太子河遼陽城區(qū)段浮游生物群落結構調(diào)查

魏洪祥，王興兵

（遼寧省淡水水產(chǎn)科學研究院，遼寧 遼陽 111000）

太子河古稱衍水，位于遼寧省東部地區(qū)，發(fā)源于遼寧省新賓縣境內(nèi)的長白山脈，全長413 km，流域面積為1.39×104km2。該流域雨量充沛，年均降水量為778.1 mm。隨著區(qū)域經(jīng)濟的迅速發(fā)展以及工業(yè)化、城市化程度的不斷提高，太子河流域環(huán)境遭到了嚴重破壞，流域內(nèi)出現(xiàn)大量污染源，尤其是氮磷類污染物超標較嚴重，飲用水源水質(zhì)也受到威脅，一些珍稀物種相繼消失。

浮游植物為水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，可產(chǎn)生氧氣，消耗二氧化碳，其個體較小，細胞結構簡單，生命周期短，對所處的環(huán)境變化極為敏感，因此浮游植物群落結構特征可反應水質(zhì)狀況[1]。浮游動物通過攝食浮游植物來調(diào)節(jié)水生態(tài)平衡，同時又為其他高營養(yǎng)級生物提供活餌料。浮游動植物共同作為水生態(tài)的重要組成部分，對水生態(tài)環(huán)境起著至關重要的作用。關艷慶[2]研究了遼陽市太子河水體富營養(yǎng)化與社會經(jīng)濟發(fā)展對水質(zhì)的影響；孫忠明[3]分析了綜合污染指數(shù)法在太子河流域水質(zhì)監(jiān)測中的應用；崇祥玉等[4]研究了太子河河流等級對魚類群落結構及環(huán)境因子的影響；譚紅武等[5]對太子河流域水生生物空間格局進行了分析。現(xiàn)于2021年，對太子河遼陽城區(qū)段的浮游植物和浮游動物開展調(diào)查，以了解該水域浮游植物和浮游動物物種組成、群落結構、密度和生物量時間特征。

1 材料與方法

1.1 采樣站位及時間

根據(jù)《淡水浮游生物調(diào)查技術規(guī)范》（SC/T 9402—2010），在太子河遼陽城區(qū)段共設置5 個采樣站位。從上游至下游分別為前沙坨子（E：123°18′14.02″；N：41°14′20.68″）、西沙坨子（E：123°14′35.41″；N：41°14′36.19″）、中華大橋（E：123°12′36.30″；N：41°16′14.82″）、肖夾河（E：123°13′4.88″；N：41°18′39.98″）、下王家（E：123°9′19.39″；N：41°20′22.23″），見圖1。

圖1 太子河遼陽城區(qū)段采樣站位

具體調(diào)查時間為2021年1月19日、2月22日、3月25日、4月15日、5月21日、6月24日、7月25日、8月23日、9月21日、10月23日、11月23日、12月20日。每月采樣1 次。1月因河面結冰未采集到樣品，故實際調(diào)查共11 個頻次。

1.2 樣品采集方法

1.2.1 浮游植物定量樣品采集

采集水體表、中、底層樣品，混勻后取1 L 水樣，加入15 mL 魯哥氏碘液固定，搖勻，帶回實驗室靜置沉淀48 h，虹吸濃縮至20 mL。鏡檢前，將樣品充分搖勻，快速吸取0.1 mL 滴入浮游植物計數(shù)框中，在Leica DM 750 光學顯微鏡下觀察100 個視野，每個樣品計數(shù)2 片，取均值。若2 片計數(shù)結果相差15%以上，則進行第3 片計數(shù)，取3 片中相近的2 片均值，換算為1 L 水樣中藻類的細胞數(shù)，單位為ind./L。

1.2.2 浮游動物定量樣品采集

采集水體表、中、底層樣品10 L，混勻后取20 L，經(jīng)25#浮游生物網(wǎng)過濾，得到浮游動物定量樣品，現(xiàn)場加1%甲醛溶液固定，帶回實驗室靜置48 h 后濃縮至20 mL。樣品充分搖勻后吸取1 mL 置于浮游動物計數(shù)框中，在Leica DM 750 光學顯微鏡下全片計數(shù)。每個樣品計數(shù)2 片，2 次計數(shù)結果與其平均值之差＜10%結果為有效，否則需計數(shù)第3 片，取3 片中相近的2 片均值，換算為1 L 水樣中浮游動物個體數(shù)，單位為ind./L。

