海南省琼海市?万宁市养殖水体浮游藻类群落结构特征

朱为菊 费小雯 李亚军 邓晓东

摘要[目的]了解海南省养殖水体浮游藻类的群落结构特征。[方法]于2016年4月选取琼海市、万宁市部分养殖水体，采集浮游藻类样品进行测定。[结果]浮游藻类种类数为68种，隶属于7门57属，绿藻门的种类最丰富，为34种，其次是硅藻门19种。浮游藻类细胞密度为1.01×108 cells/L，主要组成为绿藻门、蓝藻门和隐藻门，分别占77.14%、8.80%和8.23%。浮游藻类优势种主要为普通小球藻（Chlorella vulgaris）、波吉卵囊藻（Oocystis borgei）、尖尾蓝隐藻（Chroomonas acuta）、绿色颤藻（Oscillatoria chlorina）等，指示水质状态为α-β-中污染。浮游藻类群落Shannon-Wiener指数在0.05～1.78，平均值为0.72；Pielou均匀度指数在0.02～0.69，平均值为0.28。利用多样性指数评价养殖水体水质处于中污染到重污染的状态。[结论]研究结果为养殖水体浮游微藻调控技术提供了基础数据。

关键词浮游藻类；养殖水体；群落结构特征；多样性指数；水质评价；聚类分析

中图分类号S968.4；Q178.1文献标识码A文章编号0517-6611（2017）17-0012-04

Abstract[Objective] To understand the characteristics of planktonic algae community structure of culture ponds.[Method] Investigations were conducted in Qionghai City and Wanning City，Hainan Province in April 2016.[Result] A total of 68 algae species belonging to 57 genera 7 divisions were identified，of which the most abundant were Chlorophyta （34 species），followed by Bacillariophyta （19 species）.The average cell density of planktonic algae was 1.01×108 cells/L.Chlorophyta，Cyanophyta and Cryptophyta were the major groups and contributed 77.14%，8.80% and 8.23% of total cell density，respectively.The dominant species were Chlorella vulgaris，Oocystis borgei，Chroomonas acuta，Oscillatoria chlorine etc.，which indicated the αβms of water quality.The average of ShannonWiener diversity index and Pielou evenness index were 0.72 and 0.28，which fluctuated within the range of 0.05-1.78 and 0.02-0.69，respectively.The culture ponds were mediumheavy pollution state based on the diversity index assessment.[Conclusion] This study provides basic data for the technology of microalgae ecological management in culture ponds.

Key wordsPlanktonic algae；Aquaculture system；Community structure characteristics；Diversity index；Water quality assessment；Clustering analysis

基金項目海南省重点科技计划项目（ZDYF2016021）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（ITBB2015ZD03）。

作者简介朱为菊（1980—），女，山东泰安人，助理研究员，博士，从事藻类水质调控研究。*通讯作者，研究员，博士，从事藻类分子生物学研究。

鸣谢感谢海南省正强超越生化技术开发有限公司在野外藻类资源收集中给予大力支持。

收稿日期2017-03-31

人工水产养殖水体是简单而脆弱的生态系统，在该系统中浮游藻类是重要的生物类群，对水生态系统物质循环和能量流动起着重要作用[1]。相关研究表明，有些金藻（等鞭金藻）、硅藻（牟氏角毛藻）可以作為水产养殖动物的开口饵料；有些绿藻（扁藻、栅藻、小球藻、波吉卵囊藻）可以作为水质改良剂[2-4]；有些绿藻（波吉卵囊藻、微绿球藻）还能预防水产动物的病害[5]。然而未加处理的水产养殖废水排入海洋，对近岸生态系统产生了一定的影响，尤其是导致赤潮种类如裸甲藻、多甲藻和菱形藻等大量繁殖[6]。

海南省由于其独特的自然资源以及养殖技术的完善，水产养殖业迅猛发展，而对于养殖水体浮游藻类群落结构特征的研究较少[7]。为了了解海南省养殖水体浮游微藻的群落结构特征，笔者于2016年4月选取琼海市、万宁市部分养殖水体，开展了养殖水体水质指标的测定以及浮游微藻种类组成、细胞密度、多样性等方面的研究，为养殖水体浮游微藻调控技术提供了基础数据，同时也为人工养殖系统藻类群落结构优化和海洋生态环境保护及其养殖产业的健康发展提供了理论依据。

