長江口浮游生物群落結構特征及水質評價

浮游生物調節水體中的營養循環、能量流動以及生物多樣性，具有分布廣、個體小、繁殖快以及對水環境變化極其敏感等特點，是水質和生態系統健康狀況的評估指標[1]。浮游生物主要包括浮游植物和浮游動物，浮游植物作為水體中主要的初級生產者，能進行光合作用制造有機物；浮游動物既作為消費者捕食浮游植物，同時又作為魚類和無脊椎動物的餌料被捕食，是食物網和海洋生態系統中承上啟下的重要組成部分[2]。研究浮游生物的種群結構有助于更好地分析水體受污染狀況，監測水體環境變化[3]。浮游生物作為生態系統健康狀況的重要指示物，其多樣性可直觀反映生物群落對水質變化的響應關系，是評價和監測水質狀況的重要指標。目前國內已普遍利用浮游生物的生態特征對水體進行水質評價。如徐菁等[4]對湖南省大通湖浮游動物的群落結構特征和水質進行了評估；白雪蘭等分析了詭水水庫浮游生物群落結構特征并對水質情況進行了評價。

長江口是我國最大的河口生態系統，水域內物種豐富、營養物質充沛，是許多重要經濟魚類索餌、洄游、產卵且賴以生存的重要場所[5]。近年來，受過度捕撈、工程建設等人為因素的影響[加之該水域位于咸淡水交匯處，生態系統敏感脆弱，因此生態群落穩定性降低、水體營養鹽結構失衡等問題日益嚴重[7-9]。本研究基于2022年11月長江口海域的浮游生物采樣調查數據，通過分析浮游生物的種群結構、優勢度以及多樣性指數來指示水體受污染情況，以期為長江口水域的水資源監測和保護提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 數據來源

于2022年11月對長江口及其鄰近海域進行了水生生物采樣調查，在 121^°32^′06^′′～121^°49^′25^′′ E，31^°32^′36^′′～31^°18^′05^′′N 區間共設置18個點位（見表1）。

浮游生物樣品采集、處理、分析參照《海洋監測規范》（GB17378—2007）和《海洋調查規范》（GB/T12763—2007）的相關規定。浮游動物和浮游植物分別使用淺水 I/I 型浮游生物網進行采集，網口固定流量計，水平拖網持續 10～15 min ，船速 1～2kn ，保證網口全部沒入水中，將濃縮到浮游生物網底部的水樣收集至 500mL 樣品瓶中，并用濾出水洗過濾網3次，同樣收集至樣品瓶中。浮游動物樣品加入樣本體積 4% 的甲醛溶液（約 20mL ），浮游植物樣品加入樣本體積 4% 的魯哥碘液（約 20mL ），二者均進行現場固定。最終樣品在實驗室內進行顯微觀察和鑒定。

1.2 數據分析

優勢度指數（Y）表示生物群落中某一種類所占優勢的程度，當 Y?0.02 時，表示該物種為優勢種[0]。長江口海域的生物多樣性及水質評價根據物種豐富度指數 （D） 、物種均勻度指數 以及Shannon-Wiener多樣性指數 （H^′） 等指標進行分析，計算公式如下。

Y=（N_i/N）f_i

D=（S-1）/lnN

J^′=H^′/log₂S

式 （1）～（4） 中， s 為物種數； N 為采樣點所有物種的總個體數 ;f_i 為第 i 種生物在各采樣點出現的頻率； N_i 為第 i 種生物的總個體數； P_i 為群落中第 i 種個體占總個體數的比例。優勢度 Y 的計算使用EXCEL軟件完成，浮游生物多樣性指數計算借助PRIMER6軟件完成。浮游生物多樣性指數結果可反映水質污染程度，當 H^′ 為 1～3，D 為 為 0.3～0.5 時，水體均處于中污染狀態，具體水質評價標準見表 2^[11] （204

2 結果和分析

2.1 物種組成

本研究調查共鑒定浮游植物84種，隸屬于5門8綱15目31科49屬（見表3），其中硅藻門有56種，占總種數的 66.67% ，是占比最高的門類;藍藻門次之，有14種，占比 16.67% ；綠藻門12種，占比 14.29% ；最少的是裸藻門和黃藻門，均只有1種生物，占比 1.19% 。鑒定浮游動物1門2綱5目16科17屬共計22種（見表4），全部為節肢動物門，其中橈足類有14種，占比 63.64% ：枝角類有7種，占比 31.82% ；其余為無節幼體。

