浙南山區(qū)水庫浮游生物群落結(jié)構(gòu)研究

陳海生，朱兆平

(浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231)

浮游生物是一類懸浮于水體中、只能隨波逐流生活的微型水生生物的統(tǒng)稱，主要包括浮游植物(藻類)和浮游動(dòng)物.浮游植物通常指浮游藻類，它們含有光合色素，能利用光能進(jìn)行光合作用，是水體中的主要生產(chǎn)者；浮游動(dòng)物是水體中極其重要的消費(fèi)者，是許多經(jīng)濟(jì)魚類的優(yōu)質(zhì)食物，主要包括原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類和橈足類[1].浮游生物是水庫生態(tài)系統(tǒng)中重要的生物類群之一，在水庫生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中發(fā)揮重要作用[2].浮游植物是水庫生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者，浮游動(dòng)物是水庫生態(tài)系統(tǒng)中初級消費(fèi)者，也是食物鏈組成中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié).浮游生物主動(dòng)規(guī)避能力較弱，且對水域污染及水質(zhì)的變化反應(yīng)敏感，其種類、數(shù)量、分布會(huì)隨著水質(zhì)變化而變化，可綜合反映水質(zhì)污染狀況.同時(shí)，浮游生物的數(shù)量變化反映了污染物對生命的直接危害，故可用來對水域水質(zhì)污染作出早期預(yù)警.因此，浮游生物種類和數(shù)量的變化是水質(zhì)變化的重要指標(biāo)之一，與水體環(huán)境質(zhì)量、富營養(yǎng)狀態(tài)水平密切相關(guān)，在水質(zhì)生物監(jiān)測及水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)中占有重要地位.

浙江省長潭水庫位于浙江臺(tái)州黃巖區(qū)西23 km處，庫區(qū)面積441.3 km2，湖面寬廣，東西寬1 200 m，南北長約4 200 m，四周高山在350～780 m之間.1964年建成運(yùn)行，設(shè)計(jì)庫存容量6.91億m3，以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電，1996年黃椒溫引水工程指揮部成立以后，運(yùn)行性質(zhì)發(fā)生了變化，主要以供水為主，結(jié)合防洪、灌溉.正常蓄水水位36 m，庫存容量4.57億m3，耐風(fēng)期水位31 m，庫存容量3.57億m3，每年的7月15日至10月15日的待汛期水位31 m，庫存容量2.96億m3；平時(shí)限高水位34 m，庫存容量3.89億m3.2002年10月—2004年6月進(jìn)行了除險(xiǎn)加固,長灘水庫壩頂長506 m、高35.5 m、寬6 m.如今，長潭水庫臺(tái)汛期蓄水高程可從31 m提高到35 m，增1.27億m3；梅汛期可從33 m提高到36 m，增1億m3[3-4].近年來，長潭水庫水體pH值、透明度、總磷、總氮、氨氮及石油類等飲用水指標(biāo)超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)Ⅱ類，重金屬中總錳超標(biāo)8倍，總鐵超標(biāo)6倍.有的年份還會(huì)出現(xiàn)不同程度的階段性藍(lán)藻“水華”現(xiàn)象[3].

目前，關(guān)于浙江省長潭水庫生態(tài)環(huán)境的研究主要集中于水庫富營養(yǎng)化特征[5]、水庫溶解氧變化特征[3]及水庫消落帶上高等植物的逆境適應(yīng)性和降污能力上.而關(guān)于長潭水庫浮游生物群落特征的研究報(bào)道并不多見.本研究擬結(jié)合長潭水庫環(huán)境因子監(jiān)測結(jié)果，對庫區(qū)水體浮游生物群落進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，以期為研究長潭水庫浮游生物群落結(jié)構(gòu)特征，穩(wěn)定和改善庫區(qū)水質(zhì)，保障飲用水安全提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究地點(diǎn)

