烏江流域秋季浮游生物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性

閔文武，向 艷，王 霞，王 偉，王 雪，曾 圣，黃福江

(貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水產(chǎn)研究所，貴州 貴陽(yáng) 550025)

烏江是長(zhǎng)江上游南岸支流，貴州第一大河，發(fā)源于烏蒙山脈東麓威寧縣鹽倉(cāng)鎮(zhèn)西南，流經(jīng)黔北及渝東南酉陽(yáng)彭水，在重慶涪陵注入長(zhǎng)江，全長(zhǎng)1 037 km，貴州省境內(nèi)烏江干流長(zhǎng)889 km，流域面積6.68萬(wàn)km2，占烏江流域總面積的76.8%。烏江流域(104°10′～109°12′E，25°56′～30°22′N(xiāo))呈羽狀分布，地勢(shì)西南高，東北低，流域內(nèi)75.6%的地區(qū)為喀斯特地貌，具有獨(dú)特的地理特征和豐富的自然資源[1-2]。目前干流建成的水電站從上至下依次有東風(fēng)電站、索風(fēng)營(yíng)電站、烏江渡電站、構(gòu)皮灘電站、思林電站、沙陀電站、彭水電站、銀盤(pán)電站和白馬電站，烏江流域已成為完全意義上的梯級(jí)開(kāi)發(fā)“蓄水河流”[3]。

浮游生物是水生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，其種群數(shù)量的變化和群落結(jié)構(gòu)直接影響生態(tài)系統(tǒng)的功能[4-5]。浮游生物既是水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的直接或間接餌料，又是評(píng)價(jià)水質(zhì)變化的重要指標(biāo)之一[6]。浮游植物和浮游動(dòng)物分別是水生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)和次級(jí)生產(chǎn)者，在保持水質(zhì)、維持水生態(tài)平衡方面具有重要作用[7]。了解烏江流域內(nèi)浮游生物群落結(jié)構(gòu)變化及多樣性，認(rèn)識(shí)梯級(jí)水庫(kù)開(kāi)發(fā)對(duì)水生態(tài)過(guò)程的影響具有重要意義，因此關(guān)于烏江流域浮游生物的研究備受關(guān)注[8-12]。筆者以貴州境內(nèi)烏江流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，分析浮游生物群落結(jié)構(gòu)特征及其多樣性，以期對(duì)烏江流域的環(huán)境治理及漁業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 斷面設(shè)置

以貴州境內(nèi)烏江流域?yàn)檠芯糠秶?，結(jié)合流域?qū)嶋H情況，設(shè)置11個(gè)采樣斷面，其中干流6個(gè)斷面(W1～W6)，支流5個(gè)斷面(W7～W11)，于2017年9月進(jìn)行浮游植物和浮游動(dòng)物采集。采樣斷面分布如圖1所示。

圖1 貴州境內(nèi)烏江流域浮游生物采樣斷面分布

Fig.1 Distribution of plankton collected sampling sites in Wujiang River in Guizhou

1.2 樣品采集與處理

每個(gè)采樣斷面設(shè)左、右岸2個(gè)點(diǎn)采樣。浮游植物定量采集用聚乙烯瓶每個(gè)采樣點(diǎn)取水1 L，加入魯哥試劑(10%)和福爾馬林(4%)固定，帶回實(shí)驗(yàn)室沉淀24 h后濃縮至100 mL塑料瓶中，靜置24 h，用虹吸管吸去上清液，定容到50 mL，取0.1 mL置于浮游植物計(jì)數(shù)框內(nèi)，在顯微鏡(Nikon 50i)400倍鏡下進(jìn)行物種鑒定和細(xì)胞計(jì)數(shù)。浮游動(dòng)物用水生-80型采水器采集水樣60 L，用25#浮游生物網(wǎng)過(guò)濾，濃縮液用5%甲醛固定，靜置24 h后吸去上清液定容至30 mL，鏡檢時(shí)吸取1.0 mL于浮游動(dòng)物計(jì)數(shù)框內(nèi)，在顯微鏡100倍鏡下全片進(jìn)行物種鑒定和計(jì)數(shù)。浮游生物種類(lèi)鑒定參照文獻(xiàn)[13-20]進(jìn)行。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與分析

