安徽界首兩灣國家濕地公園浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征研究

李峰，張毅星，陳晶雯，周忠澤*

（1.界首市濕地管理服務(wù)中心，安徽 阜陽 236500；2.安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

浮游動物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級消費者，又是經(jīng)濟(jì)水產(chǎn)動物，可以作為魚類和其他大型水生動物的重要餌料，在水生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和物質(zhì)循環(huán)中起著重要作用。與其他水生動物相比較，它們個體較小但是數(shù)量極多，對生活環(huán)境敏感且代謝活動強(qiáng)烈，其群落結(jié)構(gòu)的變化可以有效反應(yīng)水體的營養(yǎng)狀況。并且，一些浮游動物不僅對污染物質(zhì)敏感，而且具有積累和轉(zhuǎn)移功能，在生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究方面有著重要的地位。利用浮游動物的群落結(jié)構(gòu)來評價水環(huán)境質(zhì)量在國內(nèi)外已有很多研究，淮河作為我國東部重要的河流，由于人類活動及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，水體逐漸惡化。雖然對于淮河支流界首兩灣河流的浮游植物、大型水生植物皆有相關(guān)研究，但對浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征的研究甚少。

本研究以界首兩灣河流的浮游動物為研究對象，從其物種組成、優(yōu)勢種、密度和生物量等角度入手，研究了界首兩灣河流浮游動物群落結(jié)構(gòu)及其環(huán)境營養(yǎng)因素，為后期河流生態(tài)保護(hù)和資源管理提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

界首兩灣河流屬淮河支流；其主要由代橋鎮(zhèn)境內(nèi)的泉河河道、馬灣和南季灣三個部分組成，總面積504.34 hm，河流總長13.6 km。地處沉積平原，地勢平坦，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫14.7 ℃，年均降水量859.5 mm。兩灣河流濕地生態(tài)系統(tǒng)河流濕地特征明顯，濕地功能較為明顯，具有獨特的生物群落，是許多野生動物（尤其是水禽類繁育）的天然場所。

安徽界首兩灣國家濕地公園內(nèi)的兩灣河流界首段地理坐標(biāo)為 115°30′10″~115°30′57″E，33°0′44″~33°1′59″N。主河道兩岸都有水生植被分布；其中挺水植物主要有蘆葦（Phragmites australis） 和水燭（Typha angustifolia） 等；沉水植物主要有狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）、金魚藻（Ceratophyllum demersum）、菹草（Potamogeton crispus）等，浮水植物主要有丘角菱（Trapa japonica）等；漂浮植物主要有紫萍（Spirodela polyrrhiza）等，在季灣、扎扒集附近均有分布，整體蓋度約30%。古河道屬于廢棄河道，水生植被主要以蘆葦、水燭等挺水植物為主，浮水植物與沉水植物蓋度較低，農(nóng)業(yè)面源污染較主河道更加明顯。

1.2 樣點設(shè)置

在兩灣河流界首段共設(shè)置8 個采樣點，其中湖中主河道設(shè)置 5 個采樣點 （JS2、JS3、JS4、JS6 和JS7），古河道設(shè)置 3 個采樣點（JS1、JS5 和 JS8），詳見圖1。采樣時間分別在2019 年冬季（1 月）、春季（4 月）、夏季（7 月）和秋季（10 月）。

圖1 采樣點分布

1.3 樣品采集與處理

本研究對象是浮游動物，主要有輪蟲、枝角類和橈足類。輪蟲定性樣品通過網(wǎng)拖法（25 號、孔徑為64 μm 的浮游生物網(wǎng)）進(jìn)行采集，定量樣品采水1 L，現(xiàn)場加入5%的魯哥試劑進(jìn)行固定，帶回實驗室靜置沉淀48 h，濃縮至30 mL 后在顯微鏡下計數(shù)。枝角類和橈足類定性樣品的采集與輪蟲定性樣品采集方法相同，定量樣品采水10 L 且經(jīng)過25 號網(wǎng)過濾濃縮，現(xiàn)場加入4%的甲醛溶液進(jìn)行保存，在實驗室用顯微鏡和解剖鏡進(jìn)行種類鑒定及計數(shù)。浮游動物的計數(shù)方法主要參照《淡水浮游生物研究方法》進(jìn)行計數(shù)。種類鑒定主要參考王家楫、蔣燮治、沈嘉瑞對浮游動物的特征描述。

采集浮游動物樣品的同時采集適量水樣，將水樣低溫保存，帶回實驗室后依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3828-2002）對總氮（TN）、總磷（TP）等指標(biāo)進(jìn)行測定，葉綠素a（Chl.a）濃度采用乙醇+分光光度法分析測定，濁度（Turb）采用濁度儀測定。現(xiàn)場測量水深（WD）、水溫（WT）、透明度（SD）、溶解氧（DO）、電導(dǎo)率（Cond）等水質(zhì)因子。