2.2 優勢種

根據優勢度指數（Y，本次調查的優勢種共有5個（見表5）。其中浮游植物1種，為中肋骨條藻（Skeletonemacostatum），屬硅藻門，優勢度為0.196。除此之外，優勢度較高的還有藍藻門中的偽魚腥藻屬1種（Pseudanabaena sp.）、硅藻門中的格里斯骨條藻（Skeletonema grethae）和具槽直鏈藻（Melosirasulcata），優勢度分別為O.018、0.011、0.011。浮游動物優勢種有4種，分別為中華華哲水蚤（Sinocalanussinensis）、中華窄腹劍水蚤（Limnoithona sinensis）短尾秀體澤（Diaphano-somabrachyurum）和無節幼體（nauplius），其中，中華華哲水蚤、中華窄腹劍水蚤屬于橈足類，短尾秀體滛為枝角類。優勢度最高的是無節幼體，優勢度為0.071；中華窄腹劍水蚤次之，優勢度為0.067；中華華哲水蚤最小，優勢度為0.022。

2.3 多樣性和水質狀況

長江口浮游生物各站點多樣性指數變化趨勢見圖1＼～圖2。結果顯示，浮游植物的物種豐富度指數 （D） 變化區間為0.381＼～2.281，Z17站位最低，Z21站位最高，均值為1.175，數值在1＼～2之間，表明水質處于 ∝ -中污狀態；Shannon-Wiener多樣性指數（ H^′ ）變化區間為 0.408～1.953，Z13 站位最低，Z21站位最高，均值為1.195，數值在1＼～2之間，表明水質處于 ∝ -中污狀態；物種均勻度指數 變化區間為 0.496～0.995，Z7 站位最低，Z5站位最高，均值為0.822，數值大于0.5，表明水質處于寡污或無污狀態。

浮游動物的物種豐富度指數 （D） 變化區間為0.165～2.002，723 站位最低，Z21站位最高，均值為0.650，數值在0＼～1之間，表明水質處于重污狀態；Shannon-Wiener多樣性指數 變化區間為0.244～2.432，Z14 站位最低，Z21站位最高，均值為0.927，數值在0＼～1之間，表明水質處于重污狀態；物種均勻度指數（ J^′ ）變化區間為 0.159～ 0.801，Z3站位最低，Z20站位最高，均值為0.447，數值在0.4＼～0.5之間，表明水質處于 β -中污狀態。

3 討論

3.1 優勢度分析

本研究鑒定的浮游植物中有56種隸屬于硅藻門，占總種數的 66.67% ，優勢種為硅藻門的中肋骨條藻，非優勢種但優勢度較高的有偽魚腥藻屬1種、格里斯骨條藻和具槽直鏈藻，其中偽魚腥藻屬1種屬于藍藻門，其余2種均屬于硅藻門。

邵海燕等[12]于2018—2020年對長江口浮游植物的調查結果也顯示，長江口浮游植物優勢種包括中肋骨條藻。目前的研究普遍認為，浮游植物中硅藻為貧營養型水體優勢種，綠藻為中營養型水體優勢種，藍藻為富營養型水體優勢種[4]。本研究中，無論是物種組成、優勢種還是優勢度較高的種類，硅藻門均占了很大的比重，從浮游植物群落組成可以初步推斷，目前長江口水域可能處于浮游植物貧營養的狀態，水質處于較好水平。李瑤等[13]基于浮游植物多樣性評價長江口南支的水質，結果顯示，從上游至下游為輕污染至重污染。本研究中，長江口南支上游水域的浮游植物多樣性指標也高于下游水域，但本研究中基于浮游植物的水質評價最高為中度污染狀況?？紤]到水質評價標準多樣、水質狀況具有波動性，后續研究將結合葉綠素a濃度及常規水質指標，如氮磷含量、生物需氧量等進行進一步驗證。

本次調查鑒定的浮游動物均為節肢動物門，主要包括橈足類、枝角類和無節幼體，其中橈足類種類最多，占比 63.64% ，其次為枝角類，占比31.82% ，而缺少原生動物和輪蟲等種類。究其原因，海水浮游生物采集網的網眼相對較大，一般較難采集到原生動物和輪蟲。本次調查的浮游動物優勢種有4種，分別為中華華哲水蚤（橈足類）、中華窄腹劍水蚤（橈足類）、短尾秀體滛（枝角類）和無節幼體，根據優勢度大小，為無節幼體gt;中華窄腹劍水蚤gt;短尾秀體澤gt;中華華哲水蚤。本研究結果顯示，浮游動物中橈足類所占的比例最多。有研究[1415]表明，營養鹽對浮游動物具有重要的影響，橈足類浮游動物會隨著水體富營養化的加重而增加，而枝角類浮游動物會隨著水體富營養化的加重而減少，橈足類過多會大量耗氧，易產生氨氮、亞硝酸鹽，使水體自凈能力下降。因此，對浮游動物的監測對于水質狀況具有重要的預警作用。

3.2 多樣性指數分析和水質評價

根據生物多樣性指數水質評價標準，長江口水域浮游植物的物種豐富度指數 （D） 指示水質處于 ∝ -中污狀態，Shannon-Wiener多樣性指數 （H^′） 指示水質處于 α -中污狀態，物種均勻度指數

