貴州普定水庫(kù)后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征及其水質(zhì)指示作用

朱沖沖　李秋華　陳文生　李鑰　胡月敏

摘要：于2015年枯水期（1月）、豐水期（7月）對(duì)普定水庫(kù)進(jìn)行2次采樣調(diào)查，分析普定水庫(kù)后生浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)特征及其水質(zhì)狀況。結(jié)果表明：共鑒定后生浮游動(dòng)物28個(gè)種（屬），其中輪蟲(chóng)個(gè)18種（屬），占總物種數(shù)的6429%，橈足類3個(gè)屬，占10.71%，枝角類7個(gè)種（屬），占25.00%?？菟趦?yōu)勢(shì)種為腹尾輪蟲(chóng)（Gastropus sp.）、長(zhǎng)額象鼻溞（Bosmina longirostris）、頸溝基合溞（Bosminopsis deitersi），豐水期優(yōu)勢(shì)種主要為曲腿龜甲輪蟲(chóng)（Keratella valga）、角突臂尾輪蟲(chóng)（Brachionus angularis）、腹尾輪蟲(chóng)（Gastropus sp.）、疣毛輪蟲(chóng)（Synchaeta sp.）、中劍水蚤（Mesocyclops sp.）、鏢水蚤（Diaptomidae sp.）、無(wú)節(jié)幼體（Nauplius）、長(zhǎng)額象鼻溞（Bosmina longirostris）?？菟?、豐水期總豐度分別為47784、918.18 ind/L，枯水期、豐水期總生物量分別為0.58、5.04 mg/L。通過(guò)現(xiàn)存量法、優(yōu)勢(shì)種指示法、多樣性指數(shù)法和理化分析法綜合評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，普定水庫(kù)正處于中營(yíng)養(yǎng)-輕度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：普定水庫(kù);后生浮游動(dòng)物;群落結(jié)構(gòu);水質(zhì)指示

中圖分類號(hào)： S181;X524? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）03-0273-05

后生浮游動(dòng)物作為初級(jí)消費(fèi)者，是湖泊生態(tài)系統(tǒng)要素循環(huán)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過(guò)上下行效應(yīng)影響其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)的結(jié)構(gòu)[1]，在物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)等生態(tài)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用[2]，其變化會(huì)直接或間接地影響同一湖泊生態(tài)系統(tǒng)中其他水生生物的分布狀況。水體富營(yíng)養(yǎng)化是后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)變化的主要?jiǎng)右蛑籟3]，水域生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣可以通過(guò)后生浮游動(dòng)物的種類組成及現(xiàn)存量的多寡得到準(zhǔn)確反映[4]。因此，后生浮游動(dòng)物也常用作水環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)的指標(biāo)之一[5]。

普定水庫(kù)是一座集發(fā)電、供水、灌溉、養(yǎng)殖及旅游等多功能于一體的水庫(kù)，是安順地區(qū)重要的飲用水源地。有關(guān)普定水庫(kù)后生浮游動(dòng)物的研究?jī)H在2011年3月有報(bào)道[6]，但是近年來(lái)隨著周邊環(huán)境和水體環(huán)境的污染加重，導(dǎo)致其水生生態(tài)系統(tǒng)和水質(zhì)狀況受到嚴(yán)重威脅，生境的改變勢(shì)必會(huì)引起普定水庫(kù)后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的改變。因此，本研究通過(guò)對(duì)普定水庫(kù)枯水期、豐水期后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征及水質(zhì)理化參數(shù)進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)合后生浮游動(dòng)物豐度、生物量、生物多樣性及物種與環(huán)境因子之間的關(guān)系，研究后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征及其影響因子，運(yùn)用現(xiàn)存量法、優(yōu)勢(shì)種指示法、多樣性指數(shù)法和理化分析法對(duì)普定水庫(kù)的水質(zhì)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而為黔中地區(qū)水生生物研究提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也為預(yù)防和治理黔中地區(qū)水庫(kù)的富營(yíng)養(yǎng)化狀況提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 水庫(kù)概況及采樣點(diǎn)設(shè)置

