貴州云臺山喀斯特水體浮游藻類(lèi)調查及水質(zhì)評價(jià)

來(lái)源：http://thesierramadre.com/ 作者：余氯檢測儀 時(shí)間：2019-10-14

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

　　關(guān)鍵詞：貴州云臺山;喀斯特水體;浮游藻類(lèi);水質(zhì)評價(jià)

　　藻類(lèi)植物是地球上發(fā)現最早的自養生物，是生態(tài)系統中的主要初級生產(chǎn)者[1]。浮游藻類(lèi)是水域生態(tài)系統的重要組成部分，在水域生態(tài)系統的平衡中起著(zhù)非常重要的作用[2]，其群落結構的變化是水環(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，喀斯特地貌分布約占全省面積的73%[5，6]。因長(cháng)期人為干擾，大部分原始喀斯特生態(tài)系統已被破壞。貴州云臺山具有獨特的白云巖喀斯特地貌景觀(guān)，保留完整的原始喀斯特生態(tài)系統，形成了以自然生態(tài)、奇峰麗水為特色的旅游景區，為中國南方喀斯特―施秉喀斯特世界自然遺產(chǎn)的重要組成部分。云臺山景區西部有杉木河，東部有黃洲河環(huán)繞，景區內亦具有景觀(guān)河道、泉池、河流等典型的喀斯特水體，是云臺山喀斯特生態(tài)系統的重要組成部分，同時(shí)也是杉木河―陽(yáng)河的重要水源水體。

　　目前，對貴州云臺山的藻類(lèi)植物研究?jì)H見(jiàn)于羅祖奎等[7]和陳椽等[8]的藍藻及氣生藍藻的調查，對該區水環(huán)境內的浮游藻類(lèi)研究鮮見(jiàn)報道。因此，本研究以貴州云臺山喀斯特水體為主要研究范圍，調查了貴州云臺山不同水體浮游藻類(lèi)的群落特征，同步進(jìn)行水體水質(zhì)評價(jià)，分析浮游藻類(lèi)群落結構與水質(zhì)的關(guān)系，為該區生態(tài)環(huán)境保護和景區規劃發(fā)展提供一定的理論依據。

　　1 研究區域與方法

　　1.1 研究區域概況與采樣點(diǎn)設置

　　貴州云臺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)濕潤氣候區，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(guò)實(shí)地考察，貴州云臺山景區主要有景觀(guān)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)云臺山水系處于杉木河―陽(yáng)河流域的上游。本研究亦根據生境類(lèi)型設置了景觀(guān)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(jiàn)圖1。其中景觀(guān)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(lèi)的采樣及處理

　　2013年6-8月每月中旬定期定點(diǎn)采樣，在采樣現場(chǎng)觀(guān)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(lèi)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(lèi)定性分析依據相關(guān)藻類(lèi)分類(lèi)工具書(shū)[11-15]進(jìn)行。浮游藻類(lèi)定量分析運用沉淀傾斜法，棄去上層澄清液，留取30 mL濃縮液作定量計數，依目鏡視野法求出每升水體中所含的浮游植物細胞數[11]。

　　1.3 水體理化指標的監測

　　2013年6-8月，在研究區同步進(jìn)行水體理化指標監測，水體理化指標監測按照《湖泊富營(yíng)養化調查規范》(第2版)[16]現場(chǎng)測定水溫(WT)、溶解氧(DO)，總磷(TP)、總氮(TN)、化學(xué)耗氧量(COD)、pH于24 h內在實(shí)驗室按照《水和廢水監測分析方法》(第4版)[17]進(jìn)行分析。

　　1.4 指數計算方法與數據處理

　　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(lèi)種類(lèi)組成具有一定差異，通過(guò)整理統計鑒定的藻類(lèi)植物名錄，分析不同水體浮游藻類(lèi)群落相似性，采用SJrensen相似性系數[18]：ISs=[2C/(A+B)]×100%。

