植物多样性分析篇1

【摘要】建立了体积排阻高效液相色谱电感耦合等离子体质谱法(SECHPLCICPMS)测定镉超积累植物印度芥菜中镉的形态分析方法。在镉胁迫下,诱导产生植物螯合肽(PCs)。因此,在叶片和根部均检测到植物螯合肽(PC)3Cd、植物螯合肽(PC)2Cd、谷胱甘肽(GSH)Cd,及半胱胺酸(Cys)Cd4种形态。研究结果证明,植物螯合肽的合成机制为先形成GSHCd而后形成植物螯合肽。在植物不同部位,Cd存在形态不同。叶片中主要以GSHCd存在,而在根部主要以PC2Cd为主,结合不同镉刺激浓度条件下植物体内镉分布规律初步推断:根部PC2Cd除了自身合成产生外,还有部分为叶部转移。为了防止巯基化合物氧化反应的发生,样品采取液氮保护并于-70℃保存,样品分析全流程用氮吹防氧化措施。

【关键词】形态分析,镉,体积排阻高效液相色谱,电感耦合等离子体质谱

1引言

重金属Cd对植物具有一定的毒害性,当毒害达到一定程度,植物就会表现出种种中毒症状。Cd超积累植物,如印度芥菜,体内生成一些特定功能的螯合体与有毒元素结合成稳定的化合物而消除这些元素的毒性作用,表现出较强的重金属抗性。这种螯合体即为植物螯合肽Phytochelatins(PCs)。PCs是一种富含巯基的寡肽,结构通常为(γGluCys)nGly,其中n=2~11。PCs对Cd2+的螯合能力很强,在重金属的累积和解毒过程中发挥重要作用[1~4]。通常认为,PC对重金属解毒的机理是重金属离子进入植物体后,与细胞内的PC结合形成复合物,然后转运到特定的细胞器(主要为液泡),进行区室化固定,从而使细胞质中有毒金属离子浓度降低到植物能够忍耐的程度。然而,文献[5~7]指出,PCs在金属解毒机制中仅有短暂的作用,与超积累植物的高耐受性并不总是相关。

很多研究者已经注意到绝大多数调查者经常用极高的Cd浓度刺激植物,然后报道植物在过量刺激下的反应,这并不能反映环境中的真实情况[6,8]。另外,Sanit[6]指出,植物对不同浓度水平的Cd的反应非常复杂的现象,可能会有很多不同的机制同时起作用。不同水平的耐受性和动态平衡的相互转换也是一个复杂的过程,忽略这一点,在解释PCs在植物耐受Cd毒害以及在植物生长过程中的作用时可能会得出互相矛盾的结论。目前,PCs研究的重点集中在PC在细胞中的转移[1,9],而在植物长距离传输过程中是否产生PCs研究甚少。Wei等[10]研究表明,虽然在Cd胁迫下,PCs可能参与了Cd的长距离运输,但木质部中的Cd主要靠有机酸和无机阴离子运输。因此,准确测定Cd与不同螯合体的结合形态对于解释植物体内重金属的迁移机制及解毒机制是非常必要的。

体积排阻色谱分离(SECHPLC)与电感耦合等离子体质谱(ICPMS)联用技术同时具有交联葡聚糖(sephadexG50)分子筛凝胶过滤层析的根据分子量分离化合物的优点和ICPMS灵敏的多元素同时检测优点,又因为其流动相一般采用中性的TrisHCl/NaCl缓冲液,与生物体本身体内条件相似,因此可以较准确地反应PC以及其它巯基化合物在生物体内的与元素结合状况[10]。本研究建立了SECHPLCICPMS测定植物体内Cd形态方法,在印度芥菜内检测到PC3Cd,PC2Cd,谷胱甘肽(GSH)Cd,及半胱胺酸(Cys)Cd4种形态。

2实验部分

2.1仪器与试剂

7500a型电感耦合等离子体质谱仪(美国Agilent公司),工作参数:射频功率1350W;采样深度5.7mm;Babinton型雾化器;载气流速1.10L/min;采样模式:时间分辨;采样时间2000s;样品提升速率1mL/min。1100型高效液相色谱仪(美国Agilent公司)。色谱柱:TSKGELG3000分离柱及TSKGELTMPWguardColumn保护柱,流速0.8mL/min,进样量100μL,自动进样。

EDTACd标准溶液:用10mmol/LEDTA配制1.14mg/LEDTACd,对Cd未知峰进行定量分析,使用时按需要逐级稀释。CysCd及GSHCd标准溶液:在氮气保护下配制约10μg/LCysCd及GSHCd,用于确定色谱峰保留时间。流动相:配制10mmol/LTrisHCl缓冲液,其中加入0.1mol/LNaCl和0.03%NaN3,调节pH=7.5,0.45μm滤膜过滤,N2气鼓泡赶干净溶解氧。

营养液:1.25mmol/LKNO3,1.25mmol/LCa(NO3)2,0.5mmol/LMgSO4,0.25mmol/LKH2PO4,11.6μmol/LH3BO3,4.5μmol/LMnCl2·4H2O,10μmol/LFeEDTA,0.19μmol/LZnSO4·7H2O,0.12μmol/L(NH4)6Mo7O24和0.08μmol/LCuSO4·5H2O。实验用水为去离子水再经MilliQ装置纯化(>18MΩ·cm)制得。

2.2植物培养

印度芥菜种子撒在珍珠岩上,用蛭石覆盖完全。放入周转箱内,周转箱内放少量水至没过筐底,外加少量Ca(NO3)2(

2.3样品处理

取适量Cd溶液培养的鲜叶片和根系样品,在液氮中浸泡后,于干净的玛瑙研钵中研磨。加入1.00g干净石英砂,5.00mL缓冲液,将样品研磨至浆状。磨碎后转移至10mL离心管,用TrisHCl清洗研钵,一并移入离心管。4℃离心10min,转速为10000r/min,上层清液转移入干净离心管置于冰箱(-70℃)保存。分析前,将样品从冰柜中取出,氮气保护下解冻,0.2μm过滤后快速上机分析。

3结果与讨论

3.1Cd形态分离与检测

在印度芥菜的叶片和根部均检测到4种未知峰,根据分子量标准试剂所做的分子量保留时间公式,计算其大致分子量,再通过半胱胺酸(Cys)Cd、谷光甘肽(GSH)Cd标准物质保留时间(图1a)及文献[11,12]报道的分子量范围初步推断13.5min处为CysCd,10.2min为GSHCd,8.8min为(PC)2Cd,7.8min为(PC)3Cd,谱图如图1b所示。

3.3植物不同部位Cd形态分布规律

对同一株植物的叶片和根系同时进行Cd形态分析。大量数据表明,在植物的不同部位,Cd的形态分布不同。在叶片中,Cd主要以GSHCd形态存在,而在根部Cd主要以PC2Cd形态存在(图1b)。图2分析时间与Cd形态稳定性色谱图

