浙江西溪濕地浮游植物多樣性與水質(zhì)理化參數(shù)的相關(guān)性分析

浙江西溪濕地浮游植物多樣性與水質(zhì)理化參數(shù)的相關(guān)性分析

西溪濕地位于杭州西部，是一個有著悠久歷史的二級濕地。這里生態(tài)資源豐富，自然景觀簡單，文化積淀深厚。西湖和西鐘被稱為杭州的“三個西部”。西溪濕地是中國第一個將城市濕地、農(nóng)業(yè)濕地和文化濕地結(jié)合在一起的國家濕地公園。總規(guī)劃面積超過10km2。其中，從2003年8月開始，規(guī)劃了濕地改造和濕地溝通，以恢復(fù)原來的水生態(tài)。2006年和2008年，完成了西部濕地的綜合保護(hù)項目（4.89km2）和3.15km2）。西溪濕地的綜合保護(hù)工程充分體現(xiàn)了濕地的人與自然和諧共處。然而，在評估濕地生態(tài)環(huán)境時，我們應(yīng)注意生態(tài)過程和濕地的價值，確定濕地的水質(zhì)、濕地和濕地水文功能對影響因素的影響因素。在濕地發(fā)展之前，濕地的能量和物質(zhì)交換減弱，生態(tài)環(huán)境的脆弱性明顯。李共國等人調(diào)查了浮游生物的生態(tài)關(guān)系及其與環(huán)境的關(guān)系，但沒有關(guān)于西溪濕地浮游生物生態(tài)的報道。本文利用浮游生物對水質(zhì)環(huán)境變化的敏感性，以及藻類群落的生態(tài)特征以及水體富營養(yǎng)化和水質(zhì)評價的指標(biāo)特征，研究了西溪濕地綜合保護(hù)工程對環(huán)境改造的生態(tài)影響，為后續(xù)保護(hù)工程的實施提供了合理的指導(dǎo)。1材料和方法1.1站、站的分布及環(huán)境首期工程區(qū)內(nèi),采取疏浚工程的生態(tài)恢復(fù)區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)約占94%,歷史遺存保護(hù)區(qū)和服務(wù)設(shè)施區(qū)占6%.研究樣點選取了生態(tài)恢復(fù)區(qū)中位于周家村的游人入口處(Ⅰ站)、西溪人家(Ⅱ站)、深潭口上船碼頭(Ⅲ站),以及蝦龍灘生態(tài)保護(hù)區(qū)(Ⅳ站)四個采樣站(圖1).其中Ⅰ站是游客集散地,設(shè)有西溪問茶室、西溪生態(tài)展示館和青少年生態(tài)教育基地,人員相對比較集中;Ⅱ站是西溪原居民生活展示屋,有柳樹樁護(hù)堤;Ⅲ站是蔣村龍舟勝會所在地,是各種慶典活動的聚集點,因此這里的生態(tài)環(huán)境受到人員活動的影響比較大;Ⅳ站是濕地公園中最大的一塊自然生態(tài)保護(hù)區(qū),人員流動少.1.2浮游植物的分離、鑒定和資料的提取2007年1-12月,按《淡水浮游生物研究方法》逐月進(jìn)行采樣,定量樣品用1L有機(jī)玻璃采水器分別于該采樣點水表至水底深度間均勻分3個水層,每層各采集等量水樣混勻后取1L,用魯哥氏溶液(Lugol’ssolution)固定,帶回實驗室后用錐形量筒濃縮、鏡檢.浮游植物種類鑒定,并統(tǒng)計密度1.3水樣的測定采集水樣的同時,現(xiàn)場測量采樣點水體的溫度、深度、pH值和透明度.在實驗室對水樣進(jìn)行CODMn、BOD5的測定.其中CODMn測定采用高錳酸鉀法(GB11893-89),BOD5采用接種法(GB11892-89).溶解氧測定采用JPB—607型便攜式溶解氧測定儀測定;電導(dǎo)率采用鉑黑電極法測定.1.4群落多樣性指數(shù)d藻類指數(shù)采用胡曉紅等方法,評價標(biāo)準(zhǔn):綠藻指數(shù)值0-1為貧營養(yǎng)型,1-5為富營養(yǎng)型,5-15為重營養(yǎng)型;藻類綜合指數(shù)值<1為貧營養(yǎng)型,1-2.5為弱富營養(yǎng)型,3-5為中度富營養(yǎng)型,5-20為重度富營養(yǎng)型,20-43為重富營養(yǎng)型.