無瓣海桑 (Sonneratia apetala)對浮游*微藻群落結構及生態(tài)功能的影響研究

黃齊欣，劉 玉，黃少峰，廖寶文，李 飛

(1.中山大學環(huán)境科學與工程學院，廣東 廣州 510275;2.中國林業(yè)科學研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520)

紅樹林是具有重要生態(tài)意義的海岸生境［1］，亦是一種獨特的濕地類型。但由于人口增長、城市發(fā)展等因素影響，我國紅樹林面積在20世紀50年代至90年代初一直呈下降趨勢［2－3］。近年來，人們逐漸意識到紅樹林濕地的生態(tài)價值和重要性，特別是不少學者提出紅樹林具有的污染凈化作用［4］，廣泛開展了紅樹林的恢復和重建工作，無瓣海桑(Sonneratia apetala)由于具有生長迅速、適應性廣、定居容易的特點［5］，成為先鋒樹種而被廣泛引種擴種，種植面積估計達3 800 hm2［6］。無瓣海桑作為引入種，需從多方面研究其可能帶來的生態(tài)影響，目前較多的研究集中在其對鄉(xiāng)土紅樹的影響［2，6－7］，但關于無瓣海桑濕地中的浮游微藻和濕地水體營養(yǎng)狀況的研究較少。

浮游藻類在濕地中具有重要生態(tài)功能，其最顯著的作用是作為濕地食物網中的初級生產者，也作為濕地環(huán)境污染的指示生物［8］。因此，本課題對廣州市南沙區(qū)2處典型的以大面積人工種植無瓣海桑為主的濕地區(qū)域中的浮游微藻進行研究，旨在了解無瓣海桑濕地內藻類群落結構特征和生態(tài)功能，從藻類角度評價無瓣海桑濕地的水體質量，提出城市發(fā)展過程中科學利用和保護濕地資源的建議。

1 材料與方法

1.1 調查區(qū)概況及樣點布設

南沙區(qū)位于廣州市南端，區(qū)域內水網密布、河涌縱橫，有洪奇瀝、橫瀝、瀝沁沙等重要水道，有虎門、蕉門、洪奇門和橫門4個出?？陂T，亦有漫長曲折的海岸線，加之長期的人工圍墾，形成了類型多樣、面積廣大的濕地。選擇水流開放性的14涌和水流封閉性的19涌濕地公園2塊典型的濕地進行研究，兩濕地均以人工種植的大面積的紅樹植物無瓣海桑 (S.apetala)為主，19涌內也有小面積蘆葦 (Phragmites communis)。14涌人工無瓣海桑林面積約為16 a，19涌濕地公園面積約為133 a。

共布設8個采樣點，其中14涌2個，無瓣海桑林內 (A1)和無瓣海桑林外 (A2);19涌南沙濕地公園6個，入水口 (B0)、無瓣海桑林內(B1)、無瓣海桑水道 (B2)、蘆葦 (B3)、裸灘(B4)和出水口 (B5)。其中A2作為A1的參照點，B2作為B1的參照點，而B0和B4作為園內各點的參照點，它們兩個本身也形成一個對照關系，是園內水質和園外水質的一個對照。

1.2 樣品采集與鑒定

于2009年春季 (5月)和秋季 (11月)進行微藻采樣，魯哥氏液固定，虹吸法濃縮，0.1ml浮游植物計數(shù)框鏡檢、鑒定及計數(shù)。

1.3 多樣性指數(shù)的計算

藻類多樣性可用于指示水體環(huán)境的優(yōu)劣。采用Shannon-Wiener豐富度指數(shù) (H')、Pielou均勻度指數(shù) (J)計算藻類多樣性指數(shù)。其計算公式分別為:

式中，S為樣品中的種類總數(shù);Pi為第i種的個體數(shù) (ni)與總個體數(shù) (N)之比值。

式中Hmax為最大豐富度。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

使用Excel 2007和SPSS 17.0對實驗數(shù)據(jù)進行分析。

2 結果與討論

2.1 浮游藻類種類組成特征

浮游藻類種類豐富，共鑒定出8門92屬338種。在春季，共有藻類8門72屬219種，出現(xiàn)種類最多的是硅藻門20屬62種，綠藻門27屬58種，裸藻門5屬47種。在秋季，共有藻類7門63屬210種，出現(xiàn)種類最多的是硅藻門23屬75種，裸藻門6屬47種，綠藻門18屬38種。兩季各樣點的種類數(shù)如表1所示。

表1 南沙二濕地浮游藻類種類組成1)Table 1 Species composition of microalgae in two wetlands in Nansha