1.4 數(shù)據(jù)方法

Shannon-Wiener 物種多樣性指數(shù)（H′）：

上述式中，n為第i 種的密度，N 為樣品中所有物種的總密度，f為第i 種的出現(xiàn)頻率，S 為采樣站點所有物種總數(shù)。Y≧0.02 為優(yōu)勢種。標(biāo)準(zhǔn)如下：H＇＞3 表示幾乎無污染；1.1~3，中度污染；0~1，嚴(yán)重污染。

采樣點的分布圖采用Arc GIS 10.2 軟件繪制，通過Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，采用Canoco 軟件進(jìn)行浮游動物和環(huán)境因子的相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游動物群落結(jié)構(gòu)

2.1.1 浮游動物種類組成

調(diào)查期間共采集并鑒定出浮游動物14 科23屬46 種。其中種輪蟲最多，有9 科16 屬37 種，占總物種數(shù)的80.43%；其次是枝角類和橈足類，分別有 3 科 3 屬 4 種、2 科 4 屬 5 種。夏季種類最多，春季種類最少。一年四季的物種組成中，輪蟲皆是主要組成部分，枝角類和橈足類偏少（圖2）。

圖2 浮游動物種類數(shù)

依據(jù)優(yōu)勢種在各個采樣點的優(yōu)勢度Y≧0.02 的標(biāo)準(zhǔn)，分別對每個季節(jié)的優(yōu)勢種及優(yōu)勢度進(jìn)行計算，發(fā)現(xiàn)浮游動物主要優(yōu)勢種有：裂足輪蟲（Schizocerca diversicornis）、矩形龜甲輪蟲（Keratella quadrata）、月形單趾輪蟲（Monostyla lunaris）、囊形單趾輪蟲（Monostyla lunaris）、為暗小異尾輪蟲（Trichocerca pusilla）、曲腿龜甲輪蟲（Keratella valga）、針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）、螺形龜甲輪蟲（Keratella cochlearis）、長額象鼻溞（Bosmina longirostris）、廣布中劍水蚤（Mesocyclops leuckarti）、透明溫劍水蚤（Thermocyclops hyalinus）等。螺形龜甲輪蟲、曲腿龜甲輪蟲、透明溫劍水蚤和廣布中劍水蚤全年可見。

2.1.2 浮游動物的豐度和生物量

兩灣河流浮游動物的平均密度是560.96 ind./L，范圍為85.90～2 167.50 ind./L；平均生物量為1.08 mg/L，范圍為0.10～4.31 mg/L。浮游動物的密度和生物量存在明顯的季節(jié)差異，皆呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。其中，7 月最高，密度為1 015.08 ind./L，生物量為1.48 mg/L，見圖3。在豐度分布上，輪蟲密度始終最高，皆在40%以上；由于輪蟲個體較小、生物量低，在生物量分布上，甲殼類（枝角類和橈足類）生物量占絕對優(yōu)勢，見圖4?？臻g變化上豐度差異明顯，總體上在主河道浮游動物豐度和生物量高于古河道。

圖3 浮游動物密度時空變化

圖4 浮游動物生物量時空變化

2.2 生物多樣性及其水質(zhì)評價

安徽界首兩灣國家濕地公園兩灣河道、主河道和古河道 H′ 分別是 2.46±0.44、2.85±0.30 和 2.52±0.46，見圖5。結(jié)果表明，H′的變化趨勢基本趨于一致，主河道一般都高于古河道，說明主河道浮游動物群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和穩(wěn)定性均高于古河道。同時，多樣性指數(shù)分析表明，主河道水屬于輕污染，古河道屬于輕中度污染。結(jié)合所監(jiān)測的水質(zhì)理化指標(biāo)（表1），對水質(zhì)進(jìn)行分析，可以得出：兩灣河流水質(zhì)為輕中度污染。

圖5 浮游動物的Shannon-Wiener 指數(shù)時空變化

表1 水質(zhì)理化指標(biāo)

2.3 游動物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的相關(guān)分析

首先，對浮游動物優(yōu)勢種的密度和環(huán)境因子進(jìn)行Log（x+1）置換。其次，使用Canoco 5 對浮游動物優(yōu)勢物種密度和環(huán)境因子進(jìn)行去趨勢對應(yīng)分析（DCA）。結(jié)果表明，排序軸最大梯度的長度2.0（<3），意味著浮游動物與環(huán)境因子之間存在線性關(guān)系。最后，使用冗余分析（RDA）進(jìn)行進(jìn)一步處理。對優(yōu)勢種密度和環(huán)境因子進(jìn)行蒙特卡羅置換檢測后，對優(yōu)勢種密度和環(huán)境因子之間的冗余性進(jìn)行判斷。

