全 文 ： 邓培雁，赖光波，雷远达，王旭涛，刘威. 基于附生硅藻的川蔓藻水质综合需求研究[J]. 生态科学, 2012, 31(4):406-412.
DENG Pei-yan, LAI Guang-bo, LEI Yuan-da, WANG Xu-tao, LIU Wei. Water quality integrated assessments of Ruppia maritime
using epiphytic diatom[J]. Ecological Science, 2012, 31(4): 406-412.
基于附生硅藻的川蔓藻水质综合需求研究
邓培雁1，赖光波 1，雷远达 1，王旭涛 2，刘威 2
1. 华南师范大学化学与环境学院，广东，广州 510631
2. 珠江流域水环境监测中心，广东，广州 510611

【摘要】选择生长良好的川蔓藻群落，计算其表面附生硅藻的特定污染敏感指数（IPS）和硅藻生物指数（IBD）及其生态
类群，以期阐明川蔓藻对水环境的综合需求，为川蔓藻的恢复和保护提供有价值的参考。结果显示，川蔓藻上附生硅藻共
36 种，分属 9 科 13 属，以异极藻属(Gomphonema) 、舟形藻属(Navicula)和菱形藻属（Nitzschia）为主，优势种有 Cocconeis
placentula var. euglypta，Cymbella tropica，Achnanthidium minutissimum，Nitzschia amphibia 和 Gomphonema minutum。硅藻
指数 IPS 和 IBD 显示水体质量为“好”。耐 N-自养型和兼性 N-异养型生态类群、需氧较高和中等需氧、喜中性类群至喜碱性、
微咸水、β-中污和 α-中污染性以及富营养性硅藻类群分别大于总数的 70%、60%、80%、70%、70%和 80%以上。以上结果
表明，川蔓藻水体环境 pH 值 7.0～8.0 之间， Cl 含量大致介于 0.1~0.5 g•L-1之间，水体 N 浓度较低，有机污染程度较轻，
氧气较为充足，适度的营养物质促进川蔓藻的生长，IPS 和 IBD 可以综合显示川蔓藻对水环境的需求。
关键词：川蔓藻；硅藻；IPS；IBD；生态类群
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2012.04.011 中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2012)04-406-07
Water quality integrated assessments of Ruppia maritime using epiphytic diatom
DENG Pei-yan1, LAI Guang-bo, LEI Yuan-da1, WANG Xu-tao2, LIU Wei2
1. School of Chemistry and Environment, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
2. Bureau of Pearl River Water Resource, Guangzhou 510611, China
Abstract: The indices of specific pollution sensitivity index (IPS) and standardized biological diatom index
(IBD) are applied on Ruppia maritime with good living form to evaluate water ecological quality based on
epiphytic diatom community. There are 36 diatom species belonging to 9 families and 13 genera with the
dominant species of Cocconeis placentula var. euglypta，Cymbella tropica，Achnanthidium minutissimum，
Nitzschia amphibian and Gomphonema minutum. The results show IPS and IBD vary from 10.3 to 13.6 and from
14 to 14.7, respectively, indicating the good water ecological quality of R. maritime. There are more than 70%,
60%, 80%, 70%, 70% and 80%, respectively, of diatom ecotype of autotrophic and heterotrophic nitrogen uptake
metabolism, high and moderate oxygen requirement, circumneutral and alkaliphilous pH, fresh brackish salinity,
β-mesosaprobous and α-mesosaprobous saprobity, and eutrophic state. The results indicate the good water
ecological quality of R. maritime is pH 7.0-8.0, Cl concentration 0.1-0.5 g•L-1, relatively low N contents, low
organic pollutions, enough oxygen and moderate nutrient concentrations. IPS and IBD can comprehensively
indicate the above environment requirements for R. maritime.