根据不同Cd刺激浓度下叶片和根部Cd形态分布规律初步推断:根部PC2Cd除了自身合成产生外,还有部分为叶片转移。

3.4Cd形态稳定性

在Cd的4种形态中,GSHCd不稳定,易被氧化成PCsCd。本工作在样品前处理过程中,采取了严格的防氧化措施:样品处理前用液氮浸泡,研磨过程全程液氮保护,样品处理后立刻置于冰箱(-70℃)保存。分析前在氮吹保护下解冻,解冻后当天快速上机分析。图2是当天解冻后立即测定与解冻后冰箱内放置一星期后样品的色谱对比图,可以看出,一星期后GSHCd减少,PC2Cd增加。证明了以上防氧化措施是非常必要的。4结论

本工作建立了SECHPLCICPMS测定印度芥菜中Cd形态分析方法,在植物叶片和根部共检测出PC3Cd、PC2-Cd、GSHCd和CysCd4种形态,验证了植物螯合肽的合成机制,即先形成GSHCd而后形成植物螯合肽。在对植物不同部位进行分析时,发现叶片中Cd主要以GSHCd形态存在,且随着Cd刺激浓度的增加略有下降,而根部Cd主要以PC2Cd形态存在,随着Cd刺激浓度的增加而增加,可以初步推断:根部PC2Cd除了自身合成产生外,还有部分为叶部转移,从而具有很强的金属抗性。为了防止巯基化合物的氧化反应的发生,本实验全流程采取液氮及氮吹的防氧化措施。

参考文献

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植物多样性分析篇2

关键词:九峰山;苔藓植物;海拔;多样性指数

中图分类号:Q948.12

文献标识码:A文章编号:16749944(2017)11008404

1研究区概况

内蒙古九峰山自然保护区是我国境内保存较为完整的纯天然保护区,位于阴山山脉的中段地区,总面积约为460km2,主峰的海拔为2337.8m,相对高度100~700m,其海拔跨度为苔藓植物分布的多样性提供了良好的条件。九峰山植物种类资源丰富,主要的山地森林植被有山杨、油松、辽东栎、白桦、椴树,云杉林,还有由三裂绣线菊灌丛、柄扁桃灌丛、黄刺玫灌丛、蒙古绣线菊灌丛及少量的蒙古扁桃灌丛构成的中生落叶阔叶灌丛,丰富的植物资源为苔藓植物的生长创造了良好的环境。现今国内对于苔藓植物在不同海拔高度分布方面的研究较少,并且至今未有人对九峰山自然保护区苔藓植物不同海拔高度的分布进行探究,所以此次研究对于了解九峰山苔藓植物的多样性具有一定的意义。

2研究方法

2.1野外调查

根据九峰山自然保护区的气候土壤、水文条件、植被类型等特点,选取海拔1400、1600、1800、2000、2200m作为采集地,在不同海拔随机选取5~15个样方大小为50cm×50cm的样地,对公路、岩石、瀑布、山坡等多种生境的苔藓植物进行全面系统的考察及采集,采集的标本借助显微镜观察,并利用相关书籍将苔藓植物标本鉴定到种[1~7]。

2.2方法分析

本研究主要分析内蒙古九峰山苔藓植物分布的多样性,采用反映不同群落间物种组成的α多样性指数[8]、反映群落中物N丰富程度的Shannon指数(H)、反映物种均匀程度的Pielous均匀度指数[9~12]、β多样性指数,使用反映物种在环境梯度变化速率的Cody指数及反映群落更替程度的Wilson-Shmida指数[13,14],分别计算九峰山自然保护区不同海拔高度的苔藓植物的多样性。

3结果与分析

3.1苔藓植物科属种统计分析

通过对苔藓植物标本的采集与鉴定,得出九峰山自然保护区苔藓植物共计37科91属221种,其中苔类植物包含19种,藓类植物包含202种,分别占总数的11.63%和91.4%。优势科分别为丛藓科Pottiaceae(22属63种)、灰藓科Hypnaceae(7属16种)、青藓科Brachytheciaceae(5属17种)、真藓科Bryaceae(4属13种)、柳叶藓科Amblystegiaceae(4属11种)、提灯藓科Mniaceae(3属15种)、紫萼藓科Grimmiaceae(2属11种)这7个科。结合表1可知,虽然这7个大科占总科数的18.91%,但其包含了47属146种,分别占总属、种数的51.66%和66.06%,可见这7个科在九峰山苔藓植物中的主导地位。尤其是丛藓科,仅其1科就包含22属63种,分别占总属、种数的24.18%和28.5%,为该地区的绝对优势科,可见该研究区域气候总体湿度较低,同时灰藓、青藓、柳叶藓、提灯藓这类喜湿的苔藓共含59种,占总种数的26.7%,说明在研究区域中部分生境水分较为充足且复杂多样,使苔藓植物的分布趋于多样化。

3.2不同海拔苔藓植物多样性分析

对九峰山不同海拔的苔藓植物的科属种统计分析见表2及图1,由此可知九峰山苔藓植物随着海拔的不断上升,科属种所占百分比也不断增加,且在海拔2200m时达到最大值,此处有成片的云杉林及云杉、白桦、山杨混交林,相对湿度较大,所以物种较为丰富,这也说明苔藓植物的分布与湿度具有密切联系;海拔1400m处于九峰山山底处,人类活动较为频繁,所以对苔藓植物的生长造成一定的干扰,科属种所占比例最小;海拔1600m属于中生灌丛带,环境湿度相对较低,苔藓植物科属种所占比例相对较小;海拔1800m生长白桦、花楸树,还零星分布瀑布和小溪,这也为苔藓植物的生长提供了条件,苔藓植物数量相当;海拔2000m生长油松林和山杨、白桦混交林,植被类型十分丰富,相对湿度较大,所以苔藓植物数量在不断增加。

不同海拔苔藓植物物种组成不同,海拔1400m,常分布藓类真藓(Bryumargenteum)、高山毛氏藓(Molendoasendtneriana)、卷叶丛本藓(Anoectangiumthomsonii)、盐土藓(Pterygoneurumsubsessile)等;苔类石地钱(Rebouliahemisphaerica)、紫背苔(Plagiochasmarupestre)等低海拔耐干旱的种类。海拔1600m,常分布藓类无疣墙藓(Tortulamucronifolia)、角齿藓(Ceratodonpurpureus)、刺孢丛藓(Pottiadavalliana)、白齿藓(Leucodonsciuroides);苔类地钱(Marchantiapolymorpha)等。海拔1800m常分布藓类裂瓣大帽藓(Encalyptaciliata)、凤尾藓(Fissidensbryoides)、碎米藓(Fabroniaciliaris)、垂枝藓(Rhytidiumrugosum);苔类温带光萼苔(Porellaplatyphylla)等。海拔2000m常分布藓类黄牛毛藓(Ditrichumpallidum)、扭口藓(Barbulaunguiculata)、刺叶提灯藓(Mniumspinosum)、刺边葫芦藓(Funariamuhlenbergii);苔类红色拟大萼苔(Cephaloziellarubella)、陕西耳叶苔(Frullaniaschensiana)等。2200m分布藓类硬叶对齿藓(Didymodonrigidulus)、钝叶木灵藓(Orthotrichumobtusifolium)、隐壶藓(Voitianivalis)、厚角绢藓(Entodonconcinnus);苔类卷叶合叶苔(Scapaniacuspiduligera)、羽苔(Plagiochilaasplenioides)等高海拔喜湿种类。细牛毛藓(Ditrchumflexicaule)、树形疣灯藓(Trachycystisussuriensis)在九峰山各海拔广泛分布,占据绝对优势。

