（野生动植物保护与利用专业论文）安邦河湿地自然保护区浮游植物群落研究.pdf

摘要 摘要 湿地是地球上最重要的生态系统之一，具有多种功能，有“地球之肾”之称。本研 究在安邦河湿地自然保护区选择l o 个典型站位，于2 0 0 5 年夏季、秋季和2 0 0 6 年春季 采样，对其浮游植物进行定性和定量研究。采用多元统计方法分析浮游植物多样性和群 落结构，通过p e a r s o n 分析和灰关联分析探讨浮游植物与环境因子的关系，为安邦河湿 地自然保护区的保护和管理提供依据，为进一步研究安邦河湿地自然保护区积累基础资 料。 调查期间共采到浮游植物8 门1 0 6 种，其中绿藻门4 8 种，蓝藻门2 5 种，硅藻门2 1 种， 其它门1 2 种。年平均丰度和生物量分别为1 8 3 3 2 1 0 4i n d 儿和2 9 2 m g l 。方差分析 ( a n o ) 显示，种数、丰度和生物量在季节问以及站位间都差异显著( d 秋季 存季，空间变化表现为上游高 于下游，边缘区高于核心区。 安邦河湿地自然保护区浮游植物s h a n n o v e a n e r 指数变化范刖住3 0 2 3 7 7 之问， m 8 唱a l e f 指数在0 9 6 1 4 4 之间，p i e i o u 均匀度指数在061 0 8 8 之间。s h a n n o v e a n e r 指数和p i e l o u 均匀度时间变化均呈现为春季 秋季 夏季，m a 嚷a i e f 指数为夏季 秋季 春季；空间变化为核心区 边缘区，卜游水域 r 游水域。聚类分析 ( c l u s t e ra n a i y s i s ) 表明，安邦河湿地自然保护区各站位浮游植物群落结构差异明显， 春、夏、秋三个季节各站位浮游植物群落组成均可分成3 类，组内相似性高，组问差异 大，多维标度分析( m d s ) j 刊样把三个季节各站位浮游植物群落组成分为3 组，支持了 聚类分析结果。各站位的浮游植物群落结构的差异与安邦洲湿地自然保护区的水文条件 以及水生植被条件相关。 p e a r s o n 相关分析结果表明，浮游植物与环境因子密切相关。浮游植物丰度、生物 量与水温均呈显著正相关( p 0 川，p o 0 5 ) ：无机氮( d r n ) 与丰度以及生物量在春季 呈显著正相关( p o 0 i ) ，在夏、秋季呈显著的负相关( p ( o 川) ；无机磷( i p ) 在各个 季节均与丰度以及生物量呈显著正相关( p o 0 5 ，p 0 0 5 ) 。p h 值与丰度及生物量都呈负相关，并且在春季、夏季呈显著相关 ( p 0 川) 。灰关联分析结果表明，对安邦河湿地白然保护区浮游植物影响最大的是水体 营养盐因了，因此控制外源性的营养物质的输入刑于维持安邦河湿地白然保护区生态系 统的健康是非常重要的。 关键词群落；浮游植物；安邦河湿地自然保护区 东北林业大学影! l 学位沦文 a b s t r a c t t h ew e t l a n di so n eo fm o s ti m p o r t a n ta n dm u i t i f u n c t i o n a ie c o s y s t e n l so nt h ee a r t h ， k n o w na s “k i d n e yo ft h ee a r h ”t h ee c o l o 百c a ls t u d yo fp h y t o p i a n k t o nw a sc o 九d u c t e do nt e n t y p i c a is a m p l i n gs t a t i o n ss e l e c t e di na n b a n gr i v e rw e t l a n dn a t u r er e s e r v ei ns u m m e la u t u m n ， 2 0 0 5 ，a n di ns pr i n g ，2 0 0 6 p h y t o p l a n k t o nc o m m u n i t i e sa n db i o d i v e r s i t yw e r ee x a m i n e dw i t h m u l t i v a r i a t es t a t i s t i ca n a l y s i s t h ep e a r s o na n a l y s i sa n d 窖r a ya s s o c i a t i o na n a l y s i sw e r eu s e dt o d e t e c tt h ec o r r e l a t i o nb e t w c e nh y t o p l a n k t o na n de n v i r o n m e n t ajf a c t o r st h ep u r p o s eo ft h i s p a p e rw a st op r o v i