研究地點(diǎn)設(shè)在地處浙江省臺(tái)州市黃巖區(qū)西部山區(qū)的長潭水庫.離黃巖區(qū)城關(guān)23 km.位于北緯28°30′～28°40′,東經(jīng)121°00′～121°04′.該地為我國中亞熱帶浙閩沿海山地學(xué)綠闊葉林區(qū).其集雨區(qū)具有典型的山地丘陵自然景觀的特點(diǎn)，有寧溪、嶼頭、聯(lián)豐和上垟4條入庫溪流.長潭水庫是一座以供水和灌溉為主,集發(fā)電、防洪和養(yǎng)殖為一身的多功能大型水庫,現(xiàn)擔(dān)負(fù)著供給臺(tái)州市椒江區(qū)、黃巖區(qū)、路橋區(qū)和溫嶺市69 300 hm2農(nóng)田的灌溉用水及200萬城鎮(zhèn)居民生活用水和數(shù)萬家企業(yè)生產(chǎn)用水,對臺(tái)州市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展起著決定性的作用.

1.2 樣點(diǎn)布設(shè)

于2017年4月、7月和10月對長潭水庫的水庫壩口、大眾旺、溫潭以及水庫各支流(如平田鄉(xiāng)桐里岙、北洋鎮(zhèn)西山、嶼頭鄉(xiāng)市頭)進(jìn)行水樣采集(見圖1).水樣采集時(shí),進(jìn)行斷面采樣,斷面分上中下層,每層間距5 m.

圖1 浙江省長潭水庫采樣點(diǎn)分布

1.3 浮游藻類和浮游動(dòng)物采集與鑒定

分別用25號、13號浮游生物網(wǎng)在表層水體(0.5 m)采集浮游植物和浮游動(dòng)物樣品.浮游藻類定量樣品用塑料瓶采集水樣1 000 ml，立即加入15 ml魯哥氏液固定，帶回實(shí)驗(yàn)室靜置后用虹吸法濃縮至30 ml;浮游動(dòng)物定量樣品采水20 L，用浮游生物網(wǎng)當(dāng)場過濾，樣品均用5%福爾馬林固定.浮游生物種類鑒定和計(jì)數(shù)等參見文獻(xiàn)資料[6-8].將網(wǎng)徑40目采樣面積為0.09 m2的索伯網(wǎng)放置于水庫庫底采集底棲動(dòng)物，裝入大標(biāo)本瓶中，帶回實(shí)驗(yàn)站后將大型底棲動(dòng)物撿出，用6%～10%甲醛固定；在解剖鏡下鑒定、計(jì)數(shù).

2 結(jié)果與分析

2.1 水庫水體中浮游藻類種類及密度

2017年4月到2017年10月期間，通過對浙江長潭水庫水體的浮游藻類種類屬系進(jìn)行調(diào)查，水樣分析結(jié)果表明,長潭水庫水體含有浮游藻類共有70種,隸屬于9門,其中藍(lán)藻門(cyanophyta)15種,占總數(shù)的21.43%；綠藻門(chlorophyta)23種，占總數(shù)的32.86%；硅藻門(bacillariophyta)12種,占總數(shù)的17.14%.其他的還有金藻門(chrysophyta)6種,裸藻門(euglenophyta)4種,甲藻門(pyrrophyta)和輪藻門(charophyta)各3種，隱藻門(cryptophyta)和黃藻門(xanthophyta)各2種.藍(lán)藻門里含有色球藻(chroococcus.sp.)、平裂藻(merismopedia sp.)、微囊藻(microcystis sp)、水華微囊藻(M.flos aquae)、銅綠微囊藻(M.aeruginosa)、不定微囊藻(M.incerta)、類顫藻魚腥藻(anabaena osicellarioders)、腔球藻(coelosphaerium sp.)、纖細(xì)席藻(phormidiu sp.)、顫藻(oscillaotoria sp.)、湖生鞘絲藻(lynghya limnetica)、針晶蘭纖維藻(dactylococcopsis rhaphidioides)、尖頭藻(raphidiopsis sp)、螺旋藻(sPirulina sp.)、土生席藻(phormidium Sp.).微囊藻(microcystis sp)、色球藻(chroococcus.sp.)和腔球藻(coelosphaerium sp.)可形成大的群體,是“水華”藍(lán)藻的主要種類,“藍(lán)藻水華”不僅嚴(yán)重影響水質(zhì)和環(huán)境衛(wèi)生,而且其分泌的藻毒素會(huì)對人體產(chǎn)生毒害.