浮游生物分類鑒定參照《中國淡水藻類—系統(tǒng)、分類及生態(tài)》[6]《中國淡水生物圖譜》[7]《淡水浮游生物研究方法》[8]等。

1.3 數(shù)據(jù)計算

采用Mcnaughton 優(yōu)勢度指數(shù)確定優(yōu)勢種。采用Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)評價生物多樣性。計算公式如下：

式中：Y 為優(yōu)勢度指數(shù)，Y＞0.02 定為優(yōu)勢種；ni為第i 種的總個體數(shù)；N 為所有物種的總個體數(shù)；fi為第i 種在各站位出現(xiàn)的頻率；H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)。

1.4 評價方法

1.4.1 浮游植物豐度

根據(jù)湖泊富營養(yǎng)化與浮游植物密度的評價標準[9]，密度<3×105ind./L 為貧營養(yǎng)型，3×105≤密度≤1×106ind./L 為中營養(yǎng)型，密度>1×106ind./L 為富營養(yǎng)型。

1.4.2 H'

根據(jù)文獻[10-14]，當0＜H'≤1 時為重污染，1＜H'≤3 時為中污染，H'＞3 時為輕污染。

2 結果與分析

2.1 浮游植物物種組成

共檢出浮游植物7 門53 屬110 種（以密度＞1×103ind./L 計），包括10 個變種，12 種鑒定到屬。檢出種類中有硅藻門59 種，占物種總數(shù)的53.6%；綠藻門32種，占29.1%；藍藻門8 種，占7.3%；甲藻門4 種，占3.6%；隱藻門和裸藻門各3 種，分別占2.7%；金藻門1 種，占0.9%。時間上，8月和9月物種數(shù)較多，分別為51 和48 種，12月和2月較少，分別為22 和16 種。

優(yōu)勢種14 種，分別為史氏棒膠藻（Rhabdogloea smithii）、卵形隱藻（Cryptomonas ovata）、顆粒直鏈藻（Melosira granulata）、顆粒直鏈藻極狹變種（Melosira granulata var.angustissima）、變異直鏈藻（Melosirs varians）、小環(huán)藻（Cyclotella sp.）、尖針桿藻極狹變種（Synedra acus var.angustissima）、尖針桿藻（Synedra acus）、克洛脆桿藻（Fragilaria crotonensis）、普通等片藻（Diatoma vulagare）、扁圓卵形藻多孔變種（Cocconeis placentula var. euglypta）、顯喙舟形藻（Navicula perrostrata）、偏腫橋彎藻（Cymbella ventricosa）、谷皮菱形藻（Nitzschia palea）。其中顯喙舟形藻（Navicula perrostrata）在11 個月均出現(xiàn)，出現(xiàn)頻率最高。此外，顆粒直鏈藻極狹變種、變異直鏈藻、鏈形小環(huán)藻（Cyclotella catenata）、尖針桿藻、尖針桿藻極狹變種、扁圓卵形藻多孔變種、偏腫橋彎藻、菱形藻出現(xiàn)頻率均≥9 個月。

2.2 浮游植物密度

太子河遼陽城區(qū)段浮游植物密度均值為5.35×105ind./L，最高值出現(xiàn)在4月份的西沙坨子采樣站位，為2.68×106ind./L；最低值出現(xiàn)在8月的中華大橋采樣站位，為4.70×104ind./L。時間上，浮游植物密度在4月最高，為9.65×105ind./L，10月最低，為2.11×105ind./L。空間上，西沙坨子站位浮游植物密度最高，為6.87×105ind./L，中華大橋最低，為3.88×105ind./L（圖2）。

圖2 浮游植物密度的時空特征

2.3 浮游動物物種組成

調(diào)查共采集到浮游動物4 個門25 屬36 種（以密度＞1 ind./L 計），包括1 種鑒定到屬。在檢出的種類中，輪蟲類23 種，占物種總數(shù)63.9%；原生動物7種，占19.4%；枝角類和橈足類各3 種，均占8.3%。各月份中，4月和5月浮游動物物種數(shù)較多，分別為16 和13 種，10月和8月物種數(shù)較少，分別為4和1 種。優(yōu)勢種為長足輪蟲（Rotaria neptunia）、螺形龜甲輪蟲（Keratella cochlearis）、橈足類無節(jié)幼體（Nauplius）。