Key words: Ruppia maritime; diatom; IPS; IBD; ecotype

收稿日期：2011-12-28收稿，2012-02-18接受
基金项目：国家自然科学基金资助项目（No. 30700111）,国家重大科技专项（No. 2009ZX07211-009）；公益性行业科研专项(No. 201001021),水利部“948”
引进项目(No. 201007)
作者简介:邓培雁（1974—），女, 副教授，博士，研究方向为污染生态学， Email： dpy213@126.com
第 31卷 第 4期 生 态 科 学 31(4): 406-412
2012 年 7 月 Ecological Science Jul. 2012
1 前言(Introduction)

川蔓藻 (Ruppia maritima ) 是广泛分布在我国
及世界其它地区河口海岸湿地的一种典型沉水植物，
对维持河口海岸湿地生态系统健康具有举足轻重的
作用 [1-2]。
但是，近几十年来，川蔓藻大量减少，种群分布
范围日益缩小，我国广东、广西、海南、香港河口海
岸湿地中的川蔓藻群落也已处于严重退化状态 [3]。鉴
于川蔓藻在海岸生态系统中的重要作用，国外生态学
家对影响其生存的许多限制因素，如光、盐度、温度、
营养条件等进行了广泛的研究，希望能够找出其种群
衰退的主要因素并最终使之恢复原有分布 [4-5]。但是，
以上研究多为单因素的水质物化监测指标，尽管具有
灵敏、快速、精确等优点，但无法表明川蔓藻对各种
水质因素的综合需求以及各种水质因素对川蔓藻所
产生的综合生态效应。
由于附生硅藻对河流营养盐、酸碱度、氮、含氯
度、重金属污染等环境因子有灵敏反映，从而被认为
是水环境可靠的生物指示种[6-8]。20 世纪 70 年代起，
附生硅藻就被用来评价水质，并形成 IPS，IBD,
IDAP、SHE、WAT、DG、DES、CEE 等众多的河流
硅藻生物评价指数[9-11]。其中，应用最广泛的硅藻评
价指数有特定污染敏感指数（IPS）[9]和硅藻生物指
数（IBD）[10]，IPS 指数对采样得到的所有物种（包
括热带物种）进行计算，而 IBD 指数选择了 209 种
在法国淡水中典型指示型物种进行计算。这两个指数
都可以用来评价一个水域的生物质量、监测一个水域
生物质量的短暂变化和监测河流生物质量的空间变
化等。IPS、IBD 是通过计算硅藻个体与水质 BOD、
COD、TP、TN 等多项因素的敏感度和指示值得到的
综合指标，反映了各种环境因素对硅藻所产生的综合
生态效应。
用硅藻指数 IPS、IBD 来综合反映川蔓藻对水环
境质量的需求还未见研究与报道，本文计算了川蔓藻
表面的附生硅藻指数、分析了其生态类群，阐述了川
蔓藻对水环境的综合需求，以期为川蔓藻的恢复和保
护提供有价值的参考。

2 材料与方法 (Materials and methods)

2.1 采样点及采样方法
2009 年 5 月，分别于上海崇明岛的一养殖水塘
及广东台山市赤溪镇一咸水塘采集川蔓藻（下文简称
区域 A 及区域 B），采用目测法选取川蔓藻群落生长
良好的区域，区域内地势开阔，无树荫遮挡，无明显
污水汇入，每个区域任意选取 3~5 株个体，清水轻洗，
用手用力挤压川蔓藻枝条，收取汁液，甲醛固定。

2.2 硅藻镜检与计数
硅藻样品 H2O2 消解，Naphrax（RI =1,74）封片，
100×油镜镜头下检出，视野内所有的硅藻样品及破损
面积不超过 1/4 都要鉴定和计数，计数总数超过 400，
计数结果可以用不同种的相对丰度和比例来表示。

2.3 指数计算与水质评价
IPS，IBD 使用 OMNIDIA(3.2)软件计算，水质
硅藻生物评价标准如下：IPS-IBD ≥ 17，很好；17 >
IPS-IBD ≥ 13，好；13> IPS-IBD ≥ 9，中等；9>
IPS-IBD ≥ 5，差；IPS-IBD <5，很差[12]。

2.4 硅藻生态类群划分
Van Dam[13]以水体酸碱度、溶解氧、盐度、N-
自养性、承受有机污染程度等指标将硅藻划分为不同
的生态类群。其划分方法如表 1。

3 结果 (Results)