普定水庫(kù)位于貴州省安順市普定縣，該地屬亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候，是烏江上游的大型河道型水庫(kù)。普定水庫(kù)距縣城8 km，壩址以上控制流域面積為5 871 km2，正常蓄水位為1 145 m，相應(yīng)庫(kù)容為3.60億m3，是安順地區(qū)重要的飲用水源地。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，水體污染和富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日趨嚴(yán)重，水體生態(tài)環(huán)境急劇惡化，亟需相關(guān)部門的重視與治理。

本研究于枯水期（2015年1月）、豐水期（2015年7月）進(jìn)行樣品采集。根據(jù)普定水庫(kù)的水域特點(diǎn)，共布設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn)，從上游到下游分別為哪叭（105°43′08″E，26°21′36″N）、三岔街（105°43′40″E，26°22′34″N）、小河（105°44′10″E，26°23′13″N）、碼頭（105°45′22″E，26°22′16″N）、大壩（105°48′29″E，26°22′41″N），詳見(jiàn)圖1。

1.2 樣品的采集與處理

定性樣品用13#浮游生物網(wǎng)于水平、垂直方向按“∞”形緩慢拖網(wǎng)，定量樣品于每個(gè)采樣點(diǎn)設(shè)上中下3層，用5 L采水器采集水樣，每層采集20 L水樣，用25#浮游生物網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)濾并裝入塑料瓶中，加入5%福爾馬林溶液（甲醛）固定，于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鏡檢。參考《中國(guó)淡水輪蟲(chóng)志》[7]《中國(guó)動(dòng)物志·淡水橈足類》[8]《中國(guó)動(dòng)物志·淡水枝角類》[9]，在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)樣品進(jìn)行種類鑒定與計(jì)數(shù)。參考《湖泊富營(yíng)養(yǎng)調(diào)查規(guī)范》中的個(gè)體濕質(zhì)量及簡(jiǎn)化公式求得輪蟲(chóng)生物量;橈足類、枝角類則根據(jù)體長(zhǎng)與體質(zhì)量回歸方程，由體長(zhǎng)求得生物量，生物量皆為濕質(zhì)量[10]。

按照GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方法》測(cè)定總氮（TN）、無(wú)機(jī)態(tài)氮（DIN）、總磷（TP）濃度等指標(biāo);葉綠素a（Chla）濃度采用改良的反復(fù)凍融、丙酮萃取法進(jìn)行測(cè)定[11];透明度（SD）用塞氏盤現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定;水溫（WT）、pH值用DZB-718型便攜式水質(zhì)多參數(shù)測(cè)定儀原位現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 優(yōu)勢(shì)度分析 根據(jù)每個(gè)種的優(yōu)勢(shì)度（Y）來(lái)確定浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種，優(yōu)勢(shì)度的計(jì)算公式如下：

1.3.6 數(shù)據(jù)處理方法 用Origin繪制浮游動(dòng)物豐度、生物量和富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)分布情況;用R語(yǔ)言進(jìn)行非度量多維尺度分析（NMDS）。

2 結(jié)果與分析

2.1 后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征

由表2可以看出，從普定水庫(kù)中共鑒定后生浮游動(dòng)物28個(gè)種（屬），其中輪蟲(chóng)18個(gè)種（屬），占總物種數(shù)的64.29%;橈足類3個(gè)屬，占10.71%;枝角類7個(gè)種（屬），占25.00%。從季節(jié)上看，枯水期出現(xiàn)的浮游動(dòng)物數(shù)量為18個(gè)種（屬），優(yōu)勢(shì)種為腹尾輪蟲(chóng)、長(zhǎng)額象鼻溞、頸溝基合溞。豐水期出現(xiàn)的浮游動(dòng)物數(shù)量為27個(gè)種（屬），優(yōu)勢(shì)種主要為曲腿龜甲輪蟲(chóng)、角突臂尾輪蟲(chóng)、腹尾輪蟲(chóng)、疣毛輪蟲(chóng)、中劍水蚤、鏢水蚤、無(wú)節(jié)幼體、長(zhǎng)額象鼻溞?？菟诔霈F(xiàn)的后生浮游動(dòng)物物種數(shù)要小于豐水期，2個(gè)季節(jié)出現(xiàn)的物種差異不大，枯水期和豐水期種類的相似度為 75.56%。普定水庫(kù)后生浮游動(dòng)物以廣溫種類為主，且輪蟲(chóng)種類較多，橈足類、枝角類種類較少。本調(diào)查結(jié)果與貴州省三板溪水庫(kù)、百花湖水庫(kù)麥西河口后生浮游動(dòng)物的調(diào)查結(jié)果相似[18-19]。

