珠江口磨刀門輪蟲群落結(jié)構(gòu)特征與水質(zhì)生態(tài)學評價

王慶，侯磊，陳實，吳志輝，楊宇峰*

1. 暨南大學水生生物研究所，廣東 廣州 510632；2. 水體富營養(yǎng)化與赤潮防治廣東省教育廳重點實驗室，廣東 廣州 510632；3. 北京師范大學-香港浸會大學聯(lián)合國際學院，廣東 珠海 519000

珠江口磨刀門輪蟲群落結(jié)構(gòu)特征與水質(zhì)生態(tài)學評價

王慶1,2，侯磊1,2，陳實1,2，吳志輝3，楊宇峰1,2*

1. 暨南大學水生生物研究所，廣東 廣州 510632；2. 水體富營養(yǎng)化與赤潮防治廣東省教育廳重點實驗室，廣東 廣州 510632；3. 北京師范大學-香港浸會大學聯(lián)合國際學院，廣東 珠海 519000

輪蟲是浮游動物群落中的重要組成部分，對水質(zhì)變化反應敏感，調(diào)查輪蟲群落的種類組成和豐度變化，可以獲知水質(zhì)變化和水體的營養(yǎng)狀況，并可作為水質(zhì)評價依據(jù)。于2009年7月至2010年1月，對珠江口磨刀門3個站點（S1滯水區(qū)、S2河道和S3水流交匯區(qū)）輪蟲群落結(jié)構(gòu)特征進行每月兩次的調(diào)查，同時測定了水溫、鹽度、透明度、葉綠素、總氮、總磷等理化指標，利用非生物環(huán)境因子對水體的營養(yǎng)狀況進行了TLIc加權(quán)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價，并通過輪蟲種類組成、E/O指數(shù)、QB/T指數(shù)和生物多樣性指數(shù)對水質(zhì)進行了生態(tài)學評價。調(diào)查期間，水溫12～29 ℃，鹽度0.11～7.9 PSU，葉綠素a濃度0.89-9.56 μg·L-1，葉綠素a與水溫呈顯著正相關(guān)(p＜0.0001)，與鹽度呈顯著負相關(guān)(p＜0.01）。磨刀門水域3個采樣站點TLIc處于50～60之間，表明其水質(zhì)均達到輕度富營養(yǎng)水平, 富營養(yǎng)程度按S1、S2、S3依次遞減。調(diào)查期間，共記錄輪蟲56種，S1站點輪蟲種類最多，其中污染指示輪蟲42種。污染指示種占輪蟲總數(shù)比例表明，珠江口磨刀門達到了富營養(yǎng)化水平，與利用非生物環(huán)境因子作出綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLIc的評價結(jié)果一致。磨刀門的優(yōu)勢種為廣布多肢輪蟲(Polyarthra vulgaris)、螺形龜甲輪蟲(Keratella cochlearis)、熱帶龜甲輪蟲(Keratella tropica)和暗小異尾輪蟲(Trichocerca pusilla)。調(diào)查期間，輪蟲豐度在S1、S2、S3變化范圍分別為0～199 ind·L-1、1～54 ind·L-1和0～48 ind·L-1，平均豐度分別為31 ± 54 ind·L-1、13 ± 15 ind·L-1和11 ± 13 ind·L-1。豐水期的8月下旬輪蟲豐度達到最大值；枯水期豐度均較低。輪蟲豐度與水溫、總氮、葉綠素顯著正相關(guān)（p＜0.05），與鹽度顯著負相關(guān)（p＜0.05）。磨刀門河口理化因子變化劇烈，輪蟲多樣性指數(shù)波動范圍較大，反映出河口水域輪蟲群落結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性。冗余分析（RDA）表明水溫、鹽度和葉綠素是影響輪蟲群落結(jié)構(gòu)季節(jié)變化的主要因子。根據(jù)水質(zhì)生態(tài)學評價指標，磨刀門水體已達輕度富營養(yǎng)水平，與非生物環(huán)境因子營養(yǎng)狀態(tài)綜合評價結(jié)果一致。本研究表明，評價一個水體的污染程度，應將生態(tài)學指標與理化指標結(jié)合起來綜合評價，可獲得更為真實的評價結(jié)果。

珠江口；輪蟲；水質(zhì)評價；生態(tài)學評價；富營養(yǎng)化

圖1 珠江口磨刀門水道及采樣站位圖Fig.1 Map shown three sampling sites (S1, S2 and S3) in Modaomen of the Pearl River Estuary

1 材料與方法

1.1 采樣時間與采樣點布置

2009年7月至2010年1月，在珠江口磨刀門水道進行每月兩次的調(diào)查和采樣。本研究根據(jù)地形、水質(zhì)狀況和流速，于磨刀門水道設置3個站點，分別在珠海大橋西滯水區(qū)（S1站點）、珠海大橋中部（S2站點），磨刀門水道下游與馬騮洲水道交匯區(qū)（S3站點），站點設置見圖1。

