烏江流域秋季浮游生物的群落結構及多樣性

閔文武，向 艷，王 霞，王 偉，王 雪，曾 圣，黃福江

(貴州省農業科學院 水產研究所，貴州 貴陽 550025)

烏江是長江上游南岸支流，貴州第一大河，發源于烏蒙山脈東麓威寧縣鹽倉鎮西南，流經黔北及渝東南酉陽彭水，在重慶涪陵注入長江，全長1 037 km，貴州省境內烏江干流長889 km，流域面積6.68萬km2，占烏江流域總面積的76.8%。烏江流域(104°10′～109°12′E，25°56′～30°22′N)呈羽狀分布，地勢西南高，東北低，流域內75.6%的地區為喀斯特地貌，具有獨特的地理特征和豐富的自然資源[1-2]。目前干流建成的水電站從上至下依次有東風電站、索風營電站、烏江渡電站、構皮灘電站、思林電站、沙陀電站、彭水電站、銀盤電站和白馬電站，烏江流域已成為完全意義上的梯級開發“蓄水河流”[3]。

浮游生物是水生態系統重要的組成部分，其種群數量的變化和群落結構直接影響生態系統的功能[4-5]。浮游生物既是水產經濟動物的直接或間接餌料，又是評價水質變化的重要指標之一[6]。浮游植物和浮游動物分別是水生態系統的初級和次級生產者，在保持水質、維持水生態平衡方面具有重要作用[7]。了解烏江流域內浮游生物群落結構變化及多樣性，認識梯級水庫開發對水生態過程的影響具有重要意義，因此關于烏江流域浮游生物的研究備受關注[8-12]。筆者以貴州境內烏江流域為研究區域，分析浮游生物群落結構特征及其多樣性，以期對烏江流域的環境治理及漁業發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 斷面設置

以貴州境內烏江流域為研究范圍，結合流域實際情況，設置11個采樣斷面，其中干流6個斷面(W1～W6)，支流5個斷面(W7～W11)，于2017年9月進行浮游植物和浮游動物采集。采樣斷面分布如圖1所示。

圖1 貴州境內烏江流域浮游生物采樣斷面分布

Fig.1 Distribution of plankton collected sampling sites in Wujiang River in Guizhou

1.2 樣品采集與處理

每個采樣斷面設左、右岸2個點采樣。浮游植物定量采集用聚乙烯瓶每個采樣點取水1 L，加入魯哥試劑(10%)和福爾馬林(4%)固定，帶回實驗室沉淀24 h后濃縮至100 mL塑料瓶中，靜置24 h，用虹吸管吸去上清液，定容到50 mL，取0.1 mL置于浮游植物計數框內，在顯微鏡(Nikon 50i)400倍鏡下進行物種鑒定和細胞計數。浮游動物用水生-80型采水器采集水樣60 L，用25#浮游生物網過濾，濃縮液用5%甲醛固定，靜置24 h后吸去上清液定容至30 mL，鏡檢時吸取1.0 mL于浮游動物計數框內，在顯微鏡100倍鏡下全片進行物種鑒定和計數。浮游生物種類鑒定參照文獻[13-20]進行。

1.3 測定指標與分析

每個斷面浮游生物密度取左、右岸2個采樣點的平均值。用軟件SPSS 19.0進行差異性分析和相關性分析；用軟件PRIMER5計算Shannon-Wiener多樣性指數(H′)、Margalef指數(d′)和Pielou均勻度指數(J′)。用軟件Excel 2007計算優勢度指數(Y)。

Y=(Ni/N)×fi

式中，N為樣品中的總個體數，Ni為第i種的個體總數，fi為第i個種個體在各斷面出現的頻率；當Y>0.02時，即為優勢種。

2 結果與分析

2.1 浮游植物群落結構與多樣性

調查段共檢出浮游植物97種，隸屬于7門51屬，其中，硅藻門(Bacillariophyta)41種，占種類總數的42.27%；綠藻門(Chlorophyta)31種，占31.96%；藍藻門(Cyanophyta)13種，占13.40%；裸藻門(Euglenophyta)和隱藻門(Cryptophyta)各3種，分別占3.09%；甲藻門(Pyrrophyta)4種，占4.12%；黃藻門(Xanthophyceae)2種，占2.06%。藍藻門中窩形席藻(Phormidiumfoveolarum)、小席藻(Phormidiumtenus)和彎形尖頭藻(Raphidiopsiscurvata)為優勢種，優勢度指數分別為0.13、0.08和0.04。

