钱塘江水域秋季着生藻类群落特征与水环境因子的关系

何海生 刘金殿 张爱菊 郝雅宾 王俊 罗伟 肖善势 周志明

摘要：为探究钱塘江水域着生藻类群落结构多样性，2018年9月对该水域16个采样点的着生藻类种类组成、密度与生物量、多样性指数和7项水质指标进行了调查，结果表明：（1）钱塘江流域16个采样点共采集到着生藻类7门130种（属），其中硅藻门83种（属），绿藻门28种（属），蓝藻门13种（属），裸藻门3种（属），隐藻门、甲藻门和黄藻门各1种（属）。（2）钱塘江着生藻类群落结构存在明显的空间差异性。砂砾低质生境容易干扰着生藻类群落结构的稳定性。（3）透明度（SD）、叶绿素a含量（Chla）、水温（T）和pH值是钱塘江水域着生藻类群落结构的主要环境因子。其中T和pH值与钱塘江着生藻类群落结构呈负相关。

关键词：钱塘江;着生藻类;群落结构;生物多样性;水环境因子

中图分类号： S931.3文献标志码： A文章编号：1002-1302（2020）13-0292-05

收稿日期：2019-08-13

基金项目：浙江省科技计划（编号：2019C02047）。

作者简介：何海生（1991—），男，湖南郴州人，硕士，研究实习员，主要从事渔业资源调查开发和生态保护。E-mail：hehaisheng2018@163.com

通信作者：周志明，男，教授级高级工程师，主要从事渔业资源调查开发和生态保护。E-mail：zjhz-zzz@163.com。钱塘江为浙江省最大河流，流域面积 55 558 km2，其中浙江省境内面积48 080 km2，以北源新安江起算，河长588.73 km;以南源马金溪起算，全长522.22 km，流经安徽省南部和浙江省，经杭州湾注入东海[1-2]。钱塘江水域环境复杂多变[3]，水体中饵料丰富[4]，是浙江开发可持续发展渔业资源的重要水域。着生藻类别称底栖藻类，指附着在水体基质上生活的微型藻[5]，因具备足够的生物膜面积，促使其快速交换水体中的物质[6];同时，作为水体中初级生产者之一，是水生态系统中物质循环、信息传递和能量流动的重要驱动因素[7-8]，是水环境检测的重要理想生物指标[9]。关于钱塘江水域微生物的研究多见于浮游动植物，如杜泳等对钱塘江的浮游植物进行了研究[10-12]，骆鑫等对钱塘江的浮游动物开展了研究[13-15]，而关于钱塘江水域着生藻类研究至今罕见报道。因此，于2018年9月对钱塘江水域的着生藻类与水环境因子进行野外采样调查，并分析着生藻类群落结构与水环境因子间的关系，以期为钱塘江水域的渔业资源开发和水生态环境的保护提供参考价值。

1材料与方法

1.1调查位点

2018年9月在钱塘江水域开展着生藻类调查，共设置了16个采样点，采样点分布详见图1。

1.2着生藻类样品采集与分析

在采样点河流上下游100 m范围内[16]挑选出长时间浸泡的石块、树枝、落叶或水生植物茎组织[17]，用牙刷刷取一定面积的着生藻于干净的广口瓶盖内，记录刮刷面积，然后用纯净水喷洗石头和牙刷以减少着生藻的残留，将广口瓶盖中的着生藻样倒至广口瓶中，加1～2 mL鲁格氏试剂固定着生藻，作为着生藻类定量样品。

着生藻类样品实验室内静置48 h后用移液管吸取上清液，并对剩余样品进行体积固定和记录，摇匀后用 20 μL 移液枪吸取10 μL着生藻样品固定液于光学显微镜下进行藻类鉴定和计数。

1.3水质指标测定

透明度（SD，cm）采用透明度盘测定;水温（T， ℃）、pH值和溶解氧（DO，mg/L）采用Hach-HQ30D测定;叶绿素a含量（Chla）采用分光光度法测定;采集1 L水样经过预处理后带回实验室进行氨氮（NH+4-N，mg/L）、硝酸盐氮（NO-3-N，mg/L）、总氮（TN，mg/L）和总磷（TP，mg/L）的测定，测定方法参照《水和废水监测分析方法》[18]。

1.4數据分析

1.4.1优势度与多样性指数采用优势度指数（Y）

对着生藻优势种组成进行判定，当Y>0.02时为优势种[19]。采用均匀度指数（Pielou index，J）和香浓-维纳指数（Shannon-Weaner index，H′）对生物多样性进行分析[20-21]。

式中：Pi表示第i种着生藻的密度;P表示所有着生藻的密度;fi表示第i种着生藻在所有采样点中出现的频率;Ni表示第i种着生藻的个体数;N表示所有着生藻物种的总个体数;S表示着生藻物种总数。

1.4.2相似性运用Primer 5对着生藻数据进行聚类分析。以采样点（作为样本）和着生藻密度（作为变量）构建Bray-Curtis相似性系数为基础的矩阵，建立CLUSTER分析图[22]。

1.4.3排序在环境数据进行lg（1+x）转化后的基础上[23]，运用CANOCO 5.0开展除趋势对应分析（detrended correspondence analysis，DCA），DCA结果显示最长梯度长度为2.4<3.0，判定物种生物量与环境因子呈线性关系，因此选择冗余分析（redundancy analysis，RDA）对其进行分析[24]。