在2017年4月檢測了長潭水庫水體中浮游藻類的密度，結(jié)果表明，藍(lán)藻門在水庫水體中密度最大，其最大平均密度達(dá)182 700 Cell/L,其次是綠藻門，其最大平均密度達(dá)30 200 Cell/L,再次是硅藻門，其最大平均密度達(dá)13 700 Cell/L,金藻門和隱藻門的最大平均密度分別是3 100 Cell/L和2 900 Cell/L.而甲藻門的最大平均密度最低，只有500 Cell/L.這說明了藍(lán)藻是長潭水庫水體藻類的優(yōu)勢種.

2.2 水庫水體中浮游動(dòng)物種類及分布

浮游動(dòng)物是懸浮于水中游泳能力很弱或者完全沒有游泳能力的小型水生動(dòng)物，以浮游植物、細(xì)菌及有機(jī)碎屑等為食，又是許多高等水生動(dòng)物的天然餌料，是淡水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分.由于浮游動(dòng)物個(gè)體小，世代周期短，其群落結(jié)構(gòu)和存量動(dòng)態(tài)能準(zhǔn)確、快速地反映出水域生態(tài)的優(yōu)劣及變化，已廣泛應(yīng)用于水質(zhì)評價(jià)、水污染治理等方面[9].

2017年4月到2017年8月期間，通過對浙江省長潭水庫水體的浮游動(dòng)物種類屬系進(jìn)行調(diào)查，水樣分析結(jié)果表明,長潭水庫水體含有浮游動(dòng)物23屬42種,隸屬于原生動(dòng)物門(protozoa)、線形動(dòng)物門(nemathelminthes)和節(jié)肢動(dòng)物門(arthorpoda)3門.其中肉足蟲類(sareodina)22種,為最多,占總數(shù)的53.38%,輪蟲綱(rotatoria)10種次之,占總數(shù)的23.81%,枝角類(cladocera)和撓足類(copepod)分別為6種和4種,分別占總數(shù)的14.29%和9.52%.

在42種浮游動(dòng)物中,優(yōu)勢種11種,包括冠砂殼蟲(difflugia corona wallich)、表殼園殼蟲(cyclopyxis arcelloides penard)、球砂殼蟲(difflugia globulosa dujardin)、隆線溞(dophnia carinata)、短尾秀體溞(brachyurum)、廣布中劍水蚤(mesocyclops leuckarti)、近鄰劍水蚤(cyclops vicinus)、鈍角狹甲輪蟲(colurella obtuse)、小巨頭輪蟲(cephalodella exigna)和鉤狀狹甲輪蟲(colurella uncinala).

定量分析結(jié)果表明,在浙江省長潭水庫水體中，撓足類(copepod)在水表層分布較多,其種群密度為26ind./mll,輪蟲(rotatoria)在水中層分布最多,其種群密度達(dá)31ind./m1,而有殼肉足蟲(testate amoebae)和撓足類(copepod)在水底層占優(yōu)勢,其種群密度均為31ind./ml.原生動(dòng)物肉足綱(testate amoebae)和線形動(dòng)物輪蟲綱(rotatoria)都是耐污種,它們是水體富營養(yǎng)化的指示生物,甲殼動(dòng)物枝角類隆線搔和短尾秀體搔也是耐污指示種.