不同斷面浮游植物物種組成、物種數和密度不一。浮游植物物種數平均為25.64種，其中，W6斷面最多(44種)，W1斷面最少(13種)。除W4和W6斷面以綠藻門物種為主外，其余均以硅藻門物種為主。密度為0.10×105～9.44×105cell/L，以W6斷面最高，W11斷面最低，平均值為2.20×105cell/L。從圖2可知，烏江干流浮游植物密度總體呈從下游到上游逐漸增加趨勢，支流斷面浮游植物密度顯著(P<0.05)低于干流斷面，支流各斷面浮游植物密度差異不顯著(P>0.05)。干流斷面浮游植物密度組成以藍藻門種類為主，占密度組成的80.69%～93.59%；支流斷面W7、W8、W9中浮游植物密度組成也以藍藻門為主，W10斷面以隱藻門為主，W11斷面以硅藻門種類為主(占比為86.33%)。支流斷面硅藻門種類密度占比高于干流斷面。

調查段浮游植物H′、d′和J′范圍分別為1.24～2.75、2.73～7.98和0.41～0.95，平均值為2.20、5.59和0.69。d′以W3斷面最高，W1斷面最低；H′和J′均以W11斷面最高，W2斷面最低(圖2)。支流斷面H′和J′的均值高于干流斷面。

圖2 烏江流域浮游植物密度與多樣性參數

Fig.2 Density and diversity of phytoplankton in Wujiang River basin

2.2 浮游動物群落結構與多樣性

調查段共檢出浮游動物41種，其中，原生動物5種，占總物種數的12.20%；輪蟲26種，占63.41%；枝角類2種，占4.88%；橈足類(含無節幼體和橈足幼蟲)8種，占19.51%。萼花臂尾輪蟲(Brachionuscalyciflorus)、剪形臂尾輪蟲(Brachionusforficula)、壺狀臂尾輪蟲(Brachionusurceus，)、曲腿龜甲輪蟲(Keratellavalga)、無節幼體(Nauplii)和廣布中劍水蚤(Mesocyclopsleuckarti)為優勢種，優勢度指數分別為0.02、0.03、0.03、0.05、0.04和0.02。浮游動物物種數平均為10.36種，其中，W3和W5斷面最多，均為17種；W10斷面最低，僅3種。W1斷面浮游動物組成以橈足類為主，W11斷面以原生動物為主，其余斷面浮游動物組成均以輪蟲為主。

從圖3可知，浮游動物密度在0.07～7.81 ind/L，平均值為1.59 ind/L，W6斷面浮游動物密度最高， W1和W10斷面最低。烏江干流浮游動物密度總體呈從下游到上游逐漸增加趨勢，且W5和W6斷面顯著(P<0.05)高于其他斷面，支流各斷面浮游動物密度較低，且各斷面密度差異不顯著。W1斷面浮游動物密度組成以枝角類為主，占該斷面密度的82.87%，W9、W10、W11斷面以原生動物為主，W4斷面以輪蟲為主，其余斷面均以橈足類為主。

圖3 烏江流域浮游動物密度與多樣性參數

Fig.3 Density and diversity of zooplankton in Wujiang River basin

調查段浮游動物H′、d′和J′分別在0.54～2.39、1.26～5.18和0.39～0.88，平均值分別為1.56、3.09和0.72。W11斷面浮游動物H′、d′和J′最低，W3斷面H′、d′最高，W1斷面J′最高。干流斷面和支流斷面浮游動物多樣性參數差異不顯著(P>0.05)。

2.3 浮游植物與浮游動物的相關性

從表1看出，浮游植物組成中，硅藻門與藍藻門種類密度極顯著負相關；浮游動物組成中，原生動物密度與橈足類密度極顯著負相關，浮游動物密度與橈足類密度顯著正相關。浮游植物密度和浮游動物密度呈極顯著正相關，浮游植物密度與橈足類密度、硅藻門密度與原生動物密度、藍藻門密度與橈足類密度均呈顯著正相關，藍藻門密度與原生動物密度極顯著負相關，浮游植物其他門類的平均密度與原生動物密度顯著正相關。

表1 浮游植物與浮游動物密度的Pearson相關系數

注：**表示在0.01水平(雙側)上極顯著相關，*表示在0.05水平(雙側)上顯著相關。

Note: ** and * indicate significance of correlation atP<0.01 andP<0.05 level separately.