1.2 樣品采集與分析

水溫、鹽度、電導率、pH用YSI-556水質(zhì)分析儀（美國）現(xiàn)場測定，將水質(zhì)儀探頭放入水面下約0.5 m處，緩慢旋轉(zhuǎn)探頭，待測定值在30s內(nèi)未有顯著變化即讀??；用薩氏盤在背光處測定透明度(SD)。于每個站點采集表層0.5 m處的水樣, 室內(nèi)分平行樣按國家水質(zhì)標準方法GB3838-2002測定TN、TP，葉綠素a用丙酮分光光度法進行測定（Lorenzen, 1967），輪蟲定量樣品用20 μm浮游生物網(wǎng)過濾濃縮10 L水樣，收集至50 ml聚乙烯瓶中，甲醛溶液固定（最終體積分數(shù)為4%）(章宗涉和黃祥飛, 1991)。定性樣品分固定樣品和活體樣品，用38 μm的浮游生物網(wǎng)垂直和水平拖取，固定樣品用甲醛溶液固定，活體樣品帶回實驗室用于軟體輪蟲的鏡檢(章宗涉和黃祥飛, 1991)。種類鑒定依據(jù)Koste 分類系統(tǒng)（Koste, 1978）和《中國淡水輪蟲志》（王家楫，1961），定量樣品全部計數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 16.0 和Canoco 4.5軟件，對水體的富營養(yǎng)化評價采用加權(quán)綜合Carlson指數(shù)TLIc（金相燦等，1991），采用Shannon-Wiener和Margalef多樣性指數(shù)和Pielou物種均勻度指數(shù)評價輪蟲群落多樣性，不同水體出現(xiàn)的輪蟲種類采用Czekanowsili（Sc）相似性系數(shù)，輪蟲物種優(yōu)勢度采用優(yōu)勢度（Y）（王云龍等，2005）。運用輪蟲物種E/O 指數(shù)（尚玉昌，2002）和公式QB/T指數(shù)（Sláde?ek, 1983）評價水體營養(yǎng)狀態(tài)。

1）TLIc加權(quán)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)公式：

TLIc = ∑WjTLI(j)

式中：TLI（∑）—綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj—第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI（j）—代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

2）Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H') :

H' = －∑（Pi）(log2Pi）

3）Margalef多樣性指數(shù)(d):

d = (S-1)/lnN

4）Pielou物種均勻度指數(shù)(J):

J = H'/lnS

式中S為種類數(shù)，Pi為某種個體數(shù)占總個體數(shù)的比例，N為樣品中所有種類總個體數(shù)。

5）Czekanowsili相似性系數(shù)(Sc):

Sc = 100%×2C/(A+B)

式中，C為兩水體共有種類數(shù)，A、B分別為水體A和B的種類數(shù)。

6）優(yōu)勢度(Y):

Y = (ni/N)×fi

式中，ni為第i種的個體數(shù)，fi為第i種出現(xiàn)的頻率，N為所有種類出現(xiàn)的總個體數(shù). Y ＞ 0.02 為優(yōu)勢種[16]。

7）E/O指數(shù)： 按E/O = E (富營養(yǎng)型指示種數(shù)) /O(貧營養(yǎng)型指示種數(shù))計算。E/O指數(shù) ＜ 0.5為貧營養(yǎng)型; 0.5～1.5為中營養(yǎng)型; 1.5～5.0為富營養(yǎng)型；＞5.0為超富營養(yǎng)型（尚玉昌，2002）。

8）QB/T指數(shù)：按QB/T= B（臂尾輪蟲屬的種數(shù)）/T（異尾輪蟲屬的種數(shù)）計算。QB/T指數(shù)＜ 1為貧營養(yǎng)型; 1～2為中營養(yǎng)型; ＞ 2為富營養(yǎng)型（Sláde?ek,

1983）。

表1 珠江口磨刀門水質(zhì)指標Table 1 Water quality indicators in Modaomen of the Pearl River Estuary

2 結(jié)果

2.1 理化因子的季節(jié)變化

珠江口磨刀門水道，是典型的河口區(qū)域，溫度、鹽度等理化因子季節(jié)變化較為劇烈（表1）。調(diào)查期間磨刀門河口最高水溫29 ℃，最低水溫12 ℃，平均溫度21.2 ℃。磨刀門河口接近外海，鹽度變化顯著，最高鹽度7.9記錄于11月上旬S1站點，最低值為S2和S3的0.11（8月）。葉綠素a濃度1月下旬最低（S2，0.89 μg·L-1），9月上旬最高（S1，9.56 μg·L-1）。S1站點位于滯水區(qū)，較適于浮游植物生長，葉綠素a平均值為4.07 ± 2.61 μg·L-1，S2和S3站點水流較急，不利于浮游植物生長，葉綠素a平均值分別為3.24 ± 1.28 μg·L-1和3.09 ± 2.00 μg·L-1。葉綠素a與溫度呈顯著正相關(guān)(r=0.605，p＜0.0001)，與鹽度呈顯著負相關(guān)(r= -0.449, p=0.004）（圖2）。

