撫河浮游生物多樣性和功能群組成分析

摘要：浮游生物種群結構是評價水質差異的一項重要指標，為了解江西省撫河流域的水質狀況，在撫河設置了9個監測斷面，并于2021年9月到2022年8月對各點位的浮游生物多樣性和功能群組成進行了系統研究。結果表明：撫河流域共鑒定有浮游植物304種，浮游動物共有158種；浮游植物的密度波動范圍為1.29～49.86×105 cell/L；浮游動物的密度波動范圍為50.00～4950.00 ind/L；在浮游植物功能群中，C、D、G、H1、M、MP、W1、X2和Y為優勢功能群，占浮游植物總生物量的95.63%；浮游動物功能群中，功能群RC的生物量最大，占浮游動物總生物量的48.81%。

關鍵詞：撫河；浮游生物；密度；生物量；功能群

中圖分類號：Q178.53""" 文獻標志碼：A

撫河位于江西省東部，為江西省第二大河流，其支流眾多，流域面積在150 km2以上的支流有10余條。上游段有長橋水、洽村水、密港水、九劇水、淪浪水、上塘水、資福水和龍安水8條支流；中游段有黎灘河、蘆水、瑯琚水和夢港水4條支流；下游段有東鄉河和桐源水2條支流。其中大于500 km2的主要支流有黎灘河、蘆水、臨水及東鄉河4條。

浮游生物是水生態系統食物網的基礎，可以對自然和人為環境變化做出快速反應，是生物監測計劃的重要指標。隨著河流污染的顯現和人們對環境保護的重視，浮游生物群落結構監測也成為了一種重要的水污染預警手段［1］。本文旨在通過對撫河流域的浮游生物種群組成、密度和優勢種變化進行探索，以期為保護撫河生物多樣性提供基礎資料，為撫河流域社會、經濟、生態協調可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點的設置

根據撫河生境尺度的形態特征、浮游生物的生態習性，以及采樣斷面的分布要遵循代表性和可行性原則，本次調查在撫河共設置了9個采樣斷面，分別為廣昌（26°49.6914′N，116°19.3383′E）、南豐（27°14.5486′N，116°32.3980′E）、黎川（27°19.0184′N，116°53.1485′E）、南城（27°33.4408′N，116°38.5475′E）、宜黃（27°33.6256′N，116°14.1784′E）、崇仁（27°46.3545′N，116°03.7912′E）、東鄉（28°07.6481′N，116°27.5765′E）、臨川（28°00.7534′N，116°21.3635′E）和進賢（28°11.1516′N，116°10.2567′E），并以此標記為S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8和S9。每個斷面又分左、中、右三個樣點。于2021年9月到2022年8月進行季節性的浮游生物采集。

1.2 樣品的采集與處理

浮游生物采集包括定性與定量兩種采集方式，采集方法均參照《水生生物學》［1］的采樣方法。浮游生物的鑒定則盡可能鑒定到低的分類水平（包括變種和變型）。

1.3 浮游生物功能群的劃分

（1）浮游植物功能群

浮游植物功能群的劃分依據Padisák和Reynolds等［2，3］確定的各個功能群的生境、耐受性和敏感性特征，共30個功能群（表1）。

（2）浮游動物功能群

浮游動物是根據安睿［4］的劃分方法，根據其成體大小、食性以及營養層次［5，6］，共分成10個浮游功能群（表2）。

1.4 浮游生物密度計算

根據視野法計算出每升水樣中所含浮游植物的細胞數和浮游動物的個數。計算公式如下：

（1）浮游植物密度計算公式：

（2）浮游動物密度計算公式：

N=（VS×n）×（V×Va）

式中：N—1 L水樣中浮游植物的個體數；

C—計數框的面積（mm2）；

Fs—每個視野的面積（mm2）；

Fn—視野個數；

V—每升水樣濃縮后的體積；

U—計數框的體積（mL）；

Pn—每個計數框計數到的浮游植物細胞數；

V—采樣體積（L）；

Vs—樣品濃縮體積（mL）；

Va—計數體積（mL）。

浮游生物生物量是濕重，即為密度乘以該生物的平均濕重。

1.5 數據分析

所有數據統計均通過Excel 2019進行整理，單因素方差分析用SPSS 21.0軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 物種組成

本次調查中，撫河共有浮游植物304種（包括變種和變型），隸屬于8門24目45科99屬。其中，硅藻門13科25屬113種，占總物種數的37.17%；綠藻門18科44屬105種，占34.54%；裸藻門2科7屬39種，占13.83%；藍藻門3科12屬27種，占8.88%；甲藻門3科3屬7種，占2.30%；金藻門3科4屬6種，占1.97%；黃藻門2科2屬4種，占1.32%；隱藻門1科2屬3種，占0.99%。