3.2.1不同海拔苔藓植物α多样性指数分析

α多样性是指群落内生物种类数量以及生物种类间的多度。Shannon-Wiener指数(H值)反映的是群落内种的丰富度。H越高,种的丰富度也越高[15,16]。Pielous均匀度指数(JH值)是指群落种的个体的均匀度。九峰山不同海拔苔藓植物α多样性指数变化趋势见图2。

由图2可知,九峰山不同海拔苔藓植物的Shannon-Wiener指数(H值)变化明显,在海拔1400m时最低,物种丰富度最低;海拔2200m最高,因人为破坏程度较小,生境较好盖度较大,物种丰富度最大。1600m、1800m、2000m这三个样地的苔藓植物H值均匀上升,由于海拔的上升人为破坏逐渐变小,且随着海拔的上升白桦、云杉、杜松的出现为苔藓植物的生长提供有利的条件,所以物种丰富度不同程度的升高。不同海拔苔藓植物的Pielous均匀度指数(JH值)在0.32~0.39间,变化幅度小,这是由于不同的海拔有不同种类的苔藓植物,还有自己的优势种,生境好,还有利于除优势种以外的非优势种的生长,使得不同海拔各样地的苔藓植物的Pielous均匀度指数(JH值)相差较小。

3.2.2不同海拔苔藓植物β多样性指数分析

一个地区物种多样性的研究不仅包括一个群落内物种多样性的研究,还包括不同群落之间物种多样性的研究。Cody指数(βC)被用来测定物种在环境梯度上的变化速率,Wilson-Shmida指数(βT)则可以在一定程度上反映群落的更替[15,16]。九峰山不同海拔苔藓植物β多样性指数研究结果见表3。

由表3可知,海拔1600m和2200m间的βC多样性指数最大,说明在海拔1600m和2200m的苔藓植物物种的变化速率是最快的,并且其物种的更替也非常剧烈。海拔1600m分布有平蒴藓Plagiobryumzierii(Hedw.)Lindb.、假丛灰藓Pseudostereodonprocerrimus(Mol.)Fleisch.和瓦叶假细罗藓Pseudoleskeellatectorum(Brid.)Kindb.等;海拔2200m常分布有卷叶丛本藓AnoectangiumthomsoniiMitt.、钝叶匐灯藓Plagiomniumrostratum(Schrad.)T.kop.和厚角绢藓Entodonconcinnus(De.Not.)Par.等,由此可见,两地物种的组成具有较大的差异性。海拔1600m与2000m以及海拔1800m与2200m的βC指数值相同,说明其苔藓植物的种类更替不明显并且变化的速率也不是很大。海拔1600m和1400m间的βC指数值最小,这两地的苔藓植物共有种数最少,有20个种且两地的苔藓植物总数也是最少的,这也就是造成其βC指数值最小的原因。

海拔1400m和海拔2200m的βT指数值是最大的(0.3810),说明两地苔藓植物的群落变化是最明显的,这是由于2200m与1400m的环境变化具有差异性;海拔1800m与2000m的βT指数值是最小的(0.2538),是因为海拔1800m与2000m的苔藓植物总数和两地的共有种数均为较多,造成其平均物种数的增加,βT指数值最小。

4结论

通过对九峰山保护区内不同海拔苔藓植物的苔藓植物多样性、α多样性指数、β多样性指数以及苔藓植物在不同海拔上分布特点的分析,得出以下结论:①通过对苔藓植物标本的采集与鉴定,得出九峰山自然保护区苔藓植物共有221种,其中苔类植物包含19种,藓类植物包含202种。②九峰山不同海拔苔藓植物的Shannon-Wiener指数(H值)变化明显,海拔2200m°H值最高,物种种类最多,丰富度最大,是九峰山保护区较为完整的地带,也是多样性保护的至关重要的区段。③海拔1600m和2200m间的βC多样性指数最大,苔藓植物物种的变化速率是最快的,且其物种的更替也非常剧烈。海拔1400m和海拔2200m的βT指数值是最大的,说明两地苔藓植物的群落变化是最明显的。通过以上三点结论可以得出,在九峰山保护区内的苔藓植物尤其是在人为活动明显的山底处(海拔1400m)苔藓植物科属种较少,可以看出这是由于较强烈的人为活动干扰了这个海拔区域苔藓植物的生长,而在高海拔地区如1800m以上的区域,人类活动明显减少,植被类型及湿度开始增加,对苔藓植物的生长创造了一定的条件。就目前保护区内的苔藓植物而言面临着低海拔区域物种丰富低,湿度低等多方面的因素,对这一海拔区域内的苔藓植物生长及保护产生了极大的负面影响。而对于高海拔区域的苔藓植物保护也必须加以关注,减少人为破坏,避免该区域内的苔藓植物物种丰富程度的降低,从而影响整个生态环境的保护。随着地球环境日益恶化,森林面积大幅减少,苔藓植物的生存面临更为严峻的挑战,一些苔藓植物的种类也将濒临灭绝,所以研究和保护苔藓植物的多样性,为苔藓植物保护提供有效有力的科学支撑是我们最为重要的任务之一。

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植物多样性分析篇3

关键词:无锡市公园绿地;植物组成;群落结构特征

中图分类号:S716.5

文献标识码:A文章编号:1674-9944(2016)23-0013-04

1引言

植物群落在城市绿地系统中起到的生态效应越来越大,城市绿地建设越来越注重生态群落的营建和保护修复。城市绿地植被类型和自然植被在生境条件、特征及性质等方面均存在较大差异,属与人工植被类群[1],城市公园绿地群落受人工干扰强烈,除大型城市生态公园、湿地公园外,多数城市绿地类型规模较小,类型丰富。城市绿地建设的基础是其中的植物组成种类以及组合形成的植物群落。植物景观设计应重点关注植物种类的选择以及植物群落的合理配置[2,3]。本文选择无锡主要公园绿地进行现场勘查,重点针对植物组成和群落结构进行分析,已期为无锡市公园绿地建设提出本底资料和优化建议。

2材料与方法

2.1研究地概况

无锡位于长三角平原腹地,北纬31°07′~32°02′、东经119°31′~120°36′,属于北亚热带季风气候区,气候温和,日照充足,雨水充沛。年平均降水量1121.7mm,年平均气温16.2℃。该地区为冲击湖平原,隶属江南地层区,地形以平原为主,星散分布着低山、丘陵,土壤主要以潮土类、水稻土类、黄棕壤类为主。常绿落叶阔叶混交林为主要地带性植被,植物种类丰富[4~7]。