2.3 水庫水體中底棲動(dòng)物種類及分布

底棲動(dòng)物作為水庫生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,在許多方面都發(fā)揮著重要作用,如加速植物碎屑分解、增強(qiáng)沉積物-水界面的物質(zhì)交換、促進(jìn)水體自凈等[10-13].而且其本身也是水庫生態(tài)系統(tǒng)中食物網(wǎng)的重要環(huán)節(jié).如底棲動(dòng)物中環(huán)節(jié)動(dòng)物大都以附生生物、枯枝落葉和其它腐殖質(zhì)為食,軟體動(dòng)物都以懸浮在水中的食物碎屑、浮游藻類(主要是硅藻)及其它微型生物為食,是水中微型生物過濾者.它們是浮游植物數(shù)量的調(diào)節(jié)者,在一定程度上能防止藻類“水華”的發(fā)生.另外,其生活史相對較長,遷移能力差,且不同的屬種對于污染的耐受能力各不相同,因而是良好的環(huán)境指示生物[11].

浙江省長潭水庫底棲動(dòng)物包括環(huán)節(jié)動(dòng)物(annelida)、軟體動(dòng)物(mollusea)和節(jié)肢動(dòng)物(arthropoda)3大類,共22種,其中環(huán)節(jié)動(dòng)物2科5種,占總數(shù)的22.73%.軟體動(dòng)物7科11種,占總數(shù)的55%.節(jié)肢動(dòng)物1科6種，占總數(shù)的27.27%.特別要引起注意的是，長潭水庫水體中已經(jīng)出現(xiàn)了顫螞科的霍普水絲蚓(limnodrilus hoffmeisteri)、蘇氏尾鰓蚓(branchiura sowerbyi),搖蚊科的粗腹搖蚊(pelopia sp.)、毛突搖蚊chaetocladius sp.)和隆線粗腹搖蚊(pelopia carinatus)、腹足綱的梨形環(huán)棱螺(B.aeruginosa)及瓣鰓綱的背角無齒蚌(anodonta woodiana).這些種都是耐污種,這些種的出現(xiàn)說明底泥中的營養(yǎng)元素含量較高.

3 結(jié)論與討論

經(jīng)過2017年4月至10月對浙江省長潭水庫水體中浮游藻類、浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物的調(diào)查和測定，結(jié)果表明了長潭水庫水體含有浮游藻類共有70種,隸屬于9門,其中藍(lán)藻門15種,占總數(shù)的21.43%；綠藻門23種，占總數(shù)的32.86%.而據(jù)2017年4月對長潭水庫水體中浮游藻類密度的檢測，發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻門在水庫水體中密度最大，其最大平均密度達(dá)182 700 Cell/L,其次是綠藻門，其最大平均密度達(dá)30 200 Cell/L,這說明了藍(lán)藻是長潭水庫水體藻類的優(yōu)勢種.長潭水庫水體含有浮游動(dòng)物23屬42種,隸屬于原生動(dòng)物門、線形動(dòng)物門和節(jié)肢動(dòng)物門3門.其中肉足蟲類22種,為最多,占總數(shù)的53.38%,輪蟲綱10種次之,占總數(shù)的23.81%.定量分析結(jié)果表明,在浙江省長潭水庫水體中，撓足類在水表層分布較多,其種群密度為26 ind./mll,輪蟲在水中層分布最多,其種群密度達(dá)31 ind./m1,原生動(dòng)物肉足綱和線形動(dòng)物輪蟲綱都是耐污種,表明了長潭水庫水體富營養(yǎng)化的狀態(tài).長潭水庫底棲動(dòng)物包括環(huán)節(jié)動(dòng)物、軟體動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物3大類,共22種,其中環(huán)節(jié)動(dòng)物2科5種,占總數(shù)的22.73%.軟體動(dòng)物7科11種,占總數(shù)的55%.有些底棲動(dòng)物還是耐污種,這些種的出現(xiàn)說明長潭水庫底泥中的營養(yǎng)元素含量較高.

