安阳市区河流浮游藻类群落结构调查研究——以安阳河为例

常孟阳

（安阳师范学院，河南 安阳 455000）

浮游藻类作为水生生态系统的初级生产者，自身对水质调控发挥着重要的作用，许多藻类还是浮游动物和鱼类等的开口饵料，其种类、数量和生物多样性常用来作为评价水体富营养化程度和水质状况的重要指标，是水生生态系统的重要组成部分[1-2]。浮游藻类生长对水环境变化敏感，营养盐、温度、光照、水动力条件、浮游动物捕捉等因素变化都可能影响到浮游藻类群落的改变[3-4]。因此，浮游藻类群落结构调查成为了评价河流生态环境情况的重要指标之一[5]。

安阳市居于河南省最北面，地处三省交界处——即河南省与山西省、河北省。地理坐标介于东经113°37′至114°58′、北纬 35°12′至 36°22′之间。气候类型为典型的温带季风气候，气候温和，四季分明，降雨量适中，日照充足。全年降雨量为606.1 mm[6]。安阳市河流属于雨水补给类型，水位的变化容易受到降水的季节变化和年际变化的影响，一般在夏季和秋季降水量充足，水位较高，冬季和春季则相对为枯水期。安阳河（洹河）发源于林滤山东麓，自西向东流经安阳市区，于内黄县李大晁入卫河，全长为164 km，流域面积为1 920 km2。安阳市区段河长26.8 km，多年平均流量10.73 m3/s[7]。

目前，对河流水体浮游藻类调查的研究虽有报道，但大多集中在污染水体[8]、水库[9]、景观水体[10]、富营养化水体[11]等，对于城市区内河流水体浮游藻类调查研究报道较少。本次调查主要对安阳市区内安阳河进行浮游藻类调查，便于了解安阳河富营养化程度和水质状况，从而为城市河流生态环境保护与景观生态廊道建设提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 调查样点概况

本次调查为2021年7月中旬，根据安阳河的区域特征，共设置3个采样点，便于全面反映安阳河市区段的水体概况。分别是：殷都桥北纬 36°7'18″、东经 114°21'5″；安阳桥北纬36°6'58″、东经 114°19'22″；中华路安阳河桥北纬 36°7'32″、东经 114°22'59″。

1.2 藻类样品采集与处理

对调查河流样点浮游藻类水样进行采集并计数分析，采样水深为0.5 m，采样1 L，立即加入15 mL鲁哥氏液固定，在实验室内沉淀48 h，浓缩至50 mL。计数使用光学显微镜，取0.1 mL样品于藻类计数框内观察计数，每份样品重复3次，每次计数50个视野。浮游藻类鉴定及计数参考《中国淡水藻类》[12]、《中国淡水生物图谱》[13]、《湖泊富营养化调查规范》[14]等。以藻类密度高于5%藻类总密度的定义为优势藻类。

1.3 计算方法

本次调查研究相关参数及计算方法如下，

浮游藻类密度计算公式[15]：

N' =（Cs / Fs × Fn）×（V1 / U）× Pn

式中，N' 为浮游藻类密度，Cs为计数框面积（mm2），Fn为视野数，Fs为视野面积（mm2），U为计数框体积（mL），V1为浓缩体积（mL），Pn为计数出的藻类个数。

生物量：用细胞体积法推算生物量[15]。

浮游藻类生物多样性：浮游藻类生物多样性采用Shannon-Wiener 香农-维纳多样性指数（H'）[16]、Margalef 物种丰富度指数（dMa）[17]、Pielou 均匀度指数表示（J）[18]，其计算公式如下：

H' = - ∑ Pi × log2Pi

d Ma =（S-1）/ log2N

J = H' / log2S

式中，N为样品中所有物种的总个体数，S为物种数目，Pi为第i种的个体数与样品中总个体数的比值。

1.4 数据处理

数据整理和作图采用Excel 2010软件。

2 结果与分析

2.1 浮游藻类种类组成

调查结果为，安阳河共鉴定浮游藻类31属（种），隶属于蓝藻门（Cyanophyta）、裸藻门（Euglenophyta）、硅藻门（Bacillariophyta）、绿藻门（Chlorophyta）、甲藻门（Pyrrophyta）等5门。其中，绿藻门有14属（种）占45%，硅藻门有12属（种）占39%，这两门藻类在种类组成上占优势；其次是蓝藻门藻类有2属（种），占6%；甲藻门藻类有2属（种），占6%；裸藻门藻类有1属（种），占3%（表1）。3个样点所调查藻类种数通过对比差别不明显，殷都桥河段有25种藻类，安阳桥河段有28种藻类，中华路安阳河桥河段有25种藻类，3个调查样点都以硅藻门和绿藻门为主体（表2）。

表1 安阳河浮游藻类种类组成

表2 安阳河不同河段浮游藻类对比情况

表2（续）

2.2 浮游藻类密度和生物量

由表3和表4可知，安阳河调查期间，殷都桥河段浮游藻类密度为0.831×107cells/L，生物量为16.650 mg/L；安阳桥河段浮游藻类丰度为3.715×107cells/L，生物量为65.175 mg/L；中华路桥浮游藻类丰度为4.554×107cells/L，生物量达84.017 mg/L。与另外两个样点相比殷都桥安阳河段在藻类密度和生物量上相对较低，中华路桥安阳河段在3个样点中藻类密度和生物量最高。表3中显示，3个调查样点浮游藻类密度均为蓝藻门和硅藻门占优势，其次为绿藻门、甲藻门。表4中各门藻类生物量，蓝藻门和硅藻门在3个样点中占优势，其次为甲藻门、绿藻门。裸藻门只在中华路桥河段显示，殷都桥和安阳桥两个采样点均为无。