d eag u j d e l i n e0 fm a n a g e m e n ta n da f o u n d a t i o nf o rt h ef u t u r es t u d yi n a n b a n gr i v e rw e t i a n dn a t u r er e s e r v e t 0 t a lo f8p h y i a10 6s p e c i e sw e r ei d e n t m e d ，a m o n gw h i c h ，t h em f a j o r ；t yw e r ec l o r p h y t a h 8 ) a n dc y a n o p h t a ( 2 5 ) ，f 0 1 1 0 、v e db yb a c - l l a r o i p h y t a ( 21 ) ，t h eo t h e rw a s12 ，a n dc l o r p h y t a w a st h ed o m i n a n tg r o u pi nt o t a lp h y t o p l a n k t o n t h et o t a lm e a na b u n d a n c ea n db i o m a s sw e r e l8 3 3 2 l0 4i n d la n d2 9 2 m g l t h e r ew a sb i gc h a “g ej ns p e c i e sn u m b e na b u n d a n c ca n d b i o m a s sb e t w e e ns e a s o na n ds a m p l i “gs t a t i o n sb ya n o v a t h et e m p o r a la n d3 p a t i a i d i s t r b u t i o no fa b u n d a n c ea n db i o m a s sw e r es u m m e r a u “l m n s p r i n 昌u p s t r e a mr 。g i o n r e g i o n ，a n de d g ea r e a c o r e a r e a t h e r ew e r ed i 仃e r e n tr a n g e si nd i f f e r e n td i v e r s i t yj n d e x ，s h a n n o v e a n c r si n d e xf r o m 3 0 2t o 3 7 7 ，m a r g a l e f si n d e xf r o mo9 6t o1 4 4 ，p i e l o u s i n d e xf r o mo 6 lt oo 8 8 ， r e s p e c t i v e i y s e a s o n a lv a r i a t i o no fs h a n n o - v e a n e r si n d e xa n dp i e l o u si n d e xw e r cs 叫n g a u t u m n s u m m e r ，a n dm a 唱e l e r si n d e xw a ss u m m e r a u t u m n s p r i n g h o z o n t a l d j s t r i b u t i o no f d i v e r s i t yw e r e “p s t r e a mr e g i o n r e g i o n ，a n dc o r ea r e a e d g ea r e ac h a n g eo f d j v e r s j t yw a sc o r r e l a t i o nw i t hd i s t “b u t i o no fe n v i r o n m e n t a lf a c t o r s t h eh i e r a r c h i c a ic l u s t e r a n a i y s i sr e v e a i e dt h a tt h ep h y t o p i a n k t o nc o m m u n i t ys t r u c t u r ei na n b a n gr i v e rw e t l a n d n 乱u r er e s e r v ew e r ec l a s s e dt h r e eg r o u p s ，t h ec o m p a r a b i l i t yw a sh j g hw i t h l ng r o u p sa n dt h e g r e a tc h a n g eb e t w e e ng r o u p s t h er e s u l t so f n o r _ m a t r i cm u l t j d i m e n t i o n a is c a i i “g ( m d s ) w a s s a m eo ft h eh i e r a r c h i c a ic l u s t e ra n a l y s i s ，a n ds h o w e dt 1 1 ec h a n g ew a sf o r t h cc h a n g eo f h y d m g r a p h i cf a c t o ra n dv e g e t a t i o n b a s e d 。