天津七里海湿地浮游生物群落结构及多样性分析

付志茹，姜巨峰，张 韦，孟一耕，吴会民，钱 红，李文雯，郭姝蕴，杨 华



天津七里海湿地浮游生物群落结构及多样性分析

*付志茹，姜巨峰，张 韦，孟一耕，吴会民，钱 红，李文雯，郭姝蕴，杨 华

（天津市水产研究所，天津，300221）

2012年5月、7月、9月采取现场调查和采样监测的方法对七里海湿地浮游生物种类、密度和生物量变化动态以及多样性进行了研究。结果表明：该湿地共有浮游植物6门44种，其中蓝藻门11种，绿藻门18种，硅藻门8种，裸藻门4种，甲藻门1种，隐藻门2种。浮游动物13属22种，其中桡足类4属4种，枝角类2属2种，轮虫7属16种。浮游植物的密度和生物量表现为9月> 7月> 5月，而浮游动物的密度和生物量表现为5月> 9月> 7月。5月、7月、9月湿地浮游植物种类均较丰富；5月湿地浮游动物种类贫乏，7月、9月浮游动物种类一般。这一结果可能与湿地水质污染导致水体富营养化现象有关，水体富营养化程度也表现为5月> 7月> 9月。

七里海湿地；浮游生物；群落结构；多样性

七里海湿地是1992年经国务院批准的天津古海岸与湿地国家级自然保护区，是世界著名的三大具有古海岸性质的湿地之一。湿地面积为95 km2，其中核心区面积为45 km2，涉及宁河县的俵口、七里海、潘庄、淮淀、造甲5个乡镇，25个行政村，8.7万余人。七里海湿地拥有面积4000 hm2连片芦苇区，是天津最大的芦苇产地；七里海湿地还有水产养殖水面面积3000 hm2，是天津重要水产品基地。七里海湿地拥有比较丰富的生物资源[1]，对调节当地气候和水分的循环、繁衍各种水生生物起着重要的作用。七里海湿地生态系统为典型的泻湖湿地类型[2]。然而，近几年来随着当地经济快速发展,大量工业、生活污水以及面源污染物通过河流或直接排入七里海，水体正处在或正向着富营养化的方向发展，该水域生物群落结构发生了很大变化，生物多样性逐渐降低，呈现出不健康的群落状态。

浮游生物分为浮游植物和浮游动物。浮游植物是水生态系统中重要的水生生物类群，它们含有叶绿素，能够进行光合作用，将无机物转化成为有机物，供其它消费者利用，是水生生态系统中主要的初级生产者。浮游植物群落结构与水生态环境因子之间有着十分密切的关系，水体的生态状况会影响浮游植物的种类构成、群落变化等，而浮游植物对水质状况也反应灵敏，能够对水体营养状态的变化迅速做出响应，其群落结构能够真实地反映水质状况。浮游动物是小型漂浮生活的生物，在水生食物链中占有重要的位置，其群落及数量变化、优势种和生物指数等均可反映水体富营养化的程度[3]。浮游生物既可以是鱼类的饵料，调节水体环境，又可以成为恶化水质、危害水生动物的根源，因而成为评价水体健康状况的重要指示生物。

目前利用浮游生物对湿地水体水质状况和污染水平的影响的研究方式已经得到了广泛的应用，如，研究杭州湾滩涂湿地浮游生物群落特征及与环境因子的关系[4]表明滩涂湿地的中潮位区受内陆排水污染严重；对镇江滨江带湿地修复对浮游生物群落结构的影响[5]表明湿地的构建、植物浮巢的架设等生态修复措施对提高研究区浮游植物、浮游动物群落的生物多样性有着显著的作用；对杭州市西溪国家湿地公园夏季原生动物群落结构与水质关系[6]进行研究，结果表明仍处于中度污染状况；北京汉石桥湿地浮游生物群落特征多样性分析[7]，表明汉石桥湿地水质总体属中度偏轻污染状况。另外也有学者对人工湿地进行了研究，如对人工湿地-池塘组合系统[8]进行了研究，结果显示养殖密度的增加促进了浮游植物的生长繁殖并推动了浮游动物的小型化；对常州市各人工湿地的浮游生物多样性比较[9]进行了研究，并对城市人工湿地的科学发展提出相关建议。

目前对七里海湿地的研究主要涉及环境演变、生态修复以及生物多样性方面的研究[10-16]，但对七里海浮游生物系统研究报道较少。有关七里海湿地浮游生物调查仅见冀潇檬等[17]报道，但其报道的是位于河北昌黎黄金海岸国家级自然保护区中南部的沙丘带内侧七里海泻湖（北纬38.60°~39.00°，东经118.15°~118.17°)夏初（5月份）的浮游生物的变化分析，缺少天津七里海湿地相关的报道。浮游生物作为水域生态系统的重要组成部分，在生态系统的物质循环与能量流动中起关键作用，而环境污染则会导致其群落结构组成的变化。为正确评价天津七里海湿地的水质状况、加强该区域生态环境的综合治理以及其他相关项目的开展提供科学依据，我们分别于2012年5月、7月和9月分别对天津地区七里海水域的东七里海、西里海以及生态园的14个站位的浮游生物状况进行了详细调查研究，旨在探讨该水域浮游生物群落的多样性特征，并科学评价其与其水质污染程度的关系，以期为该水域生态系统保护与水环境治理提供基础资料。