每個(gè)斷面浮游生物密度取左、右岸2個(gè)采樣點(diǎn)的平均值。用軟件SPSS 19.0進(jìn)行差異性分析和相關(guān)性分析；用軟件PRIMER5計(jì)算Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Margalef指數(shù)(d′)和Pielou均勻度指數(shù)(J′)。用軟件Excel 2007計(jì)算優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(Y)。

Y=(Ni/N)×fi

式中，N為樣品中的總個(gè)體數(shù)，Ni為第i種的個(gè)體總數(shù)，fi為第i個(gè)種個(gè)體在各斷面出現(xiàn)的頻率；當(dāng)Y>0.02時(shí)，即為優(yōu)勢(shì)種。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)與多樣性

調(diào)查段共檢出浮游植物97種，隸屬于7門(mén)51屬，其中，硅藻門(mén)(Bacillariophyta)41種，占種類(lèi)總數(shù)的42.27%；綠藻門(mén)(Chlorophyta)31種，占31.96%；藍(lán)藻門(mén)(Cyanophyta)13種，占13.40%；裸藻門(mén)(Euglenophyta)和隱藻門(mén)(Cryptophyta)各3種，分別占3.09%；甲藻門(mén)(Pyrrophyta)4種，占4.12%；黃藻門(mén)(Xanthophyceae)2種，占2.06%。藍(lán)藻門(mén)中窩形席藻(Phormidiumfoveolarum)、小席藻(Phormidiumtenus)和彎形尖頭藻(Raphidiopsiscurvata)為優(yōu)勢(shì)種，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)分別為0.13、0.08和0.04。

不同斷面浮游植物物種組成、物種數(shù)和密度不一。浮游植物物種數(shù)平均為25.64種，其中，W6斷面最多(44種)，W1斷面最少(13種)。除W4和W6斷面以綠藻門(mén)物種為主外，其余均以硅藻門(mén)物種為主。密度為0.10×105～9.44×105cell/L，以W6斷面最高，W11斷面最低，平均值為2.20×105cell/L。從圖2可知，烏江干流浮游植物密度總體呈從下游到上游逐漸增加趨勢(shì)，支流斷面浮游植物密度顯著(P<0.05)低于干流斷面，支流各斷面浮游植物密度差異不顯著(P>0.05)。干流斷面浮游植物密度組成以藍(lán)藻門(mén)種類(lèi)為主，占密度組成的80.69%～93.59%；支流斷面W7、W8、W9中浮游植物密度組成也以藍(lán)藻門(mén)為主，W10斷面以隱藻門(mén)為主，W11斷面以硅藻門(mén)種類(lèi)為主(占比為86.33%)。支流斷面硅藻門(mén)種類(lèi)密度占比高于干流斷面。

調(diào)查段浮游植物H′、d′和J′范圍分別為1.24～2.75、2.73～7.98和0.41～0.95，平均值為2.20、5.59和0.69。d′以W3斷面最高，W1斷面最低；H′和J′均以W11斷面最高，W2斷面最低(圖2)。支流斷面H′和J′的均值高于干流斷面。

圖2 烏江流域浮游植物密度與多樣性參數(shù)

Fig.2 Density and diversity of phytoplankton in Wujiang River basin

2.2 浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與多樣性

調(diào)查段共檢出浮游動(dòng)物41種，其中，原生動(dòng)物5種，占總物種數(shù)的12.20%；輪蟲(chóng)26種，占63.41%；枝角類(lèi)2種，占4.88%；橈足類(lèi)(含無(wú)節(jié)幼體和橈足幼蟲(chóng))8種，占19.51%。萼花臂尾輪蟲(chóng)(Brachionuscalyciflorus)、剪形臂尾輪蟲(chóng)(Brachionusforficula)、壺狀臂尾輪蟲(chóng)(Brachionusurceus，)、曲腿龜甲輪蟲(chóng)(Keratellavalga)、無(wú)節(jié)幼體(Nauplii)和廣布中劍水蚤(Mesocyclopsleuckarti)為優(yōu)勢(shì)種，優(yōu)勢(shì)度指數(shù)分別為0.02、0.03、0.03、0.05、0.04和0.02。浮游動(dòng)物物種數(shù)平均為10.36種，其中，W3和W5斷面最多，均為17種；W10斷面最低，僅3種。W1斷面浮游動(dòng)物組成以橈足類(lèi)為主，W11斷面以原生動(dòng)物為主，其余斷面浮游動(dòng)物組成均以輪蟲(chóng)為主。

