嘉陵江浮游生物群落结构研究

任丽平，马永红

西华师范大学生命科学学院珍稀动植物研究所西南野生动植物资源保护教育部重点实验室，南充637009

浮游生物作为水体物质代谢和能量流动的初级生产者，在水生态系统中起着十分重要的作用，是水生态系统食物链及生产力的一个重要环节。浮游生物个体小，对水体的变化和污染物侵入能迅速作出响应。水环境的变化将直接影响到浮游生物群落结构和功能的变化，因此，浮游生物群落结构特征的变化与水质变化密切相关，通过浮游生物个体、种群或群落变化来分析水环境，即从生物学角度评价水质状况，是生物环境监测的重要方法之一，在国内外有着较为广泛的应用［1-3］。

嘉陵江流域是西南地区生态安全屏障的重要组成部分，是长江水系中流域面积最大的支流。嘉陵江梯级渠化是我国第一个内河全渠化工程，近10年，嘉陵江四川段从北向南建设相互衔接的梯级航电枢纽工程12个。水电开发在对当地经济发展起积极作用的同时，也对流域的生态环境、生物多样性和水质产生了不良影响。尤其是近年来随着经济的发展，污染加剧，严重影响了水生态环境及水生生物多样性。

水电工程的环境影响受到国内外重视，有关水生态环境影响的研究也较多。对于嘉陵江流域水生生物和环境评价的研究工作也相继展开［4-7］，但是缺乏对浮游生物的系统监测以及相应的水质评价。本文调查研究了嘉陵江四川段浮游生物的群落结构以及由此反映的水质状况，旨在为嘉陵江流域水生生物资源保护以及水环境的保护治理和流域水电可持续开发提供一定的理论与实践依据。

图1 采样点分析Fig.1 Distribution of sampling points

1 材料与方法

1.1 采样时间和采样点的设置

依据《淡水浮游生物研究方法》和《水环境监测规范》等的相关技术和要求，于2010年1～2月(枯水期)和9～10月(丰水期)对亭子口、苍溪、沙溪、金银台、红岩子、新政、金溪、凤仪、小龙门、青居、东西关、桐子壕电站坝上、坝下共24个点进行水样、浮游生物的野外采集，采样点见图1。

按常规采样方法分别采集24个采样点浮游生物样品:用25#浮游生物网采集定性样品，加入鲁哥氏液固定保存。用深水采样器采集河流表层和底层水样各10 L，用25#浮游生物网过滤、浓缩成1升水样，加入鲁哥氏液固定后，用3%～4%的甲醛密封保存，作定量计数。

1.2 研究方法

物种鉴定参照文献［8］。定量样品沉淀、浓缩后，取0.1 mL均匀样品于生物计数框中定量计数，每个样品计数3片，各片之间相差不大于15%，取其平均值。

有关计算方法，采用Shannon-Wiener多样性指数的H=-∑Pilog2Pi［9］、Margalef丰富度指数的d= (S-1)/lnN［10］及Pielou均匀度指数J=H/Hmax［11］、优势集中性指数［12］C=∑(ni/N)2，式中d表示物种丰富度指数，S为物种的总数目，N为所有物种个体总和，ni表示样品中第i种生物的个体数，H表示物种多样性指数，Pi为第i物种出现的概率，J表示均匀度指数，Hmax为log2S。Shannon-WienerH指数、Margalef d指数和均匀度J指数的水质评价标准，见表1。

表1 多样性指数的评价标准Table 1 Assessment standard of diversity indexes

2 结果与分析种类组成

通过对嘉陵江四川段的24个样点的水样观察，初步统计到浮游植物共8门42科95属171种(包括变种)(见表2)。枯水期的样品中共统计到7门29科101种，丰水期监测到8门37科66属123种。