1 浮游生物多样性调查评价方法

1.1 监测站位

采样站位设14个，其中东七里海6个，西七里海5个，生态园3个。具体站点用GPS来定位,站位见图1。

图1 七里海湿地调查监测站位示意图

1.2 样品采集分析

样品采集调查按照《渔业生态环境监测规范》SC/T 9102.1-2007 至SC/T 9102.4-2007，《淡水浮游生物调查技术规范》（SC/T 9402-2010），《内陆水域渔业资源调查技术规范》CAF20050001.1-2007~CAF 2005 0001.7-2007进行。

1.2.1 水质采集分析

调查监测内容包括：总磷(TP)、总氮(TN)、叶绿素(Chla)，监测方法按照《渔业生态环境监测规范》进行SC/T9102.1-2007至SC/T9102.4-2007进行。

水质质量评价与富营养化评价采用地表水环境质量标准（GB3838)、经济合作与发展组织（OECD）的标准进行评价。

1.2.2 浮游植物采集分析

用有机玻璃采水器于水下0.5 m处采集水样，取1000 mL，加入10 mL鲁哥试剂固定保存，带回实验室在室内沉淀器中沉淀48 h，浓缩至 50 mL，在 0.1 mL 计数框内计数，每个标本重复计数2次，每次计数视野数为 100个。2次计数结果允许相对偏差小于10%。种类鉴定计数、生物量计数参照中华人民共和国水产行业标准淡水浮游生物调查技术规范（SC/T 9402-2010）进行。

1.2.3 浮游动物采集分析

于水下 0.5 m 处采集水样，用25号浮游生物网过滤浓缩，量取体积并加入1.5 mL的5%的福尔马林固定，带回实验室用解剖镜进行种类鉴定及计数。种类鉴定计数、生物量计数参照中华人民共和国水产行业标准淡水浮游生物调查技术规范（SC/T 9402-2010）进行。

1.3评价方法和标准

Shannon-Wiener多样性指数

式中：s：样品中的种类数；ni：样品中第i种生物的个体数；n：样品中生物总个体数；

Shannon-Wiener多样性指数分级评价标准参照湖泊生态调查观测与分析（黄祥飞，2000）进行[18]。

2 结果与讨论

2.1 水质指标

天津七里海湿地属暖温带半湿润季风型气候，对水质结果监测表明，5月份、7月份、9月份七里海湿地各站位总磷平均浓度分别为0.35、0.22、0.21 mg/L；应用地表水环境质量标准（GB3838)进行评价可见5月份七里海水质质量已经达到Ⅴ类，7、9月份水质质量有所改善，为Ⅳ类。5月份、7月份、9月份各站位总氮平均浓度分别为2.56、1.76、1.87 mg/L，5月份总氮浓度显著高于7、9月份（< 0.05）；应用地表水环境质量标准（GB3838)进行评价，可见5月份七里海水质质量已经达到劣Ⅴ类，7、9月份水质质量有所改善为Ⅴ类。

表1湿地各站位水质监测结果

Table 1 The water characteristics in the all stations of wetland

注: 同行中标注字母不同者表示差异显著(< 0. 05)，下同。

另外，5、7、9月份七里海湿地平均叶绿素浓度分别为0.11、0.14、0.13 mg/L。根据经济合作与发展组织(OECD)[19]提出富营养湖（总磷浓度大于0.035 mg/L，叶绿素浓度大于0.008 mg/L）的标准，从表1可以看出，七里海湿地在全年均呈现富营养化程度，且富营养化程度大小为：5月> 7月> 9月。根据美国环境保护局(USEPA)、美国国家科学院(USNAS)和美国国家工程学科院(USNAE)[20]提出总磷浓度大于0.02 mg/L为富营养水平以及叶绿素a浓度大于10 μg/L为富营养水平，也得出七里海湿地处于富营养水平，且富营养化程度大小也为：5月> 7月> 9月，这与根据OECD得出的结论一致。