1材料與方法

1.1采样点基本信息调查的养殖水体位于琼海市和万宁市，各样点基本信息见表1。

1.2水样的采集

浮游藻类定性样品用25#浮游生物网（网孔直径为0.064 mm）对水样进行过滤，待水滤去后打开浮游生物网下面的阀门，将采集到的藻类样品收集至50 mL标本瓶中，加入4%甲醛溶液现场固定。浮游藻类定量样品用1 L有机玻璃采水器采取，按照1.5%的体积比例加入鲁哥氏液（Lugol）现场固定，将采集的样品带回实验室静置48 h，利用虹吸法缓缓吸去上清液定容至50 mL，并加入4%甲醛溶液保存[8]。

浮游植物定性样品参照相关的藻类书籍鉴定[9]，定量样品的计数方法依据《淡水浮游生物研究方法》[8]。

1.3样品的测定水体的pH利用PHB-1型便携式pH计测得，水体的水温和电导率利用DDBJ-305型便携式电导仪测得。用1 L有机玻璃采水器采集1 000 mL水样，置于玻璃采样瓶中，及时带回实验室测定总氮（TN）和总磷（TP），测定方法按照《水和废水监测分析方法》[10]。

1.4数据分析

利用Shannon-Wiener多样性指数（H′）和Pielou均匀度指数（J）来评养殖水体的水质状况。

根据Shannon-Wiener多样性指数评价等级[11]：0～<1为重污染；1～3为中污染；>3为轻污染或无污染。按照Pielou均匀度指数评价等级[12]：0～<0.3为重污染；0.3～<0.5为中污染；0.5～0.8为轻污染或无污染。基于浮游藻类群落组成比例采用聚类分析的方法进行分析，具体操作方法参照Borcard等[13]的方法。上述分析方法均在R软件中操作完成[14]。

2结果与分析

2.1养殖水体理化因子

各养殖水体理化因子变化见表2。采样点水温在21.9～24.0 ℃，pH在6.62～7.94，电导率在0.57～32.00 mS/cm。

水体的营养盐指标总氮在0.53～22.77 mg/L，最低值出现在S2样点，取自水库经过净化的水，目前并未养殖鱼或虾；最高值出现在S1样点，养殖的水产动物为对虾，养殖时间为30 d。此外，养殖石斑鱼210 d的S5样点和养殖对虾30 d S6样点总氮含量也较高，分别为14.41和15.73 mg/L。

水体的总磷在0.32～8.22 mg/L，最低值出现在S8样点龙头河，最高值出现在S2样点。养殖石斑鱼的水体（S4、S5、S7样点）总磷浓度高于养殖对虾的水体（S1、S6样点）。

2.2浮游藻类群落结构组成

2.2.1种类数。该次调查取样共鉴定浮游植物68种，隶属于7门57属，绿藻门的种类最丰富，为34种，其次硅藻门为19种，蓝藻门6种，隐藻门3种，金藻门、甲藻门和裸藻门各2种（图1）。浮游植物种类数最少的是S5样点，仅为10种，种类最多的是S1样点，为24种。多数浮游藻类是淡水种，仅有牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、骨条藻（Skeletonema sp.）为海水种。

2.2.2细胞密度及组成。

浮游植物的细胞密度为1.01×108 cells/L，密度最高值出现在S7样点，为2.9×108 cells/L，密度最低值出现在S2样点，为4.38×106 cells/L。浮游藻类密度主要组成为绿藻门、蓝藻门和隐藻门，分别占细胞密度的7714%、8.80%和8.23%（图2）。

2.2.3优势种。

养殖水体主要优势种为绿藻门的普通小球藻（Chlorella vulgaris）、波吉卵囊藻（Oocystis borgei）、衣藻（Chlamydomonas sp.），硅藻门的牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）、骨条藻（Skeletonema sp.），蓝藻门的绿色颤藻（Oscillatoria chlorina）和隐藻门的尖尾蓝隐藻（Chroomonas acuta）。优势种指示的水体环境质量为α-β-中污状态（表3）。

2.2.4浮游藻类多样性指数。

养殖水体浮游藻类群落Shannon-Wiener指数在0.05～1.78，平均值为0.72；养殖水体浮游藻类群落Pielou均匀度指数在0.02～0.69，平均值为0.28（图3）。根据Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数评价水质的标准，养殖水体多数样点处于中污染到重污染。

