台東縣主要河川藍菌指標生物之研究

國立台東大學生命科學研究所 碩士論文

指導教授：李炎 博士

台東縣主要河川藍菌指標生物之研究

Cyanobacterial Bio-indicator Survey for Two Main Rivers in Taitung Taiwan

研究生： 李佳蓮 撰

中華民國九十七年一月

誌 謝

研究所的求學過程，讓我的人生旅程有了不一樣的色彩，雖然在 相關研究資源不足的背景下，使得研究過程較為艱辛，但在完成的這 一刻，回想起與同學及學弟妹們的共同奮鬥，就格外的感動…，在這 裡我要感謝很多一路陪伴我、扶持我的人：

感謝…不辭辛勞給我指導以及鼓勵而且永遠 23 歲的李炎老師 感謝…所花惠嵐大美女聲聲親切又溫馨的學務叮嚀

感謝…最佳實驗夥伴健彰、小辣椒陪伴我上山下海採集水樣 感謝…永遠的班代尚澄、旭昇、育峰總是幫忙繁雜的行政手續 感謝…鼓勵我向上的秋華以及所有同事這段時間的體諒與幫忙 感謝…淑貞學姐、秀珊因為有你們才造就我後來實驗的基礎 感謝…犧牲無數寶貴電玩時間幫忙統計與英文的帥燐(應當事人要

求使用此名～)

台東縣主要河川藍菌指標生物之研究

李佳蓮

國立台東大學生命科學研究所

中文摘要

研究背景：河川藻類是水生生態系最普遍存在的基本生物，在歐美等 先進國家，它們已經被廣泛運用在河川水質的評估工作上，然而在台 灣，近來僅有Wu（1986, 2002）以北部新店溪及中南部之曾文溪為例，

探討矽藻群落與河水污染之相關性；郭等（1990）以中部北港溪為例，

進行藻類與水質污染之研究；Yu et al.（1995）以南部二仁溪底棲矽 藻與藍綠藻作為生物指標評估長期水質狀態；以及賴（1997）以本土

性底棲藻類作為河川水質生物指標…等研究；至於台灣東部則只有李

（1994）於台東縣知本溪所進行的指標生物調查研究。由於藍菌在台 東縣河川的生態地位與分布，以及應用其作為生物指標來監測河川水 污染的適當性都還沒有被探討過，因此這是一個值得我們研究的課 題。

研究目的：（1）探討藍菌在台東縣主要河川－卑南溪與太平溪的生態 分佈與族群結構。（2）分析藍菌生物指標與河川污染程度之相關性，

同時嘗試利用藍菌物種豐度及多樣性建立適於監測河川污染程度的 生物指標。方法：（1）研究樣本：以田野調查方式，於河川上、中、

下游採集試樣，經培養後以螢光顯微鏡觀察鑑定藍菌菌落至屬。（2）

統計分析：初級資料分析，以菌落數為分析單位進行相關性分析，並 以迴歸模式探討藍菌生物指標對於河川水質理化指標的解釋力。

研究結果：（1）色球藍菌目(Chroococcales)是卑南溪與太平溪分佈最 普遍的藍菌目，而該目之下的微囊藍菌屬(Microcystis sp.)與史坦尼爾 藍菌屬(Stanieria sp.)則分別為兩溪分佈最豐富的藍菌屬。（2）藍菌物

種豐度與物種多樣性在卑南、太平兩溪的變化與河川污染程度指標 (RPI)、河川水質指數(WQI)等水質理化指標之間並無顯著統計相關。

（3）微囊藍菌屬及史坦尼爾藍菌屬之絕對、相對豐度皆與WQI間呈 顯著負相關；而梨果藍菌屬（Dermocarpella sp.）相對豐度與WQI間

則呈顯著正相關，顯示這三種藍菌屬與河川水污染程度之間有密切的 關係。 （4）迴歸分析結果顯示：微囊藍菌屬、梨果藍菌屬、史坦尼

爾藍菌屬等三種藍菌相對豐度的結合是較適宜作為河川水質監測之 生物指標。

關鍵詞：藍菌（藍綠藻）、河川水污染、生物指標、臺東縣

Cyanobacterial Bio-indicator Survey for Two Main Rivers in Taitung Taiwan

Chia-Lien Lee

Abstract

Background: The distribution and ecological status of cyanobacteria in

Taitung county rivers haven’t been studied since Yen Lee, 1994. Wu, Kowthe, 2002 reported the applicability of a generic index for diatom assemblages to monitor pollution in the tropical river in Tsanwum.

Whether the appropriateness for using Cyanobacteria as the bio-indicator to monitor water pollution has not been tested thoroughly.

Objectives:

(1) To investigate the distribution and community structure of Cyanobacteria in Beinan river, the major river of Taitung county.

(2) To monitor water pollution by cyanobacterial bio-indicators based on genus abundance, diversity, and to find the correlation between level of water pollution and cyanobacterial bio-indicators.

Design: Cyanobacteria were identified using a standard light,

epiflurescence microscopy by taxa. Regression analysis was applied to examine the association between water pollution and cyanobacteria indices.

Results: .

(1) Chroococcales order was the most widely distributed cyanobacteria of Beinan amd Taiping river in Taitung county. Microcystis sp. and

Stanieria sp. was then the richest genus belonged to Chroococcales

order in the two rivers

(2) There was no significant correlation existed between species richness and diversity with RPI (River Pollution Index) and WQI (Water Quality Index).

(3) Positive correlation was found between WQI with relative abundance of Microcystis sp. and Stanieria sp. ; on the other hand, negative correlation was found between WQI and relative abundance of

Dermocarpella sp.

(4) Results of regression analysis showed : combination of relative abundance of Microcystis sp., Stanieria sp. and Dermocarpella sp.

may be an appropriate bio-indicator for river water quality monitoring.

Key Words: Cyanobacteria, Water Pollution, Bio-indicator, Taitung County.