表2 浮游植物的组成Table 2 Phytoplankton species composition

共统计到浮游动物4纲、9目、21科、30属、62种组成(见表3)，分别隶属于原生动物门(Protozoa)、假体腔动物门(Pseudocoeloma)和节肢动物门(Arthropoda)。枯水期共鉴定浮游动物43种，丰水期共鉴定出61种。

表3 浮游动物的组成Table 3 Zooplankton species composition

2.2 浮游生物的水平分布和季节特征

分析浮游植物群落组成结果显示，各采样点均以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为优势类群，其中硅藻和绿藻的物种数量最为丰富。优势种类组成季节变化和水平分布变化图(图2)表明:在季节变化方面，丰水期(9～10月)浮游植物的物种丰富度、细胞密度、优势物种类群等指标显著高于枯水期(1～2月)，硅藻门植物在各个断面的数量指标均占绝对优势，最大值在金溪电站。除了上述的三个优势类群外，其余5个藻类植物分类群的物种数量和种群密度在各个样点都较少。调查结果与邓洪平(2008)［5］等相比，硅藻的物种数量急剧减少，嘉陵江水环境的改变已经显著影响到藻类群落结构，且上下河段无显著差异，微生境异质性减弱，在部分断面(亭子口、金银台、红岩子)，蓝藻门和绿藻门藻类物种数量、密度显著增加，浮游藻类植物群落有向湖泊型藻类分布特点演替的趋势。

图2 各采样点不同时期浮游植物的种数Fig.2 The species of phytoplankton of every sample in different time

分析浮游动物群落组成结果显示，丰水期浮游动物的种类数比枯水期的种类数较为丰富，如图3，各采样点浮游动物的种数在季节分布上的趋势基本一致，都是丰水期＞枯水期。其主要原因是丰水季节，水温逐渐升高，农村面源污染等污染物随雨水进入河流，藻类等食物较丰富，一些浮游动物种类大量繁殖，导致整个丰水季节浮游动物种类和数量明显增加。

图3 各采样点不同时期浮游动物的种数Fig.3 The species of zooplankton of every sample in different time

2.3 浮游动物的优势种

天然水体环境受到一定程度的污染后，根据其特点可以将水体划分为多污水体(p)、α-中污带(强中污带)、β-中污带(弱中污带)及寡污带(o)。不同污染程度的水体中生活着不同的浮游动物优势种类。嘉陵江四川段梯级水电开发江段的优势种类有21种，其中原生动物门有8种，轮虫有4种，甲壳纲9种，这些种类大多数在丰水期出现，出现的采样点和数量高峰期不完全相同。嘉陵江优势种种类大多数都是生活在中污性环境的种类，见表4，此现象表明嘉陵江的水质不甚清洁，嘉陵江四川段梯级水电开发江段水环境质量基本处于中度污染状态。

表4 浮游动物指示种Table 4 Indicator species of zooplankton

圆形盘肠溞 Chydorus sphaericus β-α中污带长额象鼻溞 Bosiminia longirosms β-α中污带简弧象鼻溞 Bosiminia coregoni Baird o寡污带多次裸腹溞 Moina macrocopa Straus p多污带老年低额溞 SimocephalusVetulusSchoedler o寡污带中华原镖水蚤 Eodiaptomus sinensis β-α中污带透明温剑水蚤 Thermocyclops hyalinus β-α中污带广布中剑水蚤 Mescocyclops leuckarti β-α中污带

2.4 浮游生物的生物多样性指数分析

浮游植物Shannon多样性指数(H)、Margalef丰富度指数(d)、Pielou均匀度指数(J)计算结果见图4，可以看出，枯水期和丰水期各指数在各采样点的趋势基本一致，均为丰水期＞枯水期。各断面中指数最大的是金溪航电枢纽;最差的是新政航电枢纽。