2.2研究方法

在全面踏查无锡市各类公园绿地植物群落的基础上,根据《城市绿地分类标准》本次研究重点调查全市性公园(G111)、区域性公园(G112)、历史名园(G134)和风景名胜区(G135)等公园绿地类型,具体包括:鼋头渚风景区、锡惠公园、吟苑、梅园、蠡园等。本次调查公园植物群落样地44个,样地大小400m2。植物样地的选择主要考虑因素有稳定性、多样性和代表性(表1)。

群落样地调查运用“每木调查方法”,对样地群落拉尺定桩进行边界确定,针对样地中乔木(胸径>5cm)进行每木测定,主要指标有胸径(D)、高度(H)、冠幅(L)、种名、数量及长势;灌草层主要测定指标有盖度(G)、均高(H)及种名及生长状态等。同时对每样地的位置、土壤类型、海拔、坡向、坡度、和群落面貌结构等因子进行相应记录,对所采集到的植物标本进行科属归纳[8,9]。

3结果与分析

3.1植物组成

3.1.1植物数量特征分析

在样地数据处理分析基础上,统计出本次调查共有维管束植物318种,隶属于103科234属,其中蕨类植物为10科11属11种,裸子植物为6科12属17种,被子植物87科212属291种。样地植物种类数量占无锡区域现有植物科、属、种的56.2%、27.3%、15.9%,占江苏地区现有植物科、种的52.28%、13.57%(表2)。无锡公园绿地植物种类丰富,占比全省植物资源比例较高,为无锡公园绿地建设提供充分的植物材料。

3.1.2维管束植物科、种的组成分析

组成无锡公园绿地319种维管束植物中,含8种以上的科有蔷薇科(Rosaceae)(14属28种)、菊科(Asteraceae)(14属16种)、禾本科(Gramineae)(12属14种)、豆科(Leguminosae)(8属11种)、蓼科(Polygonaceae)(3属9种)、樟科(Lauraceae)(5属9种)、百合科(Liliaceae)(8属9种)、木樨科(Oleaceae)(5属8种)、漆树科(Anacardiaceae)(1属8种)。含有5种以上的科有:壳斗科(Fagaceae)(4属7种)、榆科(Ulmaceae)(4属6种)、木兰科(Magnoliaceae)(3属6种)、大戟科(Euphorbiaceae)(6属6种)、山茶科(Theaceae)(2属6种)、忍冬科(Caprifoliaceae)(4属6种)、毛茛科(Ranunculaceae)(5属6种)、松科(Pinaceae)(2属5种)、杉科(Taxodiaceae)(4属5种)、桑科(Moraceae)(4属5种)、小檗科(Berberidaceae)(3属5种)。可见无锡公园绿地植物优势科主要有:菊科、蔷薇科、和禾本科等,本地植物区系较丰富,单科、单属中少。

3.1.3植物分布特征

在318种维管束植物中,江苏乡土植物202种,占比63.5%。其中乔木共81种,乡土种45种,栽培植物及外来引种36种,占比44.4%;灌木共102种,乡土植物为48种,外来引种及栽培植物为57种,占比56.9%;草本134种,栽培植物及外来引种21种;草本和藤本类植物以乡土植物为主,占比83.7%(表3)。可见本地区在乔木层和草本层应用中地带性乡土植物占了较大的优势,而在灌木层中外来及栽培植物占有比例超过了地带性植物。

3.2植物群落基本类型分析

根据植物群落中各植物类型(针叶、落叶、常绿、落叶树种)所占建群种比例和重要值差异,将44个调研样地群落进行归类分为:落叶阔叶型16个,占比36.4%;常绿针叶型7个,占比15.9%;常G阔叶型8个,占比18.2%;常绿落叶混交型7个,占比15.9%;针阔混交型4个,占比9.1%;常绿落叶针叶混交型1个,占比2.2%。可见,在调查的公园绿地植物群落中落叶阔叶型的群落数量比例最高,其次常绿针叶林和常绿阔叶林群落出现比例总和与落叶阔叶型相当,由此可见无锡城市公园绿地现有植被外观主体表现为常绿落叶阔叶混交林相。

3.3植物群落结构特征

3.3.1乔木层密度分析

对样地群落乔木层中常绿和落叶树种占比进行分析,得出在植物群落中乔木层全为落叶树种的样地有8个,常绿落叶比为0。乔木层全部为常绿树种的群落有2个,乔木层为纯常绿种或纯落叶种的群落占比22%。落叶树种比例大于常绿树种比例的样地有8个,常绿树种比例大于落叶树种的样地共24个。因此,调查44个样地群落中总体乔木层常绿树种比例大。

3.3.2灌木层重要值分析

考虑灌木层植物数量特征,不宜用密度作为主要测度指标。用各物种重要值代替密度和个体数,按中位数值把多盖度数值进行转换,然后计算其重要值[10]。本次分析群落中灌木密度按照各个灌木在群落中的重要值综合指标计算[11]。根据表4对灌木层中常绿与落叶树种重要值比可以看出,有1个植物群落样地(锡惠公园1#样地)灌木层缺失,有2个植物群落中出现灌木层全为常绿树种,占地总调查样地的4.44%。在其他42个样地中,有18个样地中落叶灌木占优势,有23个样地中常绿灌木占优势。

3.3.3乔木层树种组成

44个样地乔木树种81种,其中裸子植物15种,包括常绿裸子植物12种,落叶裸子植物3种;被子植物66种,其中常绿被子植物18种,落叶被子植物48种。植物群落建群种种类丰富,共28种,其中落叶树种18种,常绿树种10种(常绿阔叶5种)(表4),但建群种样地出现频率较低,仅有香樟(Cinnamomumcamphora)和黑松(Pinusthunbergii)出现频率相对较高。建群种的构成及数量特征较好的反映无锡地区地带性植被和栽培植被特征,对未来城市公园绿地建设对于骨架树种的选择具有较好的指导意义。

3.3.4灌木层树种组成

样地中共有灌木104种,由表5可见,44个样地中出现频率最高的灌木种是海桐(Pittosporumtobira),出现了15次,频度33%;其次是毛鹃(Rhododendronpulchrum)出现了13次,频度29%;有23种植物在样地中出现了2次,占样地出现的灌木物种总数23%;在样地中仅出现1次的种有51种,占比49%。由此可见,样地林下灌木层虽然物种丰富度较高,但运用频率很低多为点栽型或自然演替分布,频率较高的灌木种均为常规绿化运用灌木苗木。在调查过程中发现存在乔木层树种更新现象,灌木层出现一定频度的构树(Broussonetiapapyrifera)、朴树(Celtissinensis)、棕榈(Trachycarpusfortunei)幼苗等。

3.3.5草本层植物组成

在45个样地中共有草本植物134种,对草本层植物出现频度分析可以看出,出现频率最高的是麦冬(Ophiopogonjaponicus)、红花酢浆草(Oxaliscorymbosa)和络石(Trachelospermumjasminoides),频度分别为42%、31%和26%。其次吉祥草(Reineckiacarnea)和荩草(Arthraxonhispidus)分别出现了9次和8次,频度分别为20%和17%,其他草本植物频度相对较低,在样方中出现次数一般低于5次(表6)。可见,草本层中麦冬、红花酢浆草和络石出现频度很高,地带性乡土植被种类丰富,但出现频度较低。