np e a r s o na n a l y s i s ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep h y t o p i a n k t o l lv a r i e dw i t ht h e c h a n g e so fe n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ，w a t e rt e m p e m t u r ew a 8p o s i t i v ej yr e i a t e dt ot h ea b u n d a n c e a n db i o m a s s ( p o 0 1 ，p o 0 5 t h e r ee x i s t e das i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o nb e t w e e np ha n dp h y t o p l a nk t o ni ns p r i n ga n ds u m m e r ( p o 0 5 ) t h er c s u l to fg r e yr e l a t i o n a l a n a l y s i ss u g g e s t e dt h a tt h ef a c t o rw h j c hs e r i o u s i yi n f l u e n c e dp h y t o p l a n k t o nw a sn u t r i e n t f a c t o r t h u s ， i t i s i m p o f t a n tt o c o n t r o it h ee x o g e n o u sn u t r i e n tt om a i n t a i n e c o s y s t e m h e a l t h i n e s so f a n b a n gr i v e rw e tj a n dn a t u r er e s e r v e k e y w o r d sc o m m u n i t y ；p h y t o p l a n k t o n ；a n b a n gr i v e rw e l l a n dn a t u r er e s e r v e 1 i i 1 绪论 1 1 研究背景和意义 1 1 1 研究背景 湿地是地球上最重要的生态系统之一，与森林、海洋并称全球三火生态系统，具 有调节水文、降解污染、调节气候、防止侵蚀、维持地球化学循环、提供重要物种栖 息地等功能，有“地球之肾”之称【】4 】。随着经济的迅速发展和人口的急剧增长，人类 活动对湿地施加的压力与同俱增，直接或间接地改变湿地环境，影响了湿地生态系统 的健康。浮游植物是湿地生态系统中重要组成部分、食物链的基础环节、水环境有机 物的生产者，其组成和多样性的变化将直接影响到湿地生态系统的结构与功能【5 4 】，对 湿地态系统平衡的维持起到至关重要的作用。同时，浮游植物具有重要的指示作用， 其群落结构的变化，往往是反映水环境状况的重要指标一。“。 安邦河湿地自然保护区位于黑龙江北部，属于内陆湿地，是三江平原湿地的重要 组成部分，有典型性、代表性、自然性特点，具有丰富的湿地资源和重要的生态服务 功能，对于凋节当地气候具有重要意义。近几年，随着安邦河湿地自然保护区的开 发，对湿地的破坏是不样置疑的，湿地生态环境的恶化，必然影响到浮游植物群落的 结构、功能，进而影响到湿地生态系统的健康。 1 1 2 研究意义 基于上述背景，开展安邦河湿地自然保护区浮游植物研究是非常有必要的。本研 究通过对安邦河湿地自然保护区浮游植物进行了全面、系统地调查研究其群落结构、 空间格局、数量分布、密度、生物量季节变化以及与环境因子关系等，对了解安邦河 湿地自然保护区生态系统的结构、功能及其演替，湿地对干扰的响应，具有重要的理 论意义；对有效临测安邦河湿地自然保护区生态环境的变化、保护湿地生物多样性、 恢复退化湿地、合理开发利用湿地生物资源、促进生态环境的可持续发展，具有十分 重要的科学意义和应用价值。 1 2 湿她研究进展综述 湿地研究起源于对捕鱼、采盐以及泥炭的研究和利用。公元4 6 年，在德国成悉 河下游的日耳曼人的记载中已有将泥炭作为民_ h j 燃料的记录【l “。