群落多樣性指數(shù)(d)采用Marglef多樣性指數(shù),公式為:d=(S-1)/lnN群落均勻度指數(shù)(E):種群優(yōu)勢度指數(shù)(D):式中,d為群落多樣性指數(shù),d平均為群落多樣性指數(shù)的平均值,d最大為群落多樣性指數(shù)最大值,S為藻類屬類數(shù),N為樣本中藻類的總密度,Nmax為群落中優(yōu)勢屬的密度.2結(jié)果與分析2.1困境水和深度淺,巖性木,ph值和溶解氧含量較高Ⅰ站水體深度大,但透明度最低,pH值、CODMn和BOD5指數(shù)均為最高,反映了較差的生態(tài)環(huán)境;而Ⅳ站水體深度淺,透明度最高,BOD5指數(shù)和電導(dǎo)率均最低,反映了較好的生態(tài)環(huán)境,這可能與生態(tài)保護(hù)區(qū)水質(zhì)沒有受到清淤和外界影響有關(guān);Ⅱ站的pH值、CODMn均最低,溶解氧最高;Ⅲ站的電導(dǎo)率明顯高于其他3站(表1).2.2浮游植物種類組成及分布在西溪濕地4個采樣站中,共鑒定出浮游植物8門56個屬,綠藻門29屬,硅藻門12屬,藍(lán)藻門7屬,金藻門3屬,裸藻門2屬,隱藻門、黃藻門、甲藻門各1屬,種類名錄組成及分布變化見表2.根據(jù)年平均密度大小,優(yōu)勢種為小球藻屬(Chlorella)、隱藻屬(Cryptomonas)和衣藻屬(Chamydomonas),分別占藻類總密度的48.28%、20.11%和17.42%.濕地藻類年平均密度為1.110×108cells/L,各類浮游植物中,以綠藻門和隱藻門為最多,分別占總藻密度的73.65%和20.11%,其余各門藻類僅占6.24%.2.3浮游植物的密度西溪濕地浮游植物密度的季節(jié)變化以春季為最高,主要為優(yōu)勢屬小球藻大量繁殖所致,Ⅰ-Ⅳ站春季小球藻的密度分別達(dá)到5.65×108、0.64×108、0.79×108和1.49×108cells/L,尤其在Ⅰ站4月份小球藻的密度達(dá)1.54×109cells/L.夏秋季藻類密度次之,冬季最低.主要浮游植物的綠藻門、隱藻門以及總藻密度的水平變化均以Ⅰ站>Ⅳ站>Ⅲ站>Ⅱ站(圖2).2.4采樣站屬多樣性分析浮游植物屬類數(shù)以Ⅱ站為最多,Ⅲ站最少;總藻密度以Ⅰ站>Ⅳ站>Ⅲ站>Ⅱ站;屬多樣性指數(shù)在4個采樣站中變化不大;均勻度指數(shù)以Ⅲ站為最高,Ⅱ站最低;優(yōu)勢度指數(shù)以Ⅳ站為最高,Ⅲ站最低(表3).2.5浮游植物密度對數(shù)與codn指數(shù)、電導(dǎo)率的關(guān)系在西溪濕地4個浮游植物采樣站周年逐月得到的48個樣本中,以每個樣本的水質(zhì)理化參數(shù)為自變量,樣本的浮游植物群落指標(biāo)為應(yīng)變量作相關(guān)回歸分析.西溪濕地浮游植物的屬類數(shù)與水體透明度之間呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,與CODMn和電導(dǎo)率之間分別有顯著和極顯著的正相關(guān)關(guān)系;屬多樣性指數(shù)也與水體透明度之間呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,與水溫之間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系;藻類密度對數(shù)與CODMn指數(shù)、電導(dǎo)率之間均有極顯著的正相關(guān)關(guān)系(表4).為進(jìn)一步考察水質(zhì)CODMn指數(shù)、電導(dǎo)率對各采樣站及各門浮游植物的影響,分別以各站水質(zhì)的CODMn指數(shù)、電導(dǎo)率為自變量,各門浮游植物的密度對數(shù)為應(yīng)變量作相關(guān)回歸分析(表5).