貴州普定水庫后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征及其水質(zhì)指示作用

朱沖沖　李秋華　陳文生　李鑰　胡月敏

摘要：于2015年枯水期（1月）、豐水期（7月）對普定水庫進行2次采樣調(diào)查，分析普定水庫后生浮游動物的群落結(jié)構(gòu)特征及其水質(zhì)狀況。結(jié)果表明：共鑒定后生浮游動物28個種（屬），其中輪蟲個18種（屬），占總物種數(shù)的6429%，橈足類3個屬，占10.71%，枝角類7個種（屬），占25.00%。枯水期優(yōu)勢種為腹尾輪蟲（Gastropus sp.）、長額象鼻溞（Bosmina longirostris）、頸溝基合溞（Bosminopsis deitersi），豐水期優(yōu)勢種主要為曲腿龜甲輪蟲（Keratella valga）、角突臂尾輪蟲（Brachionus angularis）、腹尾輪蟲（Gastropus sp.）、疣毛輪蟲（Synchaeta sp.）、中劍水蚤（Mesocyclops sp.）、鏢水蚤（Diaptomidae sp.）、無節(jié)幼體（Nauplius）、長額象鼻溞（Bosmina longirostris）。枯水期、豐水期總豐度分別為47784、918.18 ind/L，枯水期、豐水期總生物量分別為0.58、5.04 mg/L。通過現(xiàn)存量法、優(yōu)勢種指示法、多樣性指數(shù)法和理化分析法綜合評價發(fā)現(xiàn)，普定水庫正處于中營養(yǎng)-輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)。

關鍵詞：普定水庫;后生浮游動物;群落結(jié)構(gòu);水質(zhì)指示

中圖分類號： S181;X524? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）03-0273-05

后生浮游動物作為初級消費者，是湖泊生態(tài)系統(tǒng)要素循環(huán)中的一個重要環(huán)節(jié)，通過上下行效應影響其他營養(yǎng)級的結(jié)構(gòu)[1]，在物質(zhì)循環(huán)和能量流動等生態(tài)過程中起著至關重要的作用[2]，其變化會直接或間接地影響同一湖泊生態(tài)系統(tǒng)中其他水生生物的分布狀況。水體富營養(yǎng)化是后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)變化的主要動因之一[3]，水域生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣可以通過后生浮游動物的種類組成及現(xiàn)存量的多寡得到準確反映[4]。因此，后生浮游動物也常用作水環(huán)境監(jiān)測和評價的指標之一[5]。

普定水庫是一座集發(fā)電、供水、灌溉、養(yǎng)殖及旅游等多功能于一體的水庫，是安順地區(qū)重要的飲用水源地。有關普定水庫后生浮游動物的研究僅在2011年3月有報道[6]，但是近年來隨著周邊環(huán)境和水體環(huán)境的污染加重，導致其水生生態(tài)系統(tǒng)和水質(zhì)狀況受到嚴重威脅，生境的改變勢必會引起普定水庫后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)的改變。因此，本研究通過對普定水庫枯水期、豐水期后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征及水質(zhì)理化參數(shù)進行調(diào)查分析，結(jié)合后生浮游動物豐度、生物量、生物多樣性及物種與環(huán)境因子之間的關系，研究后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征及其影響因子，運用現(xiàn)存量法、優(yōu)勢種指示法、多樣性指數(shù)法和理化分析法對普定水庫的水質(zhì)狀況進行綜合評價，從而為黔中地區(qū)水生生物研究提供一定的數(shù)據(jù)基礎，也為預防和治理黔中地區(qū)水庫的富營養(yǎng)化狀況提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 水庫概況及采樣點設置

普定水庫位于貴州省安順市普定縣，該地屬亞熱帶濕潤性季風氣候，是烏江上游的大型河道型水庫。普定水庫距縣城8 km，壩址以上控制流域面積為5 871 km2，正常蓄水位為1 145 m，相應庫容為3.60億m3，是安順地區(qū)重要的飲用水源地。近年來，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，水體污染和富營養(yǎng)化問題日趨嚴重，水體生態(tài)環(huán)境急劇惡化，亟需相關部門的重視與治理。

本研究于枯水期（2015年1月）、豐水期（2015年7月）進行樣品采集。根據(jù)普定水庫的水域特點，共布設5個采樣點，從上游到下游分別為哪叭（105°43′08″E，26°21′36″N）、三岔街（105°43′40″E，26°22′34″N）、小河（105°44′10″E，26°23′13″N）、碼頭（105°45′22″E，26°22′16″N）、大壩（105°48′29″E，26°22′41″N），詳見圖1。

