较高，有研究表明，当温度高于 时，蓝藻的生长速度达到最快，且随着温度的升高蓝藻的群落优势更明显 。相比其他季节夏季不仅光照时间长且光照强度也较强，这也促进了浮游植物的繁殖和生长 。而 月份以硅藻居多，一方面由于硅藻对东北林业大学学报第 卷低温有较强的耐受性，另一方面湿地公园内较高的氮含量促进其繁殖、生长 。浮游植物丰度在 月份达到最高主要是由于浮游植物的诸多代谢过程为酶促反应，细胞内酶的活性受温度影响，水温升高会加速藻类种群的生长增殖 。为项圈藻；为颗粒直链藻；为谷皮菱形藻；为梅尼小环藻；为镰形纤维藻；为尖尾卡克藻；为卵形衣藻；为卷曲鱼腥藻；为水华束丝藻；为三角四角藻；为四足十字藻；为隆顶栅藻；为分歧锥囊藻。图 个月份主要浮游植物优势种丰度与环境因子的冗余分析（）优势种对浮游植物群落结构稳定性具有重要作用，优势种越多优势度越小，群落结构越复杂稳定 。本研究发现，松北国家湿地公园浮游植物优势种较多且优势度较小，主要以绿藻门、硅藻门为主，优势种梅尼小环藻在调查的所有月份均有出现，而小环藻属于寡污和 中污染水体的指示物种 ，表明该湿地公园内水体处于中污染状态。浮游植物多样性及水质评价多样性指数从群落内种的数量、各种内个体数的均等性两个方面表示群落结构的复杂程度 。本研究分析了 个采样点在 、和 月份的 多样性指数和 均匀度指数。松北国家湿地公园浮游植物多样性指数呈现出 、月份较低，月份渐高的趋势，这一变化与温度变化趋势相反，主要由于 月光照时间长且光照强度大，使水体温度不断加大，更有利于蓝藻和绿藻的生长，均匀度指数变化较平缓。个月份的 均值范围 ，均值范围 。结果表明：松北国家湿地公园浮游植物多样性指数存在较大的时空差异。水质呈现轻污染至中污染状态。浮游植物群落结构与环境因子的关系对浮游植物群落的组成和分布产生一定影响的因素包括浮游动物摄食等生物因素，水温、光照、营养盐浓度等非生物因素以及不同的土地利用类型 。依据 分析表明、水温、总氮、总磷、化学需氧量和溶解氧是影响松北国家湿地公园浮游植物群落结构的主要水环境因子。水温是影响浮游植物群落结构分布的共同水环境因子，水温可以通过影响浮游植物的生理和代谢过程来直接影响浮游植物。此外，影响浮游植物生长繁殖也离不开氮和磷等营养物质，本次研究显示总磷与大部分藻类呈负相关。在淡水环境中，较低的氮磷质量浓度比显示氮会成为限制藻类生长的限制因子 。松北国家湿地公园调查期间总氮平均值为 ，总磷平均值为 ，表明湿地公园内总氮质量浓度可以满足藻类生长。结论松北国家湿地公园浮游植物种类较为丰富共检测出 门 属 种，浮游植物群落组成为绿藻、硅藻、蓝藻型。在松北国家湿地公园 年 、和 月份共有优势种为颗粒直链藻（）、梅尼小环藻（）和卵形衣藻（）。湿地公园内浮游植物群落时空变化显著，时间上浮游植物丰度由大到小呈现出 、月份的变化趋势。通过水体理化因子结合物种多样性指数分析可知水质总体呈现出轻度污染至中度污染状态。浮游植物群落对湿地公园内水环境因子时空异质性的动态响应较为明显，通过 分析表明、水温、总氮、总磷、生化需氧量和溶解氧是影响松北国家湿地公园浮游植物群落结构的主要水环境因子。