4小结与讨论

4.1乡土树种与栽培引种植物的比例控制

调查得出,无锡公园绿地乡土植物运用比例较高,超过60%,区域地带性植被丰富,乡土植物的运用仍具有很大的提升空间,特别乡土草本植物资源可以进一步的挖掘应用,如紫楠(Phoebesheareri)、白檀(Symplocospaniculata)、四照花(Dendrobenthamiajaponica)、山胡椒(Linderaglauca)、红蓼(Polygonumorientale)、紫花地丁(Violaphilippica)等。同时注意引种外来新优品种,推广适应性强、观赏特型好的栽植植物,如北美红栎(Quercusrubra)、欧洲鹅耳枥(Carpinusbetulus)蓝剑柏(Sabinascop‘bluearrow’)、灌丛石蚕(Teucriumfruticans)等,来丰富无锡地区城市公园绿地的生物多样性。充分考虑地带性植被特征,遵循群落演替和植被发育规律,同时注意新优品种引进,才能推进城市绿地建设中生物多样性和群落稳定性的提升[12,13]。

4.2植物材料均衡运用

从乔、灌层树种组成分析可以看出,无锡公园绿地树种种类丰富、观赏特性多样,完全可以构建出景观丰富、生态功能完备的城市植被系统。但是在部分公园中存在常规种运用数量和频率过高等问题,新优种和乡土原生树种运用相对较少。如果样地中乔木层女贞、广玉兰、香樟等树种运用广泛,而北美红栎、色叶槭、栓皮栎、浙江楠等新优及乡土种运用较少。灌木、草本层中也存在常规种运用过多的情况。建议在日后的公园建设中,提高对新优种的运用,特别是一些观赏效果好、生长适应性佳的乡土树种和野生种。注重公园绿地中局部景观节点中对草本植物的运用,通过增加一些观赏特性好的草花植物种类,如蒲苇(Cortaderiaselloana)、花叶芒(Miscanthussinensis‘Variegatus’)、天蓝鼠尾草(Saiviaofficinalis)、香彩雀(Angeloniasalicariifolia)、波斯菊(Cosmosbipinnatus)、银叶菊(Seneciocineraria)等,来丰富公园绿地植物景观的色彩和层次。

4.3天然次生林保护

天然次生林群落结构相对稳定,具有较丰富的树种、较高的物种多样性。在调研样地中,鼋头渚景区和锡惠景区分布着一定面积的天然此生林,如在鼋头渚景区广福寺周边分布有“栓皮栎―三角枫―荩草”群丛,群落高度约15m,郁闭度>85%,乔木层优势种为栓皮栎(Quercusvariabilis),伴生有白栎(Quercusfabri)、茅栗(Castaneaseguinii)、盐肤木(Rhuschinensis)等,灌木层有三角枫(Acerbuergerianum)、白檀、荚o(Viburnumdilatatum)、糯米条(Abeliachinensis)、红脉钓樟(Linderarubronervia)等,草本有荩草(Arthraxonhispidus)、爵床(Rostellulariaprocumbens)、贯众(RhizomaCyrtomii)、络石(Trachelospermumjasminoides)等,此类群物种丰富度高,群落结构相对稳定,生物多样性较高。笔者建议,在城市公园绿地建设中要加强对此类天然次生林的保护,避免城市化进程对城市森林的破坏,必要时对部分天然次生林条件合适可以采取封育保护措施,避免人为干扰。

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[11]W.J.Sutherland.生态学调查方法手册(英)[M].上海:科学技术文献出版社,1999.

植物多样性分析篇4

[关键词]柴油湿地植物根际土壤微生物群落磷脂脂肪酸

[中图分类号]TE991[文献码]B[文章编号]1000-405X(2013)-10-185-2

1引言(Introduction)

生物修复是消除石油烃和其他烃类污染物的基本途径之一(Harayamaetal.,2004)。研究显示含油污水灌溉刺激了稻田土壤中好氧异养细菌(AHB)和真菌的生长(李慧等,2005)。石油烃浓度较低时可以促进油菜生长,但是严重影响土壤中的微生物种类数量(李洪梅等,2010)。因此,研究石油污染土壤中微生物的群落结构特征的变化具有重要的理论和现实意义。

磷脂脂肪酸分析技术是一种不需要经过培养就能获得用于原位微生物群落结构的方法。磷脂脂肪酸(PLFAs)存在于活细胞的细胞膜中,在细胞死亡后很快被分解,因此其含量能反映微生物的活性。不同属的微生物通过不同生化途径而形成不同的PLFAs(Wu,2006),具有属的特异性。其组成及含量显示出极大的差异,可用来直接估价其微生物的生物量及群落结构,是一种较为准确、有效的研究方法(Zelles,1994;Guckert,1986)。本文以黄浦江-长江口沿岸湿地为研究区,选择土著植物草、香附子、茭白、芦苇为供试植物,采集根际土壤,分析不同植物根际土壤的微生物群落结构,并在实验室模拟条件下,研究柴油污染对根际土壤微生物群落结构的影响,探讨石油污染土壤中根际微生群落的变化及生物降解效应。来评价石油烃污染土壤的植物修复可行性,为油污湿地植物修复提供理论和技术支持。

2材料与方法(Materialsandmethods)

2.1样品采集与处理

研究样品采自黄浦江-长江口江岸湿地(N31°23’,E121°30’),草(Scirpustripueter)、香附子(Cyperusrotundus)、茭白(Zizanialatifolia)与芦苇(Phragmitesaustralis)是该区标志性植物群种。采样样品采集选择以上四种代表性植物,采集粘附或紧临根系的土样及没有植物生长的样品,取样深度5~20cm。挑除土壤样品中较大的杂质后,真空冷冻干燥后,过孔径

2.2模拟实验设计

模拟实验采用50mL锥形瓶,分别加入20g根际土和20g油污土,混合后加入无菌蒸馏水补充水分,不在添加营养物质,并加入0.64g柴油作为污染物,使混合土壤中的TPH含量为16000mg/kg。28℃避光静置培养14d,培养结束后,冷冻干燥。

2.3测定方法

2.3.1微生物活性

各种植物根系土壤的微生物活性以荧光素双醋酸酯(FDA)法测定(俞毓馨等,1990)。结果表示为abs・(g.2h)-1(干重),以此来量化土壤中微生物活性。

2.3.2PLFA的提取

采用稍加修改的Bligh和Dyer法提取和分析PLFA(BlighandDyer,1959):称取3g冷冻干燥的土样,以混合单相提取剂(氯仿:甲醇:柠檬酸比为1:2:0.8,v/v)提取,固相萃取分离磷脂。温和碱性甲酯化生成脂肪酸甲酯,进行GC-MS分析。

2.4数据处理

研究结果为3次重复实验的平均值,采用Excel2003和SPSS17.0软件进行单因子方差分析(One-wayANOVA)(李志辉等,2003)。

3结果与讨论(Resultsanddiscussion)