1.2 樣品的采集與處理

定性樣品用13#浮游生物網(wǎng)于水平、垂直方向按“∞”形緩慢拖網(wǎng)，定量樣品于每個采樣點設上中下3層，用5 L采水器采集水樣，每層采集20 L水樣，用25#浮游生物網(wǎng)現(xiàn)場過濾并裝入塑料瓶中，加入5%福爾馬林溶液（甲醛）固定，于實驗室進行鏡檢。參考《中國淡水輪蟲志》[7]《中國動物志·淡水橈足類》[8]《中國動物志·淡水枝角類》[9]，在實驗室中對樣品進行種類鑒定與計數(shù)。參考《湖泊富營養(yǎng)調(diào)查規(guī)范》中的個體濕質(zhì)量及簡化公式求得輪蟲生物量;橈足類、枝角類則根據(jù)體長與體質(zhì)量回歸方程，由體長求得生物量，生物量皆為濕質(zhì)量[10]。

按照GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準方法》測定總氮（TN）、無機態(tài)氮（DIN）、總磷（TP）濃度等指標;葉綠素a（Chla）濃度采用改良的反復凍融、丙酮萃取法進行測定[11];透明度（SD）用塞氏盤現(xiàn)場測定;水溫（WT）、pH值用DZB-718型便攜式水質(zhì)多參數(shù)測定儀原位現(xiàn)場測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 優(yōu)勢度分析 根據(jù)每個種的優(yōu)勢度（Y）來確定浮游動物優(yōu)勢種，優(yōu)勢度的計算公式如下：

1.3.6 數(shù)據(jù)處理方法 用Origin繪制浮游動物豐度、生物量和富營養(yǎng)化指數(shù)分布情況;用R語言進行非度量多維尺度分析（NMDS）。

2 結(jié)果與分析

2.1 后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征

由表2可以看出，從普定水庫中共鑒定后生浮游動物28個種（屬），其中輪蟲18個種（屬），占總物種數(shù)的64.29%;橈足類3個屬，占10.71%;枝角類7個種（屬），占25.00%。從季節(jié)上看，枯水期出現(xiàn)的浮游動物數(shù)量為18個種（屬），優(yōu)勢種為腹尾輪蟲、長額象鼻溞、頸溝基合溞。豐水期出現(xiàn)的浮游動物數(shù)量為27個種（屬），優(yōu)勢種主要為曲腿龜甲輪蟲、角突臂尾輪蟲、腹尾輪蟲、疣毛輪蟲、中劍水蚤、鏢水蚤、無節(jié)幼體、長額象鼻溞。枯水期出現(xiàn)的后生浮游動物物種數(shù)要小于豐水期，2個季節(jié)出現(xiàn)的物種差異不大，枯水期和豐水期種類的相似度為 75.56%。普定水庫后生浮游動物以廣溫種類為主，且輪蟲種類較多，橈足類、枝角類種類較少。本調(diào)查結(jié)果與貴州省三板溪水庫、百花湖水庫麥西河口后生浮游動物的調(diào)查結(jié)果相似[18-19]。

由圖2、圖3可以看出，枯水期、豐水期總豐度分別為477.84、918.18 ind/L，枯水期枝角類的豐度貢獻量最大（58.76%），輪蟲的豐度貢獻量次之（39.97%），橈足類的最小（1.36%）;豐水期枝角類豐度的貢獻量最大（40.67%），橈足類豐度的貢獻量次之（33.21%），輪蟲的最小（26.12%）。枯水期、豐水期的總生物量分別為0.58、5.04 mg/L（圖2）。枯水期枝角類生物量的貢獻量最大（75.47%），橈足類生物量的貢獻量次之（19.51%），輪蟲的最低（5.02%）;豐水期橈足類生物量的貢獻量最大（84.66%），枝角類生物量的貢獻量次之（13.80%），輪蟲的最低（1.54%）。由圖2還可以看出，枯水期哪叭、三岔街的豐度、生物量遠高于小河、碼頭、大壩，豐水期碼頭的豐度、生物量最低，大壩的最高;哪叭、三岔街豐水期的豐度低于枯水期，生物量高于枯水期。