我国对湿地的认识， 在礼记王制篇、禹贡、水经注、徐霞客游记等地理古籍中均有记载i l 。 但湿地真正成为研究的对象，国外始于18 8 5 年m ，中国始于2 0 世纪5 0 年代术。 经过1 0 0 多年的发展，湿地研究主要集中在以下几方面，并取得了丰硕成果。 1 2 1 湿地概念与分类 由于湿地分布广泛，种类繁多，差异显著，很难给湿地下一个确切的定义，目前 大约有6 0 多种定义pj ，基本上分两类，一类是管理者的定义，最有代表性的是湿地 公约中的定义；另一类是学者的定义，可以概括为水文学、动力地貌学、牛态学、 泥炭地质学、景观学等。同湿地概念。样，湿地分类系统也没有得到统，其小影 响较大的湿地分类系统，包括湿地公约分类系统刚、c o w a r d i n 分类体系【2 0 】、 b r i n s o n 的水文地貌分类法 2 0 】、t i n e r 和m i t s c h 的分类系统。我同至今仍没有一个 公认的湿地概念和分类系统1 2j ，给我国湿地深入研究带来了难度。 东北林业大学硕 ：学位论文 1 _ 2 2 湿地生态系统健康及湿地评价 湿地生态系统健康是指温地能够提供特殊生态功能的能力和维持自身有机组织的 能力，它可以在不良的环境扰动中自行恢复口”。作为新领域的探索，虽然刚刚起步， 但是进展很快。目前主要侧重于湿地生态系统健康的概念、诊断指标、健康恢复、研 究的时间与空间尺度、湿地生态系统设计和湿地生态系统健康的数量评价等【2 4 _ ”】。 湿地评价主要包括湿地功能评价、价值评价和环境影响评价，日前研究丰要在评 价标准和指标定级方面。国外见a d a m u s 开发的“湿地评价技术”俐、s a d e r ( 1 9 9 9 )的g l s 和t m 遥感卫星湿地评价、k e n t ( 1 9 9 9 ) 的野生动物观察结果 湿地功能评价【j “、b r i n s o n ( 1 9 9 6 ) 等的水文地貌分类法( h g m ) 湿地功能评价”“； 此外，还有在湿地水文地貌分类体系基础卜的湿地功能评价方法和快速湿地功能评价 方法口3 。“j 。国内湿地评价工作刚刚起步，仅是钳对某一具体湿地或湿地中某一具体方 面进行评价，但在评价手段和方法上已有所突破，如吴炳方( 2 0 0 0 ) 的湿地防洪功能 的评价方法【j m ；崔丽娟( 2 0 0 2 ) 的扎龙湿地的社会经济价值评价指标体系俐、严承高 ( 2 0 0 0 ) 的湿地生物多样性价值指标评价体系【3 7 l ：李晓文( 2 0 0 2 ) 的辽东湾海滨湿地 退化过程评价【j ”等研究。 1 。2 3 湿地生态过程研究 湿地生态系统生态过程的主要研究其化学过程、生物过程和物理过程个主要过 程。化学过程侧重研究n 、p 、k 、微量元素、重金属的循环，沉积物、枯落物的积累 和降解，化肥与农药成分的迁移、富集等p + ”j ；生物过程研究更加注重长期定位和模 拟试验研究【】；物理过程侧重于湿地生态系统能量流动过程。此外，目前已出现将系 统热力学、信息论及控制沦等新兴理论应用于湿地能量研究【4 3 | 。 1 2 4 湿地生物多样性研究 湿地生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性以及景观多样性 4 个层次。甘前对湿地生物多样性的研究多集中在物种多样性”“”j ，除此之外，现在 更注重开展景删多样性、生态系统多样性和遗传多样性的研究 4 “4 ”。我国湿地生物多 样性的研究丰要集中在物种调查、编日、评价、濒危原因以及濒危物种保护牛物学等 方面 4 8 _ 5 2 1 。 1 2 。5 湿地和全球变化研究 湿地是温室气体“扎”、“源”和“转换器”，湿地与伞球变暖已经成为耳前国际 湿地研究的热点口“】。有关湿地温室气体的排放研究发展很快，主要侧重于不同类型 湿地温室气体“源”、“汇”的过程、通量与模型、不同水平温审气体排放的气候效 应、以及全球环境变化对湿地生态系统结构和功能的影响【5 5 】。我国自2 0 世纪9 0 年代 以来逐渐展开湿地与全球变化研究，主要集中在湿地碳、氮、磷、硫循环和温室气体 与全球环境变化的研究口。中同科学院长春地理研究所在国内首先开展了泥炭地碳循 环的研究，有关三江、f 原沼泽地碳“汇”和碳“源”的转换条件和机制研究己获得一 批成果，并达到定量水平，为湿地功能与全球变化研究提供了明确的方向。 1 2 6 湿地退化与恢复研究 湿地退化与恢复是湿地研究的又一个热点。欧洲的一些国家如瑞典、瑞士、丹 麦、荷兰等在这方面有很大进展p ”j 。目前特别注重湿地退化机制、退化湿地生态恢 复与重建以及人工湿地构建理论研究，同时加强退化湿地生态恢复与重建方法、技术 绪论 和方案的示范推广等方面的探讨i ) 。 