3.1柴油对微生物活性的影响

本实验中原始的5种土样中草根际的微生物活性最高,高于其他土样0.1abs・(g.2h)-1以上。而土样之间微生物活性差别不大,无论是根际与非根际土,还是不同植物的根际土之间均无显著性差异(P

3.2柴油对土壤PLFA组成的影响

各种土壤样品中共鉴定出磷脂脂肪酸29种,碳链长度从12到24,包括饱和、不饱和及支链脂肪酸。其中11种PLFA(i14:0、14:0、i15:0、15:0、16:1ω7c、16:0、i17:0、17:0、18:0、i20:0、22:0)在5种原始土样中均被检测到,5种原始土样中分别检测到20、19、22、22和21种单体PLFA,并未表现出明显的差异,与微生物活性的分析结果一致。在各种PLFA中,饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸占大多数,含量占总量的80%以上,其中12:0、16:0和16:1ω7c是主要的单体PLFA,根际土壤中单不饱和脂肪酸的比例显著高于非根际土壤(P

分析PLFA的种类可以发现,受到胁迫前后土壤中PLFA组成也显著变化(P

比较生物多样性指数可知,柴油对土壤PLFA多样性产生显著影响,无植物土壤中PLFA多样性仅为胁迫前的1/3。不同根际土壤中PLFA多样性在胁迫之前存在显著性差异(P

3.3柴油对土壤微生物群落结构的影响

由于不同微生物体酶系不同,致使不同的生物体遗传有特定脂肪酸,因此特征脂肪酸是不同微生物类群的生物标志物,某些脂肪酸的比值是反映微生物群落结构特征的重要依据(Soderberg,2004)。

分析实验结果,各种特征脂肪酸的含量在不同原始土样中存在显著差异(P

比较柴油胁迫前后土样征脂肪酸的变化可以发现,除芦苇根际土壤外,受胁迫后的土壤征脂肪酸含量显著降低(P

比较受胁迫后的不同土样,可以发现不同土样中的特征脂肪酸含量存在显著性差异(P

4结论(Conclusions)

本文研究了柴油短期胁迫对黄浦江-长江口沿岸湿地研究区土壤微生物群落的影响,研究证明柴油胁迫明显改变了土壤微生物群落结构:

(1)原始的5种土样中草根际的微生物活性最高,其他土样之间无显著性差异(P

(2)受到柴油胁迫后土壤中PLFA的种类明显减少,其中无植物土壤受到的影响最为明显,而芦苇根际土壤受柴油影响较小。受到胁迫前后土壤中PLFA组成也显著变化(P

(3)土壤PLFA多样性指数分析显示,不同根际土壤中PLFA多样性在胁迫之前存在显著性差异(P

参考文献

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植物多样性分析篇5

关键词:喀斯特;石灰性草地;植物多样性;

中图分类号:P931.5文献标识码:ADOI:10.11974/nyyjs.20150932005

我国西南喀斯特地区,生态环境脆弱,人为活动影响剧烈,植被破坏严重,喀斯特生态系统退化问题严重。而草地生态系统的可持续性发展、草地生产力的维持和生态服务价值的实现,在很大程度上依赖于草地植物的多样性。围栏封育作为一种低投入、经济的退化草地修复措施,在国内外天然植被保护和恢复中广泛应用。本研究旨在通过对贵州中部不同围封年限的喀斯特草地为对象,分析喀斯特石灰性草地植物群落数量特征、物种丰富度、多样性、均匀度等特征,以完善喀斯特石灰性草地现有植被资料,旨在为区域草地植被恢复提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验区概况

研究区位于黔中腹地龙里县,境内丘陵、低山、中山与河谷槽地南北相间排列,呈波状起伏。样地选择在贵州龙里县哪缦绻缺村,地处26°34′26″N和107°02′11″E,海拔1490m,属于中亚热带湿润季风气候,年均气温14℃,年均降水量1100mm,年度间降水量和热量变幅不大。该区地带性植被为亚热带暖性草丛草地,建群种为白健秆、金茅、野古草和十字苔草,伴生种为矛叶荩草、细柄草、野青茅、飘拂草等。

1.2样地设置及取样

分别在植被生长状况一致的草地示范区域设围封1a、2a、3栏样地,围栏面积30m×50m,并设30m×50m放牧对照样地,自由放牧采食,放牧强度中等。于2010~2012年对试验区进行植被数量特征测定,在7月中旬即地上生物量最高时,分别选取典型样地布置样方12个,样方面积1m×1m,分种统计植物的高度、盖度、密度、产量,将按植物种类齐地面刈割称重。

1.3群落结构丰富度指数与多样性指数

1.4种落分布均匀性指数

1.5数据统计分析

调查数据统计分析与整理,采用SPSS13.0软件和MicrosoftOfficeExcel2003软件完成。

2结果与讨论

2.1围封对草地植物数量特征的影响

喀斯特石灰性草地植物群落密度分析发现,无论在围封还是放牧条件下,群落中白健杆、金茅、野古草和矛叶荩草一直占据着优势地位,优势度为20.87%~26.99%,9.25%~11.87%,7.86%~13.22%和9.35%~11.44%,而十字苔草和小飞蓬的优势度受围封影响较大,其余草种则零星出现(表1)。不同年度所调查的植物种类存在一定差异性,但总体上表现为,围封会引起草地群落物种数出现增加趋势。

2.2围封对草地植物功能群多样性的影响

结果表明,围栏封育对草地群落植物物种多样性具有明显的影响。封育和放牧草地植物功能群多样性指数随着封育年限变化趋势不同,围封均表现为缓慢上升趋势,放牧则为先下降,后增加,再下降(图1)。喀斯特石灰性草地植物群落物种多样性分析发现,群落多样性指数随围封年限升呈现出先降低后升高的趋势(表2)。对照草地植物群落Shannon-Wiener多样性指数为2.315;围封1a草地植物群落Shannon-Wiener多样性指数为2.237;围封2a草地植物群落Shannon-Wiener多样性指数为2.184;围封3a草地植物群落Shannon-Wiener多样性指数为2.375。

2.3围封对草地物种丰富度及均匀性的影响

喀斯特石灰性草地植物群落丰富度分析发现,群落丰富度指数随围封年限升高逐渐增加。对照草地植物群落丰富度为3.549;围封1a草地植物群落丰富度为3.879;围封2a草地植物群落丰富度为3.872;围封3a草地植物群落丰富度为4.216。

喀斯特石灰性草地植物群落均匀性分析发现,群落均匀性指数随围封年限升高呈下降趋势。对照草地植物群落均匀度为0.876;围封1a草地植物群落丰富度为0.795;围封2a草地植物群落丰富度为0.737;围封3a草地植物群落丰富度为0.768;这一结果表明,喀斯特石灰性草地植物群落丰富度指数随围封年限升高逐渐增加,Shannon-Wiener多样性指数随围封年限升高呈现先降后升趋势,Peilow均匀性指数随围封年限升高呈现下降趋势。