2.2 水體富營養(yǎng)化評價

圖2 磨刀門水域水溫、鹽度與葉綠素a的季節(jié)變化Fig.2 Seasonal variations of water temperature, salinity and chlorophyll a in Modaomen Estuary

本文采用修正的Carlson營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI），包括SD、TN、TP和Chl a在內(nèi)的相關(guān)加權(quán)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評價河口營養(yǎng)狀態(tài)。珠江口磨刀門水域3個采樣站點的TLIc都處于50－60之間(表2)，表明其水質(zhì)均達到輕度富營養(yǎng)水平（金相燦等，1991）。富營養(yǎng)程度按S1、S2、S3依次遞減，磨刀門水域 S3采樣點，由于海水稀釋作用，其TLIc值為50.42，為研究調(diào)查站點的最低值。

2.3 輪蟲群落結(jié)構(gòu)特征

2.3.1 種類組成

調(diào)查期間，磨刀門水域共發(fā)現(xiàn)輪蟲56種，其中S1站點47種，S2站點35種，S3站點輪蟲33種（表3）。3個站點共發(fā)現(xiàn)輪蟲污染指示種42種，其中寡污性13種，占31.0%；o-β和β-o 9種，占21.4%；β-α中污性5種，占12.0%；β中污性15種，占35.7%。從不同等級輪蟲種類占總數(shù)來看，珠江口磨刀門達到了富營養(yǎng)化水平，與利用非生物環(huán)境因子作出綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLIc的評價結(jié)果一致。

利用Czekanowsili相似性系數(shù)評價，磨刀門水域S1與S2和S3相似度分別達到72.3%和73.2%；S2和S3相似度為72.5%。3個站點出現(xiàn)的種類均有很高的相似度，多數(shù)種類在3個站點同時出現(xiàn)。

2.3.2 豐度變化

磨刀門水域3個采樣站點輪蟲豐度較低，S1、S2、S3調(diào)查期間變化范圍分別是0～199 ind·L-1、1～54 ind·L-1和0～48 ind·L-1，平均豐度分別為31 ± 54 ind·L-1、13 ± 15 ind·L-1和11 ± 13 ind·L-1。S1豐度最高，其次是S2站點，S3的輪蟲豐度最低。豐水期的8月下旬輪蟲豐度達到最大值；枯水期豐度均較低，

在枯水期的11月下旬，三個站點同時出現(xiàn)豐度的第二次高峰，輪蟲豐度的最低值均出現(xiàn)在11月上旬（圖3）。珠江口磨刀門輪蟲豐度受多種理化因子影響，其中與TLIc相關(guān)性最大，其次是葉綠素a；輪蟲豐度與溫度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（p＜0.05） ，與鹽度呈現(xiàn)顯著負相關(guān)（p＜0.05）（表4）。

表2 珠江口磨刀門營養(yǎng)狀態(tài)綜合評價結(jié)果Table 2 Results of the comprehensive evaluation of trophic state in Modaomen of the Pearl River Estuary

表3 磨刀門輪蟲的種類組成Table 3 Species composition of rotifer in Modaomen Estuary

續(xù)表3

表4 輪蟲豐度與各項理化指標相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis between rotifer abundances and physicochemical indicators

2.3.3 優(yōu)勢種

廣布多肢輪蟲(Polyarthra vulgaris)是磨刀門S1、S2和S3的第一優(yōu)勢種，其優(yōu)勢度分別是0.248、0.333、0.245。S1的第二優(yōu)勢種是螺形龜甲輪蟲(Keratella cochlearis)，優(yōu)勢度為0.090。熱帶龜甲輪蟲(K. tropica)是S2的第二優(yōu)勢種，其優(yōu)勢度為0.078，S3的第二優(yōu)勢種為暗小異尾輪蟲(Trichocerca pusilla)，優(yōu)勢度為0.061。3個站點廣布多肢輪蟲的豐度最大值均出現(xiàn)在8月下旬，在9月下旬又出現(xiàn)了另一高值，而在秋冬枯水季節(jié)豐度較低（圖3）。