2.2 非度量多維尺度分析

非度量多維尺度分析根據(jù)樣品中包含的后生浮游動物的物種信息，以點的形式反映在多維空間上，而對不同樣品間的差異程度，則是通過點與點間的距離體現(xiàn)的，最終獲得樣品的空間定位點圖。非度量多維尺度分析中的壓力值（stress）較大（0.25），表明普定水庫后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)很難由少數(shù)主軸表示。由圖4可以看出，在非度量多維尺度分析的排序結(jié)果中，豐水期的采樣點分布于主軸2的右側(cè)，而枯水期分布于主軸2的左側(cè)，也反映了群落結(jié)構(gòu)的水文季節(jié)性。

2.3 水質(zhì)狀況分析

2.3.1 現(xiàn)存量法與水質(zhì)評價 由“2.1”節(jié)可知，枯水期、豐水期總豐度分別為477.84、918.18 ind/L，枯水期、豐水期總生物量分別為0.58、5.04 mg/L。由于本調(diào)查以后生浮游動物為主，沒有把原生動物計算在內(nèi)，所以本研究得出的豐度、生物量要低于實際浮游動物的豐度、生物量，只能以普定水庫豐水期現(xiàn)有生物量作為富營養(yǎng)化狀況評價指標，得出普定水庫豐水期處于富營養(yǎng)狀態(tài)的結(jié)論。

2.3.2 優(yōu)勢種法與水質(zhì)評價 長額象鼻溞在枯水期、豐水期的調(diào)查中均為主要優(yōu)勢種，而長額象鼻溞習居于富營養(yǎng)型的水域中，屬于中富營養(yǎng)水體指示種，可判斷普定水庫枯水期、豐水期均存在不同程度的富營養(yǎng)化。普定水庫中存在7種輪蟲，被認為是富營養(yǎng)型湖泊的良好指示種[17]，分別是螺形龜甲輪蟲、裂足臂尾輪蟲、角突臂尾輪蟲、剪形臂尾輪蟲、圓筒異尾輪蟲、裂痕龜紋輪蟲、溝痕泡輪蟲。綜合后生浮游動物優(yōu)勢種與常見種的指示分析，普定水庫已處于中度污染水平。

2.3.3 Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)與水質(zhì)評價 利用Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)對普定水庫進行富營養(yǎng)化分析。表3結(jié)果顯示，普定水庫枯水期小河、碼頭點為中度污染，其他3個采樣點水質(zhì)較好，為輕度污染;豐水期各采水點均為輕度污染。綜合生物多樣性指數(shù)來看，普定水庫已處于輕-中度污染狀況。

2.3.4 理化分析法與水質(zhì)評價 用理化指標評價標準對理化數(shù)據(jù)進行評價分析。由表4可以看出，枯水期TN、TP營養(yǎng)鹽平均值分別為3.44、0.04 mg/L，豐水期TN、TP營養(yǎng)鹽平均值分別為3.62、0.03 mg/L，遠高于國際上一般標準的水體富營養(yǎng)化發(fā)生的質(zhì)量濃度[16];葉綠素a（Chla）濃度指標評價結(jié)果顯示，水庫水質(zhì)為中-富營養(yǎng)化水平;透明度指標評價結(jié)果顯示，水庫水質(zhì)為中營養(yǎng)化水平。采用Chla、TP、TN、SD 4個理化指標作為普定水庫綜合營養(yǎng)狀態(tài)評價指標。由圖5可以看出，在枯水期，除了大壩為中營養(yǎng)型，其他各點均為輕度富營養(yǎng)型;在豐水期，各點均為輕度富營養(yǎng)型。綜合各項理化因子和綜合營養(yǎng)指數(shù)來看，普定水庫處于輕度富營養(yǎng)化狀況。

3 討論

3.1 后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征

普定水庫后生浮游動物均為亞熱帶水體常見種類，優(yōu)勢類群為輪蟲，橈足類次之。因為輪蟲具有個體較小、發(fā)育快、生命周期短等特點，在淡水生態(tài)系統(tǒng)中常處于優(yōu)勢地位。在本研究中，輪蟲的種類和豐度遠高于枝角類、橈足類。后生浮游動物的種類數(shù)、豐度及生物量受到輪蟲的影響最大，總體呈現(xiàn)出春夏較秋冬高的現(xiàn)象。在一般情況下，后生浮游動物的豐度和生物量呈正相關，但是，枯水期哪叭、三岔街的豐度要高于豐水期碼頭，而生物量卻低于豐水期碼頭;豐水期哪叭的豐度明顯低于豐水期三岔街，生物量卻高于豐水期三岔街。這是由于豐度和生物量不一定呈顯著正相關，生物量的計算還要考慮個體濕質(zhì)量的大小[20]。橈足類個體濕質(zhì)量要大于輪蟲和枝角類，枯水期哪叭、三岔街輪蟲和枝角類所占比例較大，橈足類所占比例較低，而豐水期碼頭橈足類所占比例較大;豐水期三岔街輪蟲和枝角類所占比例比較大，橈足類所占比例明顯低于豐水期哪叭。枯水期橈足類豐度遠低于豐水期，這是枯水期后生浮游動物生物量低于豐水期的主要原因。因此，需要結(jié)合后生浮游動物豐度和生物量才更能反映后生浮游動物現(xiàn)存量的真實情況。

