貴州云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類調(diào)查及水質(zhì)評(píng)價(jià)

來源：http://www.p3tj.cn/ 作者：余氯檢測(cè)儀 時(shí)間：2019-10-14

　　摘要：于2013年調(diào)查了貴州省云臺(tái)山4種喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)，分別為景觀河道(S1)、淺泉池(S2)、深泉池(S3)、茶店河河流匯水處(S4)，同步測(cè)定了水體理化指標(biāo)并進(jìn)行了水質(zhì)評(píng)價(jià)，分析了浮游藻類群落與水體理化參數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明共檢測(cè)到浮游藻類8門30科64屬142種，其中綠藻門種類最多，有25屬60種，占總數(shù)的42.25%;其次為硅藻門18屬42種，藍(lán)藻門11屬17種，裸藻門3屬10種，甲藻門3屬5種，隱藻門2屬4種，金藻門1屬3種，黃藻門1屬1種。不同水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)存在一定的差異，S1和S2群落相似度最高。浮游藻類細(xì)胞密度為7.900×105～7.999×107個(gè)/L。Marglef指數(shù)d值為3.02～4.62，Shannon-Wiener指數(shù)H值為2.21～3.43，Evenness指數(shù)e值為0.50～0.88。水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，S1為Ⅲ-Ⅳ類水，S2為Ⅱ-Ⅲ類水，S3及S4為Ⅰ類水體。總體上總磷、總氮含量及化學(xué)耗氧量是影響貴州云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的主要因素。

　　關(guān)鍵詞：貴州云臺(tái)山;喀斯特水體;浮游藻類;水質(zhì)評(píng)價(jià)

　　藻類植物是地球上發(fā)現(xiàn)最早的自養(yǎng)生物，是生態(tài)系統(tǒng)中的主要初級(jí)生產(chǎn)者[1]。浮游藻類是水域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在水域生態(tài)系統(tǒng)的平衡中起著非常重要的作用[2]，其群落結(jié)構(gòu)的變化是水環(huán)境演變的表征之一[3，4]。貴州省是典型的喀斯特地貌發(fā)育區(qū)，喀斯特地貌分布約占全省面積的73%[5，6]。因長(zhǎng)期人為干擾，大部分原始喀斯特生態(tài)系統(tǒng)已被破壞。貴州云臺(tái)山具有獨(dú)特的白云巖喀斯特地貌景觀，保留完整的原始喀斯特生態(tài)系統(tǒng)，形成了以自然生態(tài)、奇峰麗水為特色的旅游景區(qū)，為中國(guó)南方喀斯特―施秉喀斯特世界自然遺產(chǎn)的重要組成部分。云臺(tái)山景區(qū)西部有杉木河，東部有黃洲河環(huán)繞，景區(qū)內(nèi)亦具有景觀河道、泉池、河流等典型的喀斯特水體，是云臺(tái)山喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，同時(shí)也是杉木河―陽河的重要水源水體。

　　目前，對(duì)貴州云臺(tái)山的藻類植物研究?jī)H見于羅祖奎等[7]和陳椽等[8]的藍(lán)藻及氣生藍(lán)藻的調(diào)查，對(duì)該區(qū)水環(huán)境內(nèi)的浮游藻類研究鮮見報(bào)道。因此，本研究以貴州云臺(tái)山喀斯特水體為主要研究范圍，調(diào)查了貴州云臺(tái)山不同水體浮游藻類的群落特征，同步進(jìn)行水體水質(zhì)評(píng)價(jià)，分析浮游藻類群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)的關(guān)系，為該區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和景區(qū)規(guī)劃發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

　　1 研究區(qū)域與方法

　　1.1 研究區(qū)域概況與采樣點(diǎn)設(shè)置

　　貴州云臺(tái)山位于貴州省施秉縣城北約13 km處，地處東經(jīng)108°11′-108°15′，北緯27°13′-27°17′，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均光照時(shí)間為1 561.3 h，年均氣溫為14～16 ℃，年均降水量1 200 mm，年均濕度80%[9]。通過實(shí)地考察，貴州云臺(tái)山景區(qū)主要有景觀河道、淺泉池、深泉池、河流4種主要水生生境，其中茶店河為杉木河的上游支流，整個(gè)云臺(tái)山水系處于杉木河―陽河流域的上游。本研究亦根據(jù)生境類型設(shè)置了景觀河道(S1)、淺泉池(S2)、深泉池(S3)、茶店河河流匯水處(S4)4個(gè)代表樣點(diǎn)進(jìn)行采樣分析，具體點(diǎn)位分布見圖1。其中景觀河道水體較淺，流速慢，受人為干擾大;淺泉池水體幾乎不流動(dòng)，受人為干擾較大;深泉池位于櫻桃灣，水體流動(dòng)較快，受人為干擾較小;茶店河河流匯水處為茶店河代表點(diǎn)，是2條河流匯水處，水較深，流速快，受人為干擾少。