目 錄

中文摘要··· i

Abstract ···iii

目 錄··· v

圖目錄···ix

表目錄···xi

第一章 前 言··· 1

第一節 研究背景與目的··· 1

第二節 台東縣主要河川簡介···7

ㄧ、卑南溪···7

二、太平溪···8

第三節 論文架構···10

第二章 材料與方法··· 11

第一節 調查範圍···11

第二節 採樣點描述···12

ㄧ、初來橋···12

二、電光大橋···12

三、鹿鳴橋···12

四、台東大橋···13

五、太平橋···13

六、馬蘭橋···13

七、豐里橋···14

第三節 水樣分析及實驗室培養···15

一、水質之檢測···15

二、水質評估方法···15

三、各採樣點水樣之採樣···20

四、實驗室藍菌培養之試劑藥品···21

五、實驗室藍菌培養之方法···21

六、分析工具···23

第三章 研究結果···25

第一節 水質理化資料分析···25

一、水溫···25

二、pH值···25

三、溶氧量···26

四、生化需氧量···26

五、氨氮···27

六、懸浮固體···28

七、化學需氧量···28

八、大腸桿菌數···29

九、總磷···30

十、總氮···30

第二節 台東縣主要河川藍菌生態分布···31

一、卑南溪與太平溪之藍菌相···31

二、卑南溪與太平溪各採樣點全年藍菌菌落之變化···35

三、卑南溪與太平溪藍菌生物指標···43

第三節 台東縣主要河川水質理化指標與藍菌生物指標的關 係···49

一、 水質理化指標與藍菌物種多樣性、物種豐度之相關性 ···49

二、水質理化指標與藍菌目絕對豐度、相對豐度之相關性 ···50

三、水質理化指標與藍菌屬絕對豐度、相對豐度之相關性 ···51

四、河川優養化指標與藍菌絕對豐度、相對豐度之相關性 ···52

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···54

第四章 結論與討論···57

第一節 主要研究發現···57

一、台東縣主要河川－卑南溪與太平溪之藍菌族群結構與分 佈···57

二、台東縣主要河川藍菌生物指標與河川污染程度的關 係···59

第二節 研究限制···62

一、採樣分析單位的變異性···62

二、水質理化資料的對應···62

第三節 建議···64

一、藍菌種類鑑定技術···64

二、建立系統性與持續性的水質生物指標官方統計調查資料 ···65

參考文獻···66

圖 目 錄

圖3-1 卑南溪流域全年水溫變化···77

圖3-1 卑南溪流域全年水溫變化···78

圖3-2 太平溪流域全年水溫變化···79

圖3-3 卑南溪流域全年酸鹼值變化···80

圖3-4 太平溪流域全年酸鹼值變化···81

圖3-5 卑南溪流域全年溶氧量變化···82

圖3-6 太平溪流域全年溶氧量變化···83

圖3-7 卑南溪流域全年生化需氧量變化···84

圖3-8 太平溪流域全年生化需氧量變化···85

圖3-9 卑南溪流域全年氨氮變化···86

圖3-10 太平溪流域全年氨氮變化···87

圖3-11 卑南溪流域全年懸浮固體變化···88

圖3-12 太平溪流域全年懸浮固體變化···89

圖3-13 卑南溪流域全年化學需氧量變化···90

圖3-14 太平溪流域全年化學需氧量變化···91

圖3-15 卑南溪流域全年大腸桿菌數變化···92

圖3-16 太平溪流域全年大腸桿菌數變化···93

圖3-17 卑南溪各藍菌目全年相對比例···94

圖3-18 太平溪各藍菌目全年相對比例···95

圖3-19 卑南溪與太平溪各採樣點全年菌落數···96

圖3-20 卑南溪藍菌菌落數每月變化情形···97

圖3-21 卑南溪流域總磷含量變化···98

圖3-22 卑南溪流域總氮含量變化···99

圖3-23 太平溪藍菌菌落數每月變化情形···100

圖3-24 太平溪流域總磷含量變化···101

圖3-25 太平溪流域總氮含量變化···102

圖3-26 初來橋(site B1)藍菌菌落數變化情形···103

圖3-27 電光大橋(site B2)藍菌菌落數變化情形···104

圖3-28 鹿鳴橋(site B3)藍菌菌落數變化情形···105

圖3-29 台東大橋(site B4)藍菌菌落數變化情形···106

圖3-30 太平橋(site T1)藍菌菌落數變化情形···107

圖3-31 馬蘭橋(site T2)藍菌菌落數變化情形···108

圖3-32 豐里橋(site T3)藍菌菌落數變化情形···109

表 目 錄

表2-1 河川污染指標(RPI)等級分類表···110

表2-2 河川污染指標(RPI)等級分類表···111

表2-3 WQI之水質點數計算式···112

表2-4 WQI水質分類等級表···113

表3-1 台東縣卑南溪於調查期間之水質理化因子···114

表3-2 台東縣太平溪於調查期間之水質理化因子···115

表3-3 各採樣點調查期間之河川污染程度指標(RPI)值···116

表3-4 各採樣點調查期間之河川水質指數···117

表3-5 卑南溪與太平溪採得之所有藍菌種類與顯微鏡下拍攝實際影 像(一)···118

表3-6 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影像 (二) ···119

表3-7 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影像 (三) ···120

表3-8 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影像 (四) ···121

表3-9 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影像 (五)···122

表 3-10 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影 像(六)···123

表3-11 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影 像(七) ···124

表3-12 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影 像(八) ···125

表3-13 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影 像(九) ···126

表3-14 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影 像(十) ···127

表3-15 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影 像(十一) ···128

表3-16 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影 像(十二) ···129

表3-17 卑南溪與太平溪採得之藍菌種類與顯微鏡下拍攝之實際影 像(十三) ···130 表3-18 卑南溪與太平溪藍菌種類分佈情形···131

表3-19 卑南溪與太平溪藍菌絕對豐度表···132

表3-20 卑南溪與太平溪藍菌目相對比例···133

表3-21 卑南溪與太平溪藍菌相對豐度···134

表3-22 卑南溪與太平溪藍菌物種豐度···135

表3-23 卑南溪與太平溪藍菌物種多樣性···136

表3-24 卑南溪、太平溪藍菌生物指標與水質理化指標相關性····137

表 3-25 卑南溪、太平溪各藍菌目絕對豐度與水質理化指標相關 性···138

表3-26 卑南溪、太平溪色球藍菌目各藍菌屬絕對豐度與水質理化指 標相關性···139

表3-27 卑南溪、太平溪寬球藍菌目、顫藍菌目、念珠藍菌目、真枝 藍菌目等各藍菌屬絕對豐度與水質理化指標相關性···140

表 3-28 卑南溪、太平溪各藍菌目相對豐度與水質理化指標相關 性···141

表3-29 卑南溪、太平溪色球藍菌目各藍菌屬相對豐度與水質理化指 標相關性···142

表3-30 卑南溪、太平溪寬球藍菌目、顫藍菌目、念珠藍菌目、真枝 藍菌目等各藍菌屬相對豐度與水質理化指標相關性···143

表 3-31 卑南溪、太平溪藍菌生物指標與水質理化指標迴歸分析 (一) ···144 表 3-32 卑南溪、太平溪藍菌生物指標與水質理化指標迴歸分析 (二) ···145

第一章 前言

第一節 研究背景與目的

近年來，由於社會經濟進步，工商業迅速發展，人們的生活品質 顯著提昇。然而，在邁向高度工業化的過程之中，因為有害物質的增 加以及人口日趨密集與都市化的結果，也使得我們居住的自然環境遭 受到許多人為的污染與破壞。

在歐美等先進國家，河川水質的監測與控制，自1970 年代開始，

便已受到政府相關單位及環保團體的重視。例如美國在 1972 年通過 的『聯邦水污染控制法案』（Federal Water Pollution Control Act, FWPCA），以及歐洲國家在1975 年通過的”Surface Water Directive”，

一直到最近受到注目，在2000 年甫產生的”Water Frame Directive ”…

等。而在台灣，我國政府於1974 即制定公佈『水污染防治法』，嗣後 亦陸續公佈多項水質監控之相關子法與措施，在在都顯示著河川水質 監控工作在政策面的重要性。

在河川水質的監控指標方面，目前我國在執行面上大部分仍舊是 以物理、化學指標（如溫度、pH 值、溶氧量、懸浮固體、總磷、總

氮…等）為主，過去在歐美國家亦是如此。不過近年來一些生物學家 的研究結果指出：雖然理化因子的分析是水質監測所必須的，但是它 們無法評估污染物對於生態系的累積效應。因此在長期水質的變化狀 況方面，若是以單一時點的瞬間理化採樣指標為評估根據，顯然是不 足的（Watanabe 1986, 1988, 1990, 1992; Whitton, 1991; Asai, 1995;

Parikh, 2006; 環保署研究報告, 1991）。也因此歐洲在”Water Frame Directive ”通過以後，一些比較成熟的生物指標（如浮游植物、河川 底棲生物、無脊椎動物、魚類…等），已經開始被運用在河川水質的 監測工作上。而在上述諸多生物指標當中，河川藻類因為是水生生態 系最普遍存在的基本生物，同時又具有族群龐大、生長快速、成本低 廉、易於培養、保存，加上能夠反映環境中各種物理、化學、生物低 劑量污染物變化所產生的影響…等優點（Parikh, 2006），因此在歐美 國家已經被廣泛的使用在河川水質的評估工作上（Whitton and Kelly, 1995; Prygiel, 1999; Rott et al., 2003）。除此之外，更有研究者指出：

以藻類種系之分類群或族群作為水質監測指標，不僅能夠觀察採樣期 間水域的水質狀況，也能夠顯示包含無法以理化分析偵測，而潛在影 響水質之所有因子的變動程度（Skulberg, 1995; 賴雪端, 1997）。由此 可見藻類在河川水質監測上佔有非常重要的地位。

過去在國際間常被運用作為河川水質生物指標的藻類，主要以底

棲 藻 類 （benthic algae ） 為 主 。 而 在 適 宜 的 情 況 下 ， 浮 游 藻 類

（phytoplankton）也常被應用於一些大型河流的生態監測（Ziglio et al., 2006）。在底棲藻類方面，矽藻（diatoms）可以說是目前最廣泛被應 用，且其優點已經受到大幅肯定的藻類（Stevenson and Pen, 2003;

McCormick and Cairns, 1994; Reid et al., 1995）。其應用於水質監測的

方式主要以種系鑑定為主，甚至有些較為成熟的常態性監測工作只需 鑑定至屬，或是兩者可同時運用（Wu, 1999; Kelly, 1998; Hurlimann and Niederhauser, 2002）。而以矽藻的多樣性（diversity）或物種勻度

（eveness）…等群落結構為基礎所建立的生物指標亦已有不少，例如 GDI（general diatom index）、DAI（diatom assemblage index for organic pollution）、GI（generic index of diatoms）、IBD（indice biologique diatomique）、TDI（trophic diatom index）…等。探討矽藻生物指標與

水域化學物質之間的相關性藉以驗證水質監測效度的研究也非常多

（Dokulil et al., 1997; Eloranta and Soininen, 2002; Kwandrans et al., 1998; Montesanto et al., 1999），矽藻指標具有對無機化學物質、有機 毒物，及酸化反應敏感的優勢。顯示河川底棲矽藻（benthic diatoms）