3個采樣點優(yōu)勢種和季節(jié)變化較為相似。異尾輪蟲一般只出現(xiàn)在夏秋季節(jié)；輪蟲的第一次高峰出現(xiàn)在2009年8月上旬，泡輪屬、多肢輪屬和臂尾輪屬分別占S1、S2和S3三個站點輪蟲總量的53.6%，46.7%和37.4%，分別是各站點該月上旬的優(yōu)勢屬。輪蟲的第二次高峰出現(xiàn)在2009年11月下旬，龜甲輪蟲占S1輪蟲總量的21.3%，多肢輪蟲分別占S2和S3的28.5%和22.6%，是兩個站點的優(yōu)勢屬（圖4、圖5和圖6）。

2.3.4 物種多樣性指數(shù)

圖3 磨刀門輪蟲豐度的季節(jié)變化Fig.3 Seasonal variations of rotifer abundances in Modaomen Estuary

圖4 磨刀門S1站點優(yōu)勢種屬的季節(jié)變化Fig.4 Seasonal changes in the percentage of dominant rotifers at S1 in Modaomen Estuary

磨刀門水域輪蟲種類數(shù)季節(jié)波動較大，3個站點的種類數(shù)在8月下旬同時達到最大值，在11月上旬種類數(shù)最少。輪蟲物種多樣性指數(shù) H'值在

1.05～3.63之間波動，物種豐富度指數(shù)d值在0.85～4.40之間波動, 均勻度指數(shù)J值在0.27～0.95之間波動，3個站點之間差異顯著，S1各指數(shù)均值最小，S3站點各指數(shù)均值最大（表5）。河口區(qū)域理化因子變化劇烈，輪蟲物種多樣性指數(shù)波動較大。種類數(shù)與輪蟲豐度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)（r=0.506, p=0.001)；Pielou物種均勻度指數(shù)與輪蟲豐度呈現(xiàn)顯著負相關(guān)（r=-0.482，p=0.002）。種類數(shù)、物種多樣性指數(shù)與多種理化因子具有相關(guān)性（表6）。

圖5 磨刀門S2站點優(yōu)勢種屬的季節(jié)變化Fig.5 Seasonal changes in the percentage of dominant rotifers at S2 in Modaomen Estuary

圖6 磨刀門S3站點優(yōu)勢種屬的季節(jié)變化Fig.6 Seasonal changes in the percentage of dominant rotifers at S3 in Modaomen Estuary

2.3.5 輪蟲的 E/O指數(shù)和QB/T指數(shù)值

磨刀門水域輪蟲的E/O值為3.19 ± 1.89，在0～8之間波動；輪蟲的QB/T值為1.84 ± 1.11，在0～5之間波動。E/O指數(shù)和QB/T均響應了河口復雜的理化環(huán)境，波動較為劇烈，S2和S3兩個站點之間顯著相關(guān)（r=0.398，p=0.044）。通過E/O值可以判定磨刀門水體已經(jīng)達到了輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，通過QB/T值可確定磨刀門水體水質(zhì)在中營養(yǎng)與輕度富營養(yǎng)之間（表7）。綜合兩個指數(shù)，通過生態(tài)學的水質(zhì)評價，磨刀門水質(zhì)為輕度富營養(yǎng)型，與運用理化指標評價的水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLIc結(jié)果一致。

表5 磨刀門輪蟲物種多樣性、豐富度及均勻度指數(shù)Table 5 Indices of species diversity, abundance and evenness of rotifer inModaomen Estuary

表6 種類數(shù)、多樣性指數(shù)與理化因子相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis between species number, diversity index and physicochemical indicators

表7 磨刀門水域3個采樣點的輪蟲 E/O值和QB/T值Table 7 E/O index and QB/Tindex of rotifer at three sampling sites in Modaomen Estuary

2.4 樣品的RDA排序

RDA是一種直接梯度分析方法, 能從統(tǒng)計學的角度評價一個或一組變量與另一組多變量之間的關(guān)系。對磨刀門輪蟲種類進行的DCA分析顯示排序軸最大梯度長度為2.313, 表明磨刀門水域輪蟲群落對生態(tài)梯度的響應是線性的，因此利用基于線性模型的排序方法(RDA)來分析環(huán)境因子對輪蟲群落的影響是比較適宜的。RDA冗余分析是在環(huán)境因子特征變量構(gòu)成的空間上，對環(huán)境變量和輪蟲種類排序作圖，實現(xiàn)輪蟲種類和環(huán)境因子的對應排序。對主要輪蟲種類的豐度在主軸上排序，可以反映這些種類和環(huán)境因子之間的對應關(guān)系。對種類數(shù)據(jù)按出現(xiàn)頻度和相對豐度進行了篩選，RDA排序分析的統(tǒng)

