何琦;韦桂峰;刘静;林秋奇;顾继光;韩博平
【摘 要】2010年1月和5月对东江水系重要支流增江进行底栖硅藻的采样调查,分析了增江流域底栖硅藻的多样性和时空分布特征,并探讨了硅藻优势种与环境因子的关系.结果表明,两次采样共检出底栖硅藻42属178种(包括亚种和变种),与1月份相比,由于5月份降雨量较大,硅藻的数量有所下降,种类组成也有所改变.在两次采样中,藻类分布从下游到上游呈现了一定的规律.四级河流以菱形藻属(Nitzschia)占比例较大,三级河流以舟形藻属(Navicula)占比例较大,二级及一级河流以曲壳藻属(Achnanthes))占比例较大.相关性分析表明,菱形藻属的相对丰度与水体的总磷、电导率有很强的相关性.作为优势属,菱形藻属可进一步发展为对增江河段水质状况进行监测的指标. 【期刊名称】捷克 斯洛伐克《热带亚热带植物学报》
【年(卷),期】2011(019)003
【总页数】9页(P245-253)
【关键词】硅藻;种类多样性;优势种;增江流域
【作 者】何琦;韦桂峰;刘静;林秋奇;顾继光;韩博平
【作者单位】暨南大学水生生物研究中心,广州510632;暨南大学水生生物研究中心,广州510632;暨南大学水生生物研究中心,广州510632;暨南大学水生生物研究中心,广州510632;暨南大学水生生物研究中心,广州510632;暨南大学水生生物研究中心,广州510632
【正文语种】中 文
【中图分类】Q948.881.4
底栖藻类(Benthic algae)附着在河床、湖泊与水库沿岸的石头、大型植物或者苔藓等基质上，包括硅藻、绿藻、蓝藻、金藻等种类［1］。在河流中，底栖硅藻生物多样性要远远超过其它藻类［2］。底栖硅藻适合作为指示种，一方面是因为其对环境因子(如光、温度、无机盐、氧浓度、pH、盐度)的变化十分敏感［3－4］;另一方面，与其它生物类相比，硅藻为初级生产者，生活周期短，能够准确和灵敏地反映水体的环境与生态状况的变化［5］。硅藻已成为广泛用于河流水质监测与生态健康的指示生物类［6－7］，但由于
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吉林建筑工程学院设计院硅藻在样品处理与种类鉴定上要求较高，样品处理与分析的时间也较长，加之我国河流生态学的研究起步很晚，多数河流缺乏必要的基本生物种类数据，尤其是缺少系统的藻类名录与水质数据，在建立评估指标上存在不少困难［8－9］。在我国华南地区，河流众多，水系复杂，过去近30年的经济快速发展中，绝大多数河流受到了较强的人为干扰，但河流水质与生态健康评估的基础资料不足，建立重要河流以及可以作为参考河流的底栖硅藻名录的需求十分迫切。增江主要位于广州的增城市，是东江的重要支流，目前尚无有关该河流底栖藻类的研究报道。本文以增江为研究对象，根据两次较为完整的采样及样品分析，探讨增江底栖硅藻的种类多样性和分布特征，为建立基于硅藻的珠江水系河流水质与生态健康评估指标提供基础数据。
drs系统增江位于广州市东部，发源于新丰县七星岭，流经从化、龙门、增城等县市，是东江的主要支流，在增城观海口注入东江。全长189 km，流域面积3144 km2，主要河段在增城市。
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分别于2010年1月和5月对增江底栖硅藻进行采样，共设置17个采样点(S1～S17)(图1)，采样点的位置使用GPS定位仪定位，具体位置及自然环境概况见表1。根据Giller提出的只有
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当两条相同等级的河流汇合时河流等级才会增加的理论，将增江流域分为4个等级［10］。
用YSI-85型水质仪现场测定水体表层温度、电导、溶解氧、pH值，用萨氏盘测定透明度。水化指标总氮(TN)、总磷(TP)、正磷酸盐(-P)、硝氮(-N)、氨氮(-N)用连续流动分析仪(Auto Analyzer 3，德国)测定。