在水質監測的運用上已經是一個趨近成熟的生物指標。

至於在浮游藻類方面，它們是河流系統的重要組成分子與主要的 食物網（foodweb），在生態上佔有重要的地位，與其他藻類一樣，它

們同樣對污染物質具有很高的敏感性。不過由於河川溪流是屬於激流 系統（lotic system），故於水質監測之應用上，浮游藻類的定性與定

量系統網絡非常稀少，且多半受限於大小達到國際規格的河川才有資 料（Friedrich et al., 1998; Ibelings et al., 1998）。上述問題大部分可歸

因於相關研究文獻的缺乏，以及浮游藻類固有的高度時空變異性，使 其在應用上需要採集大量樣本而增加水質監測的成本（Kohler and Descy, 2003）。因此目前的研究多半侷限於採集樣本當中葉綠素 a

（chlorophyll a）含量或族群密度（細胞數或菌落數）的測定，而缺 少不同種系藻類群落的鑑別（Kelly and Whitton, 1998; Ziglio et al., 2006）。但另一方面，屬於靜水系統（lentic system）的湖泊或水庫，

則常用浮游藻類作為生物指標來研究藻類之分佈、生態，及其與水質 之相關性，也因此有較多的研究文獻（Voros and Padisak, 1991; Lo and Tsai, 1992; Wu, 1993; Michael et al., 1994; Chang et al., 1995）。

矽藻、綠藻，以及藍菌，可以說是組成河川浮游藻類的三大重要 族群，因此水質或養分的變化，將會決定上述三大藻類的生態分佈情 形（Kelly and Whitton, 1998）。目前在國際間，針對大型的河流系統，

有關矽藻的研究如前所述已有相當多的研究結果發表，所開發出來的 生物指標亦已有相當的數量。然而，在上述藻類當中，藍菌雖然是河 川浮游植物的主要族群，但相對於矽藻來說，有關河川水質與藍菌生

態分佈的相關研究卻相當稀少（如Gao, 2005; Mercado, 2003）。不過，

這並不表示藍菌不適宜作為生物指標，因為事實上，對於溫度較高、

流速較低的小型河流來說，藍菌的分佈通常會較其他藻類相對豐富

（Kelly and Whitton, 1998）。另外，在某些（例如西班牙）沒有人為 污染的流域系統也有學者發現如IBD（indice biologique diatomique）…

等以矽藻為基礎的生物指標所偵測到的水質會低於正常的期望值

（Aboal et al., 2002），也就是說，類似這樣的流域系統的藍菌在族群 生態分佈上是佔主體優勢的（因為 cyanotoxic effect 的影響）。這個結 果顯示矽藻生物指標的確有其不足之處，而矽藻與藍菌在監測族群上 的整合或許能彌補這一部份的不足（Douterelo et al., 2004）。

台灣的河川相對於世界其他國家的河流系統，可以說多半屬於小 型河川。而有關台灣水域浮游藻類的研究，過去多半以水庫浮游藻類 作為水質污染的生物指標為主（莊進源等, 1986, 1986, 1987, 1988; 齊 家等, 1988; 賴雪端, 1997），及其他台灣浮游藻類之相關研究（張錦 松等, 1995; 蕭榮超等, 1986; Wu, 1984, 1993）。因此有關以河川藻類 作為水質監測生物指標之研究數量甚微，近年來僅有 Wu（1986, 2002）

分別以北部之新店溪及中南部之曾文溪為例，探討矽藻群落與河水污 染之相關性；郭鐘秀等（1990）以中部之北港溪為例，進行藻類與水 質污染之研究；Yu et al.（1995）探討台灣污染最嚴重，位於南部的

二仁溪之底棲矽藻與藍菌作為生物指標以評估長期水質狀態；以及賴 雪端（1997）以台灣本土性底棲藻類作為河川水質生物指標之研究；

至於台灣東部則只有李炎（1994）於台東縣知本溪所進行的指標生物 調查研究。

綜合上述，台灣的河川水質生物指標研究不但多半以底棲藻類

（矽藻）為主，有關浮游藻類（藍菌）的研究甚少，而且研究範圍多 半集中於西部與北部。因此，吾人一方面為了彌補藍菌應用於生物指 標知識上的空缺；一方面為增加對台灣東部河川水質的生態監測與研 究探討，故在此提出我們從事本研究之目的：

（1）調查並探討藍菌在台東縣的兩個主要河川－卑南溪與太平 溪之分佈與族群結構。

（2）運用統計方法分析藍菌生物指標與河川污染程度之間的相

關性，同時嘗試利用物種豐度及多樣性建立能夠監測河川 污染程度的生物指標。

期望透過本研究的結果，能夠提供國內相關環保及學術單位作為未來 監控、研究河川水質與生態之參考。

第二節 台東縣主要河川簡介

一、卑南溪

（一）流域範圍

卑南溪又稱卑南大溪，水系主要由新武呂溪、大崙溪、武拉 庫散溪、鹿遼溪、鹿野溪等五大溪流所組成，北鄰秀姑巒溪流域，

東界海岸山脈分水嶺，南接太平、利嘉二溪，西至中央山脈與高 屏溪流域分踞東西向。主流流至池上南方受海岸山脈阻擋，轉向 沿海山脈南行，於瑞源、鹿野東南郊分別納鹿寮溪及鹿野溪兩大 支流，後經山里、利吉河谷及卑南、岩灣，於台東市北郊注入太 平洋，主流長度長達 84.35 公里，流域面積為 1603.21 平方公里，

為台東縣境內最大的主要河川。

（二）地質環境

卑南溪流域在地質上屬花東縱谷之一部分，屬大斷層谷，亦 為中央山脈與海岸山脈之分界，地層為南北走向，海岸山脈側屬 第三紀，主要由暗灰或黑色頁岩，黃褐色或青灰色砂岩或砂質岩 薄層互層所構成，地質較鬆軟。中央山脈側則屬古第三紀之大南 澳片岩，主要為黑色板岩、石英質砂岩、石墨片岩、綠泥片岩、

片狀砂岩所構成，且有少量結晶石灰岩夾帶其中，地質較為堅硬。

（三）主要產業

卑南溪流域沿岸有池上、關山、鹿野及台東四大沖積平原，

以農業為主要經濟來源，主要農作物包含稻米、玉米、甘蔗、鳳 梨、釋迦、茶葉等。稻米施肥生長施肥期為每年2-5 月及 7-9 月 間，甘蔗施藥期約在1-2 月，釋迦生長施肥期 7-11 月及 1-2 月，

鳳梨則是8-10 月及 3-5 月（卞六京等，台灣農家要覽，1980）。

工業則以輕工業為主，多屬農產品加工類，集中於台東市附近。

商業則分集於池上、關山、鹿野、台東等地，以台東為其中心，

由於東台灣近年來開發迅速，觀光事業蓬勃發展，已直接帶動工 商業之成長。

二、太平溪

（一）流域範圍

太平溪舊稱大巴六九溪，發源於中央山脈之馬里山東南麓，支流 包含萬萬溪、大巴六九溪、泰安溪、太平坑、泰安坑，由西北向東南 流，流經卑南鄉初鹿村、檳榔村與支流大巴六九溪匯合後通過馬蘭地 區，於台東市區豐榮里注入太平洋。幹線長度20.50 公里，流域面積 88.00 平方公里。流域中游因流經豐里工業區，工業廢水直接排入，

下游流經台東市人口匯集地區，為台東縣文教、工商業之中心地帶及

交通要道起點與終點，家庭用水大多直接排入此溪，水污染甚為嚴重。

（二）地質環境

太平溪流域地質屬於畢祿山層，岩性為板岩、千枚岩與石英岩層 砂岩，沖積岩層主要由礫質與砂土組成。

（三）主要產業

太平流域附近主要農產品以水稻、鳳梨、釋迦為主。泰安坑集水 區種植檳榔、柿子、釋迦、梅子等果樹，太平坑集水區坡地種植檳榔、

梅子、柿子、龍眼，下游沖積區則大量種植釋迦，萬萬溪中下游零星 開發種植檳榔、木瓜等經濟作物，稻米生長施肥期為每年2-5 月及 7-9 月間，柿子1-2 月及 6-7 月施肥，釋迦生長施肥期為 7-11 月及 1-2 月，