圖6 浮游動物與環(huán)境因子RDA 分析

RDA 結(jié)果顯示，pH 值、DO、WT、DW、SD 和 Chl.a等是影響浮游動物群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境影響因子。螺形龜甲輪蟲、矩形龜甲輪蟲和裂足輪蟲與DO、TP和pH 值等呈正相關(guān)，同時與透明度呈負(fù)相關(guān)。水溫和濁度是長額象鼻溞的主要影響因子。

3 討論

3.1 兩灣河流界首段浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征

兩灣河流界首段采集并鑒定出浮游動物14 科23 屬46 種，優(yōu)勢種11 種。不論在種類組成還是優(yōu)勢種上，輪蟲都居多。這與相關(guān)學(xué)者在其他類似水域中的研究結(jié)果相似。大清河流域采集并鑒定記錄了浮游動物28 種，其中輪蟲16 種，枝角類和橈足類分別有8 種和4 種；林志等在淮南迪溝采煤沉陷區(qū)采集并鑒定出浮游動物53 種，其中輪蟲38 種、枝角類9 種、橈足類6 種。兩灣河流浮游動物種類存在季節(jié)差異，夏秋兩季偏多，春冬兩季偏少，這與季節(jié)引起的水溫變化有著密切的關(guān)系。

兩灣河流界首段浮游動物優(yōu)勢種主要由曲腿龜甲輪蟲、螺形龜甲輪蟲、針簇多肢輪蟲、暗小異尾輪蟲、長額象鼻溞、廣布中劍水蚤、透明溫劍水蚤等組成，這可能與水質(zhì)有關(guān)。曲腿龜甲輪蟲、螺形龜甲輪蟲是寡污-β 中污種，廣布中劍水蚤是α 中污物種；透明溫劍水蚤是富營養(yǎng)型物種，長額象鼻溞是富-中營養(yǎng)型物種。這可能是由于河道處于人類活動頻繁的位置，附近居民排放生活污水，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，有機(jī)污染較為嚴(yán)重，水體環(huán)境有所污染。從整體上看，浮游動物平均密度是560.96 ind./L，平均生物量是1.08 mg/L；在夏季主河道浮游動物密度、生物量明顯高于古河道，并且Shannon-Wiener 指數(shù)也高于古河道。這可能由于夏季岸邊水生植被較為豐盛，對水體凈化起著重要的作用。

3.2 環(huán)境因子對浮游動物群落結(jié)構(gòu)的影響

3.2.1 水生植被對浮游動物群落結(jié)構(gòu)的影響

大型水生植物不僅可以為浮游動物提供繁殖場所和避難所，也能提供多樣的微環(huán)境。水生高等植物除了能夠快速吸收水體和沉積物中的營養(yǎng)鹽，改變影響浮游動物分布的一些理化環(huán)境因子如擾動、pH 值、SD 等，還能影響作為浮游動物重要食物來源的浮游植物，進(jìn)而影響到魚類的攝食，并為浮游動物提供庇護(hù)場所，最終從多方面影響到浮游動物的生境?？梢哉f，水生高等植物是影響浮游動物的種類組成、密度、多樣性的重要因素之一。在分布有豐富水生植被的主河道，浮游動物的豐度、Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)皆高于古河道。一些學(xué)者研究也表明，在沉水植被覆蓋率較高的水體中，浮游動物種類數(shù)和多樣性一般比無沉水植物水體中的生物多樣性要高。事實上，項目組2021 年在水生植被監(jiān)測時，首次在河道內(nèi)發(fā)現(xiàn)有沉水植物刺苦草（Vallisneria spinulosa）。這指示河道水質(zhì)逐年得到改善，促進(jìn)了沉水植物恢復(fù)，有利于兩灣國家濕地公園浮游動物群落結(jié)構(gòu)的改善。

3.2.2 理化因子

吳奇麗等的研究結(jié)果顯示，2015 至2016 年兩灣國家濕地公園水體透明度平均值為0.38 m，DO濃度平均值為9.25 mg/L，TP 含量平均值為0.219 mg/L，TN 含量平均值為 0.99 mg/L。2019 年與 2015、2016 年相比，水體透明度、DO 濃度升高，TP、TN 含量降低，水質(zhì)得到明顯改善，這可能與水生植物的恢復(fù)以及濕地公園對水體的治理有關(guān)。

RDA 分析結(jié)果表明，浮游動物的豐度與pH 值、DO、WT、DW、SD 和 Chl.a 等理化因子密切相關(guān)。這與許多學(xué)者的研究結(jié)果一致。