由表1可見，在春、秋兩季公園內樣點 (B1-B5)的藻種類總數(shù)均低于公園外樣點 (A1、A2、B0)，特別是蘆葦B3種類數(shù)最少，而在A2出現(xiàn)的種類數(shù)最多，且也只有在A2有黃藻門的擬氣球藻(Botrydiopsis arhiea)、尖銳擬小椿藻 (Characiopsis acuta)出現(xiàn)，說明A2點藻類多樣性高，A2點水質相對較好。8個樣點中除了蘆葦 (B3)完全無裸藻門種類出現(xiàn)外，其它7個樣點均有裸藻門藻類出現(xiàn)，裸藻屬 (Euglena)藻類是最典型的有機污染指示藻類，因此反映了所調查的這一濕地區(qū)域存在有機污染或生活污水污染現(xiàn)象，特別是19涌園內的無瓣海桑林內 (B1)在春、秋季都出現(xiàn)了大量的裸藻，各有20種和17種裸藻種類出現(xiàn)，一般在餐飲業(yè)直排的污水中尚少見如此多的裸藻門種類，顯示出B1嚴重的有機污染現(xiàn)象。

2.2 浮游藻類的豐度及生境特征分析

藻類豐度是水生態(tài)系統(tǒng)功能和水質評價的重要參數(shù)之一，圖1是春、秋季各樣點藻類總豐度。春季藻類的總豐度變化范圍為3.59×105～1.20×107個/L，秋季藻類的總豐度變化范圍為1.11×106～9.45×106個/L，春、秋季浮游藻類豐度的最小值分別出現(xiàn)在B3、A2，最大值均出現(xiàn)在B1，通過單因素方差分析知B1點藻類總豐度顯著高于其余各樣點 (p＜0.05)。春、秋季藻類總豐度在B2變動最大，其余各點相對穩(wěn)定 (圖1)。

圖1 南沙二濕地浮游藻類總豐度Fig.1 The abundance of microalgae in two wetlands in Nansha

根據(jù)有關文獻水質營養(yǎng)型的單項評價指標［9］:浮游植物數(shù)量在3×105～10×105個/L為中營養(yǎng)，在10×105～10×106個/L為富營養(yǎng)，大于10×106個/L為重富營養(yǎng)。從5月結果來看，藻類在A1、B2、B3為中營養(yǎng)水平，其余樣點均超出富營養(yǎng)水平，尤以19涌無瓣海桑林內 (B1)最高，為重富營養(yǎng)水平，在所有調查樣點中富營養(yǎng)現(xiàn)象最重。從11月結果來看，藻類在所有樣點均為富營養(yǎng)水平，其中仍以B1富營養(yǎng)現(xiàn)象最重。

B1富營養(yǎng)化程度在兩次調查均較重，分析認為林內種植的紅樹無瓣海桑產生了大量的凋落物，加之林內水道和林外水道之間的水體交換緩慢，使林內水道處于一個相對封閉的環(huán)境，凋落物不易隨水流出而在林內不斷積累，其中含有的大量營養(yǎng)元素進入水體為藻類生長提供了一個比較適宜的生長環(huán)境，使其出現(xiàn)異常高的峰值。B1點有機污染嚴重，出現(xiàn)極多的裸藻門藻類及其在豐度上占優(yōu)勢也反映了這一狀況，B1點5月和11月裸藻門豐度分為達到3.0×105、1.6×106個/L。

14涌無瓣海桑林為開放性水道，受潮汐影響，水體交換頻繁、流動性好，林內 (A1)、林外(A2)藻類豐度沒有明顯規(guī)律性，說明只要水體流動性好，林內和林外都可能生長有很多藻類，與在林內或林外無太大關系。

濕地公園B1點的藻類豐度在春秋兩季均高于14涌A1點，也說明水體封閉以后對藻類的發(fā)展和促進富營養(yǎng)化確有重要作用。

2.3 浮游藻類群落結構分析

浮游藻類的門類組成和藻類多樣性指數(shù)是了解浮游藻類群落結構的兩個重要方面。不同的群落結構組成能夠反映水體受污染的程度和水體所處的營養(yǎng)水平，如以硅藻為優(yōu)勢的水體污染程度較輕。

南沙濕地各樣點春、秋季藻門類組成的變化如圖2所示。無瓣海桑林內 (A1)、無瓣海桑林外(A2)和入水口 (B0)在春、秋季均以硅藻門藻類為優(yōu)勢，為較常見水體狀況。園內各樣點不同季節(jié)間藻類組成有很大區(qū)別，春季園內各樣點以硅藻、隱藻為主，亦為較常見的結構組成，見圖2。秋季藍藻門的典型好污水性的泥生顫藻 (Oscillatoria limosa)在公園入水口B0處形成優(yōu)勢種，而在園內各點均沒有出現(xiàn)此種藻類;另一突出特點是金藻門中的華美色金藻 (Chromulina elegans)在B1-B5都有出現(xiàn)，且單種數(shù)量非常高 (為3.8×105～7.24×106個/L)，在 B1、B3、B4和 B5形成優(yōu)勢種，而在14涌又完全沒有這一藻類，在19涌的入水口處也無。金藻門藻類為偏冷性靜水種類，園內水體的相對封閉性為這一藻種的發(fā)展提供了較好的水溫和水文條件，說明園內相對靜水易造成單種藻種的暴發(fā)，引發(fā)“藻華”現(xiàn)象。