参考文献 刘涛 论人工湿地在生态城市建设中的作用 环境与发展，（）：盖静，尚文平，郭汉全 人工湿地的研究进展 中国农学通报，（）：刘金殿，顾志敏，杨元杰，等 长诏水库浮游植物群落结构及水质评价 生态学杂志，（）：，（，），（）：，第 期王云瑞，等：松北国家湿地公园浮游植物群落结构特征与水质评价 （），（）：，（）：何晓霞，王丽 城市人工湿地管理的生态环境规划策略分析 皮革制作与环保科技，（）：程珊珊，朱颖，龚亚西 综合水质标识指数法在苏州国家湿地公园水质评价中的应用 苏州科技大学学报（工程技术版），（）：汤玉强，李清伟，左婉璐，等 内梅罗指数法在北戴河国家湿地公园水质评价中的适用性分析 环境工程，（）：，孙涛，张妙仙，李苗苗，等 基于对应分析法和综合污染指数法的水质评价 环境科学与技术，（）：，（）：王臣 规划建设黑龙江哈尔滨松北国家湿地公园可行性探讨 防护林科技，（）：黄玉霞，刘阳春，刘芳，等 潮白河浮游植物现状及水质分析 北京水务，（）：王玲，李林，刘小昌，等 山口岩水库浮游植物季节演替及影响因子分析 环境科学与技术，（）：，：朱以敏，徐洪伟，张殊闻，等 大庆库里泡浮游植物群落时空变化及其与环境因子的相关性 中国环境监测，（）：王三秀，魏莱，王爽，等 上海水源地毗邻湖库浮游植物群落结构的季节变化及其影响因子 湖泊科学，（）：赵秀侠，方婷，杨坤，等 安徽沱湖夏季浮游植物群落结构特征与环境因子关系 植物科学学报，（）：，：，（）：王欣，盛化香，唐衍力，等 崂山湾人工鱼礁区浮游植物群落结构与环境因子的关系 渔业科学进展，（）：（），（）：，（）：，（）：于宗灵，陈威，赵然，等 松花江干流 年夏季着生藻类群落结构特征及其对环境因子的响应 环境科学，（）：王俊颉，夏雨，于新平，等 赣江中下游浮游藻类时空分布特征及水质评价 生态与农村环境学报，（）：，（，），（）：孙亚玲，刘进琪，邹松兵 渭河上游浮游植物群落结构对空间环境响应的差异性研究 水利水电技术，（）：徐甜甜，李晓钰，于洪贤 龙湖和仙鹤湖浮游植物的群落特征与环境因子 东北林业大学学报，（）：，崔易罛，杨文宇，许王辰 苏州古城区河网浮游植物群落结构特征及其影响因子 绿色科技，（）：熊莲，刘冬燕，王俊莉，等 安徽太平湖浮游植物群落结构 湖泊科学，（）：王琦癑，刘振楠 红升水库浮游植物群落结构与多样性研究 吉林水利，（）：，陈叶花，李俊杰，谢恺琪，等 福田红树林生态公园浮游植物群落结构季节变化特征 湿地科学与管理，（）：荀政良，袁林，薛俊增，等 滴水湖浮游植物群落的季节变化 海洋湖沼通报，（）：冯凯，刘莹，张柠 松花江哈尔滨段浮游植物分布研究 黑龙江水利科技，（）：，何森华，丘泓欣，邓婉璐，等 广东孔江国家湿地公园水体中的浮游植物群落结构特征 湿地科学，（）：陈小庆，陈斌，黄备，等 夏季舟山渔场及邻近海域浮游动物群落结构特征分析 动物学研究，（）：徐兆礼，陈亚瞿 东黄海秋季浮游动物优势种聚集强度与鲐?渔场的关系 生态学杂志，（）：，白海锋，王怡睿，宋进喜，等 渭河陕西段浮游植物群落结构时空变化与影响因子分析 环境科学学报，（）：（上接 页），（）：董加宝，彭心洁，贺思 响应面法优化虎杖大黄素的提取工艺 食品工业，（）：郭莹，李瑾，许健，等 望江南子总蒽醌提取工艺优化及 自由基清除实验研究 中华中医药学刊，（）：吕廷婷 大黄酚和大黄素甲醚的分离以及微波辅助合成大黄酸 重庆：重庆大学，曹云丽，黄强，班春兰，等 对中药大黄中蒽醌类物质的提取分离方法的研究 云南中医中药杂志，（）：孙小梅，马聪，吴士筠，等 大黄素的分光光度测定及其应用 中南民族学院学报（自然科学版），（）：贾凯慧，李占君，姚远，等 超声辅助提取紫苏粕迷迭香酸工艺优化及其抗氧化能力 森林工程，（）：，：，（）：马小红，沈少林，韩凤梅，等 大黄蒽醌类化合物电喷雾质谱研究 湖北大学学报（自然科学版），（）：董红娇，陈晓虎，曾锐 四级杆静电场轨道阱高分辨质谱联用快速分析民族药小大黄的化学成分 中草药，（）：牛燕燕，陈光英，罗由萍，等 密度泛函理论辅助研究大黄素型蒽醌化合物电喷雾质谱的裂解过程 分析科学学报，（）：东北林业大学学报第 卷