由圖2、圖3可以看出，枯水期、豐水期總豐度分別為477.84、918.18 ind/L，枯水期枝角類的豐度貢獻(xiàn)量最大（58.76%），輪蟲(chóng)的豐度貢獻(xiàn)量次之（39.97%），橈足類的最?。?.36%）;豐水期枝角類豐度的貢獻(xiàn)量最大（40.67%），橈足類豐度的貢獻(xiàn)量次之（33.21%），輪蟲(chóng)的最小（26.12%）。枯水期、豐水期的總生物量分別為0.58、5.04 mg/L（圖2）?？菟谥穷惿锪康呢暙I(xiàn)量最大（75.47%），橈足類生物量的貢獻(xiàn)量次之（19.51%），輪蟲(chóng)的最低（5.02%）;豐水期橈足類生物量的貢獻(xiàn)量最大（84.66%），枝角類生物量的貢獻(xiàn)量次之（13.80%），輪蟲(chóng)的最低（1.54%）。由圖2還可以看出，枯水期哪叭、三岔街的豐度、生物量遠(yuǎn)高于小河、碼頭、大壩，豐水期碼頭的豐度、生物量最低，大壩的最高;哪叭、三岔街豐水期的豐度低于枯水期，生物量高于枯水期。

2.2 非度量多維尺度分析

非度量多維尺度分析根據(jù)樣品中包含的后生浮游動(dòng)物的物種信息，以點(diǎn)的形式反映在多維空間上，而對(duì)不同樣品間的差異程度，則是通過(guò)點(diǎn)與點(diǎn)間的距離體現(xiàn)的，最終獲得樣品的空間定位點(diǎn)圖。非度量多維尺度分析中的壓力值（stress）較大（0.25），表明普定水庫(kù)后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)很難由少數(shù)主軸表示。由圖4可以看出，在非度量多維尺度分析的排序結(jié)果中，豐水期的采樣點(diǎn)分布于主軸2的右側(cè)，而枯水期分布于主軸2的左側(cè)，也反映了群落結(jié)構(gòu)的水文季節(jié)性。

2.3 水質(zhì)狀況分析

2.3.1 現(xiàn)存量法與水質(zhì)評(píng)價(jià) 由“2.1”節(jié)可知，枯水期、豐水期總豐度分別為477.84、918.18 ind/L，枯水期、豐水期總生物量分別為0.58、5.04 mg/L。由于本調(diào)查以后生浮游動(dòng)物為主，沒(méi)有把原生動(dòng)物計(jì)算在內(nèi)，所以本研究得出的豐度、生物量要低于實(shí)際浮游動(dòng)物的豐度、生物量，只能以普定水庫(kù)豐水期現(xiàn)有生物量作為富營(yíng)養(yǎng)化狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出普定水庫(kù)豐水期處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的結(jié)論。

2.3.2 優(yōu)勢(shì)種法與水質(zhì)評(píng)價(jià) 長(zhǎng)額象鼻溞在枯水期、豐水期的調(diào)查中均為主要優(yōu)勢(shì)種，而長(zhǎng)額象鼻溞習(xí)居于富營(yíng)養(yǎng)型的水域中，屬于中富營(yíng)養(yǎng)水體指示種，可判斷普定水庫(kù)枯水期、豐水期均存在不同程度的富營(yíng)養(yǎng)化。普定水庫(kù)中存在7種輪蟲(chóng)，被認(rèn)為是富營(yíng)養(yǎng)型湖泊的良好指示種[17]，分別是螺形龜甲輪蟲(chóng)、裂足臂尾輪蟲(chóng)、角突臂尾輪蟲(chóng)、剪形臂尾輪蟲(chóng)、圓筒異尾輪蟲(chóng)、裂痕龜紋輪蟲(chóng)、溝痕泡輪蟲(chóng)。綜合后生浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種與常見(jiàn)種的指示分析，普定水庫(kù)已處于中度污染水平。