表 2 显示，两区域内共鉴定出附生硅藻 36 种，
分属 9 科 13 属，区域 A 和 B 内，附生硅藻种类分别
为 25 和 14 种，区域 A 以异极藻属(Gomphonema) 和
舟形藻属(Navicula)的种类数最高，区域 B 以舟形藻
属(Navicula)和菱形藻属（Nitzschia）最多。区域 A
中优势种 Cocconeis placentula var. euglypta，Cymbella
tropica ， Achnanthidium minutissimum ， Nitzschia
amphibia和Gomphonema minutum种类数分别占总计
数 27.7%， 12.1%，9.2%，8.7%和 7.8%。区域 B 中
优势种 Nitzschia sociabilis，Navicula reichardtiana 种
类数分别占总计数的 54.6%和 17.2%。
图1显示了两区域内附生硅藻的不同生态类群比
例，其中两区域内以 pH、含盐度（Cl）、耐有机污染
（Saprobity）、营养级（Trophic state）划分的硅藻生
态类群表现出较高的一致性，以氮的吸收代谢
（Nitrogen uptake metabolism）和需氧程度（Oxygen
requirements）划分的生态类群在两区域内有一定的
差异，但是两区域内均以耐 N-自养型和兼性 N-异养
4 期 邓培雁，等. 基于附生硅藻的川蔓藻水质综合需求研究 407
型硅藻生态类群为主，其总数大于总硅藻类群的
70%(图 1，C)，而需氧较高和中等需氧的硅藻类群大
于总数的 60%。
表 3 为两区域内基于附生硅藻的川蔓藻水质需

表 1 硅藻生态类群的划分
Table 1 Classification of ecological indicator values
指标
Indicator
类别
Type
描述
Character
范围
Values
1 喜酸性 Acidobionti pH <5.5
2 喜偏酸性 Acidophilous pH <7
3 喜中型 Circumneutral pH=7
4 喜碱性 Alkaliphilou pH >7
5 唯碱性 Alkalibionti pH >7
水体酸碱度
pH
6 无差异 Indifference
1 淡水 Fresh Cl <100 mg·L-1
2 微咸水 Fresh brackish Cl <500 mg·L-1
3 中咸水 Brackish fresh Cl 500 ~1000 mg·L-1

盐度
Salinity
4 咸水 Brackish Cl 1000 ~5000 mg·L-1
1 专性 N-自养 Nitrogen-autotrophic taxa
2 耐 N-自养 Nitrogen-autotrophic taxa
3
兼性 N-异养
Facultatively nitrogen-heterotrophic tax



氮吸收
Nitrogen uptake
4
专性 N-异养
Obligately nitrogen-heterotrophic tax

1 很高 Continuously high 100%
2 高 Fairly high >75%
3 中等 Moderate >50%
4 低 Low >30%

氧气需求
Oxygen requirements
5 很低 Very low 10%
1 贫污染性 Oligosaprobous BOD5 < 2 mg·L-1
2 β-中污染性 β-mesosaprobous BOD5 2 ~ 4 mg·L-1
3 α-中污染性 α~-mesosaprobous BOD5 4~ 13 mg·L-1
4
α-中污染性与强污染性
α~-meso / polysaprobou BOD5 13~22 mg·L
-1


腐殖程度
Saprobity
5 强污染性 Polysaprobous BOD5 >22 mg·L-1
1 贫营养 Oligotraphentic
2 贫至中富营养 Oligo-mesotraphentic
3 中营养 Mesotraphentic
4 中至富营养 Meso-eutraphentic
5 富营养 Eutraphentic
6 超富营养 Yypereutraphentic


营养状态
Trophic state
7 无差异 Oligo to eutraphentic
408 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷
求的综合评价结果，区域 A 内，IPS 和 IBD 均显示
水体质量为“好”，区域 B 内，IBD 显示水体综合质
量为中等， IPS 显示水体综合质量为“好”，IPS 及
IBD 生物评价并不完全一致。