Ⅰ站除裸藻門外,浮游植物的密度對數(shù)與CODMn和電導(dǎo)率之間均有顯著的正相關(guān)性,并以隱藻門的密度對數(shù)與CODMn指數(shù)之間的正相關(guān)性為最高,硅藻門的密度對數(shù)與電導(dǎo)率之間的正相關(guān)性最高;Ⅱ站的硅藻門和裸藻門密度對數(shù)均與CODMn和電導(dǎo)率之間有顯著的正相關(guān)性,綠藻門和隱藻門的密度對數(shù)僅與電導(dǎo)率之間有顯著的正相關(guān)性;Ⅲ站綠藻門和隱藻門的密度對數(shù)均與CODMn和電導(dǎo)率之間有顯著的正相關(guān)性,硅藻門和藍(lán)藻門的密度對數(shù)僅與CODMn之間有顯著的正相關(guān)性;Ⅳ站僅以電導(dǎo)率水質(zhì)因子與各類藻密度對數(shù)之間呈顯著的正相關(guān)性,并以綠藻門的相關(guān)系數(shù)為最高.3討論3.1浮游植物的多樣性西溪濕地有機(jī)物質(zhì)來源主要有水草(喜旱蓮子草、水葫蘆等)腐爛的二次污染、當(dāng)?shù)鼐用裆詈蜕a(chǎn)垃圾、水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地表徑流等,進(jìn)入水體的有機(jī)物經(jīng)氧化分解,最終變?yōu)楦∮沃参锟芍苯永玫臓I養(yǎng)鹽.2005年當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值近70%,豬最大存欄達(dá)2萬頭,池塘魚類的放養(yǎng)密度也過高.濕地開發(fā)前的1999年,水體中氨氮和硝基氮的年平均含量曾分別達(dá)2.65和1.62mg/L,Ⅳ站硝酸鹽濃度更是從1997年的18.2mg/L,上升到2002年的23.1mg/L.水體水質(zhì)的電導(dǎo)率高低與營養(yǎng)鹽濃度有關(guān),西溪濕地浮游植物的屬類數(shù)、總藻密度對數(shù)均隨著CODMn指數(shù)和電導(dǎo)率的升高而極顯著地增長(表4),即濕地藻類隨著有機(jī)物質(zhì)耗氧量和營養(yǎng)鹽濃度的升高而極度增殖.這與Takamura等報道的日本湖泊中鞭毛蟲的密度對數(shù)與水體總氮含量的對數(shù)、種類數(shù)與總磷含量對數(shù)之間均呈顯著的正相關(guān)性結(jié)果相類似.西溪濕地中綠藻門和隱藻門占總浮游植物密度的93.76%,在Ⅰ站和Ⅲ站這兩門藻類密度對數(shù)與CODMn指數(shù)和電導(dǎo)率均呈顯著的正相關(guān)性,而在Ⅱ站和Ⅳ站僅與電導(dǎo)率之間有顯著的正相關(guān)性(表5).由此推測,Ⅰ站和Ⅲ站水體中有機(jī)物促進(jìn)浮游植物增殖更甚,且有機(jī)物含量也更高(表1).這可能與Ⅰ站和Ⅲ站是游覽景區(qū)的進(jìn)口和出口,人流多、游船多,對水體攪動也隨之增強(qiáng)有關(guān).3.2濕地水體凈藻指數(shù)濕地首期工程區(qū)中,生態(tài)恢復(fù)區(qū)的河道被清淤、疏通后,水體的透明度從1998年的0.64m下降到2007年的0.59m,這其中存在疏浚后使水體中遺留有懸浮物影響水體透明度的可能,也是沒有經(jīng)過清淤、疏通措施的蝦龍灘生態(tài)保護(hù)區(qū)(Ⅳ站)具有水深淺而透明度大特征的主要原因.CODMn指數(shù)從3.98mg/L上升到4.24mg/L,而浮游輪蟲的密度卻從519cells/L下降到335cells/L.可見,近10年來,濕地中的浮游藻類從水體得到了更好的營養(yǎng),而抑制其增殖的上一級食物鏈的輪蟲密度(可能由于高密度放養(yǎng)魚類)不增反降,為藻類的大量繁殖創(chuàng)造了條件.但濕地的清淤、疏通工程能明顯稀釋藻類的總密度,如生態(tài)恢復(fù)區(qū)中水流置換量大的Ⅱ站和Ⅲ站,其藻類密度明顯低于蝦龍灘生態(tài)保護(hù)區(qū)的Ⅳ站.并且,生態(tài)恢復(fù)區(qū)藍(lán)藻密度占藻類總密度的平均比例僅1.9%,低于蝦龍灘生態(tài)保護(hù)區(qū)的2.4%.這與杭州西湖底泥疏浚工程取得的生態(tài)效應(yīng)相類似.濕地首期工程區(qū)內(nèi)水體的綠藻指數(shù)在6.21-7.00,藻類綜合指數(shù)在11.54-12.25,Marglef屬多樣性指數(shù)d在1.06-1.17之間.可見,濕地水體的受污染或富營養(yǎng)化程度較重,且樣點間差異不大.由于藻類的鑒定到屬水平,藻類指數(shù)的計算值