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

　　1.4.2 多樣性指數計算 浮游藻類(lèi)多樣性指數可反映群落結構的內涵[19]，對藻類(lèi)植物的群落結構進(jìn)行分析的多樣性指數有很多，關(guān)于不同多樣性指數的適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)的評價(jià)，國內外許多學(xué)者作了大量的工作。本研究根據貴州云臺山水體的具體情況，采用Marglef指數、Shannon-Wiener指數、Evenness指數反映浮游藻類(lèi)群落的特征，其計算公式詳見(jiàn)文獻[20]和文獻[21]。

　　Marglef指數評價(jià)水體污染程度的標準為：0～1為重度污染，1～2為嚴重污染，2～4為中度污染，4～6為輕度污染，大于6為清潔水;Shannon-Wiener指數評價(jià)水體污染程度的標準為：0～1為重度污染，1～3為中度污染，大于3為輕度污染或無(wú)污染;Evenness指數評價(jià)水體污染程度的標準為：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(wú)污染[22]。

　　1.4.3 水質(zhì)評價(jià)方法 選擇pH、溶解氧(DO)、化學(xué)耗氧量(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)等幾項作為水質(zhì)理化評價(jià)指標評價(jià)云臺山各水體水質(zhì)，評價(jià)標準參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)》，標準閾值見(jiàn)表1。

　　2 結果與分析

　　2.1 云臺山喀斯特水體浮游藻類(lèi)群落結構特征

　　2.1.1 種類(lèi)組成 共檢測到浮游藻類(lèi)8門(mén)30科64屬142種。其中綠藻門(mén)種類(lèi)最多，有25屬60種，占總種數的42.25%。其次依次為硅藻門(mén)18屬42種，占總種數的29.58%;藍藻門(mén)11屬17種，占總種數的11.97%;裸藻門(mén)3屬10種，占總種數的7.04%;甲藻門(mén)3屬5種，占總種數的3.52%;隱藻門(mén)2屬4種，占總種數的2.82%;金藻門(mén)1屬3種，占總種數的2.11%;黃藻門(mén)1屬1種，占總種數的0.70%。各樣點(diǎn)的種類(lèi)分布如圖2所示，S1的種類(lèi)數最多，達85種;其次為S2，種類(lèi)數為72種;S3種類(lèi)數為57種;S4種類(lèi)數最少，僅有38種。其中S1、S2和S3這3個(gè)樣點(diǎn)均以綠藻門(mén)種類(lèi)數最多，其次為硅藻門(mén)種類(lèi)數;S4以硅藻門(mén)種類(lèi)數最多，所占比例達到了52.63%，其次為綠藻門(mén)種類(lèi)數，所占比例為31.58%。 　　2.1.2 不同水體浮游藻類(lèi)群落相似性研究 貴州云臺山不同水體藻類(lèi)植物的種類(lèi)組成存在一定的差異，4個(gè)樣點(diǎn)均有分布的種類(lèi)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)、阿庫柵藻(Scenedesmus acunae)、二形柵藻(Scenedesmus dimorphus)。

　　各點(diǎn)的優(yōu)勢種類(lèi)分布也存在不同，其中樣點(diǎn)S1的主要優(yōu)勢種為網(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)勢種為尖針桿藻、微小四角藻、尖尾藍隱藻(Chroomonas acuta)。樣點(diǎn)S4的主要優(yōu)勢種以硅藻門(mén)植物為主，有短小曲殼藻(Achnanthes exigua)、纖細橋彎藻(Cymbella gracilis)、簡(jiǎn)單舟形藻(Navicula simples)、纖細異極藻(Gomphonema gracile)。

　　通過(guò)群落SJrensen相似性系數研究不同水體浮游藻類(lèi)的群落相似度，如表2所示，樣點(diǎn)S1和S2浮游藻類(lèi)群落相似度最高達到42.7%， 說(shuō)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)群落相似度值相對較低，說(shuō)明樣點(diǎn)S4與其他3個(gè)點(diǎn)群落相似性均較低。