水溫是影響后生浮游動物生長、發(fā)育、生物量變化和群落組成及種群分布等重要環(huán)境因子。本研究區(qū)域?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫦撅L(fēng)氣候，四季分明，冬季水溫較低，不利于浮游動物的生長繁殖；但隨著溫度的升高，冬卵持續(xù)孵化，無節(jié)幼體大量出現(xiàn)，橈足類成體和枝角類的種類增加，浮游動物豐度有所增加。研究表明，透明度和水深對浮游動物的群落結(jié)構(gòu)存在顯著性影響，這與Hart 研究浮游動物與透明度和濁度關(guān)系緊密基本一致。濁度較高時，枝角類溞屬的量會減少，部分枝角類隨著透明度的增加而增多，透明度過低不利于浮游甲殼動物的生長和繁殖。本研究中葉綠素濃度也是重要的影響因子之一。RDA 圖顯示，葉綠素濃度、TN 和TP 與大多數(shù)浮游動物年均密度呈現(xiàn)顯著相關(guān)性。浮游植物是浮游動物的重要食物來源之一，N、P 等主要通過影響浮游植物，進(jìn)而對后生浮游動物產(chǎn)生影響。

4 保護(hù)建議

4.1 減輕農(nóng)業(yè)面源污染

把種植業(yè)面源污染、畜禽養(yǎng)殖污染和水產(chǎn)養(yǎng)殖污染作為治理重點，科學(xué)分析土壤養(yǎng)分狀況和作物高產(chǎn)施肥規(guī)律，實施測土配方施肥。通過推進(jìn)農(nóng)牧結(jié)合、種養(yǎng)循環(huán)、高架栽培、立體套種等種養(yǎng)模式，有效減少農(nóng)藥化肥的使用。通過推廣秸稈發(fā)電、秸稈飼料、秸稈草編等利用模式，提升農(nóng)業(yè)廢棄物資源化綜合利用率。規(guī)范農(nóng)藥使用，建立安全用藥制度，使用高效低毒、低殘留農(nóng)藥，禁止使用高毒、高殘留農(nóng)藥。輸水河周邊的農(nóng)田設(shè)置田埂，田埂上種植恢復(fù)植物，在農(nóng)田與輸水河之間設(shè)置植被緩沖帶，減少農(nóng)田的化肥、農(nóng)藥等物質(zhì)直接流入河道。

4.2 加強(qiáng)水生植被修復(fù)

水生植被不僅能對水體中有機(jī)物進(jìn)行吸收，改善凈化水質(zhì)，還可以為魚類、鳥類提供棲息地與產(chǎn)卵所，在水生態(tài)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。濕地公園目前沉水植物種類及蓋度較低，應(yīng)加強(qiáng)水生植被修復(fù)。優(yōu)先考慮種植當(dāng)?shù)卦形锓N，先構(gòu)建沿岸挺水植物菰群叢和蓮群叢，再恢復(fù)沉水植物如黑藻、苦草、金魚藻等。在植被恢復(fù)過程中，通過加強(qiáng)管理，減少人為干擾活動，禁止捕撈和采擷水草，依靠植物自身的繁殖能力，在自然狀態(tài)下進(jìn)行恢復(fù)生長。

4.3 加強(qiáng)水系連通建設(shè)

科學(xué)實施兩灣國家濕地公園濕地微地形改造，對岳塘溝、楊溝、蔣溝等主要進(jìn)入濕地的輸水河進(jìn)行河道生態(tài)疏通，有序清除阻水構(gòu)筑物和圍堤圍堰，恢復(fù)和提升河流水文連通性，結(jié)合生態(tài)補(bǔ)水實施，促進(jìn)主河道與溝渠之間的連通性，增加水網(wǎng)密度與水面面積。同時，對輸水河周邊農(nóng)田田埂進(jìn)行植被恢復(fù)，凈化水質(zhì)，使輸水河水入主河道之前達(dá)到三類水標(biāo)準(zhǔn)，多點多源提升水質(zhì)。

4.4 加強(qiáng)科普宣傳

強(qiáng)化宣傳引導(dǎo)，增強(qiáng)環(huán)保意識。通過農(nóng)村廣播宣傳、發(fā)放告知書、微信公眾號推介等方式，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染防治和水生植被恢復(fù)的科學(xué)普及和輿論宣傳，提高全社會的濕地保護(hù)意識。將農(nóng)業(yè)農(nóng)村環(huán)境保護(hù)納入村規(guī)民約，調(diào)動廣大農(nóng)民發(fā)展清潔生產(chǎn)、愛護(hù)環(huán)境衛(wèi)生、建設(shè)美麗家園的主動性、積極性，鼓勵公眾對違規(guī)行為進(jìn)行監(jiān)督舉報。依法依規(guī)對規(guī)模化種養(yǎng)大戶、農(nóng)業(yè)企業(yè)中的失信主體實施懲戒和限制等約束性措施。