鳳梨則是8-10 月及 3-5 月（卞六京等，台灣農家要覽，1980）。工業 與家庭排放廢水為太平溪下游污染之主因，家庭污水主要來自廚餘、

清潔劑。腐敗的食物消耗水中的氧氣，引起細菌繁殖，造成水質汙濁，

發出惡臭。清潔劑中主要成分為烷苯磺酸鹽、磷酸鹽，會造成藻類過 度繁殖，消耗水中的氧氣，造成棲息之魚類生存的威脅，清潔劑所產 之泡沫也會覆蓋水面，阻止氧氣溶入水中。肥料流入河川湖泊，會造 成藻類過度繁殖，改變原來的生態。動植物的屍體、排泄物也會消耗 水中的氧氣，引起細菌繁殖，污染水質。

第三節 論文架構

本文共分為四章，第一章首先以河川藻類與藍菌應用於水質監測 生物指標的研究發展進行文獻探討，據以說明研究背景與目的，同時 針對台東縣主要河川進行簡介。接著在第二章提出研究架構，介紹研 究方法，以及定義測量變項及資料來源，同時說明分析方法。第三章 呈現研究結果：前半段敘述台東縣主要河川於研究期間之水質監測理 化指標以及藍菌生態分佈情形。後半段則針對上述二者的關係進行分 析。最後一章為討論，除針對台東縣主要河川藍菌之生態分佈以及其 生物指標與水質監測之結果與其他研究文獻進行相互驗證外，並討論 研究上的限制，最後則提出結論與未來的研究建議。

第二章 材料與方法

第一節 調查範圍

本研究調查的河川為台東縣境內之卑南溪及太平溪。卑南溪全長 84.35 公里，流域面積為 1603.21 平方公里，是台東縣境內最大的主

要河川，發源於中央山脈卑南主峰，流域經過之行政區域包括台東縣 海端鄉、池上鄉、關山鎮、鹿野鄉、延平鄉、卑南鄉及台東市…等七 個鄉鎮市。太平溪全長 20.50 公里，流域面積 88.00 平方公里，發源 於中央山脈之馬里山東南麓，流經卑南鄉初鹿村、檳榔村與支流大巴 六九溪匯合後通過馬蘭地區，於台東市區豐榮里注入太平洋。本研究 於卑南溪設四個採樣點，於太平溪設三個採樣點，這七個採樣點分別 位於卑南溪及太平溪的上、中及下游（圖2-1）。各採樣點以附近的橋 樑為其命名，卑南溪由樣區上游至下游分別為初來橋、電光大橋、鹿 鳴橋及中華大橋；太平溪由樣區上游至下游分別為太平橋、馬蘭橋及 豐里橋。

第二節 採樣點描述

一、初來橋

初來橋（site B1）位於海端鄉，省道台 20 甲線 0.5 公里，經度 267321(TM_X)緯度 2558201(TM_Y)處（圖 2-1，表 2-1），為卑南溪

四個採樣點中最接近上游的採樣點，此採樣點水深多在兩公尺以內，

溪水清澈可見底，夏季水流湍急，西岸有稻田，東岸則為堤防。

二、電光大橋

電光大橋（site B2）位於關山鎮，於省道台九線 333.5 公里，叉

路向東行至河岸堤防，經度267852(TM_X)緯度 2548441(TM_Y)處（圖 2-1，表 2-1），上游至此採樣點經過池上鄉及關山鎮，採樣點週邊為 稻米主要出產地，稻田分布極廣，因此農作物主要為稻米，東岸多為 稻田，西岸已開闢為關山親水公園，此採樣點水深在一公尺以內，溪 水清澈。

三、鹿鳴橋

鹿鳴橋（site B3）連接鹿野鄉與卑南鄉，位於省道台九線 357 公 里，經度259669(TM_X)緯度 2532268(TM_Y)處（圖 2-1，表 2-1），

南岸部分天然河岸已被水泥建築取代，北岸有種植瓜類植物，此採樣

點水深兩公尺以內，河水夾雜大量泥沙且呈現混濁現象，上游有紅葉 溫泉觀光區。

四、台東大橋

台東大橋（site B4）位於台東市，台 11 乙線 5 公里，經度 264833(TM_X)緯度 2521278(TM_Y)處（圖 2-1，表 2-1），為卑南溪

出海口，附近農作物有荖葉、釋迦、稻米，西邊沿岸堤防緊鄰公園，

水深兩公尺以內，河水稍濁，河床底質以泥沙為主。

五、太平橋

太平橋（site T1）位於卑南鄉，台 9 線 370 公里處，經度

259588(TM_X)緯度 2522115(TM_Y)處（圖 2-1，表 2-1），太平溪上游 由於環境的變化，已經變為伏流，上游均為枯竭狀態，至太平橋處才 偶有細流出現，而太平溪正進行整治計劃，因此太平橋此處附近為施 工狀態，河床經常呈現乾枯狀態，遍地多為砂石，兩岸則有稀疏草本 植物生長。

六、馬蘭橋

馬蘭橋（site T2）位於台東市區與卑南鄉交界處，台 9 線 374.5 公里，經度263615(TM_X)緯度 2518382(TM_Y)處（圖 2-1，表 2-1），

兩岸多為草本植物，溪水清澈，但已可見有其他污水排入溪中，附近 有遊民長期居住於岸邊，水深在一公尺以內，水流緩慢。

七、豐里橋

豐里橋（site T3）位於台東市區太平溪出海口處，台 11 線 167.5 公里，經度265079(TM_X)緯度 2515644(TM_Y)處（圖 2-1，表 2-1），

鄰近人口密集的東海社區，有大量家庭污水排放，溪水污濁且有臭 味，兩岸為草本植物，有牛隻於岸上放牧，水深兩公尺以內。

第三節 水樣分析及實驗室培養

一、水質之檢測

本研究採用行政院環境保護署全國環境水質監測網每月所公布 之水質檢測數值，包括水溫、pH 值、溶氧量、生化/化學需氧量、懸 浮固體、大腸桿菌數、氨氮、總磷、總氮…等理化指標的詳盡檢測。

二、水質評估方法

（一）理化指標

1. 河川污染程度指標（RPI）

目前行政院環境保護署用於評估河川水質之綜合性指標為

「河川污染程度指標，River Pollution Index」簡稱「RPI」。

此指標乃早期引自日本的河川污染分類法。河川污染程度 指標是以生化需氧量（BOD₅）、水中溶氧量（DO）、氨氮

（NH₃-N）及懸浮固體（SS）四項水質參數之濃度值，來

計算所得之指標積分值，並根據其數值來評估河川水質污 染程度。RPI 在 2 以下屬於未（稍）受污染；2.0~3.0 屬於 輕度污染；3.1~6.0 屬於中度污染；6.0 以上屬於嚴重污染（表 2-2）。RPI 之特點為計算方法簡單易懂，四項參數權重相

等，RPI 值介於 1 至 10 之間，因此較易使一般大眾瞭解水 質的變化。指標計算公式如下：

其中，

Pi＝第i 項水質參數污染點數，對照表 2-2 之點數轉換而來 n＝參數的項數

2. 台灣河川水質指數（WQI）

WQI 指標值係指河川水質指數（Water Quality Index），是最常 用於評估河川水質的一種參數，其指數值之獲得乃根據至少五 種理化參數，包括溶氧、氨氮、懸浮固體、導電度、生化需氧 量等。有的更增加酸鹼度、濁度、總磷、總大腸菌數等（歐陽 嶠暉, 1990），依各個國家的研究區域而有所不同。目前國內已 有自行推衍適用於台灣地區之河川水質指標模式，本研究所採 用的是成功大學環境工程學系溫清光教授於1990 年所開發，並 於2006 年修訂之『台灣河川水質指數』，其水質參數包括：溶 氧（DO）、五日生化需氧量（BOD₅）、pH 值、氨氮（NH₃-N）、

n P

RPI

n

i

i

⎟ ÷

⎠

⎜ ⎞

⎝

= ⎛ ∑

=1

總磷（TP）、總大腸菌數（TC）及懸浮固體物（SS）等七項水 質參數。該指數於1990 年以 NSF 指標為基礎，採用「修正後 之DELPHI 意見調查技巧」，對國內 134 位不同專業背景之專 家學者進行問卷調查，借重專家學者之專業知識，以決定所採 用之水質參數及其權數，同時亦配合國內「地面水體分類及水 質標準」為制定水質點數之依據。WQI 在訂定各項水質參數點 數之對應點數時，主要是以國內之河川水體分類水質標準為判 定依據，並參考其他國家之水質標準將缺項補足，再推出點數 曲線來表示參數之水質點數，這些點數並可以表2-3 中所列公 式計算。水質參數權數之各水質參數的最終權數依溶氧、生化 需量、pH 值、氮氮、大腸菌數、總磷的次序分別為 0.22、0.18、