浮游動物共鑒定有158種，隸屬于4類14目31科62屬。其中，輪蟲類8科31屬66種，占總物種數的41.51%；原生動物16科26屬51種，占32.08%；枝角類5科12屬24種，占15.09%；橈足類2科14屬18種，占11.32%。

2.2 密度與生物量

浮游植物的密度波動范圍為1.29～49.86×105 cell/L，平均值為13.89×105 cell/L，其中南豐的密度均值最高（29.40×105 cell/L）、宜黃的均值最低（3.51×105 cell/L）（圖1 A）。生物量波動范圍在2.05～131.71 mg/L，平均值為41.37 mg/L，同樣南豐的均值最大（61.85 mg/L）、宜黃的均值最小（17.80 mg/L）（圖1 B）。夏季的浮游植物生長密度和生物量最高，春季和秋季次之，冬季最少。

浮游動物的密度波動范圍為50.00～4950.00 ind/L，平均值為638.19 ind/L，其中黎川的密度均值最高（1920.83 ind/L）、而東鄉的均值最低（195.83 ind/L）（圖1 C）；浮游動物密度季節差異較明顯，夏季的密度最高，其次是春季，再次是冬季，秋季最小。浮游動物的生物量波動范圍為0.0013～6.39 mg/L，平均值為0.67 mg/L，其中黎川的均值最高（2.48 mg/L），而進賢的均值最低（0.22 mg/L）（圖1 D）；浮游動物的生物量季節差異較小，春季的生物量最高，其次是夏季，再次是秋季，冬季最少。

2.3 優勢種組成

根據優勢度指數Y大于或等于0.02來判定優勢種，撫河浮游植物共有優勢種27種，分別是：藍藻門的微小平裂藻M.tenuissima、微囊藻Microcystis sp.、束絲藻Aphanizomenon sp.，隱藻門的尖尾藍隱藻C.acuta、卵形隱藻C.ovata、嚙蝕隱藻C.erosa，金藻門的單鞭金藻Chromulina sp.，黃藻門的黃絲藻Tribonema sp.，硅藻門的顆粒直鏈藻M.granulata、梅尼小環藻C.meneghiniana、小環藻Cyclotella sp.、尖針桿藻S.acus、肘狀針桿藻S.ulna、針桿藻Synedra sp.、舟形藻N.capitatoradiata、奇異菱形藻N.paradoxa、菱形藻N.wullerstorffii、谷皮菱形藻N.palea和綠藻門的衣藻Chlamydomonas sp.、普通小球藻C.vulgaris、月牙藻S.bibraianum、弓形藻S.setigera、纖維藻Ankistrodesmus sp.、膠網藻D.ehrenbergianum、集星藻Actinastrum sp.、四尾柵藻S.quadricauda和微芒藻M.pusillum（表1）。其中，硅藻門和綠藻門為主要優勢種的門類。

浮游動物共有優勢種8種，分別為：原生動物的長圓砂殼蟲D.oblonga、單環櫛毛蟲D.balbianii、小單環櫛毛蟲D.balbianii nanum、草履蟲Paramecium sp.、旋回俠盜蟲S.gyrans和輪蟲類的萼花臂尾輪蟲B.calyciflorus、長肢多肢輪蟲P.dolichoptera、二突異尾輪蟲T.bicristata（表3）。

2.3.5 功能群組成

本研究采集的撫河浮游植物可分為30個功能群，C、D、G、H1、M、MP、W1、X2和Y為優勢功能群（Ygt;3%為優勢功能群），占浮游植物總生物量的95.63%。其中，功能群MP的生物量最大，占浮游植物總生物量的34.37%，各點所占比例變化為2.49%～6.90%；其次，功能群H1占10.61%，各點為0.29%～3.58%；功能群W1占10.10%，各點為0.45%～2.39%；功能群D占9.29%，各點為0.31%～1.70%；功能群X2占8.13%，各點為0.20%～2.34%；功能群M占6.42%，各點為0.05%～1.42%；功能群G占6.24%，各點為0.01%～0.22%；功能群C占5.85%，各點為0.13%～1.21%；功能群Y占4.63%，各點為0.43%～1.97%。綜上，浮游植物功能群MP、H1和W1對撫河浮游植物的組成起到重要作用；另外，功能群MP在S6的生物量最高，功能群H1在S8的生物量最高，而功能群W1也是S6的生物量最高（圖1）。