3结论与讨论

喀斯特石灰性草地植物群落密度随围封年限逐渐增加,在本研究中,无论在围封还是放牧条件下,群落中白健杆、金茅、野古草和矛叶荩草一直占据着优势地位,而十字苔草、杜鹃和小飞蓬的优势度受围封影响较大,其余草种则零星出现。不同年度所调查的植物种类存在一定差异性,但总体上表现为,围封会引起草地群落物种数出现增加趋势,可能是由于长期放牧采食引起草地面积增加,主要表现在密度、盖度上,喀斯特石灰性草地植物群落丰富度指数随围封年限逐渐增加,Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数随围封年限呈现先降后升趋势,Peilow均匀性指数随围封年限呈现下降趋势。因此,适度围栏封育有利于喀斯特草地自然修复,是维持草地可持续利用和发展有效措施,但更长围封年限对喀斯特草地生物多样性的影响还有待进一步深入研究。

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植物多样性分析篇6

关键词江苏近岸海域;夏季;浮游植物;分布特征;多样性

中图分类号S932.2文献标识码A文章编号1007-5739(2013)04-0229-04

海洋浮游植物是海洋食物链的初级生产者,是海洋食物链中的主要构成部分,其种类组成和数量变动已成为影响海洋渔业资源数量变化的重要因素[1]。而研究特定海域的浮游植物群落结构是了解该海区海洋生态系统结构的基础[1]。江濒黄海,大陆海岸线北起苏鲁交界的绣针河口、南到长江口苏沪交界点,总长953.9km,15m等深线以内浅海水域面积为2.44万km2,占全国总面积的20%,在中国各省区中居首位,滩涂湿地和浅海是江苏省海洋的重要特征[3-5]。

关于江苏近岸海域浮游植物的研究开始的较早,1980―1981年江苏省海岸带和海涂资源调查就进行浮游植物数量分布和季节变化的周年调查,主要工作以分类和研究种群的生态分布习性为主[6]。近年来,对江苏近海海域浮游植物的相关研究也在持续进行,主要集中在浮游植物的叶绿素、初级生产力与环境影响方面[7-10],而对浮游植物群落及多样性研究方面报道较少,仅限于江苏局部海域[11]。该研究基于2006年夏季江苏省近岸海域调查中所获得的浮游植物资料,对浮游植物群落分布特征及其多样性进行了分析,为更好地了解该海域浮游植物群落状况对生态系统的影响提供基础资料。

1材料与方法

1.1调查时间和范围

调查在2006年7―8月进行,调查范围从江苏启东南部的长江口北支到江苏连云港北部平山岛附近海域(东经119°15′~120°30′,北纬31°30′~35°15′),共设67个站位,包含18个断面。调查站位分布见图1。

1.2调查方法

浮游植物样品采集依照《海洋生物生态调查技术规程》(国家海洋局908专项办公室,2006)[12]和《国家海洋调查规范(GB12763.6-91)》[13]进行,采取拖网采样的方式。拖网采样工具为浅水Ⅲ型浮游生物网(网身长140cm,网口直径37cm,网口面积0.1m2,网目76μm),由海底至表面垂直拖网。样品用5%中性甲醛溶液固定保存。采集的浮游植物样品经沉淀、浓缩,在显微镜下进行鉴定和细胞计数。每个样品取0.25mL水样置于计数框,在光学显微镜下镜检,并按种类计算细胞密度。

1.3数据分析

1.3.1聚类分析。群落结构的分析使用分层聚类法进行。聚类过程中选取出现频率大于20%的种类进行分析,其中指标间距离采用欧氏平方距离(squaredeuclideandistance),系统聚类方法采用组间连接法(between-groupslinkage),并对数据进行标准正态变换。

1.3.2多样性分析。采取分析物种多样性指数Shannon-Winner指数、物种丰富度Margalef指数、均匀度Pielou指数和优势种优势度的方法,计算公式如下:

优势度Y计算公式为:

Y=ni/Ni×fi

物种多样性指数采用香农-威纳指数(H′,Shannon-Weaverindex)(ShannonCEetal.),计算公式为:

H′=-■Pi×log2Pi

均匀度J(Pielou指数)(PielouECetal.)计算公式为:

J=H′/lnS

丰富度D(Margalef指数)(MargalefRetal.),计算公式为:

D=(S-1)/log2N

式中,N为采集样品中所有物种的总个体数,Ni为第i种的总个体数,fi为该种在各样品中出现的频率,s为样品中的物种总数,Pi为样品中的i种所占的比例[14-16]。

2结果与分析

2.1种类组成

江苏近岸海域夏季调查共鉴定浮游植物6门57属156种。其中硅藻门39属130种,种类数居首位,占83.3%;其次是甲藻门8属16种,占10.3%;蓝藻门3属3种,占1.9%;金藻门2属2种,占1.3%;绿藻门4属4种,占2.6%;黄藻门1属1种,占0.6%。

整个海域浮游植物以硅藻门种类为主。生态类型主要以近岸低盐性类群为主,代表种有中肋骨条藻(Skeletonemacostarum)、琼氏圆筛藻(Coscinodiscusjonesianus)、有棘圆筛藻(Coscinodiscusspinosus)、中华盒形藻(Biddulphiasinensis)等;辅以少量的外海高盐性类群和淡水类群,代表种有太阳双尾藻(Ditylumsol)、萎缩几内亚藻(Guinardiaflaccid)、爱氏角毛藻(Chaetoceroseibenii)、秘鲁角毛藻(Chaetocerosperu-vianus)、笔尖形根管藻(Rhizosolenisstyliformis)、叉角藻(Ceratiumfurca)和颤藻(Oscillatoriasp.)等。与20世纪80年代历史调查资料相比[6],2次调查种类数量没有太大差异,部分种类有一定变化。硅藻种数有所下降、蓝绿藻种趋增,指示调查水域的营养程度有缓慢增高的趋势。

2.2浮游植物丰度及分布特征

夏季调查海域浮游植物细胞丰度为5.41×102~1.99×108ind/m3,平均为4.98×106ind/m3。其中,硅藻在细胞丰度上占绝对优势,占浮游植物细胞丰度的93%,细胞丰度为5.41×102~1.99×108ind/m3,平均为4.63×106ind/m3;其次是蓝藻,占浮游植物细胞丰度的2.3%,细胞丰度为3.10×105~3.85×106ind/m3,平均为1.16×105ind/m3;再次为甲藻,占浮游植物细胞丰度的1.8%,细胞丰度为8.55×102~2.09×106ind/m3,平均为8.83×104ind/m3。

夏季浮游植物各站位细胞丰度水平分布情况见图2。夏季江苏省近岸海域浮游植物细胞丰度分布呈南高北低,且南部站位丰度较北部大。高密区主要分布在长江口北支、南通海域南部等区域,呈现出舌状分布。各站位浮游植物平均细胞丰度为5.55×103~7.72×107ind/m3,最高值出现在位于长江口的66站位,最低值为27站位。