計信息如表8、表9。

RDA排序的全部特征值解釋了輪蟲群落變異程度的43.4%，前兩軸共解釋了輪蟲變異程度的37.5%。水溫、鹽度、葉綠素a是影響輪蟲時空分布的最主要因素，對輪蟲分布影響最大。水體透明度、總氮、溶解氧對其分布也有一定影響。從輪蟲種類分布來看（圖7），角突臂尾輪蟲(Brachionus angularis)、矩形臂尾輪蟲(B. leydigi)和鐮狀臂尾輪蟲(B. falcatus)受溫度影響較大；螺形龜甲輪蟲和熱帶龜甲輪蟲受葉綠素a濃度的影響較大；磨刀門水域的絕大多數(shù)輪蟲分布與鹽度呈現(xiàn)明顯的負相關(guān)關(guān)系。

表8 磨刀門水域輪蟲種類和環(huán)境因子之間RDA分析的統(tǒng)計信息Table 8 Statistical Information of RDA between rotifer species and environmental factors in Modaomen Estuary

表9 前兩個排序軸與環(huán)境因子間的相關(guān)系數(shù)Table 9 Correlation coefficient between the first two ordination axes and environmental factors

3 討論

3.1 輪蟲的種類組成

輪蟲是水生態(tài)系統(tǒng)中的重要指示生物（Sláde?ek, 1983; Gutkowska等, 2013）。磨刀門河口既有寡營養(yǎng)型水體的常見種，也包括富營養(yǎng)型水體的指示種。有關(guān)輪蟲指示種，雖然不同學者觀點不同，但對多數(shù)指示種類的看法是一致的（Sláde?ek, 1983），富營養(yǎng)指示種中的臂尾輪屬、裂痕龜紋輪蟲、溝痕泡輪蟲、扁平泡輪蟲、圓筒異尾輪蟲、長三肢輪蟲、暗小異尾輪蟲、螺形龜甲輪蟲、矩形龜甲輪蟲在磨刀門水體中都有出現(xiàn)。其中臂尾輪屬有9種，種類數(shù)上占絕對優(yōu)勢，且螺形龜甲輪蟲、暗小異尾輪蟲都是優(yōu)勢種，說明磨刀門水體已受一定程度污染，與非生物環(huán)境因子評價一致。

圖7 磨刀門輪蟲種類與環(huán)境因子之間的RDA排序圖Fig.7 Ordination biplots between rotifer species and environmental factors in Modaomen Estuary

輪蟲種類主要是廣生性的，例如廣布多肢輪蟲、螺形龜甲輪蟲等。廣布多肢輪蟲是磨刀門水域的第一優(yōu)勢種，它能在所有的淡水環(huán)境中存活，通常在夏天豐度達到最高值，冬天其個體和附肢生長到最大狀態(tài)（Sláde?ek, 1983）。廣布多肢輪蟲在水體中移動速度要快于其它輪蟲，這樣不僅有利于捕食，而且還能逃避敵害(陳立斌等，2010)，相對于其它種類，其更容易適應河口這種流水環(huán)境，且廣布多肢輪蟲和褶皺臂尾輪蟲一樣，也能夠耐受一定的鹽度（Onwudinjo等, 1994）。龜甲輪蟲是浮游輪蟲分布最廣泛的種類之一，它們的食性很廣，有機碎屑、鞭毛蟲和藻類都是螺形龜甲輪蟲的食物來源(Gilbert 和 Bogdan, 1981）。Onwudinjo等(1994)研究了尼日利亞的河口，發(fā)現(xiàn)熱帶龜甲輪蟲和螺形龜甲輪蟲在鹽度16～18時也能生存，屬于能耐受較高鹽度的輪蟲種類。

磨刀門臂尾輪蟲種類最多，主要以藻類和有機顆粒為食物來源；耐受污水，屬于污水指示種類，適應能力較強，能夠應對時空上劇烈變化的嚴酷環(huán)境（Sousa等, 2008）。在極端環(huán)境下，捕食和競爭的壓力都會減小，耐受力強的物種更易于存活(Herbst, 2001）。褶皺臂尾輪蟲對鹽度有一定耐受性，通常認為是海水種類，但在磨刀門水域其優(yōu)勢度很低，只在枯水期的下游站點檢出。在馬來西亞靠近南中國海的河口區(qū)域研究發(fā)現(xiàn)，褶皺臂尾輪蟲在鹽湖能耐受高鹽度，但在河口這樣的環(huán)境里，鹽度波動劇烈，其豐度卻很低 (Green, 1995)。

