黃壁莊水庫(kù)浮游動(dòng)物調(diào)查和評(píng)價(jià)

趙晶晶 李利 張輝 范越凡 范學(xué)晉 史增奎

摘 要：為研究黃壁莊水庫(kù)浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)特征并對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，本次調(diào)查共選取了9個(gè)采樣點(diǎn)，分別于2019年4月、7月、10月分三次進(jìn)行相關(guān)樣品的采集與鑒定，然后進(jìn)行物種組成、密度、多樣性、生物量、優(yōu)勢(shì)種等分析。結(jié)果顯示：（1）浮游動(dòng)物主要分布在枝角類(lèi)、橈足類(lèi)和輪蟲(chóng)三大類(lèi)，共鑒定出30種。（2）優(yōu)勢(shì)種春季為10種、夏季10種、秋季7種，其中湖泊美麗猛水蚤僅為秋季的優(yōu)勢(shì)種。（3）利用浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)和透明度進(jìn)行水質(zhì)狀況的判斷可知春季水質(zhì)最好、秋季次之、夏季最差。

關(guān)鍵詞：浮游動(dòng)物;黃壁莊水庫(kù);優(yōu)勢(shì)種;水質(zhì)評(píng)價(jià);多樣性分析

浮游動(dòng)物在水域生態(tài)系統(tǒng)中是初級(jí)消費(fèi)者，主要以浮游植物為食，同時(shí)自身又可作為一些經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的食物來(lái)源，在物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中具有承上啟下的作用[1-3]。此外，浮游動(dòng)物對(duì)水環(huán)境變化具有較為敏感的反應(yīng)，換而言之，浮游動(dòng)物豐富度、優(yōu)勢(shì)種、密度等的改變，也就意味著水環(huán)境理化指標(biāo)的變化。因此浮游動(dòng)物還是水環(huán)境質(zhì)量好壞的指示生物[4]。因此，了解和掌握水域浮游生物的群落特征可以為水質(zhì)的改善提供一些必要的參考[5]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于浮游動(dòng)物的研究主要在一定時(shí)間對(duì)其群落結(jié)構(gòu)、多樣性指數(shù)、物種組成等[6-7]。也有不少的專(zhuān)家學(xué)者利用浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)變化來(lái)指示水環(huán)境水質(zhì)的改變。

黃壁莊水庫(kù)是河北省鹿泉市的大型水庫(kù)，是飲用水的重要水源，地位尤為重要。近年來(lái)對(duì)于黃壁莊水庫(kù)浮游生物的調(diào)查鮮見(jiàn)，本次調(diào)查主要是在春夏秋三季對(duì)浮游動(dòng)物的物種組成、豐富度、生物量等進(jìn)行相關(guān)調(diào)查和分析研究，以期為黃壁莊水庫(kù)水質(zhì)的研究提供一定的本底資料。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)和采樣時(shí)間

本次調(diào)查于2019年的4月（春）、7月（夏）和10月（秋）三季選擇晴朗的天氣進(jìn)行浮游動(dòng)物定量和定性樣本的采集。根據(jù)水庫(kù)的特點(diǎn)和概況，共選取了Z1～Z9共9個(gè)采樣點(diǎn)，具體的位置如圖1所示，坐標(biāo)如表1所示。

1.2 樣品的采集與鑒定

浮游動(dòng)物采集參考《漁業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范 第3部分：淡水》（SC/T 9102.3-2007） [8]中的方法進(jìn)行。對(duì)于浮游動(dòng)物樣本的采集，先采集浮游動(dòng)物定量樣本，然后再采集定性樣本。對(duì)于小型浮游動(dòng)物（輪蟲(chóng)、原生動(dòng)物）的采集利用有機(jī)玻璃采水器在每個(gè)站位分別在上中下三層采集等體積的水充分混合，然后取1 L放入廣口塑料瓶中，加入15 mL魯哥氏液固定，然后帶回實(shí)驗(yàn)室沉淀48 h后濃縮到40 mL，利用視野計(jì)數(shù)法進(jìn)行計(jì)數(shù)。

對(duì)于大型浮游動(dòng)物（枝角類(lèi)、橈足類(lèi)）定量樣本的采集，利用有機(jī)玻璃采水器在三個(gè)水層分別取等體積的水充分混合后取10 L的水，在25#浮游生物網(wǎng)中進(jìn)行過(guò)濾，濃縮，然后放入水樣瓶中，加入4%的甲醛溶液進(jìn)行固定，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的觀(guān)察和分析。利用篩絹網(wǎng)和分析天平對(duì)浮游動(dòng)物干重進(jìn)行稱(chēng)重，而后進(jìn)行全部計(jì)數(shù)。

