草海國家級自然保護區(qū)水體基本情況和細菌的數(shù)量變化

游 萍，李 珍，彭遠義，薛曉輝，張以忠，馮 圖

（1.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學院生態(tài)工程學院；2.貴州省普通高等學校生物資源開發(fā)與生態(tài)修復(fù)特色重點實驗室；3.貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)楊家灣中學，貴州畢節(jié)551700）

草海位于貴州西部威寧彝族回族苗族自治縣西部，是貴州最大的天然淡水湖，中國三大高原湖泊之一[1]。古稱“松坡湖”，是國家級自然保護區(qū)，是我國特有高原鶴類——黑頸鶴的主要越冬地之一，其中以黑頸鶴為代表的珍惜鳥類就多達10余萬只，具有“鳥的天堂”的美稱[2]。在人類的長期活動和自然作用下，形成了由不同類型的生態(tài)系統(tǒng)組成的草海濕地綜合生態(tài)環(huán)境[3]，但也是由于人為的干擾，給草海的生態(tài)環(huán)境造成了破壞，使得草海的水質(zhì)也受到一定程度的影響。

微生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，在物質(zhì)循環(huán)和能量流動中起著關(guān)鍵作用。水體中微生物的數(shù)量和分布主要受到營養(yǎng)物質(zhì)水平、溫度、光照、溶解氧、鹽分等因素的影響。含有較多營養(yǎng)物或受生活污水、工業(yè)污水污染的水體有相應(yīng)多的微生物[4]。但目前關(guān)于濕地的研究中，對肉眼難以辨識、直接反應(yīng)濕地生態(tài)質(zhì)量的微生物群落結(jié)構(gòu)關(guān)注不多[5]。細菌是水體中數(shù)量較多的微生物，它體現(xiàn)了一般營養(yǎng)性有機物的污染情況[6]。因此，本文分三個時期：平水期、枯水期和豐水期，分別調(diào)查了草海水體不同位置的細菌數(shù)量，以及這三個時期水體的水溫、pH和溶解氧的情況，來了解草海的水質(zhì)污染情況，為草海的環(huán)境治理做一個基礎(chǔ)性的研究。

1 材料和方法

1.1 水樣的采集

2016年11月-2017年6月，在威寧草海國家級自然保護區(qū)，選取12個點作為采樣點（圖1），為保證樣點的一致性，采樣過程中采用GPS定位系統(tǒng)進行位置的標定，其經(jīng)緯度見表1。分3個時間段：枯水期、平水期和豐水期，10-12月份為平水期，每年4-9月份為豐水期，1-3月份為枯水期[7，8]。分別在2016年11月（平水期），2017年3月（枯水期），2017年6月（豐水期），進行水樣的采集。

圖1 草海水樣采集分布點

表1 草海國家級自然保護區(qū)水質(zhì)監(jiān)測采樣點信息

1.2 實驗方法

pH的檢測、溶氧量的檢測、水溫的檢測均采用快速檢測儀檢測。

細菌的檢測采用紙片法來進行。雖然國際標準法是我國常用的檢測水體中微生物的方法，但在操作過程比較繁瑣，且配制培養(yǎng)基和消毒清洗工作耗時長[9]。因此本次實驗采用美國3M公司的3M Petri?filmTM細菌總數(shù)測試片（以下簡稱3M細菌總數(shù)測試片）。在王中民、田葆萍等人研究國標法和3M Pet?rifilm法檢測飲用水中菌落總數(shù)的實驗中，結(jié)果表明3M紙片法檢測結(jié)果高于國標法[10]。3M紙片法將細菌生長所需要的營養(yǎng)成分固定在紙片上，且在該營養(yǎng)成分中含有能把細菌染成紅色的染色劑，細菌培養(yǎng)后在紙片上形成紅色菌落，從而更易于判讀，具有更高的實用性[11]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗設(shè)置3個重復(fù)，結(jié)果取平均值。通過Excel和SPSS對實驗數(shù)據(jù)進行處理和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 草海濕地水體環(huán)境的基本情況

草海濕地氣溫和水溫在同一時期的不同采樣點上均存在一定的差異，具體見表2。

表2 草海不同時期、不同樣點的水體基本情況

由表2中可知，平水期、枯水期、豐水期中各樣點的pH值最高點分別為點8、1、7，為9.86、8.54、10.25；pH值最低點分別為點2、2、3，分別為7.57、8.02、7.5。平水期的pH值從大到小依次為：8、9、5、7、4、6、10、12、1、3、2；枯水期的pH值從大到小依次為；1、3、11、4、8、6、9、5、12、7、10、2；豐水期的pH值從大到小依次為：7、4、5、8、10、9、6、12、11、1、2、3?？梢娡粯狱c，在不同的取樣時間，其pH值不同。

