不同農田管理措施對稻田溝渠-濕地系統浮游動物群落影響

關鍵詞：浮游動物；群落結構；種類組成；優勢種；物種多樣性

中圖法分類號：X832 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki. slsdkb.2025.08.016

文章編號：1006-0081（2025）08-0103-08

0 引言

建立可持續性的生態農業，減少農藥化肥外源的輸人等是提高灌區稻田生態系統穩定性、保護生物多樣性的重要途徑。溝渠和濕地是灌區稻田生態系統的重要組成部分，因位于水陸交錯帶而具有自身獨特的生態功能。傳統的水稻生產模式多以經濟效益最大化為目標，采用農業活動如淹水漫灌、施肥和農藥等，過多灌溉引發農田排水，殘留的化學物質隨農田排水過程進入溝渠和濕地，導致水質惡化，造成水體污染[1]以往研究多側重于農事活動對田間生境的影響以及溝渠－濕地對農業面源污染的消減影響，李道西等[2]分析了節水灌溉模式下稻田生態與環境效應;蔡小宇[3]評估了農藥施用對稻田浮游動物的影響;程浩森等[4]重點研究了生態溝渠對農田面源污染的消減機理；王宇娜等[5]綜述了人工濕地對低污染水中氮去除的影響。

近年來，雖有學者研究農事活動對稻田周邊水體生物的影響，但多是集中于水體微生物，如付巖[研究了典型農藥對稻田及周圍水環境中微生物群落影響，然而針對農藥、灌溉等農田管理措施對稻田周邊溝渠－濕地系統的水生生物影響研究較少。水生生物群落變化與水體水質密切相關，浮游動物動態變化能準確反映水質狀況，并對灌區整個稻田生態系統的結構功能和環境發揮重要的調控作用[7-9]。為此，本文以2種農田管理模式的稻田溝渠-濕地系統為例，探究噴施農藥、灌溉等農田管理措施對稻田溝渠和濕地系統浮游動物群落的影響，以期為農業活動中實施科學合理的農田管理、稻田溝渠-濕地系統生物多樣性保護和生態灌區建設提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區位于江西省贛撫平原灌區，地處鄱陽湖流域 116^°00^′E，28^°26^′N） ，海拔 22m ，為典型的亞熱帶濕潤季風性氣候，多年平均氣溫 18.1^qC ，平均蒸發量1139.0mm ，平均降雨量 1634.3mm ，年平均日照

1720.8h 。調查點主要集中在江西省灌溉試驗中心站（以下簡稱“試驗站”）及站外周邊的稻田溝渠-濕地。

試驗站（圖1）農田種植雙季稻，面積 4050m² ，地勢北高南低，排水溝長 110m ，橫斷面呈規則梯形，沿水體流向劃分成3個不同處理單元，分別種植面源污染消減率高的燈芯草、茭白和菖蒲，日常控制水位10cm 。3塊濕地均種植蓮藕，水域面積均為 459m² ，可蓄水深度 1.1m ，常年控制水深分別在 20cm （塘20） 、40cm （塘40）和 60cm （塘60）范圍內。

頻繁，通常施用3次殺蟲劑，分別于分蘗前期、分蘗后期、抽穗開花期，溝渠-濕地不清淤、不進行人為水位控制，岸邊多雜草叢生，呈自然狀態。

圖1人工管理模式稻田溝渠、濕地Fig.1Artificial management mode of paddyfields，ditchesandwetlands

圖2傳統管理模式稻田溝渠、濕地Fig.2Traditional managementofpaddyfields，ditchesand wetlands

選擇距試驗站 2km 外的相對封閉小流域（圖2），農田均種植雙季稻，沿水體流向分別為排水溝1（LF溝1）蓮藕塘（LF蓮塘）排水溝2（LF溝2）菱角塘（LF菱塘）、茭白溝段（LF茭白），LF溝1、LF溝2、LF茭白長度分別是 ^{140，35，140m} ，LF蓮塘、LF菱塘水域面積分別為 1329m² 與 1095m² 。水稻生長期間，排水溝內長期水深 40～60cm ，濕地近岸水深超 40cm 。

試驗站稻田溝渠-濕地系統采用人工管理模式，人為控制活動明顯。稻田多采用節水灌溉模式，田間干濕交替明顯，科學有效施肥、除草、噴灑農藥，水稻生育期病蟲害較站外周邊稻田少，只施用2次殺蟲劑，分別于水稻分蘗后期、拔節孕穗期;溝渠-濕地多采取清淤、水位控制和定向種植植被活動，岸邊多噴施除草劑或采用收割機除草。

