水質理化指標與藍菌物種多樣性、物種豐度之相關性

我們首先運用前兩節所述之藍菌物種多樣性（Shannon-Wiener index, H’）和物種豐度（species richness）兩個生物指標來與河川污染

程度指標（以下簡稱RPI）、河川水質指數（以下簡稱WQI）、總磷（Total P）、總氮（Total N）四個水質理化指標進行相關性分析。根據表 3-24 的分析結果，我們發現，不論是藍菌的物種豐度或是物種多樣性，其 在卑南、太平兩溪的變化與上述四種水質理化指標之間都不具有顯著 的統計相關性。不過若就藍菌生物指標與水質指標兩者的相對變化方 向來看的話，則可發現其存在有一致的趨勢，亦即：污染程度越高的 河川流域，其所出現之藍菌種類數越少（r = - 0.023 與 r = - 0.202），

而生物歧異性也越小（r = - 0.170 與 r = - 0.110）。因此，雖然上述指 標間的相關強度不高，且未達統計顯著水準，但或許仍可以提供我們 作為未來研究上的參考資料。

二、水質理化指標與藍菌目絕對豐度、相對豐度之相關性

根據上一段的分析結果，由於藍菌的物種多樣性和物種豐度與河 川水質之間並未存在顯著的相關性，我們認為上述二個推估性指標對 於水質變化的低敏感度或許並不適宜作為監測河川污染的生物指 標。因此，接下來我們改變分析策略，以較接近原始資料的生物指標，

亦即絕對豐度與相對豐度來檢視其與河川水質變化的關係。

首先，我們以本研究採樣培養所得不同藍菌目之絕對豐度與相對 豐度為分類依據，與上述相同的四項河川水質指標進行相關性分析。

根據表3-25 以及表 3-28 的分析結果我們可以知道，在五種不同的藍 菌目當中，色球藍菌目不論是絕對豐度或相對豐度都與 WQI 之間存 在顯著的負相關性。也就是說，以絕對豐度而言，色球藍菌目菌落數 越多的流域，其河川水質越差（r = - 0.52）；其次以相對豐度而言，

色球藍菌目族群所佔比例越高的流域，其河川水質也越差（r = - 0.39）。而就相關強度來說，雖然兩者同樣達到統計顯著水準，但絕 對豐度與 WQI 的相關性則是比相對豐度要來得高。除此之外，色球 藍菌目的絕對豐度不僅與 WQI 之間具有顯著負相關性，它與 RPI 之 間也同樣具有顯著的負相關性，亦即：河川污染程度越高的流域，其 色球藍菌目菌落數也越多（r = - 0.50）。至於其他四個藍菌目的菌落

豐度，則不論是對於河川水質指數抑或河川污染程度指標而言，其相 關強度都很弱（0.003≦｜r｜≦0.220），且皆未達統計顯著水準。

三、水質理化指標與藍菌屬絕對豐度、相對豐度之相關性

在知道色球藍菌目是與卑南溪、太平溪河川水質關係最密切的藍 菌目之後，我們接著更進一步以色球藍菌目之下各個藍菌屬的絕對豐 度、相對豐度與WQI 及 RPI 進行相關性分析，分析結果如表 3-26 與 表3-29 所示。由表 3-26 我們可以發現，微囊藍菌屬與史坦尼爾藍菌 屬兩者的絕對豐度都與WQI 之間具有顯著的負相關性（r = - 0.34 與 r = - 0.44）。再由表 3-29 來看，同樣可以發現微囊藍菌屬與史坦尼爾 藍菌屬的相對豐度也都與WQI 之間具有顯著的負相關性（r = - 0.31 與r = - 0.37）。也就是說，越是水質不佳的流域，微囊藍菌屬與史坦 尼爾藍菌屬的菌落數越多，而這兩個藍菌屬在藍菌族群中所佔的相對 比例也越高。另外，史坦尼爾藍菌屬不論在絕對豐度或相對豐度上，