我国湿地恢复研究开展始于7 0 年代，r l 国科学院水生生物所研究利川水域生态 系统藻菌共生的氧化塘生态工程技术，改善污染严厦的湖北鸭儿湖地区水相和陆相环 境，随后江苏太湖、安徽巢湖、武汉东湖以及沿海滩涂等湿地恢复研究逐渐开展【6u j ； 张晓龙等( 2 0 0 4 ) 对湿地退化的概念、制定湿地退化标准的原则、湿地退化标准的内 容进行了初步研究【6 l j ；郭跃东等( 2 0 0 5 ) 研究了松嫩f 原湿地退化的驱动力【6 2 】；国内 还见张绪良( 2 0 0 4 ) 【6 ”、宗浩( 2 0 0 5 ) 【6 、王继富( 2 0 0 5 ) 6 5 】、黄金国( 2 0 0 5 ) 6 6 等 在该领域进行研究。 1 2 73 s 技术在湿地研究中的应用 随着3 s 技术日益成熟，逐渐被应用到湿地资源调商、湿地编目、湿地功能评 价、湿地监测、湿地景观动态和退化湿地监测以及湿地保护研究等方面。s m i t h ( 1 9 9 8 ) 等运用遥感技术研究海岸湿地植被的季节性变化l ”】；m o r e a u s 等( 1 9 9 8 ) 利 用雷达遥感获取玻利维亚高原湿地牧场优势种的生物量信息f 6 8 】：z a c h a r i a s ( 2 0 0 5 ) 利 用g i s 和r s 建立模型对希腊西部的t r i c h o n i s 湖湿地的水进行管理 6 9 】；此外还见 c a l z a d i l l a p ( 2 0 0 2 ) 、k a s i s c h k i ( 2 0 0 3 ) 、m a t h i y a l a g a n ( 2 0 0 5 ) 和r o s a n a ( 2 0 0 5 ) i ，“等在这方面进行研究。 在同内，李维竿等( 1 9 9 9 ) 利用g i s 技术重新划分盐城湿地自然保护区丹顶鹤适 宜潜在核心区，新核心区面积远远犬于先前核心区，对于保护丹顶鹤更加有利【7 4 】：简 永兴( 2 0 0 1 ) 利用遥感对鄱阳湖滩地水生植物多样性进行研究吲；刘振乾( 2 0 0 2 1 等利 用3 s 技术对黄河三角洲和辽阳三角洲湿地资源进行比较研究例。国内还有程征 ( 2 0 0 3 ) j 、汪爱华( 2 0 0 3 ) 【“j 、韩敏( 2 0 0 3 ) 【“1 等从事这方面的研究。 1 3 湿地浮游植物研究进展 1 3 1 湿地浮游植物种类组成及分布特征 湿地浮游植物包括水t f l 所有移动或不可移动的藻类。湿地小浮游植物种类组成及 分布特征取决于湿地的环境特征。在河口湿地，主要的浮游植物为硅藻、甲澡，其次 为绿藻和金藻，而且不同的季节浮游植物种类组成、数蹙变化明显，与盐度的变化相 关。韩国n a k t o n g 河口湿地被鉴定的2 7 6 种浮游植物中，9 75 是硅藻和甲藻【8 0 】；在 德国的e 1 b e 和比利时及荷兰的s c h e l d e 河口湿地，同样以硅藻和甲藻为主川，但在美 国阿拉斯加e l s o n l a 9 0 0 n ，硅藻占3 4 ，甲藻只占4 ；在美国k e n n e b e c 河口湿 地，浮游植物集中于河口下段【8 ，其种类组成与盐度梯度适应性柏一致；在n a k t o n g 河口m ，硅藻在冬季和春季占优势，甲藻在夏季占优势，与h u d s o n 河口以及美国 l o “gi s i a n d 河口湿地m 目的变化趋势相同。内陆湿地的浮游植物土要是来源于附泥藻类 和附植藻类，最常见由蓝藻、绿藻和硅藻构成1 8 6 - ”j 。在f l o r i d ae v e 瞪l a d e s 湿地，羽纹 藻占所有藻类种数的9 0 以上m ；在暴露的地点，由丁水流失和干早的原因，由鞘丝 藻属、微鞘藻属、念珠藻属、颤藻属等蓝藻类构成优势群”】：在威尔上泥炭藓沼泽的 沉积物中，鼓藻是十分常见的，这种特殊的种类组成反映了在水生植物覆盖下的微小 变化【9 。在富营养的淡水湿地中，丰要种类包括羽纹硅藻、丝状绿藻、单细胞绿藻、 金藻、隐藻、裸藻、甲藻和鼓藻成为优势群【8 8 川：在寡营养的环境中，由于水体中营 养物的缺乏，促使水生植物基质释放出营养物，种类的专一性尤为明显【”】：酸沼或泥 炭藓沼泽中的浮游植物区系因其种类多样性低而与其它湿地不同，其优势种常山鼓藻 组成，有时由一些硅藻、蓝藻、裸藻、金藻、甲藻组成【9 ；在多雨的泥岩藓沼泽中浮 游植物区系尤其贫乏一。 东北林业大学硕e 学位论义 1 3 2 湿地浮游植物影晌因子 1 3 _ 2 1 光 光是浮游植物光合作用的必要条件，光照的时问及强度均会影响浮游植物的初级 生长力。许多研究表明光是限制河口湿地浮游植物初级生产力的主要因素 9 4 4 ”。 h a r d l n g ( 1 9 8 6 ) 发现在c h e s a p e a k e 和d e l a w a r e 河口上段，水体悬浮颗粒物和可溶性 无机营养浓度均很高，但浮游植物的初级生产力却很低，研究发现其原因是由于过高 的悬浮物造成的过高浑浊度，降低透了明度，使光合作朋减弱，从而限制了浮游植物 的生长_ 。同样在欧洲的e l b e 、w e s t e r _ s c h e l d e 和g i r o n d e 等河口湿地，浮游植物初级 生产力与光亮层深度呈正相关【9 。