2.3.3 Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)與水質(zhì)評(píng)價(jià) 利用Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)對(duì)普定水庫(kù)進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化分析。表3結(jié)果顯示，普定水庫(kù)枯水期小河、碼頭點(diǎn)為中度污染，其他3個(gè)采樣點(diǎn)水質(zhì)較好，為輕度污染;豐水期各采水點(diǎn)均為輕度污染。綜合生物多樣性指數(shù)來(lái)看，普定水庫(kù)已處于輕-中度污染狀況。

2.3.4 理化分析法與水質(zhì)評(píng)價(jià) 用理化指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)理化數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。由表4可以看出，枯水期TN、TP營(yíng)養(yǎng)鹽平均值分別為3.44、0.04 mg/L，豐水期TN、TP營(yíng)養(yǎng)鹽平均值分別為3.62、0.03 mg/L，遠(yuǎn)高于國(guó)際上一般標(biāo)準(zhǔn)的水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生的質(zhì)量濃度[16];葉綠素a（Chla）濃度指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，水庫(kù)水質(zhì)為中-富營(yíng)養(yǎng)化水平;透明度指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，水庫(kù)水質(zhì)為中營(yíng)養(yǎng)化水平。采用Chla、TP、TN、SD 4個(gè)理化指標(biāo)作為普定水庫(kù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)。由圖5可以看出，在枯水期，除了大壩為中營(yíng)養(yǎng)型，其他各點(diǎn)均為輕度富營(yíng)養(yǎng)型;在豐水期，各點(diǎn)均為輕度富營(yíng)養(yǎng)型。綜合各項(xiàng)理化因子和綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)來(lái)看，普定水庫(kù)處于輕度富營(yíng)養(yǎng)化狀況。

3 討論

3.1 后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征

普定水庫(kù)后生浮游動(dòng)物均為亞熱帶水體常見(jiàn)種類，優(yōu)勢(shì)類群為輪蟲(chóng)，橈足類次之。因?yàn)檩喯x(chóng)具有個(gè)體較小、發(fā)育快、生命周期短等特點(diǎn)，在淡水生態(tài)系統(tǒng)中常處于優(yōu)勢(shì)地位。在本研究中，輪蟲(chóng)的種類和豐度遠(yuǎn)高于枝角類、橈足類。后生浮游動(dòng)物的種類數(shù)、豐度及生物量受到輪蟲(chóng)的影響最大，總體呈現(xiàn)出春夏較秋冬高的現(xiàn)象。在一般情況下，后生浮游動(dòng)物的豐度和生物量呈正相關(guān)，但是，枯水期哪叭、三岔街的豐度要高于豐水期碼頭，而生物量卻低于豐水期碼頭;豐水期哪叭的豐度明顯低于豐水期三岔街，生物量卻高于豐水期三岔街。這是由于豐度和生物量不一定呈顯著正相關(guān)，生物量的計(jì)算還要考慮個(gè)體濕質(zhì)量的大小[20]。橈足類個(gè)體濕質(zhì)量要大于輪蟲(chóng)和枝角類，枯水期哪叭、三岔街輪蟲(chóng)和枝角類所占比例較大，橈足類所占比例較低，而豐水期碼頭橈足類所占比例較大;豐水期三岔街輪蟲(chóng)和枝角類所占比例比較大，橈足類所占比例明顯低于豐水期哪叭?？菟跇镒泐愗S度遠(yuǎn)低于豐水期，這是枯水期后生浮游動(dòng)物生物量低于豐水期的主要原因。因此，需要結(jié)合后生浮游動(dòng)物豐度和生物量才更能反映后生浮游動(dòng)物現(xiàn)存量的真實(shí)情況。

從季節(jié)上看，枯水期出現(xiàn)的后生浮游動(dòng)物有18個(gè)種（屬），優(yōu)勢(shì)種為腹尾輪蟲(chóng)、長(zhǎng)額象鼻溞、頸溝基合溞。豐水期出現(xiàn)的后生浮游動(dòng)物有27個(gè)種（屬），優(yōu)勢(shì)種主要為曲腿龜甲輪蟲(chóng)、角突臂尾輪蟲(chóng)、腹尾輪蟲(chóng)、疣毛輪蟲(chóng)、中劍水蚤、鏢水蚤、無(wú)節(jié)幼體、長(zhǎng)額象鼻溞。可見(jiàn)優(yōu)勢(shì)種群發(fā)生了較大的變化，相比于枯水期來(lái)說(shuō)，豐水期的優(yōu)勢(shì)種群變多，一些原有的優(yōu)勢(shì)種被新的優(yōu)勢(shì)種群所替代。