從季節(jié)上看，枯水期出現(xiàn)的后生浮游動物有18個種（屬），優(yōu)勢種為腹尾輪蟲、長額象鼻溞、頸溝基合溞。豐水期出現(xiàn)的后生浮游動物有27個種（屬），優(yōu)勢種主要為曲腿龜甲輪蟲、角突臂尾輪蟲、腹尾輪蟲、疣毛輪蟲、中劍水蚤、鏢水蚤、無節(jié)幼體、長額象鼻溞。可見優(yōu)勢種群發(fā)生了較大的變化，相比于枯水期來說，豐水期的優(yōu)勢種群變多，一些原有的優(yōu)勢種被新的優(yōu)勢種群所替代。

3.2 水質(zhì)指示分析

由于本研究主要以后生浮游動物為主，沒有將原生動物計算在內(nèi)，采樣點也比較少，不能從整體上反映普定水庫的實際情況。因此，本研究以后生浮游動物現(xiàn)存量作為判定水體富營養(yǎng)化的標準，容易出現(xiàn)評價誤差，不能真實反映水體富營養(yǎng)化狀況，可以不考慮。值得提出的是，在枯水期，哪叭、三岔街、碼頭3個點的葉綠素a（Chla）濃度已經(jīng)高于26 mg/L，根據(jù)分級標準已達到富營養(yǎng)化狀態(tài)。普定水庫位于貴州高原喀斯特地區(qū)，接納來自喀斯特河流帶來的大量營養(yǎng)鹽，具有獨特的溫度、光照等水文特征，形成高鈣、高堿度的水體環(huán)境，由于溶解二氧化碳的施肥效益，浮游植物利用光合作用迅速繁殖，較易導致富營養(yǎng)進程速度加快。而且氮、磷是形成富營養(yǎng)化的限制物質(zhì)，其中磷是多數(shù)湖泊水體富營養(yǎng)化的最關鍵限制物質(zhì)[21]。本研究中，枯水期總氮濃度為（3.44±0.34） mg/L，總磷濃度為（0.04±0.00） mg/L，豐水期總氮濃度為（3.62±0.15） mg/L，總磷濃度為（0.03±0.01） mg/L，遠高于國際上一般標準的水體富營養(yǎng)化發(fā)生的質(zhì)量濃度[14]。營養(yǎng)鹽已經(jīng)能夠滿足后生浮游生物生長的需求，相對高的營養(yǎng)鹽濃度變化對后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)動態(tài)的變化影響不大，營養(yǎng)鹽不是影響后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)變化的主要環(huán)境因子。后生浮游動物的種類和豐度與pH值密切相關，輪蟲和大多數(shù)橈足類適合在堿性水體中生存，而枝角類一般生活在酸性、中性及微堿性的水體中[22]。總體來說，利用后生浮游動物和理化指標對普定水庫富營養(yǎng)化評價得到的結(jié)果基本一致。

4 結(jié)論

（1）本研究共鑒定后生浮游動物28個種（屬），其中輪蟲18個種（屬），占后生浮游動物總物種數(shù)的64.29%;橈足類3個屬，占10.71%;枝角類7個種（屬），占25.00%。枯水期出現(xiàn)的后生浮游動物有18個種（屬），優(yōu)勢種為腹尾輪蟲、長額象鼻溞、頸溝基合溞。豐水期出現(xiàn)的后生浮游動物有27個種（屬），優(yōu)勢種主要為曲腿龜甲輪蟲、角突臂尾輪蟲、腹尾輪蟲、疣毛輪蟲、中劍水蚤、鏢水蚤、無節(jié)幼體、長額象鼻溞。枯水期、豐水期總豐度分別為477.84、918.18 ind/L，枯水期、豐水期總生物量分別為0.58、5.04 mg/L。（2）通過現(xiàn)存量法、優(yōu)勢種指示法、多樣性指數(shù)法和理化分析法綜合評價得出，普定水庫正處于中營養(yǎng)-輕度富營養(yǎng)化狀態(tài)。

參考文獻：

[1]Balvay G，Ibanez F，Reid P C. Spatial，seasonal and long-term fluctuations of plankton in relation to hydroclimatic features in the English Channel，Celtic Sea and Bay of Biscay[J]. Marine Ecology Progress Series，2000，200：93-102.