在内陆湿地，浮游植物生物量常低于其它淡水栖息 地的浮游植物，这是由于沼泽被致密的挺水和沉水植物遮蔽，浮游植物在其生长季节 所获得的光照大量减少所导致【l 。在芦苇的最大生长期，9 5 的入射光被沉水植被熄 减j ，穿过漂浮鱼子菜垫的透光率约等于水面光照的o 1 叩】，光强度不足使浮游植 物的光合作用减弱，因而其生产力低。 1 3 2 2 水温 浮游植物与温度密切相关，水温超过浮游植物生长的最适温度时，其初级生产力 将迅速下降。不同的浮游植物种类对水温的要求范围是不同的，一般最适生理温度在 1 0 4 0 ，而且每种浮游植物对水温度变化的范围是有限的】。g a v o s o ( 】9 9 8 ) 在对 阿根廷b a h i ab l a n c a 河口湿地浮游植物长达1 5 年的研究中，对浮游植物与环境因子之 间的关系进行多重回归分析，结果发现叶绿素a 浓度和总浮游植物细胞丰度与温度负 相关，表明温度是该地区浮游植物初级生产力的重要影响凶子【1 ”j 。在p a t o sl a g o o n 河 口湿地和a l g o aj 河口湿地的浮游植物初级生产力同样与水温有密切的联系p ”j 。 1 3 2 3 营养 营养物质是浮游植物生长的基础，不同环境条件的湿地，限制浮游植物初级生产 力的营养元素不相同。在美国p u g e ts o u n d 北部的一个泥沼，在所有实验期间，可溶 解无机氮与无机磷的比例均小于1 6 ：1 ，因此可以推测氮元素是这些河口湿地浮游植 物生长的限制因子【l ”j 。氮元素同样足北c a r 0 i i n a 州河口湿地的主要限制因子，磷元素 也偶尔发生协同限制”l 。c r o n k 等( 1 9 9 4 ) 发现在伊利诺斯的商流动的人工湿地中， 人t 基质上的浮游植物生物量远远高于低流动的人1 ：湿地，他们把营养物的高速输入 和废物的输出归结于水流的持续【9 “。在个寡营养沼泽的剖隔里加入氮、磷营养物质 会激发浮游植物大量繁殖一“。 1 3 2 4 食植动物 浮游植物与水体中的食植动物息息相关，一方面，浮游植物是湿地食植动物的重 要食物来源。b r o w d e r 等( 1 9 9 4 ) 发现在佛罗里e v e r g l a d e s 湿地，冬季水生昆虫丰度 降低时，浮游植物成为鱼、螫虾的主要食物口。| 一时湿地浮游植物也是枝角类、桡足 类、摇蚊类幼虫、端足类、寡毛类和螺类的主要食物来源，并且能影响它们的牛长、 发育、存活和繁殖i l ”。1 “j 。另方面，食植动物对湿地浮游植物的影响是通过对沉积 物的扰动，促进营养物释放，以及排泄物的排放和尸体的分解，为浮游植物提供营养 物质i ”。m o s s ( 1 9 7 6 ) 的研究表明，黑头鸥( o r ”sr 油6 “ 幽s ) 的排泄物是英国湿地 5 3 7 2 的磷输入。此外，食植动物的牧食压力可以防止浮游植物生物量的快速 积累“，使浮游植物的数量控制在一个较低的水平。d u r b i 等( 】9 9 8 ) 研究发现，当 有大量鲱鱼进入n a m h a n s e t t 湾时，它们通过选择性摄食而显著影响浮游生物种群， 绪| 导致大于2 0 u m 浮游植物瞬时生长率的持续减少“。 1 4 研究不足与研究趋势 湿地研究是目前国内外研究的热点之一，1 ：f 【对湿地的浮游植物研究不多，且多限 于湿地浮游植物种类、数量调查以浮游植物与营养物质的关系等研究。对于浮游植物 在湿地中功能、浮游植物多样性、群落结构、浮游植物与湿地生态系统健康关系、有 毒藻类以及湿地浮游植物生理学等方面的研究很少，正如k l a r a r 等( 1 9 9 2 ) 指出，剥 浮游植物在湿地中的作用大多未知，成为对湿地生态系统了解的主要空白“。因此未 来的研究应着眼于对湿地浮游植物在湿地中的功能、浮游植物多样性、群落结构、浮 游植物在恢复和重建湿地中的作用、受污染后湿地中的浮游植物群落结构以及浮游植 物在清污中的作用、在全球变暖的趋势下湿地浮游植物群落结构的变化、湿地浮游植 物的利f | 叶j 、湿地有毒藻类的控制以及湿地浮游植物的生态生理学研究等。 1 5 研究内容 本研究内容分为三部分，第一部分是有关浮游植物数量特征的内容，着重探讨安 邦河湿地自然保护区浮游植物的群落数量特征，包括种类、丰度、生物量等时空分布 规律。第二部分是研究浮游植物多样性与群落结构，对安邦河湿地自然保护区的浮游 植物群落进行划分，重点讨论生境的异质性与群蒋结构的关系。第三部分涉及浮游植 物与环境因子的相关性研究，对各种影响浮游植物的环境园子进行相关分析，并找出 影响浮游植物的主要凶子。 东北林业大学硕i 学位论文 2 研究方法 2 1 研究地概况 安邦河湿地自然保护区位于黑龙江省北部安邦河卜游，地理坐标为东经 1 3 】0 0 6 1 2 ”1 3 l 。3 2 2 4 ”，北纬4 6 0 5 3 0 7 ”4 7 。0 3 5 4 ”，总面积1 0 2 9 5 h m 2 ，属丁内陆湿 地，是三江平原湿地的重要组成部分。 