　　2.1.3 云臺山喀斯特水體浮游藻類(lèi)的細胞密度 由表3可知，樣點(diǎn)S1的細胞密度最大，達到7.999×107個(gè)/L;其次為S2，細胞密度為4.096×107個(gè)/L;S3的細胞密度為6.25×106個(gè)/L;S4的細胞密度最小，僅有7.900×105個(gè)/L，與S1相差2個(gè)數量級。從細胞密度組成上來(lái)看，點(diǎn)位S1的綠藻門(mén)相對多度達73.26%，硅藻門(mén)相對多度僅為14.63%;樣點(diǎn)S2的綠藻門(mén)相對多度達63.48%，硅藻門(mén)相對多度僅為16.89%;S1和S2的相對多度均表現為綠藻門(mén)>硅藻門(mén)>藍藻門(mén)>其余門(mén)。樣點(diǎn)S3的硅藻門(mén)相對多度達61.76%，綠藻門(mén)相對多度僅13.28%，與藍藻門(mén)相對多度相當，S3的相對多度表現為硅藻門(mén)>綠藻門(mén)=藍藻門(mén)>其余門(mén)。樣點(diǎn)S4的硅藻門(mén)相對多度達78.48%，綠藻門(mén)相對多度僅11.39%，藍藻門(mén)相對多度為8.86%，其他門(mén)藻類(lèi)細胞密度幾乎不占比例，表現為硅藻門(mén)>綠藻門(mén)>藍藻門(mén)>其余門(mén)。由此可見(jiàn)，貴州省云臺山喀斯特水體中，S1和S2細胞密度較大，表現為綠藻型水體;S3和S4細胞密度相對較小，表現為硅藻型水體。

　　2.1.4 云臺山浮游藻類(lèi)多樣性指數 云臺山喀斯特水體浮游藻類(lèi)多樣性指數見(jiàn)圖3，Marglef指數d值為3.02～4.62，其中S1與S2兩點(diǎn)d值均超過(guò)4;Shannon-Wiener指數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e值為0.50～0.88。通過(guò)多樣性指數評價(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(lèi)細胞極易被流水沖刷帶走，不適宜浮游藻類(lèi)的生長(cháng)[23，24]，造成藻類(lèi)種類(lèi)數偏少，d值相對較低，因此用d值評價(jià)該區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(wú)污染;e值指示各點(diǎn)均為無(wú)污染或者輕度污染。

　　2.2 云臺山喀斯特水體理化指標及水質(zhì)評價(jià)

　　本研究選擇 pH、溶解氧(DO)、化學(xué)耗氧量(COD)、總氮(TN)、總磷(TP)評價(jià)云臺山喀斯特水體水質(zhì)情況，各點(diǎn)水體理化指標的平均值見(jiàn)表4。云臺山水體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《地表水環(huán)境質(zhì)量標準(GB3838-2002)》評價(jià)各水體水質(zhì)情況。評價(jià)結果見(jiàn)表5所示，由DO、COD、TP評價(jià)S1均為Ⅲ類(lèi)水，TN評價(jià)S1為Ⅳ類(lèi)水;由DO評價(jià)S2為Ⅱ類(lèi)水，COD評價(jià)S2為Ⅰ～Ⅱ類(lèi)水，TP、TN評價(jià)S2為Ⅲ類(lèi)水;DO評價(jià)S3為Ⅱ類(lèi)水，COD、TP、TN評價(jià)S3為Ⅰ類(lèi)水;DO、COD、TP及TN評價(jià)S4均為Ⅰ類(lèi)水?？傮w來(lái)說(shuō)，景觀(guān)河道S1水體為Ⅲ～Ⅳ類(lèi)水，淺泉池S2水體為Ⅱ～Ⅲ類(lèi)水，而深泉池S3及茶店河S4總體為Ⅰ類(lèi)水體，這與生物多樣性評價(jià)的結果較為一致。

　　2.3 云臺山浮游藻類(lèi)群落指標與水質(zhì)理化指標的相關(guān)性

　　在貴州省云臺山喀斯特水體4個(gè)采樣點(diǎn)連續采樣3個(gè)月得到的24個(gè)樣本，以每個(gè)樣本的水質(zhì)理化指標為自變量，樣本的浮游植物群落指標為因變量作相關(guān)分析。分析結果(表6)顯示，貴州云臺山浮游藻類(lèi)種類(lèi)數與pH呈顯著(zhù)正相關(guān);細胞密度與TP呈極顯著(zhù)正相關(guān)，與TN和COD呈顯著(zhù)正相關(guān);Marglef指數與TP、TN及COD呈顯著(zhù)正相關(guān);Shannon-Wiener指數與TP、TN及COD呈顯著(zhù)負相關(guān);Evenness指數與TN呈極顯著(zhù)負相關(guān)?？傮w來(lái)看TP、TN及COD是影響貴州云臺山喀斯特水體浮游藻類(lèi)群落結構的主要因素。