与历史资料相比[6],此次调查的浮游植物细胞丰度远高于同期调查资料,淡水的蓝藻类也大量出现。说明该海域有适宜浮游植物大量繁殖的因素,如海水营养物质丰富,且携带大量营养物质的陆地径流入海。细胞丰度和水平分布呈现出南高北低的现象,而密集区域均出现在长江口北支的河口区域。如位于长江口北支、南通海域南部海域的65、62、64、60、57、50等站位,细胞丰度都在1×107ind/m3以上,这些站位细胞丰度和占总细胞丰度的一半以上。造成这种现象的原因可能是长江口北支是长江入海河道的一级汊道[18],径流量较江苏其他沿海地区入海河流要大。夏季,来自长江的营养物随江流入海,使该区域范围内浮游植物大量繁殖[19]。同时,受西南季风及暖流北上的影响,使该海域形成了沿岸低盐水系和外海高盐水系的混合区,形成了稳定的、利于浮游植物生长的环境条件。

2.3优势种

调查海域夏季浮游植物主要优势种情况见表2。其中,硅藻9种,甲藻2种。在硅藻优势种中,以圆筛藻的种类数和出现频率最高,种类数为3种,出现频率为52.38%~58.73%。部分种类如中肋骨条藻,不仅出现的频率较高(69.84%),而且占总丰度的比例较大(63.39%),表明该种类在调查海域形成优势种群,密集区出现在66站位,细胞丰度为7.71×107ind/m3。甲藻类尽管占的比例不大,但在浮游植物物种组成中也是一个重要的类群,密集区出现在50站位,细胞丰度为4.97×105ind/m3。

该海域此次调查优势种与历史资料相比[6],圆筛藻、角毛藻、布氏双尾藻、菱形海线藻等优势种地位并没有发生改变,说明这些种类是江苏近岸海域的区域种。这些物种细胞个体较大,生物量较高,在江苏海域生态系统中起着关键性的作用。此外,在海域南部由于长江径流的输入,海水盐度显著降低,因此,近岸低盐性的中肋骨条藻成为该海域的关键种类,其数量波动决定了整个海域浮游植物数量的动态变化,它的分布状况决定了海域浮游植物平面分布格局。该藻在江苏近岸海域常大量出现在近岸河口低盐水域,尤以长江口海域突出。中肋骨条藻主要密集出现在盐度为14~23、水温为20~28℃的水域,大体同夏季长江冲淡水的水舌环境条件一致,反映出该藻适于低盐环境。

2.4聚类分析

由图3可知,江苏近岸海域春季浮游植物可以分成3个类群。其中类群Ⅰ是由36个站位(1、2、3、4、5、6、7、8、9、12、14、15、17、18、21、24、29、30、32、33、35、36、37、38、39、40、41、42、43、45、47、50、52、54、58、61)组成的,主要优势类群为双尾藻-佛氏海毛藻-角藻类群;类群Ⅱ由18个站位(10、11、22、48、49、51、53、55、56、57、59、60、62、63、64、65、66、67)组成,主要优势种群为中肋骨条藻类群;其余站位构成了类群Ⅲ,主要优势类群为圆筛藻类群。结合监测站点图来看,类群Ⅰ站点主要位于海域北部和外海水域,类群Ⅱ站点主要位于长江口和南通近岸海域,类群Ⅲ站点主要位于江苏中部近岸海域。

通过对该海域的组成及群落结构进行聚类统计分析,结合环境指标差异性分析结果可以得出:该水域的浮游植物可分为3个类群(类群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),3个类群浮游植物优势种的差异较大;该水域各监测点位之间存在较大差异的理化指标主要是营养盐、盐度和透明度。类群Ⅰ:主要位于海域北部和外海水域,该水域的浮游植物类群主要优势种为双尾藻―佛氏海毛藻―角藻种群。该海域盐度相对偏高,海域盐度>28,透明度较高,但营养盐浓度要低于其他水域。类群Ⅱ:海域主要为长江来源的淡水以及低盐度的咸淡水所盘踞,这一海域营养盐丰富,这种低盐度的环境条件,比较适合低盐性种类,如中肋骨条藻、菱形海线藻的生长繁殖。类群Ⅲ:海域海水的营养盐较高,盐度较低,透明度不高,这种环境条件适于如圆筛藻等近岸低盐种的大量繁殖。

2.5群落多样性分析

调查海域浮游植物香农―威纳指数为0.017~4.630,平均2.62。从香农―威纳指数水平分布情况看,总的分布趋势为北高南低,以连云港海域北部区域为最高,而南通海域南部的长江口北支附近最低。香农―威纳指数最高值出现在连云港海域的7站位;最低值出现在南通海域的66站位。其原因主要为该站位细胞丰度很大,但物种数量仅为5种,而该站位的中肋骨藻密度很大,占该站位的95%以上,影响了香农―威纳指数。

Pielou均匀度指数为0.010~1.401,平均0.873。从Pielou均匀度指数水平分布情况看,调查海域北部的Pielou均匀度较高,南部较低。最高值出现在盐城海域的27站位;最低值出现在南通海域的66站位。表明尽管调查海域北部区域细胞丰度相对较少,但该区域各站位物种数量较大,物种分布较均匀。

Margalef指数为0.15~2.35,平均1.14。从Margalef指数水平分布情况看,调查海域Margalef指数分布呈现中部低并向南北递增的趋势,以盐城近岸海域最低,且北部海域总体较南部海域高。Margalef指数最高值在南通北部海域的53站位,该站物种数为47种;最低值在66站位,该站物种数为2种。说明Margalef指数与物种数量关系较大,而66站位是由于中肋骨藻的影响。

从各站位多样性指数水平来看,浮游植物群落的生物多样性和均匀度下降,优势度上升,往往与调查海域的富营养化相关。在夏季,由于受到陆地径流带来的营养物质的影响,尤其长江等主要入海径流,海域富营养化水平较高,造成浮游植物种类组成发生变化,数量减少,多样性降低,如长江口北支海域中肋骨条藻的大量繁殖,细胞丰度达7.71×107ind/m3,而该海域多样性指数仅为0.017,均匀度为0.01,这与该海域的富营养化有密切关系。其结果容易导致海域生态环境的进一步脆弱和恶化。

3结论

(1)江苏迈岸海域夏季浮游植物种类丰富,硅藻是主要类群。调查期间共采集到浮游植物6门57属156种,其中硅藻39属130种,占总种数的83.3%。

(2)江苏迈岸海域夏季浮游植物数量较高,整个海区年平均丰度为4.98×106ind/m3。硅藻在细胞丰度上占绝对优势,平均为4.63×106ind/m3。浮游植物种类数的平面分布表现为南高北低,高密区主要分布在长江口北支、南通海域南部等区域。

(3)聚类分析结果显示,江苏近岸海域春季浮游植物可以分成3个类群,即双尾藻―佛氏海毛藻―角藻类群,中肋骨条藻类群及圆筛藻类群。

(4)江苏迈岸海域夏季浮游植物多样性(香农―威纳指数)、均匀度(Pielou均匀度指数)和丰富度(Margelef指数)都较高,年平均值分别为2.62、0.873和1.14。平面分布呈北高南低,表明群落结构北部较南部稳定。

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