安邦河湿地自然保护区地质构造属i 司江内陆断陷的一部分，地貌类型为低河河 滩，西高东低，坡地为l 5 0 0 0 左右。土壤为第四系沉积土壤，丰要是白浆土和沼泽 十。 安邦河湿地自然保护区气候属温带大陆性季风气候，冬季长、寒冷而干燥，夏季 短、温热而多雨；年平均气温2 5 2 6 ，历史最高气温3 4 5 ，最低气温一3 5 ，1 月 平均气温最低，为- 1 8 2 0 ，雪深3 3 c m ，最大冻层2 5 0 c m ，7 月、r 均气温最高，为 2 2 2 3 。c 。年平均太阳总辐射量为4 6 0 0 5 m j m 2 ，年平均目照总数为2 6 1 3 h ；年平均 降水量为5 6 0 m m ，降水集中于4 9 月，占全年降水量的8 5 1 ；夏季盛行南风，冬季 多西北风，年平均风速3 9 州s ，最大风速可达1 8 m s ：年平均无霜期1 4 5 d 。 安邦河湿地自然保护区有两大水源地，一是安邦河，是其主要的地表水源，该河 在保护区境内长约5 k m ，年来水最为9 8 9 万m 3 ；_ 是红旗水库，该水库设计库容 1 5 0 0 万m 3 ，最小库容1 0 0 万m 3 ，在干旱年份或湿地需水时及时补水。 安邦河湿地自然保护区有维管束植物4 0 3 种，隶属于7 l 科，1 8 2 属，约l i 黑龙江 省的1 8 3 2 ，三江平原的4 0 ，植物区系以长白山植物区系为主，同时与西伯利亚、 蒙古、华北植物区系成份及世界广布种相百渗透、交错，具有复杂性与独特性的特 点。脊椎动物2 1 8 种，包括鱼类2 5 种，两栖类8 种，爬行类2 种，鸟类1 6 5 种，兽 类1 8 种，其中国家一级保护动物3 种，国家二级保护动物1 6 种：脊椎动物占黑龙汀 省的2 8 2 5 ，二江平原的3 4 7 3 ；动物区系成份以古北界种为主，东洋界种和广布 种混杂其中。 安邦河湿地自然保护区生态系统结构复杂、类型多样，包括人工林、草甸、沼 泽、水生植被和农h | 等。其中水生植被以水生、沼生植物为主，主要优势种为挺水植 物的芦苇( p 7 昭m f f e sc d m 西) 、狭叶香蒲( z 场砌肠f 扣，胁) 、荆三棱( & r “5 y 昭口d r ) ，浮水植物的萍蓬草( 印 口rp “m f f “) 、浮萍( p m h m 咖o r ) 、槐叶萍 ( s 纠p 加胁”a 枷? s ) ，沉水植物的眼子菜( o 舻细nd 盼f f c m s ) 、两栖蓼( 尸o ，鹏o n “ 订唧矗f 6 f “卅) 、狐尾藻( 胁r 曲p 矗y 盯“聊s p f c 口r “州) 等。 2 。2 采样站布设 本研究站位布设如图1 所示，共设】o 个站位，从i # 到1 0 # ，基本上形成了遍 布安邦河湿地自然保护区水面的各个区域的站位布置。站位用g a n i l i n 公司生产的 g p s l 2 型全球卫星定位系统定位。 2 3 采样时间 由于安邦河湿地自然保护区水较浅( 平均水深为1 1 5 m ) ，冬季封冻到底，无法进 行采样。凶此，对安邦河湿地自然保护区浮游植物采样分别在2 0 0 5 年夏、秋季和 2 0 0 6 年春季。 2 研究方程 图2 一l 安邦河湿地自然保护区浮游植物采样站位罔 f i g 2 ls a m p l i n gs t a t i o no f p h y t o p l a n k t o ni na n b a n gr i v e rw e t l a n dn a t u r er e s e r v e 2 4 样品采集 2 4 1 浮游植物样品采集及保存 每个站位每个季节采1 个定性样品，2 个定量样品。样品用2 5 # 浮游生物网采 集，用1 5 的碘液固定。定量样品用2 5l 有机玻璃采水器取上、中、下层水样，混 合后取2 ol 用1 5 的碘液固定，沉淀2 4q 8 h ，浓缩为3 0m l 保存待检。 浮游植物种类鉴定尽一j + 能签定到种，少数类别茶定到属，个别无法确定的种类， 以待定种的形式表示。 浮游植物的计数：将浓缩后的3 0m l 定量样品摇匀后吸取o 1m l 样品，置于o 1 m i 计数框内，存显微镜下按视野法计数，数量特别少时全片计数。每个样品计数2 次，取其平均值，每次计数结果与平均值之差应在15 以内，否则增加计数次数。每 升水样中浮游植物数量按照如下公式计算： 怍惫弘f 。xf ，u 式中：n 一1l 水样中浮游植物的个体数( i n d ) ；c 一计数框的面积( m m 2 ) ； f f 一每个视野的面积( m m 2 ) ；f 一视野数； v 一每升水样浓缩后的体积( m 1 ) ； u 计数框的体积( m 1 1 ； p 一每个计数框计数到的浮游植物个体数( i n d ) 。 浮游植物由于个体极小，无法直接称重，一般按体积来换算，根据浮游植物的体 形，按最近似的几何形状测量其体积，其它形状分可为几个部分计算。由于浮游植物 大都悬浮丁水中生活，其比重近似于所在水体的比重，即近似丁 l 。 2 4 2 水样测定 在采集浮游植物样品的同时，同步测定和采集水样。