粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)对景观池浮游植物群落结构的影响

摘要：为探究粉绿狐尾藻（Myriophyllum aquaticum）对景观池浮游植物群落结构的影响，选取粉绿狐尾藻在景观池进行培养，对水样中浮游植物进行定性和定量分析。通过多样性指数、均匀度指数以及浮游植物功能群，探究浮游植物群落结构的变化规律。结果显示：种植粉绿狐尾藻后，景观池浮游植物总生物量由最初的1.27×105 mg/L降低到6.0×104 mg/L，总生物量明显降低;种植区Shannon-Wiener多样性指数由0.88增加到1.05，均匀度指数由0.55增加至0.66;浮游植物功能群共10个，分别为：W1、G、X1、J、L0、M、MP、W2、Y、X3，粉绿狐尾藻种植后，浮游植物功能群由代表超富营养型和高富营养型水体的J、M向代表中营养型或富营养型水体的W2、L0转变。

关键词：粉绿狐尾藻（Myriophyllum aquaticum）;功能群;FG分类法;群落结构

浮游植物作为淡水水体主要的初级生产者和水生生态系统的重要组成部分[1]，对水体环境变化响应迅速[2]。浮游植物的生物量、物种组成、多样性、均匀度、优势度等都会对水质产生一定的影响[3]。

FG分类法是一种基于物种的功能关联性对浮游植物进行功能群分类的方法，最早由Reynolds等[4]提出，共划分出31个浮游植物功能群组。后由Padisák等[5]完善至40种，如今已广泛应用于水库、湖泊、河流、池塘等多种水体[6-9]。

沉水植物是水生态系统中重要的初级生产者，是湖泊演化和湖泊生态平衡的重要调控者[10]。近年来沉水植物对水质净化效果的研究多应用于湖泊、河流、养殖池塘等大型水体[11-13]，但对小型景观池的研究较少。景观池是人工景观中不可或缺的一部分，多分布在庭院、厂区、公园、校园、小区等场所，具有很高的观赏价值，但大多景观水具有流速低、水体循环不畅的特点，并且大多水体较浅，很难进行自我修复[14]。若修复不及时，容易导致水环境恶化，使其观赏效果大打折扣。本试验选取粉绿狐尾藻作为处理对象，粉绿狐尾藻属于小二仙草科狐尾藻属，是一种多年生沉水植物，适应性强，生长速度快，对污染物吸收、富集能力强，具有较好的净化污水能力[15]。

本试验拟通过分析粉绿狐尾藻种植后小型景观池浮游植物群落结构的变化情况，进而探究粉绿狐尾藻是否会对小型景观池水体起到净化作用，为小型景观池水体净化提供依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验所用粉绿狐尾藻购于湖北荆州养殖场，选取其中长势良好且相似的植株叶片进行试验。用水冲洗叶片表面，将其放置在有试验用水的整理箱中预培养，水温20 ℃左右，pH值调节到70，光照1 500 lx，培养2 d。使其适应本地气候条件，确保其能在良好的状态下进行试验。

1.2试验方法

1.2.1试验设计将景观池分为种植区、过渡区和空白区三个部分，在种植区种植粉绿狐尾藻。景观池种植区、过渡区、空白区各设置一个采样点，每3天进行一次采样，共采样5次，采样时间均为晴天上午。

1.2.2浮游植物样品采集与处理浮游植物样品采集及鉴定方法参照《水和废水监测分析方法》[16]和《中国内陆水域常见藻类图谱》[15]。定量采集选用有机玻璃采集器在水的中上层取水样1 L，加10 mL鲁哥氏液固定。将样品静置24 h等待沉淀，用虹吸管吸取上层清液，将沉淀定容至30 mL。浮游植物定性采集采用25号浮游生物网（200目），在水面以下0.5 m处画“∞”字型拖拽2 min，将采集到的水样装入50 mL细口玻璃瓶，加入1 mL甲醛，静置沉淀24 h，用虹吸管吸取上层清液，定容至30 mL。

1.2.3浮游植物群落结构分析依据FG分类法对景观池浮游植物进行功能群分类，并计算各功能群优势度。其中Y≥0.02的功能群确定为优势功能群[17]。

1.3数据统计及分析

1.3.1优势度根据如下公式计算各个功能群优势度（Y）[18]：

Y=niNfi

式中：ni代表第i种的个体总数，N代表各采样点所有物种个体总数，fi代表该物种在各采样点出现的频率。

1.3.2多样性指数选用Shannon-Wiener指数（H'）作为参照，公式如下[18]：

H'=-∑ni=1niN×lnniN

采用Pielou均匀度指数表征物种均匀度，公式如下[18]：

J=H'/lnS

式中：S代表群落内物种数。

2结果与分析

2.1浮游植物群落组成及总生物量分析

试验前景观池种植区内浮游植物有绿藻门、蓝藻门、硅藻门、裸藻门、隐藻门部分藻类，其中以绿藻门为主，其次为蓝藻门。在景观池中放入粉绿狐尾藻后前3天浮游植物群落结构无较明显变化。在放入第7天时进行第三次采样，硅藻门、裸藻门、隐藻门浮游植物数量有小幅度的增大，蓝藻门、绿藻门数量急剧增加。第10天采样时硅藻门、隐藻门、裸藻门浮游植物消失。处理14 d后，试验区域仅剩绿藻门一种，并且绿藻门浮游植物数量较试验前也有所减少，说明粉绿狐尾藻对绿藻的繁殖有一定的抑制作用，对水质的净化起到了一定的作用。