表 2 两区域内川蔓藻上附生硅藻种类
Table 2 Distribution of diatoms in two sampling sites

表 3 硅藻生物指数 (IBD) 和特定污染敏感指数（IPS）评价结果对比
Table 3 Water quality assessments by diatom index of IBD and IPS
评价指标
Index
区域 A
Sampling site A
区域 B
Sampling site B
硅藻生物指数（IBD）
评价结果 Assessment results
13.6
好
10.3
中等
特定污染敏感指数(IPS)
评价结果 Assessment results
14.7
好
14
好
区域 A (Sampling site A) 区域 B (Sampling site B)
种名
（Species）
百分比（%）
Percentage
种名
（Species）
百分比（%）
Percentage
Achnanthidium minutissimum 9.2 Cocconeis placentula var.euglypta 4.6
Amphora montana 0.5 Cyclotella meneghiniana 0.6
Cocconeis placentula var.euglypta 27.7 Fallacia insociabilis 1.7
Cymbella tropica 12.1 Gomphonema parvulum 2.3
C. turgidula 2.9 Hantzschia amphioxys 0.6
Eunotia minor 1.5 Navicula reichardtiana 17.2
E. bilunaris 0.5 N. subminuscula 6.3
Fragilaria ulna 1.0 N. cryptotenella 1.1
Gomphonema minutum 7.8 N. elginensis 1.1
G. pumilum 4.4 N. viridula var.germainii 1.1
G. parvulum 2.9 Nitzschia sociabilis 54.6
G. gracile 1.0 N. amphibia 5.2
G. truncatum 1.0 N. subacicularis 0.6
G. clevei 0.5 Tryblionella apiculata 2.9
Navicula capitatoradiata 4.4
N. cryptocephala 4.4
N. cryptotenella 0.5
N. eichorniaephila 0.5
Nitzschia amphibia 8.7
N. sinuata 2.4
N. digitoradiata 1.0
Planothidium frequentissimum 1.5
Pinnularia subcapitata 0.5
Rhoicosphenia abbreviata 1.9
Sellaphora pupula 1.0
4 期 邓培雁，等. 基于附生硅藻的川蔓藻水质综合需求研究 409



图 1 川蔓藻附生硅藻生态类群划分
Fig. 1 Classification of diatom on Ruppia maritime

4 讨论 (Discussion)