近年來,浙江省長潭水庫開展了入庫溪流人工濕地建設(shè)和消落帶種植落羽杉等植被生態(tài)恢復(fù)措施，但周邊農(nóng)田化肥農(nóng)藥施用和農(nóng)戶污水排放所造成的農(nóng)業(yè)面源情況依然嚴(yán)峻.氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)隨著雨水沖刷、地表徑流等方式進(jìn)入庫區(qū)，經(jīng)常造成水庫水體富營養(yǎng)化.另外，從圖1上可以看出浙江省黃巖長潭水庫為狹長型水體，庫區(qū)水體交換緩慢，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)在底泥中積累，成為潛在的“二次污染源”.在氮、磷等營養(yǎng)元素較豐富的情況下，為耐有機(jī)污染及喜富營養(yǎng)的浮游生物種類提供了較為有利的生存條件.從浮游生物組成來看，長潭水庫浮游生物優(yōu)勢種中大部分屬于富營養(yǎng)水體或者中污染型水體的指示物種.在浮游生物的控制方面，特別是藍(lán)藻水華的防治方面,控制營養(yǎng)鹽和生態(tài)修復(fù)可能將是今后很長時(shí)間內(nèi)最根本最有效和最具操作性的方法.因此，為改善和保持長潭水庫水體水質(zhì)，使其長期處于優(yōu)質(zhì)狀態(tài)，必須對各類污染源加強(qiáng)綜合管理，嚴(yán)格其減排和限排措施，加快人工濕地建設(shè)和消落帶生態(tài)恢復(fù)步伐，才能保證水庫周圍和下游居民的飲用水安全，才能促進(jìn)該流域的經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸 君，原居林，練青平，等.甌江干流麗水段浮游生物群落特征的時(shí)空變化研究[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)﹙自然科學(xué)版﹚，2016，35(3)：207-214.

[2] 胡國成，姚玲愛，張麗娟,等.廣東長潭水庫浮游生物群落結(jié)構(gòu)特征[J].動(dòng)物學(xué)雜志,2013，48(6):824～833.

[3] 陳海生，嚴(yán)力蛟.浙江省長潭水庫溶解氧變化特性及其與水溫相關(guān)性[J].科技通報(bào)，2015，31(3)：249-253.

[4] 馮偉榮.長潭水庫除險(xiǎn)加固工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，26(1)：19-21,38.

[5] 林 金.長潭水庫水體富營養(yǎng)化狀況分析及防治對策[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，26(2)：29-33.

[6] 章宗涉，黃祥飛.淡水浮游生物研究方法[M].北京：科學(xué)出版社，1991.

[7] 韓茂森，束蘊(yùn)芳.中國淡水生物圖譜[M].北京:海洋出版社,1995.

[8] 胡鴻鈞，魏印心.中國淡水藻類——系統(tǒng)、分類及生態(tài)[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[9] 汪興中，蔡慶華，李鳳清，等.南水北調(diào)中線水源區(qū)溪流大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的時(shí)空動(dòng)態(tài)[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2009，15(6):803-807.

[10] COVICH A P, PALMER M A, CROWL T A. The role of benthic invertebrate species in freshwater ecosystems[J]. Bioscience,1999,49(2):119-127.

[11] 王備新,楊蓮芳.大型底棲無脊椎動(dòng)物水質(zhì)快速生物評價(jià)的研究進(jìn)展[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,24(4):107-111.

[12] 馬健榮,鄧建明,秦伯強(qiáng),等.湖泊藍(lán)藻水華發(fā)生機(jī)理研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(10):3020-3030.

[13] 王教元，陳光杰，黃林培，等.洱海藍(lán)藻爆發(fā)的時(shí)空特征及影響因子[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2017，37(14):4831-4842.