貴州普定水庫后生浮游動物群落結構特征及其水質指示作用

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次采樣調查，分析普定水庫后生浮游動物的群落結構特征及其水質狀況。結果表明：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。通過現存量法、優勢種指示法、多樣性指數法和理化分析法綜合評價發現，普定水庫正處于中營養-輕度富營養化狀態。

關鍵詞：普定水庫;后生浮游動物;群落結構;水質指示

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，是湖泊生態系統要素循環中的一個重要環節，通過上下行效應影響其他營養級的結構[1]，在物質循環和能量流動等生態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系統中其他水生生物的分布狀況。水體富營養化是后生浮游動物群落結構變化的主要動因之一[3]，水域生態環境的優劣可以通過后生浮游動物的種類組成及現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境監測和評價的指標之一[5]。

普定水庫是一座集發電、供水、灌溉、養殖及旅游等多功能于一體的水庫，是安順地區重要的飲用水源地。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境和水體環境的污染加重，導致其水生生態系統和水質狀況受到嚴重威脅，生境的改變勢必會引起普定水庫后生浮游動物群落結構的改變。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構特征及水質理化參數進行調查分析，結合后生浮游動物豐度、生物量、生物多樣性及物種與環境因子之間的關系，研究后生浮游動物群落結構特征及其影響因子，運用現存量法、優勢種指示法、多樣性指數法和理化分析法對普定水庫的水質狀況進行綜合評價，從而為黔中地區水生生物研究提供一定的數據基礎，也為預防和治理黔中地區水庫的富營養化狀況提供科學依據。

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，是安順地區重要的飲用水源地。近年來，隨著經濟社會的發展，水體污染和富營養化問題日趨嚴重，水體生態環境急劇惡化，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#浮游生物網于水平、垂直方向按“∞”形緩慢拖網，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#浮游生物網現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。參考《湖泊富營養調查規范》中的個體濕質量及簡化公式求得輪蟲生物量;橈足類、枝角類則根據體長與體質量回歸方程，由體長求得生物量，生物量皆為濕質量[10]。

按照GB 3838—2002《地表水環境質量標準方法》測定總氮（TN）、無機態氮（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）用塞氏盤現場測定;水溫（WT）、pH值用DZB-718型便攜式水質多參數測定儀原位現場測定。

1.3 數據處理與分析

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

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

2 結果與分析

2.1 后生浮游動物群落結構特征

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%。從季節上看，枯水期出現的浮游動物數量為18個種（屬），優勢種為腹尾輪蟲、長額象鼻溞、頸溝基合溞。豐水期出現的浮游動物數量為27個種（屬），優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、無節幼體、長額象鼻溞。枯水期出現的后生浮游動物物種數要小于豐水期，2個季節出現的物種差異不大，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。本調查結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查結果相似[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構很難由少數主軸表示。由圖4可以看出，在非度量多維尺度分析的排序結果中，豐水期的采樣點分布于主軸2的右側，而枯水期分布于主軸2的左側，也反映了群落結構的水文季節性。

2.3 水質狀況分析

2.3.1 現存量法與水質評價 由“2.1”節可知，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。由于本調查以后生浮游動物為主，沒有把原生動物計算在內，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有生物量作為富營養化狀況評價指標，得出普定水庫豐水期處于富營養狀態的結論。

2.3.2 優勢種法與水質評價 長額象鼻溞在枯水期、豐水期的調查中均為主要優勢種，而長額象鼻溞習居于富營養型的水域中，屬于中富營養水體指示種，可判斷普定水庫枯水期、豐水期均存在不同程度的富營養化。普定水庫中存在7種輪蟲，被認為是富營養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、Margalef指數與水質評價 利用Shannon-Wiener指數、Margalef指數對普定水庫進行富營養化分析。表3結果顯示，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 理化分析法與水質評價 用理化指標評價標準對理化數據進行評價分析。由表4可以看出，枯水期TN、TP營養鹽平均值分別為3.44、0.04 mg/L，豐水期TN、TP營養鹽平均值分別為3.62、0.03 mg/L，遠高于國際上一般標準的水體富營養化發生的質量濃度[16];葉綠素a（Chla）濃度指標評價結果顯示，水庫水質為中-富營養化水平;透明度指標評價結果顯示，水庫水質為中營養化水平。采用Chla、TP、TN、SD 4個理化指標作為普定水庫綜合營養狀態評價指標。由圖5可以看出，在枯水期，除了大壩為中營養型，其他各點均為輕度富營養型;在豐水期，各點均為輕度富營養型。綜合各項理化因子和綜合營養指數來看，普定水庫處于輕度富營養化狀況。

3 討論

3.1 后生浮游動物群落結構特征

普定水庫后生浮游動物均為亞熱帶水體常見種類，優勢類群為輪蟲，橈足類次之。因為輪蟲具有個體較小、發育快、生命周期短等特點，在淡水生態系統中常處于優勢地位。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、豐度及生物量受到輪蟲的影響最大，總體呈現出春夏較秋冬高的現象。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量的大小[20]。橈足類個體濕質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存量的真實情況。

從季節上看，枯水期出現的后生浮游動物有18個種（屬），優勢種為腹尾輪蟲、長額象鼻溞、頸溝基合溞。豐水期出現的后生浮游動物有27個種（屬），優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、無節幼體、長額象鼻溞。可見優勢種群發生了較大的變化，相比于枯水期來說，豐水期的優勢種群變多，一些原有的優勢種被新的優勢種群所替代。

3.2 水質指示分析

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，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存量作為判定水體富營養化的標準，容易出現評價誤差，不能真實反映水體富營養化狀況，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）濃度已經高于26 mg/L，根據分級標準已達到富營養化狀態。普定水庫位于貴州高原喀斯特地區，接納來自喀斯特河流帶來的大量營養鹽，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，較易導致富營養進程速度加快。而且氮、磷是形成富營養化的限制物質，其中磷是多數湖泊水體富營養化的最關鍵限制物質[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化發生的質量濃度[14]。營養鹽已經能夠滿足后生浮游生物生長的需求，相對高的營養鹽濃度變化對后生浮游動物群落結構動態的變化影響不大，營養鹽不是影響后生浮游動物群落結構變化的主要環境因子。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化評價得到的結果基本一致。

4 結論

（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%。枯水期出現的后生浮游動物有18個種（屬），優勢種為腹尾輪蟲、長額象鼻溞、頸溝基合溞。豐水期出現的后生浮游動物有27個種（屬），優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）通過現存量法、優勢種指示法、多樣性指數法和理化分析法綜合評價得出，普定水庫正處于中營養-輕度富營養化狀態。

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