3.2 環(huán)境因子對輪蟲時空分布的影響

已有的研究表明，溫度是影響輪蟲密度變化的主要環(huán)境因子（Galkovskaja, 1987）。鹽度的變化是影響河口輪蟲豐度的重要因素（Onwudinjo等, 1994；Park 和 Marshall, 2000a；Silva等, 2009；Medeiros等, 2010）。RDA分析顯示，鹽度是影響磨刀門水域輪蟲群落結(jié)構(gòu)時空變化的最主要因素，輪蟲的豐度、種類數(shù)與鹽度呈顯著的負相關(guān)，這與Park和Marshall (2000a) 的研究結(jié)果一致。磨刀門3個采樣站點的輪蟲豐度最高值出現(xiàn)在8月下旬，且豐水期的豐度明顯高于枯水期。種類數(shù)與豐度變化一致，輪蟲豐度與種類數(shù)呈顯著正相關(guān)（r=0.504，p=0.001），豐水期種類數(shù)最高。Rougier等(2005) 認為，在豐水期，由于強大的徑流量，阻礙了海水回流，河口區(qū)域主要受徑流的影響，很多淡水種類被沖刷到河口，種類豐富。同時，由于上游河道大量淡水的注入，使河口區(qū)域鹽度降低，更適合輪蟲的生長和繁殖，其豐度達到高峰（Silva 等, 2009）。

RDA分析還表明，溫度和葉綠素a顯著影響輪蟲的季節(jié)變化，水溫是影響輪蟲季節(jié)分布的重要因素。黃祥飛等（1985） 研究了溫度對輪蟲卵發(fā)育的影響，隨溫度上升, 輪蟲卵的發(fā)育時間縮短, 在豐富的食物供給條件下,種群周轉(zhuǎn)加快, 導致種群密度迅速增加。磨刀門水域的輪蟲數(shù)量峰值一般出現(xiàn)在20℃以上，廣布多肢輪蟲是磨刀門的第一優(yōu)勢種，研究表明，其卵在25℃的發(fā)育時間不足10℃時的三分之一（黃祥飛等，1985）。

葉綠素a是浮游植物豐度的主要指標，浮游藻類是輪蟲的主要食物來源，磨刀門水域葉綠素a與輪蟲豐度呈顯著正相關(guān)（r=0.412, p=0.009）。在亞馬遜地區(qū)Mossoró河口，葉綠素含量與輪蟲豐度變化顯著相關(guān)，在豐水期達到高峰（Silva等, 2009），與磨刀門河口的研究結(jié)果一致。豐水期，河口區(qū)域水流擾動劇烈，有機碎屑的濃度升高（Rougier等, 2005），浮游植物、細菌和原生動物能夠大量繁殖，同時它們又是輪蟲的主要食物來源（Arndt, 1993），為輪蟲的增殖創(chuàng)造了條件。

河口是河流與海洋交匯的區(qū)域，易受水動力學影響，不同區(qū)域具有明顯的生態(tài)梯度，因此輪蟲的分布具有一定程度的空間異質(zhì)性，S1、S2和S3站點同處于河口流域，輪蟲豐度季節(jié)波動一致，但輪蟲密度卻有差異，S1水流相對和緩，很多漁民在這里生活，水體富營養(yǎng)程度較高，輪蟲食物充足，豐度也最高。Park和 Marshall (2000b) 認為，水體富營養(yǎng)化程度與輪蟲豐度有關(guān)，通常富營養(yǎng)狀態(tài)的水體輪蟲食物充足，更適于生長繁殖。磨刀門S3站點離外海最近，受水流和潮汐影響較大，鹽度波動劇烈，輪蟲豐度處于較低水平。

磨刀門輪蟲在枯水期也出現(xiàn)了一個峰值，10月底至11月初，珠海市沿海水域暴發(fā)了一次大規(guī)模旋溝藻赤潮，11月下旬，磨刀門輪蟲的豐度出現(xiàn)高值，可能因為浮游植物的大量繁殖，為輪蟲提供了豐富的食物。在異養(yǎng)鞭毛藻赤潮中，輪蟲是其主要的攝食者，赤潮的發(fā)生與輪蟲的豐度緊密聯(lián)系在一起(Heinbokel等, 1988）。

王慶和楊宇峰（2007）對珠江廣州河段輪蟲群落結(jié)構(gòu)進行了較系統(tǒng)的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)輪蟲年平均豐度達到1272 ind·L-1。珠江口磨刀門輪蟲的平均豐度遠低于珠江廣州河段，且珠江廣州河段輪蟲豐度高峰出現(xiàn)在枯水期前期，與磨刀門水域的研究結(jié)果相反。珠江廣州河段理化因子比較穩(wěn)定，主要受徑流量影響，在豐水期，珠江徑流量大，輪蟲豐度較低；在枯水期前期，徑流量減少，流速較慢，水溫和鹽度均適宜，輪蟲豐度達到高峰（王慶和楊宇峰，2007）。磨刀門水域受潮汐的影響大，決定輪蟲豐度波動的首要因子是鹽度，豐水期抑制了漲潮的影響，水體處于淡水環(huán)境，適宜輪蟲生長和繁殖；在枯水期，受海水潮汐影響顯著，水體鹽度升高，輪蟲豐度迅速下降。在Chesapeake河口，也發(fā)現(xiàn)類似的研究結(jié)果（Park 和 Marshall, 2000a）。