0.16、0.13、0.12、0.06。此外，考慮到水質資料可能會缺少某 項水質參數，因此以下列公式修正指標權重：

上式中，Wi 為第 i 項水質參數修正後的權重，該水質參數之原 有權重，j =1,2…..,7，即缺項水質參數不計算在內。

台灣河川水質指數（WQI）對於水質優劣之等級區分如表 2-4

所示。但在發生河川水質中重金屬或農藥等有毒物質之含量超 過「地面水體分類及水質標準」的特殊狀況時，則該水質之指 標值一律以零值代表。WQI 指數之計算公式如下:

其中，Wi＝第i 項水質參數之權數 Qi＝第 i 項水質參數之點數

（資料來源：行政院環境保護署訓練所，河川水質監測實物講習班講義，89 年 4 月）

成功大學環境工程學系同時已於其網站上建立完整之『台灣河 川水質指數計算伺服器－WebWQI』【http://140.116.44.13/】方 便各界人士運用。

（二）生物指標 1. 絕對豐度

絕對豐度（absolute abundance）所指的是某一物種在特定群 落或地區中的總數量（Roberts, K.J. et al., 1995），對於河川

藻類而言，研究者通常會採用每單位面積上的細胞數或菌 落數（例如：cells/cm²）來表示其數值。

5 . 1 1

10

⁻

=

×

⎟ ⎠

⎜ ⎞

⎝

= ⎛ ∑

ⁿ

i

i i

Q

W

WQI

2. 相對豐度

相對豐度（relative abundance）是絕對豐度的一個估計值，

它所指的是某一物種在某特定群落或地區中所佔的比例，

通常以百分比（%）來表示，以便用於不同物種之間的比較

（Northeast Fisheries Centre, 1997）。

3. 物種多樣性

生態學家通常使用兩個因子來定義物種多樣性（species diversity），亦即：

（1）物種豐度（species richness）－所指的是群落中的物 種數。

（2）物種勻度（species evenness）－也就是上面所介紹的 相對豐度。

生態學家已經發展出許多表示物種多樣性的指標，其數值 則因物種豐度與勻度高低有所不同。而在諸多指標中，目 前最常被研究者採用的指標是Shannon-Wiener index（H’），

其計算方式如下：

H’ ＝ Shannon-Wiener index 數值 S ＝ 群落之物種數

P_i ＝ 第 i 物種所占比例

log_e p_i ＝ pi 的自然對數值，亦可寫成 ln p_i

故欲計算 H’，必須先決定研究族群中各物種所佔的比例

（P_i），在決定每個P_i的自然對數值，而後在將第1 種物種 到第s 種物種的 P_i與log_e p_i的乘績相加，而後再取負號。H’

隨物種豐度及勻度的增加而遞增，其值越大，代表該地區 物種的多樣性越豐富。H’的最小值為 0，也就是只有單一物 種的群落（Molles, 2005）。

三、各採樣點水樣之採樣

自 2004 年 3 月至 2005 年 4 月，共 12 個月份，使用無菌之 15ml tube 於各採樣點採取河水樣，已採好之水樣使用錫箔紙包覆予以避 光，於四小時之內帶回實驗室。

∑

=

−

=

^s

i

i e

i

p

p H

1

log

'

四、實驗室藍菌培養之試劑藥品

HEPES（N-2-hydroxyethyl-piperazine-N-2-ethanesulfonic acid）

MgSO4．7H2O K₂HPO₄

Ca（NO₃）₂．4H₂O KNO3

Na-EDTA（Na-ethlenediaminete tracetic acid）

Fe2（SO4）3．6H2O H₃BO₃

MnCl₂．4H₂O ZnSO₄．7H₂O MoO3

CuSO4．5H2O CoCl2．6H2O NaOH

Agar

五、實驗室藍菌培養之方法

1. 先配製好 10X C-10 （未加微量元素）溶液：

HEPES（N-2-hydroxyethyl-piperazine-N-2-ethanesulfonic acid）

1.2 g/l

MgSO4．7H2O 0.25 g/l K₂HPO₄ 0.05 g/l Ca（NO₃）2．4H₂O 0.025 g/l KNO3 1.0 g/l Na-EDTA（Na-ethlenediaminete tracetic acid） 0.01 g/l Fe2（SO4）3．6H2O 0.004 g/l

2. 再配製微量元素溶液

H₃BO₃ 2.86g/l MnCl₂．4H₂O 1.81g/l ZnSO₄．7H₂O 0.222g/l MoO3 0.018g/l CuSO4．5H2O 0.079g/l CoCl2．6H2O 0.01g/l 用10﹪NaOH 調 pH 至 8.2，滅菌-20℃保存。

3. 將微量元素溶液 10 ml/l 加入已配製好的 10X C-10 （未加微

量元素）溶液中，完成10X C-10 的配製。

4. 製作 C-10 培養皿：

將 10X C-10 溶液稀釋為 1X C-10 溶液，再加 15 g/l agar 於 1X C-10 溶液中，滅菌 30 分鐘，倒入已滅菌之培養皿，待凝 固後備用。

5. 依編號將已採得之河水水樣均勻塗於培養皿上，用 parafilm 將

培養皿封好，置於光合作用培養箱中每週觀察，培養一個月。

6. 菌落生長後，將菌落挑出於顯微鏡下觀察，並依據 Bergey＇s Manual of Systematic Bacteriology, 1984, vol.3 依照外

觀、形狀、分裂方式、保護鞘、氣泡等特色來進行鑑定至屬 級。

六、分析工具

使用 SPSS 12.0 for Windows 統計軟體進行統計分析，分析策略 及項目包括：

1. 描述性統計

我們首先針對台東縣卑南溪與太平溪各採樣點在研究期間之 水質理化指標（即前述之溶氧、生化需氧量、pH 值、氨氮、

總磷、總大腸菌數及懸浮固體），以及河川污染程度指標

（RPI）、台灣河川水質指數（WQI）…等統計資料之時間趨

勢與平均值進行檢視。其次再針對在研究中觀察所得之藍菌 生態分佈、物種豐度（species richness）、絕對豐度（absolute abundance）、相對豐度（relative abundance），以及物種多樣性 指數（Shannon-Wiener index）…等生物指標在不同季節與理

化環境變化下之趨勢進行分析。

2. 雙變數相關分析

運用研究期間於卑南溪與太平溪所測得之藍菌物種豐度、物

種多樣性，以及各個不同藍菌屬之絕對豐度、相對豐度…等 生物指標，與c河川污染程度指標（RPI）；d台灣河川水質指 數（WQI）；及e河川優養化程度（總磷含量）等理化指標進 行雙變數相關分析，探討各種不同生物指標與河川水質理化 指標之間的相關性，同時找出對於河川污染程度具有敏感度 以及顯著相關性的藍菌種類。

3. 迴歸分析

我們根據雙變數相關分析的結果，嘗試以上述與河川污染程

度有顯著相關性之藍菌屬其相對豐度為自變項，而以台灣河 川水質指數（WQI）為依變項建立迴歸模型，探尋及驗證藍 菌生物指標與河川水質的關係。同時透過迴歸分析的結果探 討不同種類的藍菌應用為河水污染監測之生物指標的可行性 與適當性。

第三章 研究結果

第一節 水質理化資料分析

一、水溫

卑南溪的水溫變化範圍約在 16.0-30.0℃，太平溪水溫變化範圍約 在16.0-32.0℃，兩條溪由上游至下游水溫變化上沒有太大的差距，而 在94 年 12 月份則有明顯的下降情形，可由圖形中看出水溫隨著季節 改變而略有變化（圖3-1、3-2）。

二、pH 值

卑南溪溪水的 pH 值變化範圍約在 7.90-8.50 之間，各採樣點的平 均 pH 值約在 8.21-8.26 間，上游至下游沒有明顯差異，94 年 5 月各 採樣點的pH 值有同時偏低的現象（圖 3-3）。

太平溪溪水的 pH 值變化範圍約在 7.80-9.00 之間，各採樣點的平 均pH 值約在 8.19-8.60 間。上游至下游 pH 值有明顯降低的趨勢，上 游馬蘭橋採樣點於94 年 6-8 月及 95 年 2-3 月有 pH 值達到 9.00 的高

峰，而下游豐里橋採樣點於94 年 9 月略為偏低，94 年 12 月及 95 年 1-3 月則有較偏高之趨勢（圖 3-4）。

三、溶氧量

卑南溪溪水溶氧量變化範圍約在 7.4-11.0mg/L 之間，各採樣點平 均值8.5-8.9mg/L 間，全年均為未/稍受污染狀態，上游至下游溶氧量 沒有明顯差異（圖3-5）。