從圖3可知，浮游動(dòng)物密度在0.07～7.81 ind/L，平均值為1.59 ind/L，W6斷面浮游動(dòng)物密度最高， W1和W10斷面最低。烏江干流浮游動(dòng)物密度總體呈從下游到上游逐漸增加趨勢(shì)，且W5和W6斷面顯著(P<0.05)高于其他斷面，支流各斷面浮游動(dòng)物密度較低，且各斷面密度差異不顯著。W1斷面浮游動(dòng)物密度組成以枝角類(lèi)為主，占該斷面密度的82.87%，W9、W10、W11斷面以原生動(dòng)物為主，W4斷面以輪蟲(chóng)為主，其余斷面均以橈足類(lèi)為主。

圖3 烏江流域浮游動(dòng)物密度與多樣性參數(shù)

Fig.3 Density and diversity of zooplankton in Wujiang River basin

調(diào)查段浮游動(dòng)物H′、d′和J′分別在0.54～2.39、1.26～5.18和0.39～0.88，平均值分別為1.56、3.09和0.72。W11斷面浮游動(dòng)物H′、d′和J′最低，W3斷面H′、d′最高，W1斷面J′最高。干流斷面和支流斷面浮游動(dòng)物多樣性參數(shù)差異不顯著(P>0.05)。

2.3 浮游植物與浮游動(dòng)物的相關(guān)性

從表1看出，浮游植物組成中，硅藻門(mén)與藍(lán)藻門(mén)種類(lèi)密度極顯著負(fù)相關(guān)；浮游動(dòng)物組成中，原生動(dòng)物密度與橈足類(lèi)密度極顯著負(fù)相關(guān)，浮游動(dòng)物密度與橈足類(lèi)密度顯著正相關(guān)。浮游植物密度和浮游動(dòng)物密度呈極顯著正相關(guān)，浮游植物密度與橈足類(lèi)密度、硅藻門(mén)密度與原生動(dòng)物密度、藍(lán)藻門(mén)密度與橈足類(lèi)密度均呈顯著正相關(guān)，藍(lán)藻門(mén)密度與原生動(dòng)物密度極顯著負(fù)相關(guān)，浮游植物其他門(mén)類(lèi)的平均密度與原生動(dòng)物密度顯著正相關(guān)。

表1 浮游植物與浮游動(dòng)物密度的Pearson相關(guān)系數(shù)

注：**表示在0.01水平(雙側(cè))上極顯著相關(guān)，*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

Note: ** and * indicate significance of correlation atP<0.01 andP<0.05 level separately.

3 結(jié)論與討論

3.1 浮游植物群落的結(jié)構(gòu)特征

烏江流域調(diào)查段浮游植物以硅藻門(mén)種類(lèi)為主，占浮游植物種類(lèi)總數(shù)的42.27%；其次是綠藻，占31.96%；第三是藍(lán)藻門(mén)種類(lèi)。說(shuō)明，烏江流域秋季浮游植物群落整體屬于硅綠藍(lán)藻型，與烏江流域湖庫(kù)型水體的研究結(jié)果[21-22]有一定差異，主要是本研究中W1和W3雖然是干流斷面，但處于庫(kù)區(qū)的變動(dòng)回水區(qū)，河水具有一定的流速，斷面基本保持河流型狀態(tài)；W7、W8、W9和W10斷面位于支流上，完全屬于河流型水體，浮游植物群落組成依然與河流型水體保持一致[23]。