天然水體的pH值可小于2也可大于11，不同水體，差異極大[12]。而微生物生長的pH范圍一般為2-10之間。草海水體平水期、枯水期、豐水期pH的平均值分別為8.86、8.29、9.33，豐水期＞平水期＞枯水期。其pH值的變化范圍為7.50-10.25，總平均值為8.77，由此可知草海水體的pH值均在7以上，說明草海的水體是偏堿性的。而豐水期的pH平均值為9.33，高于1986年測得的平均數(shù)值8.0，但略低于2005年所得到的的9.50。

國標3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中地表水的pH為6-9[13]，而在豐水期，除了點1、2、3和11外，其余各點的pH均超過了9。

由表2可知，各時期的溶解氧最高值和最低值的樣點不同，平水期、枯水期、豐水期的最高點分別為點7、4、4，其溶解氧的值分別為7.75、8.48、6.88；最低點分別為點2、1、1，其溶解氧的值分別為4.89、5.23、4.90。平水期各樣點溶解氧從大到小依次為：7、10、8、11、4、9、5、6、12、1、3、2；枯水期從大到小依次為：4、5、6、7、8、11、12、9、3、10、2、1；豐水期從大到小依次為：4、10、6、5、8、9、2、7、12、11、3、1。

草海水體枯水期、平水期、豐水期溶解氧的平均值分別為6.59＞6.57＞5.99，變化范圍為4.89-8.48，而且隨著溫度的降低，溶解氧的量也有所下降，總平均溶解氧為6.38。而豐水期的溶解氧的平均值為5.99，遠低于1986年科考所得的數(shù)值（第三季度）6.98和2005年的6.94。除了平水期點2的溶解氧為4.89，稍低于5.0外，其余均大于5.0，均屬于富溶解氧水體。

因此，各樣點不同時期的水質(zhì)按國標3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》[13]中溶解氧的分類來看并不相同。在平水期點7達到了Ⅰ類水標準，點2為Ⅳ類水標準，點3和點1為Ⅲ類水標準，其余點為Ⅱ類水標準；在枯水期點7和點10達到了Ⅰ類水標準標準，點1和點2為Ⅲ類水標準，其余點為Ⅱ類水標準；在豐水期標準，所有樣點都沒有達到Ⅰ類水標準，點1為Ⅳ類水標準，點2、3、3、7、11為Ⅲ類水標準，其余點為Ⅱ類水標準。

草海濕地水體溫度，在平水期的平均水溫為13.29℃，溫度變化范圍為14.93℃-11.24℃；在枯水期平均水溫為15.78℃，溫度變化范圍為17.61℃-13.70℃；在豐水期的平均水溫為24.61℃，溫度變化范圍為26.50℃-22.84℃。各時期各樣點水溫有一定的差異，這可能與采樣的時間有一定的關(guān)系，但最高溫與最低溫的溫差分別為3.69℃、3.91℃、3.66℃。水溫不但會影響繁殖速率，還可以通過控制水體中的營養(yǎng)物質(zhì)的溶解度來影響向細菌的各種生理活動。一般情況下在一定范圍內(nèi)，細菌的繁殖速率和各種代謝活動會隨著溫度的升高而加快。

2.2 草海水體中的細菌數(shù)量及多重比較

2.2.1 平水期不同樣點的細菌數(shù)量及多重比較

由圖2可見，平水期細菌數(shù)量最大的為點1（32100cfu/ml），其次為點11（164570cfu/ml），最小的為點8（262cfu/ml）。其細菌數(shù)量從大到小依次為：1、11、12、3、2、10、5、6、4、7、9、8。通過多重比較發(fā)現(xiàn)：樣點1的細菌數(shù)量除了與點11無極顯著差異外，和其余的各取樣點均存在極顯著差異；點11與點12不存在極顯著差異；除此外，點12與其余各點均存在極顯著性差異；點11與除點1和點12外的所有點都存在極顯著性差異；點10、點2和點3這三點間不存在顯著性差異，但和點4、點5存在顯著性差異，除此外和其余各點均存在極顯著差異；點2、點3、點4、點5、點6間不存在顯著性差異；點7、點8、點9間不存在顯著性差異，這三點除與點6不存在極顯著差異外，和其余各點均存在極顯著差異。