　　1.2 浮游藻類的采樣及處理

　　2013年6-8月每月中旬定期定點(diǎn)采樣，在采樣現(xiàn)場(chǎng)觀察、記錄水體和水環(huán)境狀況，進(jìn)行浮游植物的定性、定量采樣并固定。浮游藻類植物定性及定量樣品的采集參照《淡水浮游生物研究方法》[10]進(jìn)行，浮游藻類定性分析依據(jù)相關(guān)藻類分類工具書[11-15]進(jìn)行。浮游藻類定量分析運(yùn)用沉淀傾斜法，棄去上層澄清液，留取30 mL濃縮液作定量計(jì)數(shù)，依目鏡視野法求出每升水體中所含的浮游植物細(xì)胞數(shù)[11]。

　　1.3 水體理化指標(biāo)的監(jiān)測(cè)

　　2013年6-8月，在研究區(qū)同步進(jìn)行水體理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)，水體理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)按照《湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》(第2版)[16]現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水溫(WT)、溶解氧(DO)，總磷(TP)、總氮(TN)、化學(xué)耗氧量(COD)、pH于24 h內(nèi)在實(shí)驗(yàn)室按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第4版)[17]進(jìn)行分析。

　　1.4 指數(shù)計(jì)算方法與數(shù)據(jù)處理

　　1.4.1 群落相似性研究 由于4種水體生境的不同，不同水體浮游藻類種類組成具有一定差異，通過整理統(tǒng)計(jì)鑒定的藻類植物名錄，分析不同水體浮游藻類群落相似性，采用SJrensen相似性系數(shù)[18]：ISs=[2C/(A+B)]×100%。

　　式中，A為樣地A中種的總數(shù)，B為樣地B中種的總數(shù)，C為樣地A和B中共有種的總數(shù)。

　　1.4.2 多樣性指數(shù)計(jì)算 浮游藻類多樣性指數(shù)可反映群落結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵[19]，對(duì)藻類植物的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的多樣性指數(shù)有很多，關(guān)于不同多樣性指數(shù)的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)的評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者作了大量的工作。本研究根據(jù)貴州云臺(tái)山水體的具體情況，采用Marglef指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、Evenness指數(shù)反映浮游藻類群落的特征，其計(jì)算公式詳見文獻(xiàn)[20]和文獻(xiàn)[21]。

　　Marglef指數(shù)評(píng)價(jià)水體污染程度的標(biāo)準(zhǔn)為：0～1為重度污染，1～2為嚴(yán)重污染，2～4為中度污染，4～6為輕度污染，大于6為清潔水;Shannon-Wiener指數(shù)評(píng)價(jià)水體污染程度的標(biāo)準(zhǔn)為：0～1為重度污染，1～3為中度污染，大于3為輕度污染或無污染;Evenness指數(shù)評(píng)價(jià)水體污染程度的標(biāo)準(zhǔn)為：0～0.3為重度污染，0.3～0.5為中度污染，0.5～0.8為輕度污染或無污染[22]。

　　1.4.3 水質(zhì)評(píng)價(jià)方法 選擇pH、溶解氧(DO)、化學(xué)耗氧量(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)等幾項(xiàng)作為水質(zhì)理化評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)云臺(tái)山各水體水質(zhì)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)》，標(biāo)準(zhǔn)閾值見表1。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)特征