太平溪溪水溶氧量變化範圍約在 1.80-10.3mg/L 之間，各採樣點 平均值在 6.05-8.70mg/L 間，上游至下游溶氧量有明顯降低的現象，

下游豐里橋採樣點大多為中度及輕度污染，於 94 年 9 月更達到嚴重 污染標準，而上游馬蘭橋採樣點多屬於未/稍受污染，95 年 3 月溶氧 量則突然劇降為嚴重污染狀態（圖3-6）。

四、生化需氧量

卑南溪溪水生化需氧量變化範圍約在 0.5-2.1mg/L 之間，各採樣 點平均值 0.5-0.9mg/L 間，各採樣點多屬於未受污染狀態，下游台東 大橋採樣點於94 年 3-8 月及 95 年 4 月處於未/稍受污染，中游鹿鳴橋

採樣點則在94 年 3 月及 6 月達未/稍受污染標準，整體看來沒有太大 的變化（圖3-7）。

太平溪溪水生化需氧量變化範圍約在1.0-10.9mg/L 之間，各採樣 點平均值 1-7.87mg/L 間，上游至下游生化需氧量數值漸高，上游馬 蘭橋採樣點多維持在未/稍受污染狀態，只有在 94 年 4 月及 95 年 4 月達到輕度污染狀態，而下游豐里橋採樣點多為輕度及中度污染，但 於94 年 9 月則有突然增高達至嚴重污染標準之現象（圖 3-8）。

五、氨氮

卑南溪溪水氨氮值變化範圍在 0.01-0.12mg/L 之間，各採樣點平

均值在 0.02-0.07mg/L 間，上游至下游氨氮值漸高，上游初來橋採樣 點多維持在未受污染，而中下游則多維持於未/稍受污染狀態（圖 3-9）。

太平溪溪水氨氮值範圍在 0.03-7.29mg/L 之間，各採樣點平均值 在0.15-1.50mg/L 間，上游馬蘭橋採樣點都處於未/稍受污染狀態，下 游豐里橋採樣點大多處於輕度及中度污染，但 94 年 9 月氨氮值則有 急劇增高達至嚴重污染之現象，狀態與生化需氧量呈現之現象頗為符 合（圖3-10）。

六、懸浮固體

卑南溪溪水懸浮固體變化範圍在2.0-7220.0mg/L 之間，各採樣點 平均值在 88.3-2083.7mg/L 間，隨著雨季來臨季節，溪水夾雜大量泥 沙，導致水中懸浮固體隨之大量增加，於94 年 6-11 月各採樣點懸浮 固體量有明顯增高至嚴重污染之趨勢，其中中游鹿鳴橋採樣點之懸浮 固體因為地質的關係，更明顯高於另兩個採樣點（圖3-11）。

太平溪溪水懸浮固體變化範圍在 10.2-2960.0mg/L 之間，各採樣 點平均值在603.6-726.8mg/L 間，94 年 3-11 月皆處於嚴重污染，上游 馬蘭橋採樣點於94 年 4 月及 10 月有兩個高峰，下游豐里橋採樣點則 於94 年 4 月及 6 月有兩個高峰（圖 3-12）。

七、化學需氧量

卑南溪溪水化學需氧量變化範圍在2.0-105mg/L 之間，各採樣點 平均值在2.0-10.54mg/L 間，上游至下游沒有明顯差異變化，但於 95 年4 月化學需氧量都同時升高，並且由上游至下游有增高之現象（圖 3-13）。

太平溪溪水化學需氧量變化範圍在4.0-48.9mg/L 之間，各採樣點

平均值在 4.26-33.27mg/L 間，上游至下游化學需氧量數值漸高，94 年9 月豐里橋化學需氧量則有突然增高之現象（圖 3-14）。

八、大腸桿菌數

卑南溪溪水大腸桿菌數變化範圍在 50-5700CFU/100ml 之間，各採 樣點平均值在424-2863CFU/100ml 間，上游至下游的大腸桿菌數隨之 升高，上游初來橋採樣點 94 年 8、10 月及 95 年 4 月相較於其他月份 有稍微偏高情形，中游鹿鳴橋採樣點則是於94 年 9 月及 95 年 4 月大 腸桿菌數突然增高，而下游台東大橋則於 94 年 4 月及 12 月有高達 5000CFU/100ml 以上的數值（圖 3-15）。

太平溪溪水大腸桿菌數變化範圍在 10-19000000CFU/100ml 之 間，各採樣點平均值在 293-2108417CFU/10ml 間，中下游的大腸桿菌 數值都相當高，尤其是下游豐里橋採樣點大腸桿菌數 95 年 9 月更高 達 19000000 CFU/100ml，此現象與生化需氧量、氨氮、化學需氧量 有相似情形（圖3-16）。

九、總磷

卑南溪中游鹿鳴橋採樣點相較於其他月份，於 94 年 3 月顯著偏 高，總磷值達 2.30mg/L，而其他各月份上、中、下游各個採樣點的 檢測值相對偏低，且差異不大，總磷含量都在0.008 mg/L～0.053 mg/L 之間變動（圖 3-21）。而太平溪的總磷含量最高點則與卑南溪同樣出 現於94 年 3 月的中游馬蘭橋採樣點，總磷值為 1.49mg/L（圖 3-24）。

與卑南溪不同的則是除了 94 年 3 月與 6 月外，其他各月份在太平溪 下游豐里橋採樣點的總磷含量相對都較其中游為高。

十、總氮

卑南溪的總氮含量變化相較於其總磷含量的變化較為平均，而與 總磷含量變化不同的是，其各月份總氮含量的最大值多半是出現在下 游的臺東大橋採樣點（94 年 3 月：1.06mg/L），上游初來橋採樣點的 含量則是相對偏低（0.09 mg/L～0.51 mg/L；圖 3-22）。至於太平溪的 總氮含量則與卑南溪迥異，除了在 94 年 9 月在下游豐里橋有突然遽 增至 16.50 mg/L 的現象外，其他各月的含量變動並不大，多在 0.53 mg/L～2.29 mg/L 之間（圖 3-25）。

第二節 台東縣主要河川藍菌生態分佈

一、卑南溪與太平溪之藍菌相

本研究自 2005 年 3 月起至 2006 年 4 月為止，經過為期十四個月 的調查採樣，在這段時間當中我們利用不同地點的河水所培養出的藍 菌共計有 5 目 13 科 20 屬（表 3-5 至表 3-17）。卑南溪藍菌各目全年 菌落總數分別為：色球藍菌目（Chroococcales）329 個，寬球藍菌目

（Pleurocapsales）5 個，顫藍菌目（Oscillatoriales）56 個，念珠藍菌

（Nostocales）目 10 個，真枝藍菌目（Stigonematales）4 個；共計 404 個菌落，其中以色球藍菌目佔大多數，相對比例為 81.44%；其次是 顫藍菌目，佔13.86%；最少的則是真枝藍菌目，僅佔 0.99%（圖 3-17）。 太平溪各目全年總菌落數較卑南溪為多，其中：色球藍菌目 702 個，

寬球藍菌目 11 個，顫藍菌目 27 個，念珠藍菌目 10 個，真枝藍菌目 2 個；共計 752 個菌落。太平溪各藍菌目之分佈情形與卑南溪相似，

不過色球藍菌目相較於卑南溪佔更大多數，相對比例高達 93.35%；

其次才是顫藍菌目，佔3.59%；最少的仍是真枝藍菌目，僅佔 0.27%

（圖3-18）。各採樣點水樣全年培養所得之菌落數為：初來橋（site B1）

68 個；電光大橋（site B2）135 個；鹿鳴橋（site B3）31 個；台東大 橋（site B4）170 個；太平橋（site T1）63 個；馬蘭橋（site T2）178

個；豐里橋（site T3）511 個（圖 3-19）。各藍菌目的物種組成分別如 下：

1. Chroococcales（色球藍菌目）

採 樣 結 果 顯 示 這 一 目 共 有 Chroococcaceae （ 色 球 藍 菌 科 ）、

Cyanobacteriaceae（藍菌科）、Microcystaceae（微囊藍菌科）、

Synechococcaceae（聚球藍菌科）、Prochloraceae（綠氧菌科）、

Chamaesiphonaceae（管胞藍菌科），以及 Dermocarpellaceae（梨 果藍菌科）等七科，各科之下分別有 Cyanothece sp.（藍菌屬）；