圖2 草海水體平水期不同采樣點的細菌數(shù)量及多重比較

2.2.2 枯水期不同樣點的細菌數(shù)量及多重比較

由圖3可見，枯水期細菌數(shù)量最大的取樣點為點1（5090cfu/ml），其次為點2（560cfu/ml），最小的為點6（65cfu/ml）。其由大到小依次為：1、2、5、4、9、11、3、7、4、8、6。在0.05水平上，點1與各點均有顯著差異存在；而點2與點4、6、8、10存在顯著差異，與其余各點均無顯著差異；在0.01水平上，除點1與其余各項都存在極顯著差異外，其余各項間都沒有極顯著性差異的存在。

圖3 草海水體枯水期不同采樣點的細菌數(shù)量及多重比較

2.2.3 豐水期不同樣點草海水體的細菌數(shù)量及多重比較

由圖4可見，豐水期細菌數(shù)量最大的取樣點為點1（50100cfu/ml），其次為點4（8275cfu/ml），最小的為點5（153cfu/ml）。其細菌數(shù)量有大到小依次為：1、4、3、2、9、10、8、6、11、7、12、5。在0.05水平上，點1與所有點都存在顯著差異；點2、點3、點4間不存在顯著差異，這三點與點10、12、9、8、7、6、5間存在顯著差異；點9與點12、11、10、8、7、6、5間存在顯著差異；點2與點9間無顯著差異。在0.01水平上，點1與所有點都存在極顯著差異；點2、3、4、9間無極顯著差異；點9與點11、10、8、7、6間不存在極顯著差異，而與點12和點5存在極顯著差異。

圖4 草海水體豐水期不同采樣點的細菌數(shù)量及多重比較

2.2.4 不同樣點草海水體細菌平均數(shù)量的變化及多重比較

由圖5可見，草海水體不同樣點細菌的平均數(shù)量最多的是點1（29223cfu/ml），最少的是點7

圖5 不同樣點草海水體細菌平均數(shù)量的變化及多重比較

（397cfu/ml）。其細菌數(shù)量有大到小依次為：1、11、3、12、2、4、10、9、6、5、8、7。通過多

重比較發(fā)現(xiàn)，在0.05和0.01水平上，點1與其余各點均存在顯著差異和極顯著差異；點7、點8與其余各點間均存在顯著和極顯著差異，二這兩者間無差異；其余各點間不存在差異。

圖6 同一樣點不同時期草海水體中細菌數(shù)量的變化及多重比較

2.2.5 同一樣點不同時期草海水體細菌數(shù)量的變化及多重比較

由圖6可看出，在同一樣點的不同時期，細菌數(shù)量的差異程度不同。所有枯水期的細菌數(shù)量都少于豐水期的，但平水期和豐水期相比較，有幾個點的平水期細菌數(shù)量多于豐水期，分別是：點5、6、10、11、12，且除了點6外，其余幾個點的平水期和豐水期的差異顯著，點11和點12還存在極顯著差異。

3 討論

草海由于位于城鎮(zhèn)中心，周邊多數(shù)是農(nóng)田和居民區(qū)，水源附近基本無工業(yè)，污染源主要是生活污水和農(nóng)業(yè)污染，因此水體中的有機質(zhì)較多，導(dǎo)致其水體中生長的微生物大多為腐敗型水生微生物，其中的細菌主要是各種腸道桿菌、芽孢桿菌、弧菌和螺菌等[14]。