其與 WQI 的相關強度都較其他藍菌屬要高，可見該屬是在本研究所 涵括的河川流域中對於水質變化最敏感的藍菌屬。

除了微囊藍菌屬與史坦尼爾藍菌屬以外，在色球藍菌目之下與 WQI 有顯著相關性的第三個藍菌屬是梨果藍菌屬。該屬之相對豐度

與WQI 之間同樣具有頗高的相關強度（r = 0.35），至於其絕對豐度與 WQI 的關係雖較弱（r = 0.22）且未達統計顯著，但仍較其他各屬的 相關性高。而值得注意的是，梨果藍菌屬之相對豐度與 WQI 的關係 是正向的，換句話說，水質越佳的流域，梨果藍菌屬在藍菌族群中所 佔的相對比例也越高。

其次，在其他非色球藍菌目的各藍菌屬之菌落豐度與河川水質的 相關性方面，綜合表3-27 與表 3-30 的分析結果，正與我們在前述第 二點當中所提相呼應，也就是：色球藍菌目以外的其他四個藍菌目，

其下的各藍菌屬與 WQI 及 RPI 的關係，不論是從絕對豐度或相對豐 度來看，都不具有顯著的統計相關性，而且相關強度大多偏弱（0.003

≦｜r｜≦0.210）。

四、河川優養化指標與藍菌絕對豐度、相對豐度之相關性

總磷（Total P）與總氮（Total N）兩者皆是在河川優養化監測工 作上常被運用，而且比較容易取得資料的指標，因此在本研究中，我 們也一併將這兩項數據納入分析，來檢視卑南、太平兩溪的藍菌絕對 豐度、相對豐度與河川優養化的關係。首先我們由表 3-25 可以看到，

色球藍菌目的絕對豐度是在各目藍菌中當中唯一與河川總氮含量有

顯著正相關的族群（r = 0.51），該目藍菌之菌落數隨水中總氮含量的

昇高而增加。其次再以表 3-28 而言，各藍菌目之相對豐度則與河川 總磷、總氮含量皆無相關。

進一步就各個不同藍菌屬與優養化指標的分析結果來看的話，在

表3-26、表 3-27、表 3-29、表 3-30 四個資料欄位當中，與河川總磷、

總氮含量具有顯著統計相關的藍菌屬共有三個，分別為：c表 3-26 當中的微囊藍菌屬絕對豐度與總氮含量（r = 0.66）；d表 3-29 當中的 微囊藍菌屬相對豐度與總氮含量（r = 0.56）；以及e表 3-29 當中的線 形棒條藍菌屬相對豐度與總磷含量（r = 0.71）。透過上述結果我們可 以發現幾個值得注意的特點：一、這三種藍菌屬的菌落豐度與河川優 養化指標皆呈現正相關，也就是菌落數或菌落比例是隨著水中總磷或 總氮含量的升高而增加的。二、微囊藍菌屬不論在菌落數或菌落比例 上皆受到河水總氮含量的密切影響。三、線形棒條藍菌屬雖然在菌落 數方面與總磷含量的相關性未達統計顯著（r = 0.20），但其在菌落比 例上與總磷含量的相關強度卻較微囊藍菌屬要高出許多，可見河川總 磷含量對於線形棒條藍菌屬在藍菌族群中所佔比例的高低狀況有著 重要的影響。

五、卑南溪、太平溪指標性藍菌對於河川水質污染程度的解釋力

根據這一節第一、二、三點當中針對卑南溪與太平溪水質理化指 標與當地各種不同藍菌生物指標之相關性分析結果，我們可以歸納出 兩個重點，亦即：c在本研究所採用的四項藍菌生物指標（物種豐度、