[2]吳 利，馮偉松，陳曉娟，等. 新疆伊犁地區(qū)夏季浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征[J]. 應用生態(tài)學報，2008，19（1）：163-172.

[3]陳 亮，劉 一，禹 娜，等. 分水江水庫浮游動物群落結(jié)構(gòu)的初步研究及水質(zhì)評價[J]. 華東師范大學學報（自然科學版），2010，11（6）：72-82.

[4]林 青. 滴水湖浮游動物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關系及水質(zhì)綜合評價研究[D]. 上海：華東師范大學，2013：90.

[5]Ren L P，Zhang Z，Zeng X，et al. Community structure of zooplankton and water quality assessment of Jialing River in Nanchong[J]. Procedia Environmental Sciences，2011（10）：1321-1326.

[6]寧愛麗，陳 椽，潘 靜，等. 夜郎湖水庫春季后生浮游動物調(diào)查與水質(zhì)評價[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學，2012，51（21）：4763-4766.

[7]王家楫. 中國淡水輪蟲志[M]. 北京：科學出版社，1961.

[8]中國科學院動物研究所甲殼動物研究組.中國動物志·淡水橈足類[M]. 北京：科學出版社，1979.

[9]蔣燮治，堵南山. 中國動物志·淡水枝角類[M]. 北京：科學出版社，1979.

[10]金相燦. 湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范[M]. 2版. 北京：中國環(huán)境出版社，1990：239-252.

[11]林少君，賀立靜，黃沛生，等. 浮游植物中葉綠素a提取方法的比較與改進[J]. 生態(tài)科學，2005，24（1）：9-11.

[12]Shannnon C E，Weaver W. The mathematical theory of communication[M]. Urbana：University of Illinois Press，1949：213-216.

[13]Margalef D R. Inpersproctivesi marine biology （a Buzzati-Traversoed）[M]. California：University California Press，1958：323-347.

[14]金相燦，劉樹坤，章宗涉，等. 中國湖泊環(huán)境（第一冊）[M]. 北京：海洋出版社，1995：234-320.

[15]Ortells R，Gomez A，Serra M. Coexistence of cryptic rotifer species：ecological and genetic characterization of Brachionus plicatilis[J]. Freshwater Biology，2003，48：2194-2202.

[16]王鳳娟，胡子全，湯 潔，等. 用浮游動物評價巢湖東湖區(qū)的水質(zhì)和營養(yǎng)類型[J]. 生態(tài)科學，2006，25（6）：550-553.

[17]郭 凱，趙 文，殷守仁，等. 北京官廳水庫輪蟲群落結(jié)構(gòu)與水體富營養(yǎng)化狀況[J]. 湖泊科學，2010，22（2）：256-264.

[18]李 鑰，李秋華，陳文生，等. 貴州三板溪水庫后生浮游動物群落結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化[J]. 湖泊科學，2016，28（2）：340-349.

[19]李秋華，陳麗麗，夏品華，等. 貴州百花湖麥西河河口浮游植物群落結(jié)構(gòu)及與環(huán)境因子關系[J]. 湖泊科學，2011，25（4）：612-618.

[20]鞠永富，于洪賢，于 婷，等. 西泉眼水庫夏季浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征及水質(zhì)評價[J]. 生態(tài)學報，2016，36（16）：5126-5132.

[21]韓 菲，陳永燦，劉昭偉. 湖泊及水庫富營養(yǎng)化模型研究綜述[J]. 水科學進展，2003，14（6）：785-791.

[22]高 原，賴子尼，李 捷，等. 連江浮游動物多樣性的空間分布[J]. 生物多樣性，2013，21（6）：699-708.白福臣，肖書興，汪維清. “互聯(lián)網(wǎng)+精準扶貧”聯(lián)動機制：理論邏輯與案例實證[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2019，47（3）：278-282.