草海不同時期水體中細菌數(shù)量作比較，發(fā)現(xiàn)不同時期不同樣點細菌數(shù)量豐水期最大，枯水期最低，平水期處于中間。但有例外的情況出現(xiàn)，點5、6、10、11、12這五個點平水期的細菌數(shù)量多于豐水期的細菌數(shù)量。導(dǎo)致這種情況的因素可能與鳥類活動有關(guān)。由于草海是候鳥的越冬地和遷徙途中的停棲地，因此每年的10月份這些鳥就開始抵達草海，它們在草海棲息和覓食，產(chǎn)生大量的排泄物，而這些排泄物里面帶有大量的腸道內(nèi)細菌，而草海水體的平水期的平均溫度在13.29℃，這個溫度并不能抑制細菌的生長；而且此時是觀鳥的最佳時間，大量游客的到來也使得觀鳥的相關(guān)區(qū)域污水的排入量大增，從而導(dǎo)致了這幾個樣點在平水期時的細菌數(shù)量高于豐水期的細菌數(shù)量?？菟诓莺Ｋ惠^低，氣溫相對是全年最低的，大部分越冬的候鳥已經(jīng)回遷，觀鳥游客較少，而且也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動基本停止的階段，由于溫度低，以及農(nóng)業(yè)使用肥料的減少，導(dǎo)致了細菌數(shù)量相對其它兩個時期較少。豐水期氣溫較高，農(nóng)業(yè)活動頻繁，大量使用化肥，同時水體中魚類尸體容易腐爛等產(chǎn)生了大量有利于細菌的快速繁殖條件，導(dǎo)致細菌大量增殖，因此細菌數(shù)量是最多的。

各個時期細菌數(shù)量的最高值均為點1，且各時期中，點1與其它各點的細菌數(shù)量均存在極顯著差異。推測該處水體污染比較嚴重。結(jié)合圖1草?？瓶妓|(zhì)采樣分布圖可知，點1位于六洞橋附近區(qū)域，是草海的入水口之一，離居民區(qū)相對較近，周圍為農(nóng)田。由于生活污水和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向水體里大量輸入有機物和氮磷等，為細菌的生長提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體中大量腐生型細菌的快速繁殖，使得樣點1細菌數(shù)量在各時期均顯著高于其他各點。

對各樣點中細菌平均數(shù)做比較發(fā)現(xiàn)，細菌平均數(shù)相對較少的樣點依次為：7、8、5、6、9，水質(zhì)較清澈，推測這幾個樣點沒有受嚴重污染。從圖1可看出，這幾個樣點所處的的位置遠離居民區(qū)，岸邊多為山地，山上農(nóng)業(yè)用地極少，多數(shù)為灌木林，因此人為的有機物質(zhì)和農(nóng)業(yè)肥料的輸入量大大減少，也沒有受到較多的人為活動的干擾，因此細菌平均數(shù)量較少。而點1、11、12、2、3五個樣點，水體顏色較深，為深灰綠色，帶有刺鼻的惡臭味，細菌平均數(shù)量顯著高于其它樣點。由圖1可見，點1位于居民區(qū)附近，旁邊就是農(nóng)田，農(nóng)民把采摘好的蔬菜放在里面清洗；點2、3這兩點周圍均是農(nóng)田；點11為西海碼頭，是草海的主要游船集散地，人流量也是最多的；點12位于白家咀碼頭，雖然離公路較遠，但其附近有居民區(qū)。這幾個點距離威寧城區(qū)較近，且人流量較大，受到的城市生活污水和人類活動的影響較多，說明人為活動對草海的影響較大。通過對三個時期各樣點間細菌總數(shù)的多重比較，得出點1的細菌總數(shù)和其它樣點間的細菌總數(shù)具有顯著性差異，由此推測點1的污染情況比其它樣點的污染嚴重。

在對豐水期的pH、溶解氧和細菌數(shù)量的比較過程中發(fā)現(xiàn)，點4和點7的PH值相近，為7.24和7.25，從污染物的排放情況來看，均為遠離人為活動頻繁的區(qū)域；點4為湖水中央，點7為倮落山附近。但溶氧量點4明顯高于點7，細菌數(shù)量上點4與點7間存在極顯著差異。其原因是否因為點4位于湖中央，在水流等各種因素的影響下，各點在點4混合，導(dǎo)致其細菌數(shù)量遠高于遠離污染區(qū)域的點7，但具體原因有待進一步研究和探討。

4 結(jié)論

草海豐水期細菌數(shù)量最高，枯水期最低，但枯水期有幾個樣點的細菌數(shù)量高于豐水期的細菌數(shù)量，這和鳥類的遷移以及人為的活動有一定的關(guān)系。距離城區(qū)近、農(nóng)業(yè)用地附近以及人為活動頻繁的區(qū)域細菌數(shù)量顯著高于距離城區(qū)遠、無農(nóng)業(yè)用地和人為活動少的區(qū)域。由此可知，草海的污染主要是和人類的活動密切相關(guān)。因此，要解決草海水體的污染是一個長期的過程，而且必須要解決好人民生計問題，以期減少人類對草海的依賴，才能對草海進行有效的綜合治理。