2.4 浮游動物密度

浮游動物密度的時空特征見圖3。太子河遼陽城區(qū)段浮游動物密度均值為33.5 ind./L，其中最高值出現(xiàn)在4月份下王家站位，為280.0 ind./L；最低值出現(xiàn)在9月的西沙坨子站位，為1.0 ind./L。時間上，4月份浮游動物密度均值最高，為92.4 ind./L，10月最低，為6.0 ind/L。空間上，下王家站位密度最高，為92.4 ind./L，西沙坨子密度最低，為22.5 ind./L。

2.5 浮游植物多樣性指數(shù)

本調(diào)查中，該河段浮游植物H'最大值出現(xiàn)在前沙坨子，為2.87；最小值出現(xiàn)在肖夾河，為0.62；均值為2.14。各采樣站位多樣性指數(shù)由大到小的順序為前沙坨子、西沙坨子、中華大橋、下王家、肖夾河，從上游至下游呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。

3 討論

3.1 浮游植物群落結構特征

浮游植物群落結構最能反映水體的生態(tài)條件和營養(yǎng)狀態(tài)，與富營養(yǎng)化的關系最為密切，是整個生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的基礎[15]。一般而言，浮游植物物種數(shù)中金藻門高，表示水體為貧營養(yǎng)；隱藻門高，水體為貧、中營養(yǎng)；甲藻門高，水體為中營養(yǎng)；硅藻門和綠藻門高，水體為富營養(yǎng)；藍藻門和綠藻門高，水體為超富營養(yǎng)水體[16]。

太子河遼陽城區(qū)段硅藻物種數(shù)最多，且優(yōu)勢種均為硅藻門，表明該水域處于富營養(yǎng)狀態(tài)。浮游植物群落結構不僅與水體的營養(yǎng)鹽水平、pH值、水溫、光照等因素有關，水體流量也是重要因素。太子河遼陽城區(qū)段處于遼河流域的中上游，水流量較大，浮游植物不易生長繁殖，但對著生硅藻的影響較小。因此，群落物種組成以硅藻為主，并不能完全說明其所處水體的營養(yǎng)化水平，還需結合其他指標綜合判斷。生物多樣性可表征生物群落和生態(tài)系統(tǒng)結構的復雜性，體現(xiàn)群落結構的類型、組織水平、發(fā)展階段和生境差異，具有重要的生態(tài)學意義[17]。本調(diào)查河段，浮游植物Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)為0.62~2.87，均值為2.14，根據(jù)生物多樣性評價標準[10-14]，該水域處于中污染狀態(tài)。

3.2 浮游動物群落結構特征

浮游動物以初級生產(chǎn)者浮游植物為餌料，是河流生態(tài)系統(tǒng)的次級生產(chǎn)者，可以在一定程度上反映水質(zhì)狀況。輪蟲和枝角類的生長均較為迅速，枝角類群落結構更多地受到下行效應的影響，而輪蟲更多受到上行效應影響，對水體理化環(huán)境變化響應迅速，因此許多研究都傾向于以輪蟲作為指示種去評價水體現(xiàn)狀[18]。一般將臂尾輪蟲（Brachionus sp.）、異尾輪蟲（Trichocerca sp.）、螺形龜甲輪蟲等幾種浮游動物多作為水體富營養(yǎng)化標志。角突臂尾輪蟲（Brachionus angularis）、曲腿龜甲輪蟲（Keratella valga）、邁氏三肢輪蟲（Filinia maior）等一般出現(xiàn)在中污性水體。本研究中，長足輪蟲、尖尾疣毛輪蟲（Synchaeta stylata）、萼花臂尾輪蟲（Brachionus calyciflorus）、角突臂尾輪蟲、裂足臂尾輪蟲（Brachionus diversicornis）、螺形龜甲輪蟲、曲腿龜甲輪蟲的密度較大，表明太子河遼陽城區(qū)段水體處于中污染狀態(tài)。