3 結論與討論

3.1 浮游植物群落的結構特征

烏江流域調查段浮游植物以硅藻門種類為主，占浮游植物種類總數的42.27%；其次是綠藻，占31.96%；第三是藍藻門種類。說明，烏江流域秋季浮游植物群落整體屬于硅綠藍藻型，與烏江流域湖庫型水體的研究結果[21-22]有一定差異，主要是本研究中W1和W3雖然是干流斷面，但處于庫區的變動回水區，河水具有一定的流速，斷面基本保持河流型狀態；W7、W8、W9和W10斷面位于支流上，完全屬于河流型水體，浮游植物群落組成依然與河流型水體保持一致[23]。

洪松等[24]研究表明，庫區靜水環境適宜藻類繁殖生長，水流湍急，不適宜藻類生長繁殖，W4和W6斷面均處于庫區內，屬于典型的湖庫型水體，物種組成以綠藻門種類為主，W6斷面屬于烏江渡庫區內，位于播州區三合鎮和金沙縣連接的三沙大橋處，該斷面浮游植物物種數和密度最多；W1斷面位于沿河縣城上游沙陀電站壩址下，屬于彭水庫區的變動回水區，水從沙陀電站下泄而來，流速較快，水溫低，導致浮游植物物種組成單一，種類數較少。王啟軍等[25]研究西藏易貢藏布水域發現，海拔2 500 m以下，浮游植物密度和生物量隨海拔降低而降低，與本研究結果(即隨著海拔降低，烏江干流斷面中浮游植物密度逐漸降低)一致。

調查段支流斷面和干流斷面相比，浮游植物密度為支流斷面小于干流斷面，浮游植物H′和J′表現為支流斷面大于干流斷面，這與干流斷面物種單一、密度較高，支流斷面物種豐富密度較低有關。干流斷面浮游植物密度組成以藍藻門種類為主，占密度組成的80.69%～93.59%，支流斷面浮游植物密度組成除藍藻門種類外，硅藻門、隱藻門等種類均占有一定比例。

3.2 浮游動物群落的結構特征

烏江流域調查段浮游動物物種組成除W1斷面以橈足類為主、W11斷面以原生動物為主外，其余斷面均以輪蟲為主，輪蟲種類占浮游動物組成的63.41%，與張迅等[26]對貴州草海的研究結果相似。溫度是影響浮游動物群落結構的重要環境因子之一[27-29]，在15～25℃，大部分輪蟲的發育時間會隨溫度升高而縮短，輪蟲繁殖高峰期一般在20℃以上時出現，烏江流域秋季各斷面水溫平均值為25.5℃，較適宜輪蟲的繁殖生長[30]。W6斷面浮游植物密度較高，給捕食的浮游動物提供了充足的餌料，在適宜水溫環境中，該斷面浮游動物密度最高。

W11斷面位于務川縣豐樂鎮，屬于烏江北岸一級支流洪渡河，湖庫型水體，斷面處植被覆蓋率較高，人類干擾較小，水體透明度較高，水溫較其他斷面低。因此，該斷面浮游動物種類組成單一，主要以原生動物為主，H′、d′和J′最低。W3斷面位于思南縣，屬于烏江干流沙陀庫區的變動回水區，人類干擾強，該斷面浮游動物種類較多，H′和d′最高。

3.3 浮游植物與浮游動物的相關性

郭坤等[31]研究表明，長湖浮游動物的種類數、豐度與浮游植物現存量的表征值chl a呈正相關關系，與本研究結果一致。表明，浮游植物密度與浮游動物密度極顯著正相關，水體中浮游植物的數量與浮游動物的生長繁殖密切相關，浮游植物是浮游動物的重要食物來源，高密度的浮游植物保證了浮游動物餌料的供給，促進浮游動物繁殖生長。藍藻門密度與原生動物密度極顯著負相關，與橈足類密度顯著正相關，這主要與藍藻可以作為浮游動物的碳源[32]，并且可以和高生物量的甲殼類浮游動物共存[33-34]有關。