本研究采集的功能類群中沒有SCC和LCC兩類，所以總的浮游動物功能群有8類。PF、PC、RF、RC、SCF、MCF和 MCC為主要功能群。其中，功能群RC的生物量最大，占浮游動物總生物量的48.81%；其次功能群RF占20.46%，功能群SCF占19.65%，功能群PF占8.42%，功能群MCF占2.24%，功能群PC占0.29%，功能群MCC占0.12%。從各樣點來看，功能群PF在S6最多，功能群RF在S9最多，功能群RC在S6最多，功能群SCF在S1最多，功能群MCF在S4最多，而功能群MCC在S8最多（圖1）。

3 討論

本次研究得出，撫河共有浮游植物304種（包括變種和變型），主要以硅藻門和綠藻門為主，這與浮游植物種類組成基本一致［7，8］，河中游段的種類數比上游與下游較豐富。浮游動物能鑒定到種的種類有158種，主要以原生動物門和輪蟲類為主，本次結果與張潔等［9］對撫河干流浮游動物的結果有些差異，可能與采集時間、地點及水環境時空變化等因素有關。

通過對撫河浮游植物功能群來看，種類數大于50種的功能群主要有功能群D、J、MP、P和W1，這些功能群均適合生活在富營養型水體中，這也在一定程度說明了撫河水體的富營養程度。同時，通過浮游植物生物量比例得出生物量較高的主要功能群為浮游植物主要功能群為功能團MP、H1和W1，其中，撫河主要以生活在無機的渾濁水體的功能群MP，富營養型、含氮低的水體H1和生活在小型有機水體、淺水W1的種類為主，生活在無機的渾濁水體中主要有硅藻門的橋彎藻、舟形藻、異極藻等種類，生活在富營養型、含氮低的水體的物種主要有卷曲魚腥藻和束絲藻，生活在小型有機水體、淺水的物種主要以扁裸藻、膝曲裸藻等種類為主。撫河上游支流和主干道上的洪門水庫和廖坊水庫這兩大水庫能使水體經常受到擾動，以及被水庫聚集的水體也會出現長時間的存積，出現富營養化，在水庫下游的河段水位較淺，因此，撫河水環境適合功能群MP、H1和W1的大量生長［2］。而生物量較小的功能群有功能群A、B、E、F、J、Q和N等21個功能群，這些功能群主要包括的水體為貧營養型，中營養型或高營養型水體，酸性的、腐殖質豐富的小型湖泊，低透明度，溫暖、高堿度的水體和流速較快的水體。

在浮游動物功能群的組成中，撫河主要以功能群PF、RF、RC和SCF為主，這四個功能群主要是以藻類、細菌和碎屑為食和以小型原生動物為食的種類。這與撫河輪蟲類，原生動物門和其他小型浮游動物種類為主的結果相符。功能群PF由普通表殼蟲，砂表殼蟲，綠急游蟲等物種組成，主要生活在富營養化的水體中［5，10］。研究表明，原生動物以食單細胞微藻為主，春、冬密度較高的植物為小環藻、直鏈藻、針桿藻等浮游植物［11］。研究還表明，原生動物比其他浮游動物更適合生活在水流大、泥沙含量高的水中［12］。功能群RF主要由耐低溫、分布廣泛的角突臂尾輪蟲、多突囊足輪蟲、梳狀疣毛輪蟲等組成，是濾食浮游植物的主要功能群。這個功能群可以控制春季和冬季的浮游植物［7］。功能群RC所占總生物量最高，其主要生活著以原生動物、其它輪蟲和小型甲殼動物為食的輪蟲。而功能群SCF是以藻類、細菌、碎屑、原生動物等為食的小型浮游動物，例如長額象鼻溞和無節幼蟲等。通過結果比對，黎川分布的浮游生物的生物量最多，采樣區位于洪門水庫壩上，且采樣區有養殖戶進行一些四大家魚的養殖，所以飼料和肥料等會增強該點浮游動物的增長。而南城所含浮游動物物種數最多，這可能與該點的地理位置有關，南城處于上游兩條支流的交界點，且在廖坊水庫壩上，這就成為了兩條支流浮游動物的聚集點，且壩上的水量充足，能夠滿足許多種類的生存。

4 小結

浮游生物群落結構多樣性監測是評價水體生態環境的一種重要手段。本文對撫河9個斷面的浮游生物資源狀況進行了周年監測，發現有浮游植物304種（包括變種和變型），硅藻、綠藻分別占總物種數的37.17%、34.54%；浮游動物共有158種，輪蟲類、原生動物分別占總物種數的41.51%、32.08%；夏季的浮游生物最多。另外還系統分析了浮游生物的功能群組成變化，為保護撫河生物多樣性提供了基礎資料，為合理確定撫河流域生態保護與修復技術手段以及措施提供了科學依據。

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