底栖硅藻样品的采集，尽可能选择优势基质(石头、沙子、植物等)，将样品装入100 mL小白瓶中，按4%的比例用甲醛固定。硅藻样品采用浓硝酸氧化处理后，用封片胶Naphrax做永久玻片，在100×的油镜下镜检。采取随机视野的方法计数，其中破损面积超过1/4的硅壳不计入总数，大多数样品计数硅藻500个，个别由于样品数量较少，计数低于500个［11－13］。硅藻鉴定参考KLB系统分类书及美国帕特里克环境研究中心提供的标准硅藻图谱［14－17］。
通过相关性分析和CCA探讨硅藻与环境因子的相互关系，测试分析在软件 CANOCO Version 4.5A中完成。
在增江水系17个采样点的两次采样中，共鉴定出硅藻42属178种(包括亚种和变种)，1月份共有33属138种，5月份共检出36属105种。1月份单个采样点的种类为15～44种，S8样点最高。S1、S2、S16的3个采样点最低;5月份单个采样点的种类为12～42种，S9样点最高，S2样点最低。四级河流的2个采样点，两次采样检测到的种类数量都较其它样点低;二、三级河流的各采样点物种数量普遍较高，只有在受人类活动干扰比较大的几个点，种类数量有所下降，但5月份的种类数量普遍低于1月份。采样点间的底栖硅藻种数存在差异，有明显的空间分布，与枯水期(1月)相比，丰水期(5月)硅藻的种类数量少(图2)。
常见属为舟形藻属(Navicula)、菱形藻属(Nitzschia)、异极藻属(Gomphonema)、曲壳藻属(Achnanthes)、桥弯藻属(Cymbella)、Luticola、Bacillaria，从图3可见，17个采样点优势种的相对丰富度大部分都高于40%，只有个别采样点优势度不明显，在15%左右。不同采样点的优势种有很大差异，水质与生境对优势种都有影响。从表2可见，1月份与5月份的优势种类分别有12种和10种。1月份的主要优势种有:Luticola goeppertiana、Nitzschia palea、Achnanthes subhudsonis var.kraeuselii和Achnanthes laevis;5月份的优势种有:Nitzschia clausii、Navicula aff.subminscula、Navicula wallacei和Amphora montana。敏感种是指其丰度对一种或多种环境因子变化敏感的种类。1月与5月的敏感种类分别有16
种与13种。偶见种是指在所采集样品中出现频率较低且规律不明显的种类，1月与5月的偶见种类均为17种。
Luticola goeppertiana和Nitzschia clausii是在两次采样中具有明显代表性的耐污性种类(图4)。L.goeppertiana在1月份的四级河流出现较多，尤其在S2样点，达到最大值，而在其它采样点出现不多，一级河流的几个点甚至没有检测到，5月份该种分布和1月份大致相同，但是数量要比1月份少很多，5月份在S4数量最多。N.clausii的分布特征与L.goeppertiana相似。
Cymbella tropica 和 Achnanthes subhudsonis var.kraeuselii是典型的清洁性种类，它们在四级河流中没有发现，但在一级河流、二级河流的出现频率较高，三级河流的 S4、S5样点也有出现(图5)。A.subhudsonis var.kraeuselii在S17、S18 采样点出现最多。
Amphora montana在1月份数量和出现频率都较少，在5月份二级河流的S6、S7采样点成为优势种;Hantzschia amphioxys在1月份17个采样点没有出现，在5月有3个采样点出现，但数量不多;Melosira varians在1月份有10个采样点检测到，在5月份仅有2个采样点检测到，数量也很少(图6)。