3.3 輪蟲與水質(zhì)營養(yǎng)狀況的關(guān)系

黃祥飛等（1985）認為多樣性指數(shù)能夠反映水體的污染程度，多用來評價水環(huán)境質(zhì)量。多樣性指數(shù)與水質(zhì)關(guān)系復雜，與水體類型、計數(shù)方法及鑒定種類的水平等諸多因素都有關(guān)系（雷安平等，2003）。因此，在評價水體營養(yǎng)狀態(tài)時，可以將多樣性指數(shù)作為參考目標。在河口區(qū)域，理化因子變化劇烈，群落結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定，輪蟲的多樣性指數(shù)很好的響應了這種復雜環(huán)境，數(shù)值波動范圍較大。3個站點之間，相對水流緩慢的滯水區(qū)S1所在水域，常有多艘船只停泊，污染程度最高，多樣性指數(shù)最低，與非生物因子營養(yǎng)評價結(jié)果一致。

用輪蟲的E/O和QB/T指數(shù)評價水體營養(yǎng)狀況，在湖泊水質(zhì)評價中應用較為廣泛，通過對磨刀門河口進行水質(zhì)生態(tài)學評價發(fā)現(xiàn)，E/O指數(shù)能準確的判定河口水體營養(yǎng)狀態(tài)，且與理化指標判定一致；QB/T指數(shù)評價河口水體富營養(yǎng)程度較理化指標值偏低。QB/T指數(shù)通常適用于靜水或者流速較慢的水體(Sláde?ek, 1983)，但本研究中，QB/T值與理化評價差別并不大。

由于河口環(huán)境變化劇烈，輪蟲與環(huán)境的關(guān)系復雜(Gutkowska等, 2013; Janakiraman等, 2012)，僅從生態(tài)學評價磨刀門水質(zhì)還不夠全面，且有學者認為輪蟲的污染等級也不能單純以其種類和數(shù)量為準

（李共國等，2003），因而，評價一個水體的污染程度，應將生態(tài)學指標與理化指標結(jié)合起來綜合評價，可獲得更為真實的評價結(jié)果。

4 結(jié)論

1）調(diào)查期間共記錄輪蟲56種，其中污染指示輪蟲42種，優(yōu)勢種為廣布多肢輪蟲、螺形龜甲輪蟲、熱帶龜甲輪蟲和暗小異尾輪蟲。磨刀門水域輪蟲多樣性指數(shù)波動范圍較大，輪蟲群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

2）輪蟲豐度范圍為0～199 ind·L-1，滯水區(qū)采樣點豐度最高，豐度高峰出現(xiàn)在豐水期(8月下旬)。輪蟲豐度與水溫、總氮、葉綠素顯著正相關(guān)（p＜0.05），與鹽度顯著負相關(guān)（p＜0.05）。

3）水質(zhì)生態(tài)學評價指標顯示磨刀門水體已達輕度富營養(yǎng)水平，與非生物環(huán)境因子營養(yǎng)狀態(tài)綜合評價結(jié)果一致。

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Community structure of rotifers and ecological assessment of water quality in Modaomen of the Pearl River Estuary

WANG Qing1,2, HOU Lei1,2, CHEN Shi1,2, WU Zhihui3, YANG Yufeng1,2*
1. Institute of Hydrobiology, Jinan University, Guangzhou, 510632, China; 2. Key Laboratory of Eutrophication and Red Tide Control, Education Department of Guangdong Province, Guangzhou, 510632, China; 3. Beijing Normal University–Hong Kong Baptist University Untied International College, Zhuhai, 519000, China