站外周邊稻田溝渠-濕地系統采用傳統管理模式（圖2），人為干擾少，環境相對自然。稻田多采用農民傳統的淹水灌溉模式，為減少病蟲害，稻田施用農藥較

1.2 樣品采集

為研究農藥、灌溉等不同農田管理措施對稻田溝渠-濕地系統浮游生物群落的影響，于試驗站內外農田管理措施差異明顯的兩稻田溝渠-濕地系統研究區，選取對環境變化極為敏感的水生浮游動物作為衡量指標。浮游動物常懸浮于水體中，水體環境的變化會直接影響到浮游動物群落結構和功能。每年8，9月份，浮游動物生長旺盛[10]，試驗年份為2014年，試驗站內外稻田9月2日均噴施農藥，在8月29日和9月4日分別開展調查，于試驗站及周邊溝渠-濕地采樣，包括各段排水溝上、中、下游和濕地首、中、尾段分設3個采樣點，共33個采樣點，采集定性和定量樣品。

依據《淡水浮游生物研究方法》[1]，定性樣品用25號浮游生物網采集（孔徑 0.064mm ），于水面以下作\" ∞ ”狀拖動網數次，并用 50mL 的標本瓶收集濃縮于網頭的水樣，經 4% 福爾馬林溶液現場固定，以待鏡檢觀察。定量樣品用1L采水器在水面以下0.5，1.5m 處采樣，置于1L采樣瓶中，加入魯哥氏碘液現場固定，靜置 24h 后濃縮至 20mL ，甲醛溶液保存。定量計數前充分搖勻沉淀樣品，而后吸取 1mL 注人 1mL 計數框內，在顯微鏡 10×10 倍率下進行全片計數。根據浮游動物密度，每個標本重復計數3～5次，并取平均值。種類鑒定參照《淡水微型生物圖譜》《中國動物志節肢動物門甲殼綱淡水枝角類》《中國動物志節肢動物門甲殼綱淡水橈足類》《中國淡水輪蟲志》[12-15] 。

1.3 分析方法

浮游動物群落個體數量用豐度 N 表示，其計算公式為

N=（V_s×n）/（V×V_a）

式中： N 為 ¹L 水中浮游動物個體數，ind./L； V_s 為沉 淀體積， 20mL V 為采樣體積， 1L;n 為計數所得個體 數； V_a 為計數體積， 1mL 0

優勢種用優勢度來表示，由物種頻度與個體數量而確定，其計算公式為

P_i=N_i/N

Y=F_i×P_i

式中： P_i 為第 i 物種個體數 N_i 在總個體數 N 中所占比例； Y 為優勢度； F_i 為第 i 物種頻度，當物種 Ygt;0.02 時，即確定為優勢種。

浮游動物多樣性采用2個常見指數表征：Margalef物種豐富度指數 D_uG 、Shannon-Wienner多樣性指數H^′ ，在群落結構變化和水域環境質量評價等研究中應用廣泛，其測度公式如下[16-18]：

式中： K 為樣品中物種種類數。

水體的水質狀況可以用Shannon－Wienner多樣性指數反映，其評價標準分為5個等級： gt;4 為清潔水體，3～4為寡污型（輕度污染），2～3為 β- 中污型（中度污染），1～2為 ∝- 中污型（重度污染），0～1為多污型（嚴重污染）。數據統計分析采用Excel2007。

2 結果與分析

2.1 浮游動物種類組成

經調查，共鑒定浮游動物28種，其中輪蟲種類數最多，有19種，占總種類數的 68% ，其余浮游動物種類數差異不大，橈足類2種，枝角類4種，原生動物3種。兩種農田管理模式下稻田溝渠-濕地浮游動物種類見表1。可見，兩種農田管理模式下稻田溝渠-濕地系統浮游動物種類數無明顯差異，溝渠浮游動物種類數均值各12種;濕地浮游動物種類數在人工管理模式下的均值為13種，而在傳統管理模式下為11種，且均以輪蟲種類居多。

農藥對稻田溝渠-濕地系統浮游動物種類影響見表2。人工管理模式下稻田噴施農藥后，各段排水溝、濕地輪蟲類種數普遍減少，橈足類、枝角類和原生動物種類數變化幅度不明顯。說明農藥會影響浮游動物的生存，稻田噴施農藥，農藥經稻田排水而匯入溝渠-濕地，其殘留于水體的農藥化學物質降低了敏感浮游動物種類數。