3讨论

3.1养殖水体藻类群落结构特征分析

多数研究表明，人工水产养殖系统浮游藻类种类数较少，细胞密度较高，优势种单一且优势度高，群落演替速度快，群落多样性较低[15-16]。该研究结果与前人研究结果一致，海南省琼海市、万宁市部分养殖水体也具有浮游藻类种类数较少、细胞密度较高、优势种优势度高的趋势。从密度组成来看，以绿藻门为主。从优势种的种类来看，多数以绿藻、硅藻为主，少數样点以蓝藻、隐藻为主。彭聪聪等[7]对广东省茂名市的对虾养殖池进行了为期90 d的研究发现藻类种类48种，以绿藻和硅藻为主；优势种在养殖前、中、后3个时期具有一定的动态变化，在前期阶段绿藻、硅藻为优势种类，养殖中期阶段丝状蓝藻颤藻多为优势种，到养殖后期水体中氮磷浓度升高，颤藻类大量繁殖，优势度可达0.80。该研究发现，S6点藻类优势种以绿色颤藻为主，优势度高达0.97。该样点总氮浓度为15.73 mg/L，总磷浓度为1.65 mg/L。曹煜成等[17]研究发现绿色颤藻对氮磷的吸收速率高，在富营养化水体中更具有竞争优势，在人工水产养殖水体中蓝藻一旦形成优势种类，其他藻类如硅藻、绿藻等就不易成为优势种类。也有研究表明，在低盐度<5的养殖水体中藻类优势种以蓝藻为主，在高盐度（10～30）养殖水体中藻类优势种以绿藻-硅藻为主[15，18]。

浮游藻類多样性指数能代表养殖水体水质状况，反映水体的富营养化程度。查广才等[16]研究发现在低盐度对虾池中，浮游藻类多样性表现为养殖前期高于后期，而刘孝竹等[18]研究发现养殖后期高于前期。该研究发现多样性指数低于0.50的水体中，多数为养殖石斑鱼的水体，养殖时间达210 d，这可能是鱼类的排泄物积累，导致水体营养盐升高，致使某一藻类大量增殖，多样性指数降低。但也有研究发现，浮游藻类多样性指数越低，水质条件就越差，对虾发病率就越高[19]。因此，针对多样性指数较低的养殖水体，应对水体投放有益藻类，维持藻类的优势平衡，增加藻类多样性指数改善水质，保证养殖水体系统健康发展。

3.2优势种与养殖水体环境状况

优势种在藻类群落结构中起着重要作用，优势种是在营养盐、光线和其他环境因子上具有一定竞争优势的种类[20-21]，所以优势种的变化可以反映养殖水体的环境状况。波吉卵囊藻在S5样点中占绝对优势的地位，该种类被认为是一种广盐性的绿藻，在养殖水体中尤其是虾池中具有种群稳定和适应环境能力强的特点，有利于保持养殖水体的健康发展[4]。普通小球藻在S7样点中占绝对优势的地位，该种类在自然界广泛分布，环境适应性极强，在各類水体及其潮湿的土壤或树皮中均可生长[9]。从该研究来看，在波吉卵囊藻和普通小球藻为主要优势的养殖水体中，氮磷水平均比较高。

绿色颤藻是一种丝状蓝藻，在S6样点优势度高，丝状蓝藻被认为是在透明度较低、光线条件较弱的水体中具有较强的竞争力[22]。曹煜成等[17]认为虽然颤藻氮磷吸收速率较高，从水体营养盐利用的角度分析，颤藻是有益的，但颤藻增殖过快容易形成水华，破坏水体环境。水华发生时导致有毒气体的产生，引起养殖水体中养殖对象因应激致病而死[23]。因此，以颤藻为优势种的养殖水体应尽快投放水质改良剂，抑制蓝藻水华的发生。

尖尾蓝隐藻是一种单细胞隐藻，分布广，常在长江中下游湖泊中成为优势种[24]。徐春燕等[25]对淀山湖浮游植物优势种生态位的研究发现，尖尾蓝隐藻的生态位宽度较大，对资源的利用能力强，分布范围广。查广才等[16]研究发现，在低盐度虾池中尖尾蓝隐藻能成为优势种。该研究发现该种类在养殖石斑鱼时间较久的水体中保持较高的优势地位。

4结论

琼海市、万宁市部分养殖水体浮游藻类种类数以绿藻门和硅藻门的种类为主。浮游藻类细胞密度为1.01×108 cells/L，主要组成为绿藻门、蓝藻门和隐藻门，分别占细胞密度的7714%、8.80%和8.23%。基于浮游藻类群落结构的聚类分析显示，浮游藻类群落结构组成可以反映水体的状况。

养殖水体浮游藻类优势种单一且优势度高，而且在养殖后期容易形成以丝状蓝藻、硅藻、隐藻为优势的藻类群落结构。浮游藻类优势种主要为绿藻门的普通小球藻、波吉卵囊藻、衣藻，硅藻门的牟氏角毛藻，蓝藻门的绿色颤藻，隐藻门的尖尾蓝隐藻。

养殖水体浮游藻类群落多样性指数较低。Shannon-Wiener多样性指数在0.05～1.78，平均值为0.72；Pielou均匀度指数在0.02～0.69，平均值为0.28。利用多样性指数评价养殖水体水质处于中污染到重污染的状态。

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