浮游生物定性樣本采集方式利用25#浮游生物網(wǎng)進(jìn)行拖曳采集，而后加入甲醛固定液，樣本在實(shí)驗(yàn)室觀(guān)察時(shí)利用相關(guān)書(shū)籍[9-10]鑒定到種。

1.3 數(shù)據(jù)處理

浮游動(dòng)物多樣性及水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)：生物多樣性選取香農(nóng)-威納指數(shù)（H）和瑪格列夫指數(shù)（D）來(lái)綜合預(yù)估水質(zhì)狀況。浮游動(dòng)物豐富度的計(jì)算如公式（1）和公式（2）浮游動(dòng)物利用香農(nóng)-威納指數(shù)（H）和瑪格列夫指數(shù)（D）來(lái)確定水體類(lèi)型[11-13]，計(jì)算公式如公式（3）和公式（4）所示，具體判斷如表2所示。優(yōu)勢(shì)度計(jì)算公式如公式（5）所示，利用優(yōu)勢(shì)度Y判定優(yōu)勢(shì)種，Y>0.02的浮游生物為優(yōu)勢(shì)種[14]。

式（1）—式（2）中：N為1 L水中浮游動(dòng)物個(gè)體數(shù)（個(gè)/L），Vs為1 L水濃縮后的體積（mL），n為計(jì)數(shù)得到的生物個(gè)體數(shù)，V為采樣體積（L），Va為計(jì)數(shù)的標(biāo)本體積（mL）。

式（3）中，Pi為群落中第i種的數(shù)量占總數(shù)量的比值。

式（4）：D為Margalef指數(shù);S為群落中發(fā)現(xiàn)的物種總數(shù);N與（1）式同。

式（5）：Di為某個(gè)站位的第i種生物的總數(shù)占該站位所有物種數(shù)量之和比值;fi為第i種生物在整個(gè)水庫(kù)采樣點(diǎn)出現(xiàn)的概率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 浮游動(dòng)物種類(lèi)分布特征

黃壁莊水庫(kù)3次調(diào)查累計(jì)發(fā)現(xiàn)的浮游動(dòng)物名錄見(jiàn)表3。黃壁莊水庫(kù)春、夏、秋三季共發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物3類(lèi)30種。其中，春季發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物19種，夏季22種，秋季15種。在春、夏、秋三季調(diào)查中均發(fā)現(xiàn)的浮游動(dòng)物有7種，其中短鈍溞（Daphnia brevis）、壺狀臂尾輪蟲(chóng)（Brachionus urceus）僅在夏季出現(xiàn)，包括角突網(wǎng)紋溞（Daphnia angularis）、近親裸腹溞（Daphnia barebelli）、矩形尖額溞（Daphnia rectangularis）在內(nèi)的7種枝角類(lèi)生物僅在秋季出現(xiàn)，還有湖泊美麗猛水蚤也僅在秋季出現(xiàn)。

2.2 黃壁莊水庫(kù)浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種分布特征

優(yōu)勢(shì)度的計(jì)算如公式（5）所示，當(dāng)Y>0.02時(shí)，該物種即為優(yōu)勢(shì)種。從表4中可以看出春、夏、秋三季的優(yōu)勢(shì)種一共11種，占浮游動(dòng)物總種數(shù)的37%;春、夏、秋三季優(yōu)勢(shì)種的對(duì)應(yīng)種數(shù)為10、10、7;總體看浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種的季節(jié)分布較為穩(wěn)定;其中僅在秋季占據(jù)主導(dǎo)地位的是橈足類(lèi)的湖泊美麗猛水蚤。

2.3 浮游動(dòng)物密度和生物量的分布特征

本次研究對(duì)浮游動(dòng)物的密度和生物量（干重）也進(jìn)行了相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖2和圖3所示。

從圖2可以看出浮游動(dòng)物密度主要分布在枝角類(lèi)和輪蟲(chóng)，從浮游動(dòng)物密度季節(jié)平均值上看，夏季>春季>秋季，季節(jié)差異不太明顯。其中Z6的浮游動(dòng)物的密度值最大，從圖3也可以看出該站位的生物量也較大。

由圖3可知浮游動(dòng)物生物量的峰值出現(xiàn)在Z4的春季，數(shù)值為7.92 mg/L;最小值出現(xiàn)在Z3的夏季，為0.1 mg/L，春夏秋三季浮游動(dòng)物生物量的均值依次是4.11、3.69、2.47 mg/L。從整體上看浮游動(dòng)物生物量分布季節(jié)分布呈現(xiàn)出春季>夏季>秋季的趨勢(shì)，Z1、Z2、Z4、Z5、Z6、Z8均為春季浮游動(dòng)物生物量偏高，夏季次之，秋季最少;但在Z3、Z7、Z9則秋季的浮游動(dòng)物生物量最高，夏秋次之。