表2稻田噴施農藥對人工管理模式下溝渠、濕地中浮游動物種類數影響

Tab.2Effects of pesticide spraying in paddy field on zooplankton species in ditch and wetland under artificial management mode

注：Ⅰ為噴施農藥前（8月29日）調查取樣；Ⅱ為噴施農藥后（9月4日）調查取樣，下同。

各類群浮游動物豐度見圖3。兩種農田管理模式下，輪蟲類和橈足類均占據此類水體相當大的比例，枝角類和原生動物占據比例相對較小。對比發現，人工管理模式稻田溝渠-濕地系統中燈芯草溝浮游動物豐度為2391ind./L、菱白溝豐度為964ind./L、菖蒲溝豐度為 362ind./L ，平均為1239ind./L；塘20、塘40和塘60豐度分別是351，1362，395ind./L，平均為703ind./L。而傳統管理模式稻田溝渠-濕地系統中LF溝1浮游動物豐度為242ind./L、LF溝2豐度為144ind./L、LF茭白溝豐度為255ind./L，平均為214ind./L;LF蓮塘、LF菱角塘豐度分別為442，304ind./L，平均為373ind./L。可見，人工管理模式稻田溝渠-濕地系統浮游動物豐度均明顯高于傳統管理模式稻田溝渠-濕地系統。

表1兩種農田管理模式下稻田溝渠、濕地浮游動物種類數

Tab.1Zooplankton species in paddy field，ditch and wetland under two farmland management modes

種

圖3兩種農田管理模式下溝渠-濕地浮游動物豐度Fig.3Zooplankton abundance in ditch and wetlandundertwo farmland managementmodels

農藥對稻田溝渠-濕地系統浮游動物豐度影響見圖4。稻田施用農藥后，雖田間無明顯排水，但在土壤滲水作用下，農藥隨排水溝、濕地中水體的流動其毒性蔓延，致使浮游動物現存量降低。人工管理模式下稻田噴施農藥后，各段水體均受到農藥的影響，且輪蟲類豐度銳減。通過對比溝渠-濕地浮游動物豐度發現：燈芯草溝段浮游動物減少 12% ，茭白溝段減少 5% ，菖蒲溝段減少 40% ，塘20減少 17% ，塘40減少 18% ，塘60減少 82% 。排水溝末端菖蒲段和濕地末級塘60浮游動物減少明顯，可推測，農藥均在排水溝、濕地末級水體中富集，因而對水生浮游動物影響最大。

圖4人工管理模式下稻田噴施農藥前（I）、后（Ⅱ）溝渠-濕地浮游動物豐度水平

Fig.4Abundancelevelsof zooplanktoninditchandwetland before（I）and after（II）pesticide spraying in paddy field under artificial management mode

2.2 優勢種

兩種農田管理模式下稻田溝渠-濕地系統浮游動物調查中，共出現優勢種（平均優勢度 gt;0.02 ）17種，包括11種輪蟲、4種枝角類和2種橈足類，見表3。對比發現，兩種農田管理模式下溝渠-濕地浮游動物優勢種數量、種類及優勢度均呈現一定差異。

兩種生態系統中，輪蟲類和橈足類皆為優勢種，廣布中劍水蚤和橈足類無節幼體在各個水體中皆為穩定優勢種，人工管理模式下溝中枝角類不形成優勢種，而傳統管理模式下濕地中枝角類不形成優勢種。兩種農田管理模式下稻田溝渠-濕地系統內，濕地中浮游動物優勢種種類數相當，而溝渠中浮游動物優勢種種類數有明顯差異。人工管理模式下溝渠浮游動物優勢種種類數普遍低于傳統管理模式下溝渠浮游動物優勢種種類數。前者整體低于5種，后者均高于6種。

表3兩種農田管理模式下稻田溝渠-濕地生態系統浮游動物優勢種及優勢度 Tab.3Dominant species and dominant degree of zooplankton in paddy field ditch and wetland ecosystem undertwo farmland management models