菱形藻属是种类最多的属之一，也是数量最多的属之一，其种类数量与个体丰度在空间上均有较大的变化。增江总磷约为:0.011 ～0.189mg L－1，电导率为:42.40 ～169.80 μs cm－1，从河流下游到上游电导率逐渐减小，总磷也呈下降趋势，在总磷和电导率高的水体，菱形藻属在样品中的相对丰度也高。它在样品中的相对丰度与总磷呈显著正相关关系(R=0.55，P=0.019)，与电导率呈极显著正相关关系(R=0.75，P=0.000)(图 7)。
通过对增江流域1月份17个采样点7种优势种相对丰度进行CCA分析，通过排序轴发现，Luticola goeppertiana与总磷(TP)、总氮(TN)、正磷酸盐(P)、硝氮(-N)、氨氮(-N)、电导率呈正相关关系，Navicula canalis与这些因子均呈负相关关系，与pH呈正相关关系，Amphora montana、Gomphonema parvulum、Nitzschia palea、Nitzschia clausii与温度、溶氧呈正相关关系，而曲壳藻属(Achnanthes)与温度、溶氧呈负相关关系。
两次采样共检测到硅藻42属178种(包括亚种和变种)，在两个月份占优势的属均为舟形藻属和菱形藻属，这两属所占比例较大，舟形藻属有29种，占藻总种数的23.8%;菱形藻属有19种，占17.4%。主要的优势种有:Luticola goeppertiana、Achnanthes laevis、Nitzschia palea、Cymbella tropica、Cocconeis placentula、Nitzschia clausii、Navicula aff.subminscula。
1月份与5月份两次采样中，主要的属和种类差别不大。5月份有硅藻种类36种，各样点优势种的丰富度所占比例多数超过60%，均高于1月份。从整体上看，硅藻种类随着水体污染程度不同有所差异。在污染较严重的水体，种类较少，在较清洁的水体，种类较多［18－19］。虽然1月份的优势属是舟形藻属和菱形藻属，但其它属所占比例高达80%。而在5月份，增江流域出现较大降雨，采样是在降雨后的一周，受暴雨的冲刷，各采样点的硅藻种类普遍低于1月份，舟形藻属和菱形藻属所占比例高达90%。5月份基本是由舟形藻属、菱形藻属、曲壳藻属、异极藻属组成，其它藻类所占比例很小。
一些代表性种类可以较好反映水体的状况［20－21］。Luticola可在酸性或者污染严重的水体出现［22］。在两次采样中均检测到 L.goeppertiana，其在1月份的四级河流占绝对优势，其他采样点比较少，一级河流基本没有。四级河流的两个采样点(S1、S2)位于东莞，经济比较发达，采样点周边有工厂，大量的工业废水排入河中，造成河水严重污染。菱形藻属的N.clausii能够忍受有机污染，能在富营养化水体生存［23］，它与L.goeppertiana的分布大致相同，1月份N.clausii在S3样点数量最高，5月份在S2样点最高，通过CCA分析，L.goeppertiana与总磷(TP)、总氮(TN)、正磷酸盐(-P)、硝氮(-N)、氨氮(-N)呈正相关关系，而菱形藻属与总磷存在较强正相关性，S2和S3采样点周围是居民区，
生活污水排入河流，该种数量多可能与总磷含量高有关。
CCA分析显示，曲壳藻属除与温度和溶氧呈负相关关系外，受其它生态因子的影响较小，Achnanthes subhudsonis var.kraeuselii在流速快的水体占优势［1］。一级河流的2个采样点(S17、S18)的水流速度快，卵石底质，Achnanthes subhudsonis var.kraeuselii在这2个点成为优势种。Cymbella tropica为清洁带的指示种，经常出现在比较干净的水体。S5采样点位于增城市，为一风景区，周边绿化好，周围无工厂和居民区，水质较好，因而C.tropica占优势。Melosira varians在1月份的数量较多，这是因为秋冬季节水温等条件适合该种生长，因此其在秋冬季节的丰度较高［24］。
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