　　2.1.1 種類組成 共檢測(cè)到浮游藻類8門30科64屬142種。其中綠藻門種類最多，有25屬60種，占總種數(shù)的42.25%。其次依次為硅藻門18屬42種，占總種數(shù)的29.58%;藍(lán)藻門11屬17種，占總種數(shù)的11.97%;裸藻門3屬10種，占總種數(shù)的7.04%;甲藻門3屬5種，占總種數(shù)的3.52%;隱藻門2屬4種，占總種數(shù)的2.82%;金藻門1屬3種，占總種數(shù)的2.11%;黃藻門1屬1種，占總種數(shù)的0.70%。各樣點(diǎn)的種類分布如圖2所示，S1的種類數(shù)最多，達(dá)85種;其次為S2，種類數(shù)為72種;S3種類數(shù)為57種;S4種類數(shù)最少，僅有38種。其中S1、S2和S3這3個(gè)樣點(diǎn)均以綠藻門種類數(shù)最多，其次為硅藻門種類數(shù);S4以硅藻門種類數(shù)最多，所占比例達(dá)到了52.63%，其次為綠藻門種類數(shù)，所占比例為31.58%。 　　2.1.2 不同水體浮游藻類群落相似性研究 貴州云臺(tái)山不同水體藻類植物的種類組成存在一定的差異，4個(gè)樣點(diǎn)均有分布的種類僅有7種，分別為星肋小環(huán)藻(Cyclotella asterocostata)、尖針桿藻(Synedra acus)、新月橋彎藻(Cymbella cymbiformis)、膨脹橋彎藻(Cymbella tumida)、球衣藻(Chlamydomonas globosa)、阿庫(kù)柵藻(Scenedesmus acunae)、二形柵藻(Scenedesmus dimorphus)。

　　各點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)種類分布也存在不同，其中樣點(diǎn)S1的主要優(yōu)勢(shì)種為網(wǎng)球藻(Dictyosphaeria cavernosa)、美麗網(wǎng)球藻(Dictyosphaerium pulchellum)、微小四角藻(Tetraedron minimum)、單生卵囊藻(Oocystis solitaria)。樣點(diǎn)S2的主要優(yōu)勢(shì)種與S1較為相似，有網(wǎng)球藻、美麗網(wǎng)球藻、微小多甲藻(Peridinium pusillum)、尖尾扁裸藻(Phacus acuminatus)。樣點(diǎn)S3的主要優(yōu)勢(shì)種為尖針桿藻、微小四角藻、尖尾藍(lán)隱藻(Chroomonas acuta)。樣點(diǎn)S4的主要優(yōu)勢(shì)種以硅藻門植物為主，有短小曲殼藻(Achnanthes exigua)、纖細(xì)橋彎藻(Cymbella gracilis)、簡(jiǎn)單舟形藻(Navicula simples)、纖細(xì)異極藻(Gomphonema gracile)。

　　通過群落SJrensen相似性系數(shù)研究不同水體浮游藻類的群落相似度，如表2所示，樣點(diǎn)S1和S2浮游藻類群落相似度最高達(dá)到42.7%， 說明該2點(diǎn)群落相似性最高;S1與S3的相似度其次，為39.8%;S2與S3的相似度為34.7%;另外S4與其他3個(gè)樣點(diǎn)群落相似度值相對(duì)較低，說明樣點(diǎn)S4與其他3個(gè)點(diǎn)群落相似性均較低。

　　2.1.3 云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類的細(xì)胞密度 由表3可知，樣點(diǎn)S1的細(xì)胞密度最大，達(dá)到7.999×107個(gè)/L;其次為S2，細(xì)胞密度為4.096×107個(gè)/L;S3的細(xì)胞密度為6.25×106個(gè)/L;S4的細(xì)胞密度最小，僅有7.900×105個(gè)/L，與S1相差2個(gè)數(shù)量級(jí)。從細(xì)胞密度組成上來看，點(diǎn)位S1的綠藻門相對(duì)多度達(dá)73.26%，硅藻門相對(duì)多度僅為14.63%;樣點(diǎn)S2的綠藻門相對(duì)多度達(dá)63.48%，硅藻門相對(duì)多度僅為16.89%;S1和S2的相對(duì)多度均表現(xiàn)為綠藻門>硅藻門>藍(lán)藻門>其余門。樣點(diǎn)S3的硅藻門相對(duì)多度達(dá)61.76%，綠藻門相對(duì)多度僅13.28%，與藍(lán)藻門相對(duì)多度相當(dāng)，S3的相對(duì)多度表現(xiàn)為硅藻門>綠藻門=藍(lán)藻門>其余門。樣點(diǎn)S4的硅藻門相對(duì)多度達(dá)78.48%，綠藻門相對(duì)多度僅11.39%，藍(lán)藻門相對(duì)多度為8.86%，其他門藻類細(xì)胞密度幾乎不占比例，表現(xiàn)為硅藻門>綠藻門>藍(lán)藻門>其余門。由此可見，貴州省云臺(tái)山喀斯特水體中，S1和S2細(xì)胞密度較大，表現(xiàn)為綠藻型水體;S3和S4細(xì)胞密度相對(duì)較小，表現(xiàn)為硅藻型水體。