物種多樣性、絕對豐度、相對豐度）中，只有絕對豐度與相對豐度才 是與河川水質之間具有顯著相關性的生物指標；而d在本研究中採樣 培養所得的各種藍菌當中，只有色球藍菌目以及該目之下的微囊藍 菌、聚球藍菌、梨果藍菌、史坦尼爾藍菌等四個藍菌屬，其絕對或相 對豐度是與水質理化指標之間具有顯著相關性的。因此，我們在接下 來的這一部份將分別以WQI 與 RPI 為依變項，而以色球藍菌目，及 上述四個藍菌屬之絕對、相對豐度作為自變項進行迴歸分析，來進一 步探討以藍菌作為監測河川水質長期變化之生物指標的可行性。

1. 以色球藍菌目作為河川水質生物指標的解釋力

我們首先以色球藍菌目之絕對豐度、相對豐度為單一自變項，

分別與WQI 與 RPI 兩個水質指標進行簡單迴歸分析，並建立四 個迴歸模型，如表 3-31 所示。由這些模型的分析結果來看，我 們可以發現：c色球藍菌目之絕對、相對豐度與 WQI 呈現反比 關係，亦即該目之菌落數與比例越高，則河川水質越差（迴歸

係數 = -14.180 與-0.453）；同樣的色球藍菌目之絕對豐度與RPI

是呈現正比關係，亦即該目之菌落數越少，則河川水質越好（迴 歸係數 = 0.800 與 0.044）。d色球藍菌目之絕對、相對豐度對於 WQI 的解釋力（R² = 0.266 與 R² = 0.154）相較於其對 RPI 的解 釋力（R² = 0.250 與 R² = 0.048）明顯要高；而且e色球藍菌目 絕對豐度對WQI 與 RPI 的解釋力皆比相對豐度來得高。因此我 們可以知道在上述四種指標模型當中，色球藍菌目絕對豐度是 預測能力比較好的河川水質生物指標。

2. 以四種藍菌屬作為河川水質生物指標的解釋力

雖然以色球藍菌目之菌落數與比例作為迴歸模型之自變項時，

我們可以看到該項生物指標對於河川水質的顯著解釋力，但事 實上因為該目藍菌之下還包括了許多與水質變化不具顯著相關 性的藍菌屬在干擾或是影響分析結果，因此接下來我們更進一 步根據表 3-26 的雙變數相關分析結果，從中篩選出與 WQI 及 RPI 具有顯著統計相關的四個藍菌屬，亦即前述之微囊藍菌屬、

聚球藍菌屬、梨果藍菌屬、史坦尼爾藍菌屬，以其絕對豐度與 相對豐度加入迴歸模型當中進行分析，結果如表 3-32 所示。由 於和WQI 及 RPI 具有顯著相關藍菌屬各有不同，因此我們在迴

歸模型中所加入的自變項也各有不同。以變化方向來說，絕對、

相對豐度與 WQI 呈現反比關係的是微囊藍菌屬（迴歸係數 = -0.414 與-0.162）與史坦尼爾藍菌屬（迴歸係數 = -1.049 與 -0.181）；而與 RPI 呈現反比關係的則只有梨果藍菌屬相對豐度

（迴歸係數 = -0.018），也就是說，微囊藍菌與史坦尼爾藍菌屬 的菌落數或比例越高，河川水質越差，而梨果藍菌屬菌落數比 例越高，河川水質越佳。其次，與WQI 呈現正比關係的亦同樣 只有梨果藍菌屬相對豐度（迴歸係數 = 0.179）；而與 RPI 成正 比關係者則是微囊藍菌屬（迴歸係數 = 0.052）以及聚球藍菌屬 的絕對豐度（迴歸係數 = 0.070）。最後，以各個迴歸模型的解

（迴歸係數 = -0.018），也就是說，微囊藍菌與史坦尼爾藍菌屬 的菌落數或比例越高，河川水質越差，而梨果藍菌屬菌落數比 例越高，河川水質越佳。其次，與WQI 呈現正比關係的亦同樣 只有梨果藍菌屬相對豐度（迴歸係數 = 0.179）；而與 RPI 成正 比關係者則是微囊藍菌屬（迴歸係數 = 0.052）以及聚球藍菌屬 的絕對豐度（迴歸係數 = 0.070）。最後，以各個迴歸模型的解