2结果与分析

2.1着生藻群落结构

在钱塘江流域16个采样点共采集到着生藻类7门130种（属），其中硅藻门83种（属）（占63.85%），绿藻门28种（属）（占21.54%），蓝藻门13种（属）（占10.00%），裸藻门3种（属）（占2.31%），隐藻门、甲藻门和黄藻门各1种（属）（各占0.77%）。空间水平上，永康采样点着生藻类物种数最多，为61种（属），其次为金华和衢州采样点的57种（属），江口和梅城采样点最少，为17种（属），详见图2。空间变化上，16个采样点着生藻平均密度为1.53×104（ind./cm2），变化范围为0.20×104～5.93×104（ind./cm2）。其中，开化着生藻密度最高，闻堰最低。16个采样点着生藻平均生物量为0.03（mg/cm2），变化范围为0.004～0.120（mg/cm2），其中开化着生藻生物量最高，梅城最低（图3）。

2.2优势度与多样性指数

钱塘江着生藻密度优势种为脆杆藻属（Fragilaria sp.）、颗粒直链藻（Melosira granulata）、变异直链藻（Melosira varians）、近棒异极藻（Gomphonema subclavatum）、菱形藻属（Nitzschia sp.）、谷皮菱形藻（Nitzschia palea）、舟形藻属（Navicula sp.）和色球藻属（Chroococcus sp.）（表1）。Excel 2007无重复双因素分析结果显示，香 浓- 维纳指数和均匀度指数无空间差异（P=0.22>0.05）。16个采样点香浓-维纳指数平均值为2.90，变化范围为2.04 ～ 3.63;均匀度指数平均值为0.83，变化范围为0.61～0.93（图4）。

2.3相似性分析

根据采样点聚类分析结果，由图5可知，富阳、桐庐、嵊州和兰溪采样点聚为一类（类簇Ⅴ），义乌、衢州、金华、开化、诸暨、永康、千岛湖、上虞和分水采样点聚为一类（类簇Ⅳ），聚合后再与嘉绍大桥聚在一起，随后与梅城相聚，最后与闻堰汇聚。SIMPER分析发现，类簇Ⅴ的相似性为46.65%，类簇Ⅳ的相似性为46.64%，2类聚合后的相似性为42.29%。

2.4群落结构与环境因子的关系

RDA结果表明，第1轴排序对物种的解释量为41.77%，DO和SD与其呈正相关，其中SD相关性最大，相关系数为0.69，其余环境因子与其呈负相关。第2轴排序对物种的解释量为19.54%，Chla和TP与其呈正相关，其中Chla相关性最大，相关系数为0.82。RDA结果表明，SD、Chla、T和pH值箭头连线较其他环境因子长，表明它们与钱塘江着生藻群落分布和种间分布的相关性较大，TP和NH+4-N次之，NO-3-N最小（表2、图6）。

3着生藻类群落结构与环境因子关系的讨论

本研究显示，钱塘江流域着生藻类群落结构存在明显的空间差异性， 而驱动着生藻类群落结构变化的环境因子主要为透明度、叶绿素a、温度和pH值。殷旭旺等对太子河流域的生态健康评价研究发现，驱动着生藻类群落结构空间结构变化的环境因子主要为总氮电导率和总溶解性固体[5]。薛浩

等对梧桐河的水生态健康评价研究发现，影响着生藻类群落结构的主要环境因子为电导率和pH值[16]。而Tang等对长江香溪河的生态系统研究则发现，pH值、硅酸盐、总磷和氯离子等是影响着生藻类群落结构差异的主要环境因子[25]。由钱塘江水域着生藻类与环境因子的相关关系表可知，第1排序轴和第2排序轴分别解释了着生藻类的41.77%和19.54%，所有典范排序轴累计解释量达82.56%。RDA结果表明，SD、Chla、T和pH值箭头连线最长，说明其对钱塘江水域着生藻类群落结构影响较其他环境因子大。Blinn研究表明，水体温度会通过光合作用直接影响藻类的生长[26]。本研究发现，钱塘江着生藻类表现为硅藻型，T和pH值与着生藻类呈负相关性，说明水温越低，着生藻类的群落结构越稳定，这与贾海燕等研究的硅藻生长活跃度随水温升高而降低的结果[27]相一致。

同时，由聚类分析可知，多个类簇的结果也印证了着生藻类群落结构存在空间差异，即不同地理结构生境形成不同结构的着生藻类群落。嘉绍大桥地处杭州湾入海口，低质河沙石砾较多，造成着生藻类物种丰富度较差;而开化为钱塘江上游，有机质淤泥较多且水体透明度较好，使其着生藻类物种丰富度较好。丁娜等研究发现，底质为沙石水域的微生境，其着生藻类数量丰富度较差，说明砂砾底质生境更容易受到外界干扰，从而影响水域着生藻类群落结构稳定性[28]。

4结论

钱塘江流域16个采样点共采集到着生藻类7门130种（属），其中硅藻门83种（属），绿藻门28种（属），蓝藻门13种（属），裸藻门3种（属），隐藻门、甲藻门和黄藻门各1种（属）。钱塘江水域着生藻类表现为硅藻型。

钱塘江着生藻类群落结构存在明显的空间差异性。砂砾低质的生境容易干扰着生藻类群落结构的稳定性。

SD、Chla、T和pH值为钱塘江水域着生藻类群落结构影响的主要环境因子。其中T和pH值与钱塘江着生藻类的群落结构呈负相关。

本研究存在水环境指标不足等缺陷，因此需进一步深入研究以明确钱塘江水域着生藻类群落結构与水环境因子的关系，为钱塘江水域的渔业资源开发和水生态环境的保护提供参考价值。

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