　　3 小結與討論

　　3.1 浮游藻類(lèi)的群落結構特征

　　本研究共檢測到浮游藻類(lèi)8門(mén)30科64屬142種，其中綠藻門(mén)種類(lèi)最多，有25屬60種，占總數的42.25%。其次依次為硅藻門(mén)18屬42種，占總數的29.58%;藍藻門(mén)11屬17種，占總數的11.97%;其他門(mén)植物共24種，占總數的16.8%。不同水體藻類(lèi)植物的種類(lèi)組成存在一定的差異，S1的種類(lèi)數最多，達85種;S4種類(lèi)數最少，僅有38種。S1、S2和S3 3個(gè)樣點(diǎn)位均以綠藻門(mén)植物種類(lèi)數最多，S4以硅藻門(mén)植物種類(lèi)最多。群落相似性研究表明，S1和S2浮游藻類(lèi)相似度最高，達到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)群落相似度值相對較低。浮游藻類(lèi)的細胞密度為7.900×105～7.999×107個(gè)/L，S1和S2浮游藻類(lèi)細胞密度較大且為綠藻型水體，S3和S4浮游藻類(lèi)細胞密度小且表現為硅藻型水體。貴州云臺山喀斯特水體Marglef指數d值為3.02～4.62，Shannon-Wiener指數H值為2.21～3.43，Evenness指數e值為0.50～0.88。 　　3.2 喀斯特水體水質(zhì)評價(jià)

　　運用多樣性指數評價(jià)云臺山喀斯特水體水質(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(lèi)的生長(cháng)，d值相對較低，因此用d值評價(jià)該區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(wú)污染;e值指示各點(diǎn)均為無(wú)染或者輕度污染。

　　通過(guò)對喀斯特水體理化指標測定及水質(zhì)評價(jià)，貴州云臺山景觀(guān)河道S1水體為Ⅲ～Ⅳ類(lèi)水，淺泉池S2水體為Ⅱ～Ⅲ類(lèi)水，而深泉池S3及茶店河S4總體為Ⅰ類(lèi)水體，這與生物多樣性評價(jià)的結果一致，總體表現為深泉池、河流為清潔水體，而景觀(guān)河道與淺泉池可能存在輕微污染趨勢。

　　3.3 云臺山喀斯特水體保護措施及建議

　　貴州云臺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)，因此保護其上游水體具有非常重要的意義。通過(guò)對浮游藻類(lèi)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山喀斯特水體浮游藻類(lèi)群落結構的主要因素。而S1和S2總磷、總氮含量及化學(xué)耗氧量相對較高，且這2個(gè)采樣點(diǎn)所代表的水體經(jīng)評價(jià)已呈現出輕微的污染，因此相關(guān)部門(mén)在進(jìn)行云臺山旅游規劃時(shí)應當繼續保持對深泉及河流水體等水體的保護，重點(diǎn)加強對景觀(guān)河道及淺泉池等已輕微污染水體的改造：①加強對景觀(guān)河道與淺泉池的水體改造，可以在景觀(guān)河道種植睡蓮、黃花鳶尾等高等植物，打造獨特的濕地景觀(guān)，利用高等植物富集水體營(yíng)養，同時(shí)也能增加水體景觀(guān)效果。另外淺泉池是難得的地下涌泉水體，本屬清潔水源，但因為水體不能流出，長(cháng)期浸染周邊泥土導致水體質(zhì)量偏低，景觀(guān)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(guān)性。②盡量減少對深泉池及茶店河的人為干擾，提醒游客保護水體，堅決杜絕排污進(jìn)入水體，為杉木河―陽(yáng)河提供優(yōu)質(zhì)的水源。

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