圖2 春、秋季不同藻類門的組成變化Fig.2 Percentages of microalgae division in two seasons

藻類多樣性指數(shù)同樣可以指示水體環(huán)境的優(yōu)劣。Shannon-Wiener豐富度指數(shù) (H')指示水體污染情況的常用標準為［10］:0～1.0為重污染;1.0～3.0為中污染;＞3.0為輕度污染或無污染。Pielou均勻度指數(shù) (J)越大，反映種間個體分布越均勻，水質污染程度越輕，反之亦然。

南沙濕地各樣點藻類多樣性指數(shù)的變化如圖3所示。由圖3(a)知，A1、A2、B0、B3的Shannon-Wiener指數(shù)在春秋季均較大地超過3.0，說明14涌濕地、19涌入水口和蘆葦處的水質最好，處于輕污染水平，在春季B1、B2、B4、B5點H'值亦大于3.0，但在秋季H'值在1.0～3.0之間，說明秋季水質差于春季，處于中度污染水平。由圖3(b)知，在春秋季A1、A2、B0、B3點的浮游藻類種間分布均勻，而B1、B2、B4、B5點在秋季分布欠均勻。從豐富度和均勻度兩個指數(shù)分析各樣點的都得到一致的結果，即A1、A2、B0和B3的水質狀況最佳，B1、B2、B4、B5點在秋季受到污染相對較大。這也和前面從藻類種類與豐度的討論結果相似。

圖3 南沙濕地各樣點的藻類多樣性指數(shù)變化Fig.3 Species diversity indices of microalgae in two wetlands in Nansha

2.4 濕地植物凈化功能

文獻［11－12］指出在實驗條件下多種紅樹植物包括無瓣海桑對污水都具有凈化作用。本次調查結果顯示:無瓣海桑林內或林外都可以生長有大量的浮游藻類，無瓣海桑對藻類豐度沒有明顯的降低現(xiàn)象，尤其是在水流不暢的林內，藻類更可以大量繁殖到超富營養(yǎng)水平，因此，不能說無瓣海桑對藻類有凈化作用，反而是無瓣海桑對藻類生長有較大的促進作用。

同樣在同一個園內，從藻類總豐度看，B3和B0、B1相比，在秋季和春季，蘆葦B3點藻類豐度均要低于B0、B1點，同時B3也是所有樣點中藻類豐度最低的點，說明蘆葦濕地的水質較優(yōu)，蘆葦可使藻類數(shù)量控制在較低水平。分析認為蘆葦濕地中藻類數(shù)量較低的原因可能是蘆葦對水體的凈化作用很好，也可能是蘆葦?shù)蚵湮锪枯^少，不能提供給藻類較好的營養(yǎng)物和生長條件以至于藻類都不能很好生長，抑或是蘆葦含有某些活性物質［13］抑制藻類的生長，這有待于進一步的研究。

3 結論

南沙濕地14涌、19涌浮游藻類種類極為豐富，達338種，藻類總豐度在105～107個/L數(shù)量級，無瓣海桑林內水體藻類處于富－重富營養(yǎng)水平，尤其是有大量的裸藻門種類出現(xiàn)。該濕地區(qū)域存在較重的有機污染或生活污水污染現(xiàn)象，這應引起有關管理部門的注意。

與無瓣海桑濕地相比，蘆葦濕地的藻類豐度低、多樣性高、有機污染最輕，說明蘆葦對水體的凈化作用要遠優(yōu)于無瓣海桑。在濕地資源的開發(fā)利用時，可根據(jù)不同濕地類型的特性來進行，如可進一步研究用蘆葦來進行污水的生態(tài)治理。而無瓣海桑紅樹林內總是具有很高的藻類豐度，具有加重沿岸海域富營養(yǎng)化的潛勢，因此，引種種植時應引起高度重視。

14涌濕地水體環(huán)境要優(yōu)于19涌，主要是兩濕地水文條件的差異使然。因此在進行人工紅樹林濕地的種植和恢復時，應注意在規(guī)劃設計和紅樹種植階段保證林內和林外水體的流暢，可有效防止海域沿岸水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

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