水温用表面水温计测定；p h 东北林业大学碗f 学位论文 值、溶解氧用y s i 6 6 0 0 便携式水质分析仪测定，透明度用塞奇氏盘测定；水质用u v - 7 5 5 型紫外可见分光光度计测定。 2 5 数据处理 2 5 1 单变量分析 采用m a r g a l e f 【1 4 埽十类丰富度指数( d ) 、s h a n n o v e a n e r 5 1 多样性指数( h ) 以 及p i e l o u 1 均匀度指数( ，) 进行多样性分析。 m a r g a l e f 种类丰富度指数： d ：旦 1 0 9 2 s h a n n o v e a n e r 多样性指数： 土 日2 一艺p i o g z 尸 p i e l o u 均匀度指数： j ：l l 0 9 2 s 以上三式中，s 为总种数，n 为所有种个体总数，p ，为第f 种个体数量在总个体数量 中的比例。 优势种是根据物种的出现频率及个体数量来确定，用优势度来表示【“”， y = ，f 式中，y 为优势度，为第f 种的出现频率，见为第f 种个体数量在总个体数量中的比 例，z 为该种在各取样时间出现的频率，当y o 0 2 时，定为优势种。 2 5 2 多变量分析 对安邦河湿地自然保护区浮游植物群落的划分采用聚类分析( c i u s t e ra n a l v s i s ) 和多维标度分析( m d s ) ，环境因子和生物群落之间的相关性分析采用线性p e a r s o n 法 进行相关性分析并进行t 检验，影响安邦河湿地自然保护区浮游植物的环境因子的强 弱采用狄关联分析。以上分析均在s p s s1 3 o 软件包上运行。 2 5 2 1 聚类分析、多维标度分析( m d s ) 聚类分析、多维标度分析( m d s ) 均以b r a y c a n i s 1 相似性系数s b 为基础进行 计算，在计算相似性系数s b 时，为了平衡优势物和稀有种对整个群落影响的权重，首 先将原始数据进行4 次开方】，然后再计算b r a y c a r t i s 相似性系数s b ： 虬= 1 0 0 。 k1 一 b 。+ 靠) x 。是第f 物种在第j 样方的数量经变换后的数值，x 。是第f 物种在第个样方中数量经 变换后的数值。 检验m d s 分析结果的好坏用胁强系( s t r e s s ) 数来榆验，通常认为s t r e s s o2 时，可用m d s 的二维散点图来表示，其图形有一定的意义；s t r e s s 春季。口j 见安 邦河湿地自然保护区浮游植物数量组成的季节变化是由春季的硅藻优势型发展到夏季 的蓝藻一绿藻型，再到秋季的蓝藻一绿藻一硅藻型。 3 2 3 浮游植物丰度和生物量的水平分布 表3 5 浮游植物丰度和生物昔的水平分布 t 曲l e3 5h o r j z o n t a id i s t f j b u t i o no f p h y t o p l a l l k t o na b u n d a n c ea n db i o m a s s 1 0 4i n d l ，m l 由表3 - 5 可以看出，安邦河湿地自然保护区浮游植物丰度和生物量水平分布规律 为上游高于下游，边缘区高于核心区。 3 2 4 浮游植物丰度和生物量方差分析 各站位各季节浮游植物的丰度和生物量的方差分析结果见表3 6 ，可见，安邦河 湿地自然保护区浮游植物种数、数量和生物量在站位问和季节问均差异显著 ( p 0 0 2 为界米确定优势种】，安邦河湿地自然保护 区浮游植物各季节的优势种及其优势度见表3 - 8 、表3 9 和表3 一l o 。 表3 8 安邦河湿地自然保护区浮游植物春季优势种 1 h b l e3 - 8d o m i n a n tp h y t o p l a n k t o ns p e c i e si na n b a n gr i v e rw e t l a n dn a t u r er e s e r v ei ns p 丌n g 优势种 丰度相对丰度出现频率优势度 1 0 4 i n d lry 地中尖头藻r 印觚妣p s 曲坍e 加p m n b d 4 3 747 0o 6 5 00 3 1 四角盘晕藻p e d i d s n mt e f 4 2 2 45 50 。5 0 0 0 2 3 双对栅藻& p 出5 m w6 口l 哼d 5 2 456 304 5 00 2 5 梅尼小环藻c y c ，。f e 妇m p 昭矗曲面月 5 3 6 57 705 0 00 2 9 钝脆杆藻即昭妇，曲c 印w 加 51 l5 4 9 o8 5 00 4 7 头状针杆藻印m 加 3 2 53 4 908 0 o0 2 8 绒毛平板藻殛6 e 如r 曲刀d c c h 伽d 5 0 05 3 804 5 00 2 4 一 表3 9 安邦河湿地自然保护区浮游植物夏季优势种 t a b l e3 9d o m i n a n tp h y t o p l a