根据图1中总生物量变化趋势得到，景观池中总生物量由1.27×105 mg/L降低到6.0×104 mg/L，有先升后降的趋势，并且最后一次低于试验前总生物量，说明粉绿狐尾藻对浮游植物的生长繁殖起到了抑制作用。

2.2浮游植物多样性分析

根据公式计算多样性指数H’及均匀度指数J。其中J<0.3为重度污染，0.3≤J<0.5为中度污染，0.5≤J≤0.8为轻度污染，J>0.8为清洁[19]。

计算得到Shannon-Wiener多样性指数变化情况，见图2，景观池各区多样性指数均呈现先上升后下降的趋势，其中种植区前7天内上升明显，过渡区上升不显著，空白区变化不稳定。

Pielou均匀度指数变化情况见图3，分析可知种植区前7天均匀度指数呈上升趋势，并且前10天均大于0.5，表现为轻度污染;过渡区前10天基本无变化。

2.3粉绿狐尾藻处理的景观池内浮游植物功能群

试验过程中根据FG分类法将记录到景观池中的浮游植物划分为10个功能群，分别为W1、G、X1、J、L0、M、MP、W2、Y、X3，各个功能群的代表藻属及生境特征见表1。其中代表富营养型水体的功能群有5个，分别为G、X1、J、M、W2。

2.4浮游植物功能群优势度分析

由表2可知，种植区、过渡区、空白区功能群共有8个。初始优势功能群个数分别为8、7、6个。随着种植时间的增长，种植区浮游植物优势功能群数量先增后减，前10天变化幅度较小，最终由8个（J、L0、MP、W1、X1、M、G、X3）减少至5个（J、W1、X1、G、X3）;过渡区浮游植物功能群也表现为先增后减，最终减少至5个;空白区由6个增加至7个。试验过程中种植区和过渡区浮游植物优势功能群减少，说明优势功能群组成变简单，粉绿狐尾藻的处理起到了一定的作用。另外在试验的前10天，在种植区和过渡区代表富营养型水体的主要功能群优势度有逐渐下降的趋势，种植区下降幅度大于过渡区，空白区变化不明显。对于代表净水、广适性水体的浮游植物功能群的变化，种植区功能群优势度有增大趋势，过渡区和空白区变化不明显。可见，粉绿狐尾藻的处理影响了浮游植物的更替和组成。

3讨论

沉水植物对富营养化水体中的浮游植物有良好的抑制效果，张友德等[20]的研究表明沉水植物对景观池水质的改善效果明显。白净[21]的研究发现沉水植物能够有效的储存并转移水体中的富营养化物质，同时也能为水生动物提供隐蔽和繁殖场所。丁玲等[22]研究发现，沉水植物对水体中的氮、磷有明显的吸收效果。本研究中，粉绿狐尾藻处理后10 d内水体由高富营养向中营养或富营养转变，说明粉绿狐尾藻对景观池富营养化起到了一定的抑制作用，这与前人的研究结果一致。路庆楠等[23]研究发现，粉绿狐尾藻对氨氮、硝氮、总磷的去除在前 0～12天最快，此亦是最关键时期。张之浩等[24]的研究也表明，狐尾藻的化感抑藻效果在第7天开始出现下降趋势。在本试验中后4天内，景观池富营养化严重，多样性指数和均匀度指数也急剧下降，大致表现为前10天狐尾藻对景观池的净化效果最佳。分析原因可能为景观池面积过小，导致各种藻类种间竞争剧烈，单一物种生长剧烈，破坏了此生态系统物质与能量的流动。

4结论

研究结果表明，经过粉绿狐尾藻处理后的景观池，三个试验区内功能群J均占最大优势，优势度分别为0.733、0.534、0.479，其中主要为绿藻。在种植区中，前10天代表超富营养型和高富营养型水体的功能群呈现下降趋势，部分富营养或中营养型水体代表功能群呈现上升趋势，说明粉绿狐尾藻的处理使景观池水体由超富营养型或高富营养型向中营养型和富营养型转变。多样性指数由0.88增加至1.06，均匀度指数由0.55增加至0.66，均呈现上升趋势。

综上分析得出结论，利用优势度对FG分类法所得的浮游植物功能群组进行分析适用于景观池水质分析评价。粉绿狐尾藻的处理影响了景观池浮游植物群落的组成及演替，对景观池水质起到净化作用，针对小型景观池水体，粉绿狐尾藻的净化效果在0～10 d内效果显著，建议在10 d后及时将老化水草进行人工割除。

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