本研究中，由目测观测到川蔓藻生长良好，硅藻
综合指数 IPS、IBD 均显示其生长的水环境综合质量
良好，这二者有着较好的一致性。同一区域内 IPS 和
IBD 对水环境评价的差异，可能主要由 IPS 和 IBD
指数计算所选择的硅藻种类不同而引起。
川蔓藻生存的酸碱度范围十分广泛，能在 pH 为
6.0～10.4 之间的水体中生存[14]，pH 值 7.0～8.0 时繁
殖能力较高[15]。碱性达到 10.2 以上时其生长量迅速
降低[16]。在酸性条件下（pH 达 5.0 时），没有川蔓藻
存活。依据 pH 偏好，Van Dam[13]将硅藻划分为喜酸
性、喜偏酸性、喜中性、喜碱性、唯碱性和无差异 6
个生态类型，其中，喜中性类群至喜碱性生态类群
410 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷
pH 值在 7.0~8.0 之间，附生硅藻的生态类群与以往观
测到的川蔓藻的 pH 生长范围显示出较高的一致性。
本实验附生硅藻类群均以微咸水性种类占优势，
依据 Van Dam[13]根据盐度划分的生态类群，本次实验
水体 Cl 含量大致介于 0.1~0.5 g·L-1 之间。研究表明
川蔓藻是一种具有显著耐盐性的淡水植物[17]，其生长
的盐度范围十分广泛，在盐度为 0~70 g·L-1 范围内都
能够存活[18]。在实验室培养川蔓藻的研究中发现，天
然海水或人工海水在盐度为 10 g·L-1 时生长量最大
[19]。因此，使用硅藻盐度生态类群能较好地表明川蔓
藻对盐度的需求。
川蔓藻在相当广的N浓度范围内生存，其在TN、
NO2~N、 NO3~N、NH3~N 浓度范围 0.6~14.0 mg·L-1，
0.0~0.17 mg·L-1、0.0~7.1 mg·L-1、0.01~2.6 mg·L-1都
能 够 生 存 ， 依 照 地 表 水 环 境 质 量 标 准
（GB3838-2002），只考虑 TN 和 NH3-N 两项指标时，
川蔓藻能在Ⅰ~Ⅴ类水域中生存。许多研究表明硅藻
能够利用水体中的有机氮，由于缺乏足够量化的实验
数据支持，Van Dam(1994)在以氮的吸收代谢划分硅
藻生态类群时，耐 N-自养型生态类群定义为氮自养，
能忍受一定的水体中逐渐升高的有机结合态氮，而兼
性 N-异养型硅藻生态类群必须从水体中吸收一定的
有机结合态氮。由于这是一个定性描述，无法比较本
研究中川蔓藻 N 浓度的确切范围，但由于耐 N-自养
型生态类群较多，指示出本实验中水体 N 浓度较低，
川蔓藻的生存环境较好。
川蔓藻生长水体 DO 指标，国内外文献均较少涉
及。根据 Van Dam 依据溶解氧对硅藻生态类群的划
分，较高需氧与中等需氧的硅藻生态类群，水体 O2
饱和度分别大于 75%和 50%。本实验中，较高需氧
与中等需氧的硅藻生态类群比例较高指示了川蔓藻
生长的环境中氧气较为充足。
在硅藻耐有机污染生态类群的划分中同时使用
了 O2 饱和度和 BOD5 两个指标。β-中污染 O2 饱和
度为 70%~85%，BOD5 为 2~4 mg·L-1,α-中污染性 O2
饱和度为 25%~70%，BOD5 为 4~13 mg·L-1。根据 Van
Dam(1994) 的划分，本研究中优势种 Nitzschia
amphibia ，Navicula reichardtiana 显示水体的高腐殖
程度和缺氧状态，归类为α -中污染性类群，
Gomphonema minutum，Nitzschia sociabilis 为中等到
重度有机污染水体指示种，归类为β-中污类群。两
个研究区域内，β-中污和α-中污染性硅藻类群占到
总类群的 80%以上，说明水体受到一定程度的有机污
染，这也许与本实验中川蔓藻采样于养殖水塘有关。
依据Van Dam[13]的划分，本实验两区域内硅藻的
优势种Cocconeis placentula var. euglypta 和
Achnanthidium minutissimum分别为低营养水体和富
营养化水体指示种[20]，显示出水体具有一定程度的富
营养化。Kantrud[21]在讨论川蔓藻生长环境的影响因
子时，认为适度的营养物质（N、P、K等元素）浓度
能促进川蔓藻的生长，但在富营养水体中，如果生长
大量的浮游植物和附生植物会严重限制川蔓藻的生
长。本实验中，两区域内以富营养种为主，也许指示
此时的水体适宜川蔓藻群落的生长。
综上所述，本研究中 IPS、IBD 对川蔓藻水体综
合质量具有良好的指示作用，其附生硅藻的生态类群
也能够较好的解释川蔓藻对水体环境水质的要求，这
对川蔓藻的保护和恢复提供了良好的理论基础，但
IPS、IBD 以及硅藻生态类群的划分均基于对欧洲硅
藻生物习性的研究，其适用性还需要开展进一步的研
究。

参考文献 (References)