　　2.1.4 云臺(tái)山浮游藻類多樣性指數(shù) 云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類多樣性指數(shù)見圖3，Marglef指數(shù)d值為3.02～4.62，其中S1與S2兩點(diǎn)d值均超過4;Shannon-Wiener指數(shù)H值為2.21～3.43，各點(diǎn)間H值差異較小，其中S3、S4兩點(diǎn)的H值大于3;Evenness指數(shù)e值為0.50～0.88。通過多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)各水體污染情況：d值指示S1、S2為輕度污染，S3、S4為中度污染，但是由于S3、S4水流較快，浮游藻類細(xì)胞極易被流水沖刷帶走，不適宜浮游藻類的生長(zhǎng)[23，24]，造成藻類種類數(shù)偏少，d值相對(duì)較低，因此用d值評(píng)價(jià)該區(qū)域污染情況尚需要進(jìn)一步研究;H值指示S1、S2為中度污染，S3、S4為無污染;e值指示各點(diǎn)均為無污染或者輕度污染。

　　2.2 云臺(tái)山喀斯特水體理化指標(biāo)及水質(zhì)評(píng)價(jià)

　　本研究選擇 pH、溶解氧(DO)、化學(xué)耗氧量(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)評(píng)價(jià)云臺(tái)山喀斯特水體水質(zhì)情況，各點(diǎn)水體理化指標(biāo)的平均值見表4。云臺(tái)山水體pH為7.130～8.271，水體呈弱堿性;各點(diǎn)水體溫度相差不大，以S1與S2略高;DO為5.032～8.052 mg/L，TP為0.002～0.186 mg/L，TN為0.132～1.318 mg/L，COD為0.34～17.74 mg/L。

　　根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)》評(píng)價(jià)各水體水質(zhì)情況。評(píng)價(jià)結(jié)果見表5所示，由DO、COD、TP評(píng)價(jià)S1均為Ⅲ類水，TN評(píng)價(jià)S1為Ⅳ類水;由DO評(píng)價(jià)S2為Ⅱ類水，COD評(píng)價(jià)S2為Ⅰ～Ⅱ類水，TP、TN評(píng)價(jià)S2為Ⅲ類水;DO評(píng)價(jià)S3為Ⅱ類水，COD、TP、TN評(píng)價(jià)S3為Ⅰ類水;DO、COD、TP及TN評(píng)價(jià)S4均為Ⅰ類水。總體來說，景觀河道S1水體為Ⅲ～Ⅳ類水，淺泉池S2水體為Ⅱ～Ⅲ類水，而深泉池S3及茶店河S4總體為Ⅰ類水體，這與生物多樣性評(píng)價(jià)的結(jié)果較為一致。

　　2.3 云臺(tái)山浮游藻類群落指標(biāo)與水質(zhì)理化指標(biāo)的相關(guān)性

　　在貴州省云臺(tái)山喀斯特水體4個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采樣3個(gè)月得到的24個(gè)樣本，以每個(gè)樣本的水質(zhì)理化指標(biāo)為自變量，樣本的浮游植物群落指標(biāo)為因變量作相關(guān)分析。分析結(jié)果(表6)顯示，貴州云臺(tái)山浮游藻類種類數(shù)與pH呈顯著正相關(guān);細(xì)胞密度與TP呈極顯著正相關(guān)，與TN和COD呈顯著正相關(guān);Marglef指數(shù)與TP、TN及COD呈顯著正相關(guān);Shannon-Wiener指數(shù)與TP、TN及COD呈顯著負(fù)相關(guān);Evenness指數(shù)與TN呈極顯著負(fù)相關(guān)?？傮w來看TP、TN及COD是影響貴州云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的主要因素。