指示水質處于寡污或無污狀態。浮游植物物種豐富度指數和Shannon-Wiener多樣性指數結果均指示水質處于 ∝ -中污狀態，說明該水域浮游植物富營養化水平較輕，而物種均勻度指數指示為寡污或無污狀態，表現出更輕等級的污染水平，說明該水域不同物種的相對數量是均衡的，其原因可能是水體之間的連通性和水文運動起到了均質作用[16]。根據不同站位的物種多樣性水平可以看出，Z21站位的3個多樣性指數結果均為最高值或較高值。該站位位于長江口南支區域，可能是受到了長江汛期徑流量增大的影響[17]

長江口水域浮游動物物種豐富度指數 （D） 指示水質處于重污狀態，Shannon-Wiener多樣性指數 指示水質處于重污狀態，物種均勻度指數 指示水質處于 β -中污狀態。長江口水域浮游動物豐富度指數和Shannon-Wiener多樣性指數結果均指示水質處于重污狀態，說明該水域浮游動物富營養化嚴重?？紤]到調查網具的局限性，本次調查缺少原生動物和輪蟲種類，可能會導致浮游動物多樣性和豐富度的下降，從而導致指標難以反映真實狀況。浮游動物的物種均勻度指數結果指示水質處于 β -中污染狀態，相較于其他2個參數，表現為較輕等級的污染水平，這一點與浮游植物的結果一致。同樣的，Z21站位在浮游動物的3個多樣性指數中也均為最高值或較高值，與浮游植物表現一致。

本研究浮游植物和浮游動物對于水質的評價結果有所差異，可能是由于浮游植物和浮游動物對水域污染的敏感程度不同，它們受環境污染的影響也會有所不同[12]。另外，水溫、氮磷等營養鹽含量以及水體中的污染物種類、含量不同等也可能是導致該差異的原因，因此未來研究應綜合分析各種水質指標和環境數據，以便更加準確地評估水體的污染狀況。

4結論

本研究結果表明，2022年11月長江口水域浮游植物以硅藻類為主，唯一的優勢種也是硅藻類，指示了較輕的水體富營養化水平；同時，浮游植物物種豐富度指數和Shannon-Wiener多樣性指數均指示水體為 ∝ -中污狀態，物種均勻度指數指示為寡污或無污狀態，因此從浮游植物角度分析，該水域水質處于中污染狀態，為相對較好的狀態。長江口水域浮游動物主要有橈足類、枝角類和無節幼體，浮游動物物種豐富度指數與Shannon-Wiener多樣性指數均指示水體為重污狀態，物種均勻度指數指示水體為 β -中污狀態。綜合2項指標看，該水域水質主要處于中污狀態。

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Characteristics of the plankton community and water quality evaluation in the Yangtze River Estuary

WANG Ting ^{1，4，5} ， DING Ling ^2，3 ， ZHENG Leifu ^2，3

（1. Shanghai Aquatic Wildlife Conservation and Research Center， Shanghai 2Oo092， China ;

2. Shanghai Investigation， Design and Research Institute Co.， Ltd， Shanghai 2OO434， China;

3. Yangtze Eco-Environment Engineering Research Center， China Three Gorges Corporation， Wuhan 43O014， China； 4. Joint Laboratory for Monitoring and Conservation of Aquatic Living Resources in the Yangtze Estuary， Shanghai 202162， China;

5. Shanghai Station of Aquatic Organisms Monitoring in the Yangtze River of the Ministry of Agriculture and Rural Affair， Shanghai 2Oo092， China）

Abstract： Basedon the fishery resources survey conducted in the Yangtze River Estuary and its adjacent waters in November 2O22，this study analyzed the phytoplankton and zooplankton community structure，species dominance， and biodiversity indices to assessthe current water quality conditions.The results showed that 84 species of phytoplankton were identified from5phyla，8 classes，15orders，and 31families.Most species belonged to the class Bacillariophyceae（diatoms），with Skeletonema costatum being the dominant species.The Margalef index and Shannon-Wiener index both indicated that the water body was α -medium polluted，while the Pielous index indicated that it was oligopolluted or not pollted.The zooplanktonsurvey included copepods，cladocerans，and planktonic larvae，with copepods accounting for the highest proportion at 63.64% . The dominant species，in descending order of dominance，were nauplius，Limnoithona sinensis，Diaphanosoma brachyurum，and Sinocalanus sinensis.The Margalef index and Shannon-Wiener index both indicated that the water was heavily pollted，while he Pielous index indicated that it was β -medium polluted. Taken together，the combined analysis of both phytoplankton and zooplankton indices indicated that the water quality of the Yangtze River Estuary canbeclasified as medium polluted.

Key words： Yangtze River Estuary；plankton; community structure;dominant specie; diversity；water quality