[1] 颜素珠. 中国水生高等植物图说[M]. 北京:科学出版社，
1983. 335.
[2] Bushmann P J M, Ailstoc S K. Antibacterial compounds in
estuarine submersed aquatic plants[J]. Journal of
Experimental Marine Biology and Ecology, 2006,
331:41-50.
[3] 陈桂珠，兰竹虹，邓培雁. 中国湿地专题报告[M]. 广州：
中山大学出版社，2005. 122.
[4] Lesley R M, Stephen T K, Michael J. Physiological effects
of short-term salinity changes on Ruppia maritime[J].
Aquatic botany, 2003, 75:293-309.
[5] Megan K. Effect of salinity changes on growth of Ruppia
maritime L[J]. Aquatic Botany, 2005, 77: 235-241.
[6] Battarbee R, Flower R J, Juggins S. The relationship
between diatoms and surface water quality in the Hoylandet
area of Nord Trondelag[J]. Hydrobiologia, 1997，348:
69-80.
[7] Kelly M G. Use of the tropic diatom index to monitor
eutrophication in rivers[J]. Water research, 1998, 32:
236-242.
[8] Van Dam H. Partial recovery of moorland pools from
acidification: indications by chemistry and diatoms[J].
4 期 邓培雁，等. 基于附生硅藻的川蔓藻水质综合需求研究 411
Netherlands Journal of Aquatic Ecology, 1997, 30:
203-218.
[9] Coste M, Ricard M. Diatomées continentales des ĭles de
Tahiti et de Moorea (Polynésie Francaise) // Ricard M,
COSTE M. Ouvrage dédi é á la mémoir e du Professeur
Henry Germain (1903-1989) [M]. Lyon: Agence de ľEau
Rhŏne, 1990. 28-32.
[10] Prygiel J, Coste M. Use of Algae for Monitoring Rivers III,
Douai, Agence de ľEau Artois-Picardie[M]. Lyon : Agence
de ľEau Rhŏne, 1999. 165-179.
[11] Stevenson R J, Hashim S. Variation in diatom community
structure among habitats in sandy streams[J]. Journal of
phycology, 1989, 25: 678-686.
[12] AFNOR NF T90-344. Determination de lindex poissons
rivière (IPR) [M]. Lyon: Agence de ľEau Rhŏne, 2004.
[13] Van Dam H, Mertens A, Sinkeldam J. A coded checklist
and ecological indicator values of freshwater diatoms from
the Netherlands[J]. Netherlands Journal of Aquatic Ecology,
1994, 28(1): 117-133.
[14] Verhoeven J T A. The ecology of Ruppia-dominated
communities in Western Europe. I. Distribution of Ruppia
representatives in relation to their autecology[J]. Aquatic.
Botany, 1979, 6: 197-268.
[15] Lacroix C R, Kemp J R. Developmental morphology of the
androecium and gynoecium in Ruppia maritima L.
considerations for pollination[J]. Aquatic Botany, 1997, 59:
253-262.
[16] Sand-jensen K, Gordon D M. Differential ability of marine
and freshwater macrophytes to utilize HCO3 and CO2[J].
Marine Biology, 1984, 80:247-253.
[17] Thursby G B. Root exuded oxygen in the aquatic
angiosperm Ruppia maritima[J]. Marine Ecology Progress
Series, 1984, 16: 303-305.
[18] Zieman J C. The ecology of the seagrasses of south Florida:
a community profile[J]. US Fish and Wildlife Survey, 1982,
12: 3.
[19] Thursby G B. Nutritional requirements of the submerged
angiosperm Ruppia maritima in algae-free culture[J].
Marine Ecology Progress Series, 1984, 16: 45-50.
[20] Lobo E A, Callegaro V L M, Hermang G. Use of epilithic
diatoms as bioindicators from lotic systems in southern
Brazil, with special emphasis on eutrophication[J]. Acta
Limnologica Brasiliensia, 2004, 16(1): 25-40.
[21] Kantrud H A. Wigeongrass ( Ruppia maritima L.): A
literature Review[J]. US Fish and Wildlife Survey, Fish and
Wildlife Research, 1991, 10-58.






（上接第405页）
Monimopetalum chinense (Celastraceae)[J]．Conservation
Genetics，2009，10(5) : 1497-1499．
[15] Li H S, Xie G W, Blum M J，Zhen Y S, Lin M Z, Guo P G..
Genetic diversity of the endangered Chinese endemic plant
Monimopetalum chinense revealed by amplified fragment
length polymorphism(AFLP)[J]. Biochemical Systematics
and Ecology, 2011, 39: 384-391.
[16] 王志强. 突脉青冈群落物种多样性的初步研究[J]. 山东
林业科技，2005，(5)：14-15.
[17] 王晓鹏，陈正涛，高林，徐如松，胡友军. 安徽皇甫山
黄檀群落物种多样性初步研究[J]. 生物学杂志，2005，
22(5)：33-35.
[18] 马克平, 黄建辉, 于顺利, 陈灵芝. 北京东灵山地区植
物群落多样性的研究—II 丰富度、均匀度和物种多样性
指数[ J] . 生态学报, 1995, 15( 3) : 268－277.
[19] Pielou E C. Ecological diversity [ M] . New York: John
Wiley & Sons, 1975.
[20] 孙儒泳，李庆芬，牛翠娟，娄安如. 基础生态学[M]. 北
京: 高等教育出版社, 2002, 155.

412 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