Cyanocomperia sp.（跳小藍菌屬）

；Microcystis sp.（微囊藍菌屬）、

Gloeocapsa sp.（粘球藍菌屬）

；Synechococcus sp.（聚球藍菌屬）、

Planktocyanocapsa sp.（浮戒環球藍菌屬）

、Rhabdoderma sp.（線 形棒條藍菌屬）； Prochlorococcus sp.（原綠氧球藍菌屬 ）；

Chamaecalyx sp.（扁萼藍菌屬）

；以及 Dermocarpella sp.（梨果藍 菌屬）與 Stanieria sp.（史坦尼爾藍菌屬）等共 11 個屬。為本研 究中所採集到種類最豐富的藍菌目（表3-5、3-6、3-7、3-8、3-9、

3-10、3-11）。色球藍菌目於卑南溪及太平溪各採樣點之分佈情形 分別為初來橋（B1）4 科 6 屬，電光大橋（B2）4 科 6 屬，鹿鳴 橋（B3）3 科 4 屬，台東大橋（B4）3 科 5 屬；太平橋（T1）5

科 5 屬，馬蘭橋（T2）5 科 6 屬，豐里橋（T3）4 科 6 屬。（表 3-18 藍色部份；其中跳小藍菌屬、浮戒環球藍菌屬、線形棒條藍 菌屬及扁萼藍菌屬由台東大學李炎副教授譯名，其餘譯名亦出自 李氏2005 年所著之「藍菌研究」一書）

2. Pleurocapsales（寬球藍菌目）

僅有一科為 Xenococcaceae（異球藍菌科）。所培養出的藍菌有

Chroococcidiopsis sp.（團囊藍菌屬）和 Pleurocapsa sp.（寬球藍

菌屬）2 個屬。寬球藍菌目於卑南溪及太平溪各採樣點當中僅有 電光大橋（B2）、鹿鳴橋（B3）、太平橋（T1）可見團囊藍菌屬 的分佈；而寬球藍菌屬更只有在馬蘭橋（T2）才出現。（表 3-18 黃色部份）

3. Oscillatoriales（顫藍菌目）

採樣結果有Oscillatoriaceae（顫藍菌科）與 Pseudanabaenaceae（偽 魚腥藍菌科）兩個科，各科之下分別培養出來的是 Oscillatoria sp.

（顫藍菌屬）、Lyngbya sp.（鞘絲藍菌屬），與 Leptolyngbya sp.

（細纖藍菌屬）等3 個屬。顫藍菌目在卑南溪與太平溪各採樣點 中皆可見其蹤跡。其分佈於初來橋（B1）有 1 科 2 屬，電光大橋

（B2）1 科 1 屬，鹿鳴橋（B3）1 科 1 屬，台東大橋（B4）1 科

1 屬；太平橋（T1）1 科 1 屬，馬蘭橋（T2）1 科 2 屬，豐里橋

（T3）1 科 1 屬。（表 3-18 紅色部份）

4. Nostocales（念珠藍菌目）

採樣結果僅有 Nostocaceae（念珠藍菌科）一科，其所培養出的 藍菌種類較少，只有 Nostoc sp.（念珠藍菌屬）與 Anabaena sp.

（魚腥藍菌屬）2 個屬。其中念珠藍菌屬只出現於電光大橋（B2）

與豐里橋（T3）；而魚腥藍菌屬只出現於初來橋（B1）與鹿鳴橋

（B3）。（表 3-18 綠色部份）

5. Stigonematales（真枝藍菌目）

共有二科為 Loriellaceae（羅瑞拉藍菌科）與 Fischerellaceae（飛 氏藍菌科）。所培養出的藍菌各有一屬，分別是 Geitleria sp.（蓋 特勒藍菌屬）以及 Fischerella sp.（飛氏藍菌屬）。蓋特勒藍菌屬 在電光大橋（B2）、鹿鳴橋（B3）1 科 1 屬、馬蘭橋（T2）等處 可以發現其分佈；而飛氏藍菌屬僅出現於馬蘭橋（T2）。（表3-18 紫色部份）

以上述藍菌種類的分佈情形來看，同樣可以發現Chroococcales（色球 藍菌目）是卑南溪與太平溪分佈最普遍的藍菌目（表 3-18）。其中

Microcystis sp.與 Stanieria sp.兩個屬在所有的採樣點中都可以發現他

們的蹤跡，所培養出的平均菌落數也最多（表3-19）。

二、卑南溪與太平溪各採樣點全年藍菌菌落之變化

整體而言，在本研究進行期間，我們發現卑南溪各採樣點的藍菌 菌落消長情形除了鹿鳴橋（site B3）有較為不同的高峰（8 月、12 月、

2 月）以外，其他採樣點大致上有類似的變化趨勢，亦即菌落數顯著 增加的時間多出現在 3-4 月間（3 月為最高峰）。在採樣的 14 個月份 當中，以3 月所培養出的藍菌菌落數最多（90 個），其次是 4 月（63 個）；而 10 月（9 個）以及 11 月（7 個）則是藍菌菌落數最少的兩個 月份（圖 3-20）。因此，若以生長季節來看，我們可以發現春季是卑 南溪藍菌的生長高峰。而值此同時，3-4 月同樣也是該溪沿岸之稻米、

鳳梨等農作物的施肥灌溉期，此一期間溪水之總磷、總氮（圖3-21、

3-22）含量偏高。

其次，就太平溪而言，各採樣點藍菌菌落的消長情形在太平橋與 馬蘭橋較為類似，這二處的生長高峰同樣出現於5-6 月；而豐里橋的 趨勢則與前二者不同，生長高峰分別出現在 3 月、4 月，及 8 月。整 體而言，太平溪在採樣的 14 個月期間，以 3 月所培養出的藍菌菌落 數最多（103 個），這一點與我們在卑南溪的觀察所得相同。至於第

二高峰則出現在8 月（100 個）。藍菌菌落數最少的月份在 11 月（14 個）與 1 月（19 個）（圖 3-23）。再以施肥灌溉期來看，太平溪沿岸 的稻米、鳳梨、釋迦同樣是在2-5 月與 7-9 月，溪水之總磷、總氮含 量變化的高點在 3 月、9 月（圖 3-24、3-25），雖與卑南溪略有不同，

但其與太平溪本身的藍菌菌落生長高峰時間卻相當接近（3 月、8 月）。據此，綜合在卑南與太平兩溪所觀察到的結果來看，雖然影響 藍菌生長變化的因子甚多，加以上述3 月與 9 月總磷及總氮含量的升 高現象亦並未受到該期間雨量變化的影響（根據中央氣象局全球資訊 網公佈之資料，94 年 3 月與 9 月之平均雨量分別為 268.5ml 及 266.5ml，高於全年平均雨量 252.3ml，顯見該期間並非枯水期），因

此我們推測藍菌的生長高峰可能是與季節以及施肥灌溉時間（即河川 水質變化）有關的。

為了更清楚的了解不同藍菌目在卑南溪與太平溪的分佈情形，以 下我們將針對各個研究地點的採樣結果作進一步的探討：

1. 初來橋（site B1）

卑南溪位於此一採樣點的藍菌分佈以色球藍菌目為主，該目歷 經 14 個月採樣培養所得之菌落數共有 42 個，佔本採樣點藍菌 菌落總數的61.76%。其次為顫藍菌目，共有 21 個，佔此處藍菌 總菌落數的30.88%（表 3-20）。初來橋的色球藍菌目生長高峰主

要出現在4 月（19 個菌落），4 月以後的菌落數大幅下降，僅 10 月與隔年2 月出現小波高峰，但菌落數都在 5 個以下（圖 3-26）。 另外顫藍菌目雖然在 95 年 3 月的菌落數急遽增加（20 個），但 是其他各月都未有菌落出現。至於其他各目之藍菌除念珠藍菌 目在3、6 月出現微幅生長外，寬球藍菌目與真枝藍菌目於採樣 期間均未曾出現。由於初來橋是本研究於卑南溪各採樣點的最 上游，其流域週邊所受的人為影響亦較少，此一地點之藍菌族 群結構應可適度呈現卑南溪其餘各採樣點族群結構之原貌，因 此未來吾人進行相關研究時，應可以此一地點作為參考點。

2. 電光大橋（site B2）

電光大橋之藍菌分佈以色球藍菌目為主，該目於研究期間採樣 培養所得之菌落數共有96 個，佔此處藍菌菌落總數的 71.11%。

其次是顫藍菌目，共有29 個，佔此處藍菌總菌落數的 21.48%（表 3-20）。色球藍菌目於本採樣點的消長情形與其上游之初來橋大 致相似，全年都可見到此目藍菌分佈的蹤跡，生長高峰同樣都 是出現在4 月與 2 月，而以 4 月之菌落數量最多（36 個），2 月 為第二高峰，有 13 個菌落。顫藍菌目在 96 年 3 月曾出現一波 生長高峰，這與我們在初來橋所觀察到的情形相同，不過此處