3.2 水質(zhì)指示分析

由于本研究主要以后生浮游動(dòng)物為主，沒(méi)有將原生動(dòng)物計(jì)算在內(nèi)，采樣點(diǎn)也比較少，不能從整體上反映普定水庫(kù)的實(shí)際情況。因此，本研究以后生浮游動(dòng)物現(xiàn)存量作為判定水體富營(yíng)養(yǎng)化的標(biāo)準(zhǔn)，容易出現(xiàn)評(píng)價(jià)誤差，不能真實(shí)反映水體富營(yíng)養(yǎng)化狀況，可以不考慮。值得提出的是，在枯水期，哪叭、三岔街、碼頭3個(gè)點(diǎn)的葉綠素a（Chla）濃度已經(jīng)高于26 mg/L，根據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。普定水庫(kù)位于貴州高原喀斯特地區(qū)，接納來(lái)自喀斯特河流帶來(lái)的大量營(yíng)養(yǎng)鹽，具有獨(dú)特的溫度、光照等水文特征，形成高鈣、高堿度的水體環(huán)境，由于溶解二氧化碳的施肥效益，浮游植物利用光合作用迅速繁殖，較易導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)進(jìn)程速度加快。而且氮、磷是形成富營(yíng)養(yǎng)化的限制物質(zhì)，其中磷是多數(shù)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)化的最關(guān)鍵限制物質(zhì)[21]。本研究中，枯水期總氮濃度為（3.44±0.34） mg/L，總磷濃度為（0.04±0.00） mg/L，豐水期總氮濃度為（3.62±0.15） mg/L，總磷濃度為（0.03±0.01） mg/L，遠(yuǎn)高于國(guó)際上一般標(biāo)準(zhǔn)的水體富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生的質(zhì)量濃度[14]。營(yíng)養(yǎng)鹽已經(jīng)能夠滿足后生浮游生物生長(zhǎng)的需求，相對(duì)高的營(yíng)養(yǎng)鹽濃度變化對(duì)后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)的變化影響不大，營(yíng)養(yǎng)鹽不是影響后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)變化的主要環(huán)境因子。后生浮游動(dòng)物的種類和豐度與pH值密切相關(guān)，輪蟲(chóng)和大多數(shù)橈足類適合在堿性水體中生存，而枝角類一般生活在酸性、中性及微堿性的水體中[22]?？傮w來(lái)說(shuō)，利用后生浮游動(dòng)物和理化指標(biāo)對(duì)普定水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)得到的結(jié)果基本一致。

4 結(jié)論

（1）本研究共鑒定后生浮游動(dòng)物28個(gè)種（屬），其中輪蟲(chóng)18個(gè)種（屬），占后生浮游動(dòng)物總物種數(shù)的64.29%;橈足類3個(gè)屬，占10.71%;枝角類7個(gè)種（屬），占25.00%?？菟诔霈F(xiàn)的后生浮游動(dòng)物有18個(gè)種（屬），優(yōu)勢(shì)種為腹尾輪蟲(chóng)、長(zhǎng)額象鼻溞、頸溝基合溞。豐水期出現(xiàn)的后生浮游動(dòng)物有27個(gè)種（屬），優(yōu)勢(shì)種主要為曲腿龜甲輪蟲(chóng)、角突臂尾輪蟲(chóng)、腹尾輪蟲(chóng)、疣毛輪蟲(chóng)、中劍水蚤、鏢水蚤、無(wú)節(jié)幼體、長(zhǎng)額象鼻溞?？菟凇⒇S水期總豐度分別為477.84、918.18 ind/L，枯水期、豐水期總生物量分別為0.58、5.04 mg/L。（2）通過(guò)現(xiàn)存量法、優(yōu)勢(shì)種指示法、多樣性指數(shù)法和理化分析法綜合評(píng)價(jià)得出，普定水庫(kù)正處于中營(yíng)養(yǎng)-輕度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

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