洪松等[24]研究表明，庫(kù)區(qū)靜水環(huán)境適宜藻類(lèi)繁殖生長(zhǎng)，水流湍急，不適宜藻類(lèi)生長(zhǎng)繁殖，W4和W6斷面均處于庫(kù)區(qū)內(nèi)，屬于典型的湖庫(kù)型水體，物種組成以綠藻門(mén)種類(lèi)為主，W6斷面屬于烏江渡庫(kù)區(qū)內(nèi)，位于播州區(qū)三合鎮(zhèn)和金沙縣連接的三沙大橋處，該斷面浮游植物物種數(shù)和密度最多；W1斷面位于沿河縣城上游沙陀電站壩址下，屬于彭水庫(kù)區(qū)的變動(dòng)回水區(qū)，水從沙陀電站下泄而來(lái)，流速較快，水溫低，導(dǎo)致浮游植物物種組成單一，種類(lèi)數(shù)較少。王啟軍等[25]研究西藏易貢藏布水域發(fā)現(xiàn)，海拔2 500 m以下，浮游植物密度和生物量隨海拔降低而降低，與本研究結(jié)果(即隨著海拔降低，烏江干流斷面中浮游植物密度逐漸降低)一致。

調(diào)查段支流斷面和干流斷面相比，浮游植物密度為支流斷面小于干流斷面，浮游植物H′和J′表現(xiàn)為支流斷面大于干流斷面，這與干流斷面物種單一、密度較高，支流斷面物種豐富密度較低有關(guān)。干流斷面浮游植物密度組成以藍(lán)藻門(mén)種類(lèi)為主，占密度組成的80.69%～93.59%，支流斷面浮游植物密度組成除藍(lán)藻門(mén)種類(lèi)外，硅藻門(mén)、隱藻門(mén)等種類(lèi)均占有一定比例。

3.2 浮游動(dòng)物群落的結(jié)構(gòu)特征

烏江流域調(diào)查段浮游動(dòng)物物種組成除W1斷面以橈足類(lèi)為主、W11斷面以原生動(dòng)物為主外，其余斷面均以輪蟲(chóng)為主，輪蟲(chóng)種類(lèi)占浮游動(dòng)物組成的63.41%，與張迅等[26]對(duì)貴州草海的研究結(jié)果相似。溫度是影響浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的重要環(huán)境因子之一[27-29]，在15～25℃，大部分輪蟲(chóng)的發(fā)育時(shí)間會(huì)隨溫度升高而縮短，輪蟲(chóng)繁殖高峰期一般在20℃以上時(shí)出現(xiàn)，烏江流域秋季各斷面水溫平均值為25.5℃，較適宜輪蟲(chóng)的繁殖生長(zhǎng)[30]。W6斷面浮游植物密度較高，給捕食的浮游動(dòng)物提供了充足的餌料，在適宜水溫環(huán)境中，該斷面浮游動(dòng)物密度最高。

W11斷面位于務(wù)川縣豐樂(lè)鎮(zhèn)，屬于烏江北岸一級(jí)支流洪渡河，湖庫(kù)型水體，斷面處植被覆蓋率較高，人類(lèi)干擾較小，水體透明度較高，水溫較其他斷面低。因此，該斷面浮游動(dòng)物種類(lèi)組成單一，主要以原生動(dòng)物為主，H′、d′和J′最低。W3斷面位于思南縣，屬于烏江干流沙陀庫(kù)區(qū)的變動(dòng)回水區(qū)，人類(lèi)干擾強(qiáng)，該斷面浮游動(dòng)物種類(lèi)較多，H′和d′最高。

3.3 浮游植物與浮游動(dòng)物的相關(guān)性

郭坤等[31]研究表明，長(zhǎng)湖浮游動(dòng)物的種類(lèi)數(shù)、豐度與浮游植物現(xiàn)存量的表征值chl a呈正相關(guān)關(guān)系，與本研究結(jié)果一致。表明，浮游植物密度與浮游動(dòng)物密度極顯著正相關(guān)，水體中浮游植物的數(shù)量與浮游動(dòng)物的生長(zhǎng)繁殖密切相關(guān)，浮游植物是浮游動(dòng)物的重要食物來(lái)源，高密度的浮游植物保證了浮游動(dòng)物餌料的供給，促進(jìn)浮游動(dòng)物繁殖生長(zhǎng)。藍(lán)藻門(mén)密度與原生動(dòng)物密度極顯著負(fù)相關(guān)，與橈足類(lèi)密度顯著正相關(guān)，這主要與藍(lán)藻可以作為浮游動(dòng)物的碳源[32]，并且可以和高生物量的甲殼類(lèi)浮游動(dòng)物共存[33-34]有關(guān)。