在9 月有另一波數量更多的菌落（20 個）出現（圖 3-27）。在其 他種類藍菌目的分佈情形方面，電光大橋的表現比初來橋要更 為豐富，寬球藍菌、念珠藍菌、真枝藍菌等目在此處都可發現 其蹤跡，但是菌落數量不多，且生長時間多半集中在 6 月到 9 月。

3. 鹿鳴橋（site B3）

位於卑南溪中下游位置的鹿鳴橋全年14 個月採樣培養所得之藍 菌菌落數僅有 31 個，相較於該溪其餘三個採樣點（初來橋 68 個、電光大橋 135 個、台東大橋 170 個）之觀察結果顯得相對 稀少。此處之藍菌分佈比例情形與電光大橋相似，同樣是以色 球藍菌目為相對多數，全年共有 22 個，佔藍菌菌落總數的 70.97%；其次為顫藍菌目 5 個，佔總菌落數的 16.13%；至於其 他如念珠藍菌目、寬球藍菌目與真枝藍菌目…等種類之藍菌數 量則更為稀少，全年僅 1-2 個，所佔比例只有 3%到 7%（表 3-20）。在藍菌菌落數隨時間變化的狀況方面，我們發現，身為 主要群落的色球藍菌目其生長高峰分別出現在8 月以及 12 月，

這與其他二個採樣點：初來橋與電光大橋所觀察到的 4 月與 2 月有很大的不同。另外，顫藍菌目的生長高峰則是出現在 2 月

（圖3-28）。根據上述研究結果可以看出，鹿鳴橋的藍菌分佈在 卑南溪各採樣點中是一個比較特殊的地區，我們推測，這個現 象可能與該採樣點位處於當地溫泉產業廢水排放的下游，因而 使得這一段溪流的水質組成產生與上游不同的變化有關。

4. 台東大橋（site B4）

地理位置緊鄰卑南溪出海口的台東大橋，是我們在該溪最後一 個，同時也是最下游的採樣點。此處經採樣培養所得之藍菌菌 落數全年共有 170 個，是卑南溪的四個採樣點當中最多的。在 這裡的藍菌菌落消長情形有點類似其上游 B1、B2、B3 三個採 樣點的綜合體，亦即同樣是以色球藍菌目為藍菌群落之主體，

生長高峰出現於上述三個採樣點都曾出現過的3 月、4 月，以及 12 月；然而，台東大橋的獨特之處在於色球藍菌目全年共有 169

個菌落出現，相對比例高達所有藍菌菌落總數的 99.41%，以至 於除了極少數（0.59%）的顫藍菌目曾短暫出現外，此處可以說 一整年都是色球藍菌目的天下（圖3-29）。另外，如果我們結合 此處與卑南溪上游其他三個採樣點各目的藍菌變化情形來看的 話，將會發現該溪存在著一個顯著的趨勢，亦即：色球藍菌目 的分佈比例由上游起，向下游逐漸增加（61.76% → 99.41%）；

而顫藍菌目的分佈比例則恰好相反，由上游向下由逐漸減少

（30.88% → 0.59%）。至於其他屬於相對少數的藍菌目，則多半 只是短暫出現在電光大橋與鹿鳴橋這兩個採樣點，對於卑南溪 藍菌族群整體結構的變化，影響不大（表3-20）。

5. 太平橋（site T1）

此處位居太平溪的上游，經過14 個月採樣培養所得之藍菌菌落 數總計有63 個，而其中以色球藍菌目佔最大多數，全年共有 60 個菌落出現，佔此處總菌落數整體比例的 95.24%，可以說是太 平橋流域的主要藍菌族群。其他種類的藍菌目在此處的分佈情 形相較之下多半是短暫而稀少的，只有寬球藍菌目與顫藍菌目 曾出現1-2 個菌落，其餘各目於研究期間則未見蹤跡（表 3-20）。 值得注意的是，相對於卑南溪上游區段藍菌物種豐富的初來橋 與電光大橋來說，我們在此處所觀察到的藍菌分佈，其物種組 成是較為單調的，推測這個現象可能與該溪上游已變為伏流，

而河床經常乾枯有關。另外，再以藍菌生長季節的時間變化來 看，可以發現，優勢族群色球藍菌目的生長高峰主要出現在5-6 月期間，另外其他月份的菌落數量則呈現中度增長（圖3-30），

這也與我們在初來橋與電光大橋（生長高峰為 2、4 月）的觀察

結果不同。

6. 馬蘭橋（site T2）

馬蘭橋是位於太平溪中游已經開始受到部份人為污染的流域區 段，本採樣點於14 個月研究期間培養所得之藍菌菌落數總共有 178 個。在藍菌物種的分佈上較太平橋豐富，族群結構組成仍是 以色球藍菌目為主體，該目全年共計採得 146 個菌落，佔此處 菌落總數的 82.02%；其次為顫藍菌目，共有 21 個菌落，佔 11.80%；寬球藍菌目有 9 個菌落，佔 5.06%，位居第三；真枝藍 菌目菌落數最少，全年僅有2 個，佔 1.12%；至於念珠藍菌目則 未有菌落出現（表3-20）。在各目藍菌的生長季節變化方面，色 球藍菌目在此處全年皆可見其分佈的蹤跡，生長高峰主要出現 在3 月、5 月，以及 6 月，這與我們在該溪上游的太平橋所觀察 到的結果大致相同；顫藍菌目菌落的增長時間雖不若色球藍菌 目頻繁，但亦有數波高峰分佈在 3 月、4 月，及 11 月，且數量 至少都在 5 個以上，這個特殊現象是在卑南溪與太平溪的其他 各採樣點都看不到的。同樣的，寬球藍菌目與真枝藍菌目在其 他採樣點幾乎都未見蹤跡，然而在此處卻可見到一小部份但頻 率不高的零星分佈（圖3-31）。綜合上述，如果我們將此地的觀

察結果與卑南溪互相比對的話，可以發現在太平溪與卑南溪的 各個採樣點當中，藍菌物種表現較為豐富的地區都是出現在中 游 流 域 。 而 這 也 是 本 研 究 與 過 去 的 一 些 藍 菌 生 態 研 究 結 果

（Douterelo et al., 2004）比較不同的地方。

7. 豐里橋（site T3）

太平溪是台東縣的河川當中唯一受到人為污染的一條，本採樣 點位於水質污染嚴重的太平溪下游出海口，其歷經14 個月採樣 培養所得之藍菌菌落數量位居本研究所有採樣點之冠，共計有 高達511 個菌落，是其他採樣點的 3 倍（馬蘭橋）到 16.5 倍（鹿 鳴橋）。此處的藍菌在分佈上相對較為單調，與卑南溪下游的台 東大橋一樣，色球藍菌目是生態上的絕對優勢物種，全年共有 496 個菌落，佔所有藍菌菌落總數比例的 97.06%。同樣的，除

了在 2005 年 5 月與 2006 年 3 月有少數的顫藍菌目（5 個，佔 0.98%）與念珠藍菌目（10 個，佔 1.96%）出現以外，其他月份 可以說清一色是色球藍菌目的蹤跡（表3-20）。而該目藍菌生長 高峰的出現亦相當頻繁，分別在3-4 月、8-9 月，以及 12 月，都 有菌落數劇增的現象發生（圖3-32）。因此，此處生長高峰隨時 間的變化情形可以說是前六個採樣點色球藍菌目時間分佈的綜

合體。而我們繼續以這裡的觀察結果與卑南溪比對的話，也可 以進一步發現這兩條溪流在藍菌生態分佈上的同質性，亦即：

太平溪與卑南溪的最下游都是該溪各自的藍菌菌落數量出現最 多的地點。

三、卑南溪與太平溪藍菌生物指標

在上一段的內容當中，我們已經針對五大藍菌目在這兩條主要河 川的生長季節與數量變化進行剖析，因此在接下來這一部份，我們將 以各目之下的各藍菌屬為分析單位，檢視不同藍菌屬的生物指標在 上、中、下游各個採樣點的變化情形。本研究使用在生態學上為一般 學者所廣泛使用的絕對豐度（absolute abundance，以下簡稱 AA）、相

對豐度（relative abundance，以下簡稱 RA）、物種豐度（species richness，以下簡稱 SR），以及物種多樣性（species diversity；此處指 Shannon-Wiener index：H’）…等四項生物指標來作為探討卑南溪與太 平溪藍菌生態分佈的主要依據。

1. 絕對豐度（absolute abundance；表 3-19）

根據前述研究結果，我們已經知道卑南、太平兩溪的色球 藍菌目不論在生長季節或數量上，都是具有主體生態優勢的藍