　　3 小結(jié)與討論

　　3.1 浮游藻類的群落結(jié)構(gòu)特征

　　本研究共檢測(cè)到浮游藻類8門30科64屬142種，其中綠藻門種類最多，有25屬60種，占總數(shù)的42.25%。其次依次為硅藻門18屬42種，占總數(shù)的29.58%;藍(lán)藻門11屬17種，占總數(shù)的11.97%;其他門植物共24種，占總數(shù)的16.8%。不同水體藻類植物的種類組成存在一定的差異，S1的種類數(shù)最多，達(dá)85種;S4種類數(shù)最少，僅有38種。S1、S2和S3 3個(gè)樣點(diǎn)位均以綠藻門植物種類數(shù)最多，S4以硅藻門植物種類最多。群落相似性研究表明，S1和S2浮游藻類相似度最高，達(dá)到42.7%;S1與S3的相似度其次，為39.8%;S2與S3的相似度為34.7%;S4與其他3個(gè)樣點(diǎn)群落相似度值相對(duì)較低。浮游藻類的細(xì)胞密度為7.900×105～7.999×107個(gè)/L，S1和S2浮游藻類細(xì)胞密度較大且為綠藻型水體，S3和S4浮游藻類細(xì)胞密度小且表現(xiàn)為硅藻型水體。貴州云臺(tái)山喀斯特水體Marglef指數(shù)d值為3.02～4.62，Shannon-Wiener指數(shù)H值為2.21～3.43，Evenness指數(shù)e值為0.50～0.88。 　　3.2 喀斯特水體水質(zhì)評(píng)價(jià)

　　運(yùn)用多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)云臺(tái)山喀斯特水體水質(zhì)情況，d值指示S1、S2為輕度污染，S3、S4為中度污染，但是S3、S4水流較快，不適宜浮游藻類的生長(zhǎng)，d值相對(duì)較低，因此用d值評(píng)價(jià)該區(qū)域污染情況尚需要進(jìn)一步研究;H值指示S1、S2點(diǎn)為中度污染，S3、S4為無污染;e值指示各點(diǎn)均為無染或者輕度污染。

　　通過對(duì)喀斯特水體理化指標(biāo)測(cè)定及水質(zhì)評(píng)價(jià)，貴州云臺(tái)山景觀河道S1水體為Ⅲ～Ⅳ類水，淺泉池S2水體為Ⅱ～Ⅲ類水，而深泉池S3及茶店河S4總體為Ⅰ類水體，這與生物多樣性評(píng)價(jià)的結(jié)果一致，總體表現(xiàn)為深泉池、河流為清潔水體，而景觀河道與淺泉池可能存在輕微污染趨勢(shì)。

　　3.3 云臺(tái)山喀斯特水體保護(hù)措施及建議

　　貴州云臺(tái)山水體是杉木河上游水源水體，杉木河漂流素有礦泉水上漂流的美譽(yù)，因此保護(hù)其上游水體具有非常重要的意義。通過對(duì)浮游藻類群落與環(huán)境因子的相關(guān)性研究表明，總磷、總氮含量及化學(xué)耗氧量是影響貴州云臺(tái)山喀斯特水體浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的主要因素。而S1和S2總磷、總氮含量及化學(xué)耗氧量相對(duì)較高，且這2個(gè)采樣點(diǎn)所代表的水體經(jīng)評(píng)價(jià)已呈現(xiàn)出輕微的污染，因此相關(guān)部門在進(jìn)行云臺(tái)山旅游規(guī)劃時(shí)應(yīng)當(dāng)繼續(xù)保持對(duì)深泉及河流水體等水體的保護(hù)，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)景觀河道及淺泉池等已輕微污染水體的改造：①加強(qiáng)對(duì)景觀河道與淺泉池的水體改造，可以在景觀河道種植睡蓮、黃花鳶尾等高等植物，打造獨(dú)特的濕地景觀，利用高等植物富集水體營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)也能增加水體景觀效果。另外淺泉池是難得的地下涌泉水體，本屬清潔水源，但因?yàn)樗w不能流出，長(zhǎng)期浸染周邊泥土導(dǎo)致水體質(zhì)量偏低，景觀性較差，建議修建溝渠引流水體進(jìn)行合理利用，亦可增加水體景觀性。②盡量減少對(duì)深泉池及茶店河的人為干擾，提醒游客保護(hù)水體，堅(jiān)決杜絕排污進(jìn)入水體，為杉木河―陽河提供優(yōu)質(zhì)的水源。

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