人工管理模式下稻田噴施農藥對浮游動物優勢種影響見表4。可見，人工管理模式下稻田噴施農藥前，3段排水溝中輪蟲是主要優勢種，優勢度均大于0.7。而稻田噴施農藥后，優勢種輪蟲優勢度及種類數皆有所降低。燈芯草段和菖蒲段輪蟲數量銳減，下降劇烈，同時橈足類數量增多，優勢度明顯增加，均大于0.5，茭白溝段也有類似變化，但趨勢不明顯。結合圖4發現，濕地與溝渠呈現不同的群落結構，溝渠輪蟲類占比高，濕地隨著水深的增加，橈足類占比逐漸提高。對比塘20、塘40和塘60，塘20、塘40與前述溝段趨勢一致，但塘60浮游動物優勢種優勢度及種類數變動相異，稻田噴施農藥后，輪蟲優勢度及種類數增加，而橈足類優勢度反而降低，可能與農藥向末級水體富集和水體體積差異導致不同的農藥降解速率有關，農藥對塘60浮游動物群落結構影響最大。

2.3浮游動物多樣性指數與水質評價

采用Margalef物種豐富度指數 D_MG 與 Shannon -Wienner多樣性指數 H^′ 分析農田管理措施對稻田溝渠-濕地系統浮游動物多樣性的影響。

兩種農田管理模式下稻田溝渠-濕地浮游動物多樣性指數見圖5。可見，人工管理模式下稻田溝渠-濕地系統燈芯草、茭白、菖蒲3段排水溝浮游動物D_MG 均值為1.47，塘20、塘40和塘60均值為1.77，其相應的 H^′ 值，排水溝均值為1.30，濕地為1.49；傳統管理模式下稻田溝渠-濕地LF溝 1?LF 溝2、LF茭白浮游動物 D_MG 均值為1.99，LF蓮塘、LF菱塘均值為1.88;其相應的 H^′ 值，排水溝均值為1.49，濕地為1.60。對兩種農田管理模式下溝渠 D_MG ， H^′ 均值以及濕地 D_MG ， H^′ 均值進行對比發現，人工管理模式下稻田溝渠－濕地系統浮游動物 D_MG ， H^′ 整體低于傳統管理模式。

農藥對稻田溝渠-濕地系統浮游動物多樣性影響見圖6。人工管理模式下稻田噴施農藥后，3段排水溝中水生浮游動物 D_MG 均明顯減少， H^′ 變化幅度不大；塘20和塘 40，D_MG H^′ 均明顯降低，而塘60 D_MG H^′ 變化趨勢相反，上升明顯。說明噴施農藥后的稻田排水改變了溝渠、濕地水生浮游動物依存的水體環境及生物多樣性，而塘60出現與其他溝渠、濕地趨勢相異的結果，推測與其水深較深有關。溝渠內因種植不同植被，濕地因不同水深下水體體積不同，導致相同農藥濃度下降解速率差異，因而對水體環境的影響不一，最終影響浮游動物多樣性的變化。

表4人工管理模式下稻田溝渠－濕地系統中稻田噴施農藥前（I）、后（ⅡI）浮游動物優勢種及優勢度ab.4Dominant species and dominant degreeof zoplankton before（I）andafter（I）pesticideapplicationin paddyfieditch and wetland system under artificial management mode

3 試驗結果討論

稻田溝渠-濕地系統水循環受人為活動影響，不同農田管理措施導致稻田溝渠-濕地浮游動物群落差異。人工管理模式下明顯提高了溝渠和濕地浮游動物豐度，增加濕地內浮游動物種類數，降低了排水溝內浮游動物優勢種種類數，致使均勻度上升。浮游動物在水體內信息傳遞、物質轉化以及能量流動等生態過程方面發揮著重要作用[9，相關研究也發現浮游動物群落結構及種類組成變化可反映水污染狀況，通常種類減少、均勻度上升，預示水質好轉[20]。研究結果一定程度上表明人為管理有效，有助于構建良好的水域環境。

稻田噴施農藥不僅減少了溝渠-濕地浮游動物種類數和豐度，還明顯降低了優勢種輪蟲類種類數、豐度和優勢度。輪蟲對環境變化極為敏感，其種類和豐度隨水質、季節變化會產生較大幅度變動，在水生生態系統中，水體污染均呈現敏感型種類數降低的趨勢[23-24]。本研究結果也與李鳳超等[25]研究白洋淀輪蟲群落結構及多樣性時發現水體流動和毒性作用會降低輪蟲豐度的結果相一致。

研究發現人工管理模式下稻田溝渠-濕地系統內各類群浮游生物豐度普遍高于傳統管理模式，而分析計算的 D_MG H^′ 多樣性指數值差異相反，分析原因：浮游動物受環境因子影響很大，如光照、水溫、 Φ_?pH 值、營養鹽等，會直接影響浮游動物種類與數量變化，當遭受環境脅迫時，其種類數與個體數均會減少，導致 D_MG ！H^′ 多樣性指數降低，但浮游動物又受許多因素諸如生物和非生物因素影響，進而影響 D_MG H^′ 多樣性指數。可見，生物多樣性指數僅是一種量化標準[26]，若想反映水體客觀狀況，還需結合理化指標來進行綜合評價。