2.4 浮游動(dòng)物多樣性與水質(zhì)評(píng)價(jià)

從表5可以看出黃壁莊水庫(kù)全年的水體的pH值范圍是8.2～8.3，屬于弱堿性水，透明度為春季>夏季>秋季，可能是溫度導(dǎo)致浮游生物的季節(jié)分布差異，使得透明度出現(xiàn)這樣的結(jié)果。

春、夏、秋三季黃壁莊水庫(kù)浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)H和D的計(jì)算結(jié)果如表6 所示，從表中我們可以看出浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)H的變化范圍177～3.15;春季均值為2.65，對(duì)應(yīng)的水體為中污染類(lèi)型;夏季均值為2.62，對(duì)應(yīng)的水體為中污染類(lèi)型;秋季均值為2.88，對(duì)應(yīng)的水體為中污染類(lèi)型?，敻窳蟹蛑笖?shù)（D）的變化區(qū)間為2.16～805，春季均值對(duì)應(yīng)水體為中污染類(lèi)型;夏季均值對(duì)應(yīng)的水體類(lèi)型為輕污或無(wú)污染水體;秋季均值對(duì)應(yīng)的水體類(lèi)型為中污染類(lèi)型。利用浮游生物多樣性評(píng)價(jià)水質(zhì)僅供參考，要想做出較為準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)還需參考水環(huán)境因子進(jìn)行綜合判斷。3 討論

文獻(xiàn)中顯示，通常來(lái)說(shuō)，浮游動(dòng)物的豐度、生物量會(huì)跟隨水體的富營(yíng)養(yǎng)化水平升高而降低，具有反向相關(guān)關(guān)系，其中枝角類(lèi)的種類(lèi)和數(shù)量偶爾會(huì)因水體富營(yíng)養(yǎng)化水平升高而變小，但橈足類(lèi)豐度不會(huì)因?yàn)樗w富營(yíng)養(yǎng)化水平升高而改變[15]。因此，黃壁莊水庫(kù)的水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度不太明顯。黃壁莊水庫(kù)浮游動(dòng)物的種類(lèi)主要分布在枝角類(lèi)、橈足類(lèi)和輪蟲(chóng)。其中，枝角類(lèi)的種類(lèi)和數(shù)量在各站位全年占據(jù)主導(dǎo)地位，輪蟲(chóng)只在夏季靠近居民居住地的采樣站點(diǎn)出現(xiàn)，可能是由于靠近人類(lèi)住所水體的污染比較高，而且夏季該水庫(kù)旅游人數(shù)也比較多，水體的營(yíng)養(yǎng)化程度也會(huì)偏高，水體營(yíng)養(yǎng)化的增加會(huì)導(dǎo)致藍(lán)藻門(mén)的大量繁殖，從而導(dǎo)致輪蟲(chóng)也隨之?dāng)?shù)量增加。

浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種常用來(lái)指示水質(zhì)狀態(tài)[16]，本次研究?jī)H利用浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)綜合評(píng)價(jià)該水庫(kù)的水質(zhì)質(zhì)量，結(jié)果顯示，水體類(lèi)型為中污染類(lèi)型，可能主要是由于近年來(lái)水庫(kù)附近居民區(qū)的建設(shè)，使得生活生產(chǎn)污水的排放增多，從而使得水庫(kù)水質(zhì)造成了一定程度的惡化。

物種多樣性指數(shù)是反映生物群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和多樣性的重要參數(shù)，常被用于評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況，但也有學(xué)者表示僅利用生物多樣性指數(shù)并不能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)水質(zhì)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮密度、生物量、優(yōu)勢(shì)種以及理化因子等條件，才能得出符合實(shí)際的結(jié)論[16-17]。但是本次調(diào)查結(jié)果可以為黃壁莊水庫(kù)水質(zhì)的優(yōu)化提供一定的參考。

4 結(jié)論

本次調(diào)查累計(jì)發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物三類(lèi)30種，主要分布在枝角類(lèi)、橈足類(lèi)和輪蟲(chóng)，其中密度在全年占據(jù)主導(dǎo)地位的是枝角類(lèi)的生物。

春、夏、秋三季浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種主要分布在枝角類(lèi)和橈足類(lèi)。其中湖泊美麗猛水蚤僅在秋季為優(yōu)勢(shì)種。整體看，浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種的季節(jié)分布很穩(wěn)定。

利用浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)并且結(jié)合透明度對(duì)黃壁莊水庫(kù)進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，秋季的水質(zhì)最好、春季次之、夏季最差，因而夏季最應(yīng)該加強(qiáng)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和管理。

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（收稿日期：2020-10-28;修回日期：2020-11-26）