浮游动物Shannon多样性指数(H)、Margalef丰富度指数(d)、Pielou均匀度指数(J)计算结果见图5，可以看出，枯水期和丰水期各指数的平均值在各样点趋势基本一致，尤其是多样性指数H值和丰富度指数d均为丰水期大于枯水期，且整个水平分布规律相一致，丰水期的最大值在沙溪电站，最小值在凤仪电站;枯水期的最大值在金溪电站，最小值在东西关电站。

浮游生物多样性指数的计算结果参照表1，水质评价结果见表5，丰水期水质好于枯水期水质，各断面中水质较好的是沙溪、金溪航电枢纽，为轻污或无污染;最差的是新政航电枢纽，全年均为α-中污～β-中污。综合以上3种生物多样性指数的评价结果，可以看出嘉陵江受到污染，水质属于β-中污，有向α-中污过度的趋势，属于中富营养化。

表5 生物多样性指数评价结果Table 5 The result of Biological diversity index evaluation

浮游动物 β-中污带 β-中污带 α-中污带 α-中污带 重污染 重污染红岩子 浮游植物 β-中污带 β-中污带 α-中污带 α-中污带 重污染 重污染浮游动物 β-中污带 β-中污带 α-中污带 α-中污带 重污染 重污染新政 浮游植物 α-中污带 β-中污带 重污染 α-中污带 重污染 β-中污带浮游动物 α-中污带 β-中污带 重污染 α-中污带 重污染 β-中污带金溪 浮游植物 轻污或无污染 轻污或无污染 β-中污带 轻污或无污染 β-中污带 轻污或无污染浮游动物 轻污或无污染 轻污或无污染 β-中污带 轻污或无污染 β-中污带 轻污或无污染凤仪 浮游植物 β-中污带 β-中污带 α-中污带 α-中污带 重污染 α-中污带浮游动物 β-中污带 β-中污带 α-中污带 α-中污带 重污染 α-中污带小龙门 浮游植物 β-中污带 β-中污带 α-中污带 β-中污带 α-中污带 β-中污带浮游动物 β-中污带 β-中污带 α-中污带 β-中污带 α-中污带 β-中污带青居 浮游植物 β-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带浮游动物 β-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带东西关 浮游植物 β-中污带 β-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带浮游动物 β-中污带 β-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带 α-中污带桐子壕 浮游植物 β-中污带 β-中污带 β-中污带 β-中污带 α-中污带 β-中污带浮游动物 β-中污带 β-中污带 β-中污带 β-中污带 α-中污带 β-中污带

3 讨论

共采集到浮游植物共8门42科95属171种，浮游动物的组成共有4纲9目21科30属62种;浮游动物优势种类有21种。浮游生物水质评价结果为，水质受到一定程度的污染，其污染程度为β-中污，有些地方有向α-中污过度的趋势，其中，金银台电站、红岩子电站、新政电站水质较差。以阆中沙溪电站和金银台电站之间的金沙库区为例，2006年-2010年南充市水资源公报显示，金沙库区水质总体为Ⅲ类，主要超标项目为总氮、总磷和粪大肠杆菌，出境水水质低于入境水水质，这与浮游生物多样性评价结果相吻合。同时，新政航电枢纽位于南充仪陇县下游，据南充市水资源公报数据显示，2010年仪陇全县人口111.13万人，入河污水量为0.1171亿m3，属于全市人口大县和排污大县，水质污染较严重，这应是新政浮游植物指数较低的主要原因。在实地调查中金溪河段两岸生态环境较好，自然河段较长，受人为因素干扰小，因此水质状况较好指数评价较高。

浮游生物评价在河流水环境评价中具有重要作用，可以为更全面的评估提供基础数据。其特点在于能快速评估河流系统的现状和特征，能及时提供必需的信息，浮游生物评价水质可操作性强，能反映水质的短期变化，敏感性强。通过斯皮尔曼(Spearman)相关性分析，Shannon多样性指数 d、Margalef丰富度指数H具有显著相关的，以此评价该水体较均匀度指数J更合适。总之浮游生物群落结构特征很好地反映了水环境状况。

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