本試驗目前僅研究了不同農田管理措施對溝渠和濕地內浮游生物影響，未針對同一時期田間浮游生物群落結構、水質情況進行深入研究，稻田、溝渠及濕地構成完整的生態系統，今后的研究還應加強分析不同農田管理措施對田間浮游生物群落影響，以精確評價對生態系統水體環境影響。同時還欠缺傳統管理模式下稻田噴施農藥對浮游動物群落影響研究。在稻田噴施農藥前，雖已對傳統管理模式下溝渠-濕地水體采集過樣品，但浮游生物數目均很少，達不到計數的水平，無法進行后續分析，以上側面反映出傳統管理模式下稻田溝渠-濕地系統水體環境的復雜性，如能開展重復測驗，試驗研究成果能更好地指導農田管理，為生態灌區建設提供依據。

4結論

本文采用群落生態學方法，從水體浮游動物種類組成、優勢種、多樣性指數與水質評價等方面對比分析了不同農田管理措施對稻田溝渠-濕地系統浮游動物群落影響，研究結果如下。（1）不同農田管理措施對稻田溝渠-濕地系統浮游動物種類數影響不明顯，輪蟲類（Rotifera）和橈足類（Copepoda）均主要占據于各溝渠-濕地。人工管理模式明顯提高了溝渠-濕地浮游動物豐度，減少了溝渠內浮游動物優勢種種類數，對濕地影響小。（2）兩種農田管理模式下各溝渠中輪蟲類和橈足類均是優勢種，廣布中劍水蚤（Mesocyclopsleuckarti）和橈足類無節幼體（Copepodanauplius）是各溝渠-濕地穩定優勢種。（3）人工管理模式稻田溝渠-濕地系統浮游動物物種豐富度指數 D_MG 、Shannon-Wienner多樣性指數H^′ 普遍低于傳統管理模式。兩種生態系統 H^′ 均分布在1.0～2.0，各溝渠-濕地皆為 ∝ -中污型水質（重度污染）。（4）稻田噴施農藥不僅減少了浮游動物種類數和豐度，還明顯降低了優勢種輪蟲類的種類數、豐度以及優勢度，雖對排水溝中浮游動物 H^′ 值無明顯影響，但減少了排水溝中浮游動物 D_MG 值，同時明顯降低了濕地浮游動物 D_MG H^′ 值，研究成果可幫助評價水域及生態環境，為生態灌區建設以及生態農業可持續性發展提供參考。

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（編輯：張爽）

Effects of different farmland management measures on zooplankton community in paddy field ditch - wetland system

QIUPei，SHIKexin2

（1.SoilndWateronseationDeparent，ChgngRieientifesearchIstitute，Wuhn3Ohina；.Nageh InstituteofHydrologyand WaterConserationAutomation，MinistryofWaterResources，Nanjingooo，China）

Abstract：Inorder to explore the efects offarmland management measures such aspesticide spraying and irigation on zooplankton diversity in the ditch -wetland systemof paddy field，community ecologymethods were used to conducta comparative studyon zooplankton communities in theditch -wetland system of paddyfield undertwo farmland management modes，artificial management mode and traditional management mode. The results showed that： ① Different farmland management measures had no significant efect on zooplankton species in ditch-wetland.Rotiroidsand copepods were both dominant species inwaterbodies，whilecyclops latifoliaandcopepods nodal larval species were stableand dominant species in each water body. ② The artificial management model significantly increased the abundance of zooplankton inditch-wetland，decreasedtheumberofdominantzooplanktonspecies inditch-wetland，anddecreasedthe Margalef species richness index D_MG and Shannon -Wienner diversity index H^′ ： ③ Pesticide application in paddy field reduced thenumberandabundance of zooplanktonspecies inditch-wetland，and significantly decreased thespecies number，abundance and dominance of dominant rotifers. The D_MG of zooplankton in the drainage ditch and the D_MG and H^′ of zooplankton inthe wetland were significantly reduced.Itcan be seenthat pesticide application in paddy field has aprofound effcton zooplankton toxicity.The research resultscan provide areference for efective farmland management measures such as pesticides，irrigation and ecological irrigation district construction.

Key words： zooplankton；community structure；species composition；dominant species；species diversity