Rotifers are a key part of the zooplankton community and react to changes in water quality. Rotifer abundance and species composition reflect the conditions and nutritional status of bodies of water, and, therefore, form a basis for the evaluation of water quality. Rotifer community structure was investigated at three different sites in the Pearl River Estuary: S1, a stagnant water district; S2, the center of the river; and S3, the confluence of rivers at the Modaomen outlet. Samples were obtained twice monthly from July 2009 to January 2010. Water temperature, salinity, transparency, chlorophyll a (chl a), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and other physicochemical factors were measured simultaneously. The comprehensive trophic state index, TLIc, was evaluated using abiotic environmental factors. Also ecological assessment of water quality was carried out through not only rotifer species composition but also by the E/O, QB/Tand biodiversity indices. During the survey period, water temperature ranged from 12～29 ℃and salinity ranged from 0.11～7.9 PSU. The concentration of Chl a, which ranged from 0.89～9.56 μg·L-1, was positively correlated with water temperature (p＜0.0001) and negatively correlated with salinity (p＜0.01). The TLIc at the three sites ranged from 50-60, which suggested that water quality reached mild eutrophication. The degree of eutrophication descended in order from S1 to S2 and S3. During the survey period, 56 species of rotifer were recorded, of which 42 were pollution indicators. Rotifer species were highest at S1. The proportion of pollution indicator rotifer species of the total showed that the water in the Modaomen Estuary reached the eutrophication level, consistent with TLIc. Polyarthra vulgaris, Keratella cochlearis, K. tropica and Trichocerca pusilla were the dominant species. The rotifer abundances at S1, S2 and S3 ranged from 0～199 ind·L-1, 1～54 ind·L-1and 0～48 ind·L-1, respectively, with mean abundances of 31 ± 54 ind·L-1, 13 ± 15 ind·L-1and 11 ± 13 ind·L-1. The highest abundance was recorded at S1 in the late August; the abundances in the dry season were lower. Rotifer abundances were positively correlated with water temperature, TN, and Chl a.(p＜0.05). A significant negative correlation was detected between salinity and rotifer abundance (p＜0.05). The physicochemical factors in the Modaomen outlet of the estuary changed dramatically and the diversity index of rotifers fluctuated widely, which indicated that the community structure of rotifers was unstable. Redundancy analysis showed that water temperature, salinity and Chl a. were the most important factors influencing the seasonal variations of rotifer community structure. The ecological assessment of water quality indicated that the Modaomen outlet of the estuary had reached a level of mild eutrophication, in accordance with the comprehensive evaluation of trophic state based on abiotic environmental factors. The results show that a comprehensive evaluation combining ecological indicators and physical-chemical indicators is the most realistic way to assess water pollution.

Pearl River Estuary; rotifer; evaluation of water quality ; ecological assessment; eutrophication

Q784

A

1674-5906（2014）05-0824-10

國家自然科學基金項目(41173079)；廣東省自然科學基金（S2012040006824）；高等學校博士學科點專項科研基金（20124401120013）；廣東高校優(yōu)秀青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃項目（2012LYM_0025）

王慶（1981年生），男，助理研究員，博士，主要從事河口浮游動物生態(tài)學研究。E-mail: wq2010@jnu.edu.cn

*通訊作者：楊宇峰，男，教授，博士生導師。E-mail: tyyf@jnu.edu.cn

2014-04-01

王慶，侯磊，陳實，吳志輝，楊宇峰. 珠江口磨刀門輪蟲群落結(jié)構(gòu)特征與水質(zhì)生態(tài)學評價[J]. 生態(tài)環(huán)境學報, 2014, 23(5): 824-833.

WANG Qing, HOU Lei, CHEN Shi, WU Zhihui, YANG Yufeng. Community structure of rotifers and ecological assessment of water quality in Modaomen of the Pearl River Estuary [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(5): 824-833.

珠江是我國三大江河之一, 徑流量居全國第二位。珠江流域位于典型的亞熱帶季風氣候區(qū), 高溫多雨, 每年4－9月是珠江汛期（王慶等，2007）。珠江口地處亞熱帶，是咸淡水交匯水域，受珠江徑流、廣東沿岸流和外海水的影響，生態(tài)環(huán)境獨特，生物組成復雜（高原等，2008）。磨刀門水道是珠江口八大口門之一，其入海徑流量和輸沙量在珠江八大口門中均居首位（胡德禮等，2009）。

輪蟲是浮游動物群落中的重要組成部分，是河流生態(tài)系統(tǒng)中微食物網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)（Arndt，1993）。輪蟲個體小、繁殖快，對水質(zhì)變化反應敏感。調(diào)查輪蟲群落的種類組成和豐度變化，可以獲知水質(zhì)變化和水體的營養(yǎng)狀況（Duggan等，2001；Janakiraman等, 2012），并可作為水質(zhì)評價依據(jù)（Sláde?ek，1983; Gutkowska等, 2013）。國內(nèi)外學者對輪蟲在生物監(jiān)測中的指示作用進行了較多的研究（Duggan等, 2001；Sláde?ek，1983；李共國等，2003；陳立婧等，2008；陳立斌等，2010），但對低鹽河口輪蟲群落特征和生物評價的研究較少。本文首次對珠江口磨刀門水域的輪蟲群落結(jié)構(gòu)進行每月2次的高頻度調(diào)查，并從種類數(shù)、多樣性指數(shù)、E/O指數(shù)、QB/T指數(shù)等幾個方面分析了珠江口磨刀門輪蟲群落結(jié)構(gòu)的特點及其對環(huán)境因子的響應，旨在為我國輪蟲區(qū)系和珠江口水質(zhì)監(jiān)測及評價提供科學依據(jù)。