表3 不同河段各门藻类密度

表4 不同河段各门藻类生物量

2.3 优势种分析

以藻类密度高于5%浮游藻类总密度的定义为优势藻类。在图1、2和3中可得，殷都桥河段优势种藻类为小环藻、束丝藻、颗粒直链藻；安阳桥河段优势种藻类为小环藻、微囊藻、束丝藻、颗粒直链藻；中华路桥河段优势种藻类为小环藻、束丝藻、颗粒直链藻、四尾栅藻。其中小环藻、束丝藻、颗粒直链藻在3个采样点均为优势种藻类。

图1 殷都桥河段优势藻类种类组成

图2 安阳桥河段优势藻类种类组成

图3 中华路桥河段优势藻类种类组成

2.4 生物多样性分析

在安阳河调查的3个样点中，分别对香农-维纳（Shannon-Wiener）多样性指数、Margalef物种丰富度指数、Pielou均匀度指数进行了统计，3个指数在3个样点的整体波动范围分别为2.319-2.553、1.142-1.317、0.549-0.618。中华路桥河段在3个样点中生物多样性最低，殷都桥河段最高（图4）。对样点中各门藻类的Shannon-Wiener多样性指数进行分析，3个样点各门藻类生物多样性排序为：殷都桥为硅藻门＞绿藻门＞蓝藻门＞甲藻门＞裸藻门，安阳桥为硅藻门＞蓝藻门＞绿藻门＞甲藻门＞裸藻门，中华路桥为硅藻门＞蓝藻门＞绿藻门＞甲藻门＞裸藻门，硅藻门在3个样点中生物多样性均为最高（图5）。

图4 不同河段浮游藻类生物多样性指数

图5 不同河段各门藻类生物多样性指数

3 结论与讨论

①本研究中种类组成上共鉴定浮游藻类31属（种），隶属于蓝藻门、裸藻门、硅藻门、绿藻门、甲藻门5门；绿藻门在种类组成上占优势，共14种，占45%，其次为硅藻门；在每门藻类密度和生物量上3个样点均为蓝藻门和硅藻门占优势，绿藻门种类数多但每种的个体数则较少。与其他河流浮游藻类鉴定相比，属（种）数相对较低，本次调查在7月上旬，安阳河整体水流较快，水位较低。研究表明，浮游藻类生长与水动力条件有很大的关系，一般低流速、扰动小有利于浮游藻类的生长，但当水流速增大时、紊动加剧，藻类的生长就会受到限制。每个藻种都有适宜生长的水流速度范围，当水流速度不同时，适宜生长的藻类也会有所不同[3-4]。另外，我国多数河流的浮游藻类主要以绿藻、蓝藻和硅藻占优势。本次调查与其结论相似[19]。

②整体藻类密度和生物量3个样点表现不同，殷都桥河段最低，中华路桥河段最高，安阳河自西向东流动呈上升趋势；在优势种藻类组成上，3个样点均有硅藻门的颗粒直链藻、小环藻和蓝藻门的束丝藻，安阳桥河段再加蓝藻门的微囊藻，中华路桥河段再加绿藻门的四尾栅藻。相关研究显示，一般河流上游水通常较为清洁，其藻类的个体数量会相对较少，随着河水流动，特别是流经市区的河段，营养物质会随之增加，浮游藻类密度和生物量也会增加[20]。这也与殷都桥河段地域开阔，水位相对较低有关。吴明作等[1]在研究郑州市区河流浮游藻类动态中，指出城市河流因治理与景观利用等方式的不同，不同区段即使是同一河流也可能出现不同的种类组成，优势种藻类组成也会不同。这说明城市河流管理需要针对不同河段情况采取不同管理策略。

③在生物多样性上3个样点表现出差别不明显，各门藻类生物多样性中硅藻门占优势，其次为蓝藻门、绿藻门，殷都桥河段不同其次为绿藻门、蓝藻门。对多样性指数进行分析，根据轻污染评价标准是：H'介于2-3、dMa介于3-4、J介于0.5-0.8[10]。安阳河市区河段水质为轻污染，基本上为中营养化水平。dMa略低可能与水动力有一定影响。

④调查中，河流水体PH为8-9，属于正常酸碱度范围。殷都桥河段河道地域开阔，水流快，水位低，有河床裸露，水生植物生长旺盛；安阳桥河段河道两边硬化，水生植物较少，水流快，水位低；中华路桥河段水生植物丰富，水位低。河流浮游藻类生长与营养盐、温度、光照、水动力条件、浮游动物捕捉等因素有关，浮游藻类作为水体的初级生产者对水的生态环境非常敏感[21-22]，特别是城市河流，在河流流经过程中还会受到人口密度和人类活动的影响[19]。想要更准确评价安阳河市区段水质情况，还需对其他理化指标和渔业资源指标进一步研究。