2.2 浮游植物

2.2.1 种类组成和分布

调查监测到七里海湿地浮游植物6门44种（仅鉴定到属的按1个种计算，下同），其中蓝藻门11种，占总被调查种类数的25%；绿藻门18种，占总被调查总数的40.91%；硅藻门8种，占总被调查总数的18.18%；裸藻门4种，占总被调查总数的9.09%；甲藻门1种，占总被调查总数的2.27%；隐藻门2种，占总被调查总数的4.55%。调查结果与位于河北昌黎黄金海岸国家级自然保护区中南部的沙丘带内侧七里海泻湖2011年所调查的浮游植物种类数13种[17]相比，增加了29种。在浮游植物组成上，绿藻门占优势、蓝藻门次之，最少的为甲藻门。此外，仅5月份在东、西七里海调查到薄甲藻一种。不同月份种类数大小顺序为：7月（18种）> 9月（16种）> 5月（15种）。

在藻类分布上，蓝藻门主要种为颤藻、色球藻、平裂藻、尖头藻；绿藻门主要种为栅藻、席藻、十字藻、纤维藻、小球藻；硅藻门主要种为小环藻、舟形藻、根管藻、菱形藻、针杆藻；裸藻门主要种裸藻、扁裸藻、囊裸藻、鳞孔藻；甲藻门主要种为薄甲藻；隐藻门主要种为隐藻、蓝隐藻。不同月份浮游植物主要种分布不一致，具体表现为5、9月份主要种为绿藻门藻类，7月份主要种为蓝藻门、硅藻门类，说明七里海湿地的浮游植物藻型由绿藻型，到蓝-硅藻型，再到绿-蓝藻型转变（表2），通常说来，富营养化水体常以绿藻、蓝藻类占优势，由此看来，七里海湿地具有明显的富营养化趋势。

3次调查中，从出现频率来看，蓝藻门的色球藻绿藻门的栅藻隐藻门的隐藻为100%；蓝藻门的平裂藻颤藻拟鱼腥藻尖头藻，绿藻门的绿梭藻空星藻纤维藻集星藻小球藻，硅藻门的小环藻菱形藻裸藻门的裸藻扁裸藻在3次调查中，出现频率为50%或以上，其它藻类出现频率均低于50%

表2 浮游植物种类组成与分布

续表2 浮游植物种类组成与分布（续）

注：“+”表示存在，下表同。

2.2.2 浮游植物密度、生物量及Shannon-Weiner多样性指数评价

表3显示，5月到9月，七里海湿地浮游植物的密度和生物量均呈逐渐升高的趋势。9月的浮游植物密度最高，为1082.13 × 104ind/L，分别比5月、7月高出66.87%和27.80%；9月浮游植物的平均生物量也最大，为11.60 mg/L，分别显著高于5月、7月的181.55%和148.39%（< 0.05）。从表1数据计算可得出，5、7、9月份氮磷比值分别为7.31，8，8.9，比值越来越大，对比浮游植物的密度和生物量呈逐渐升高的趋势，说明浮游植物在大量繁殖的同时消耗了大量的磷营养盐。Redfield[21]研究认为氮磷比值为7是判断藻类生长限制因子的阈值。本次调查的三个月氮磷比值均大于7，可见磷是七里海湿地藻类生长的限制因子，这与武丹等[22]和田志强[23]等对于桥水库的研究结论一致，也与姚恩亲等[24]研究南太湖入湖口浮游植物-环境关系研究认为并非单纯的总磷或总氮浓度对藻类生长有直接影响，而是氮磷比在某些范围显著影响藻类生长的结果相一致。

表3 不同月份七里海湿地浮游植物密度、生物量及Shannon-Weiner多样性指数评价结果对比分析

浮游植物群落的多样性指数可以在一定程度上反映出调查区域环境条件的优劣，在正常环境下，丰富度指数较高; 环境受污染时，丰富度指数降低。从上表可以看出，浮游植物群落结构H’值在2.30~2.46之间，七里海湿地浮游植物较丰富，水体呈轻污染状态，说明该湿地浮游植物多样性状况较好。

2.3 浮游动物

2.3.1 种类组成与分布

调查监测到七里海湿地浮游动物3类13属22种，其中桡足类4属4种，占被调查种数的18.18%，主要种为英勇剑水蚤；枝角类2属2种，占被调查种数的9.09%；主要种裸腹溞；轮虫7属16种，占被调查种数的72.73%，主要种分别为角突臂尾轮虫、壶状臂尾轮虫。不同月份浮游动物种类数大小为：7月（18种）> 9月（17种）> 5月（11种）。比彭士涛等[20]调查到的浮游动物11科15种多7种。从表4可以看出，七里海湿地检出大量富营养化水体指示种如：蚤状溞、臂尾轮科、螺形龟甲轮虫等物种，这进一步说明了七里海湿地水体呈现富营养化状态。

三次调查中，从出现频率来看，萼花臂尾轮虫为100%；英勇剑水蚤、裸腹溞、蚤状溞、角突臂尾轮虫、壶状臂尾轮虫、矩形臂尾轮虫、异尾轮虫、曲腿龟甲轮虫在3次调查中，出现频率为50%或以上，其它种类出现频率均低于50%萼花臂尾轮虫是水产苗种开食和早期培育阶段的优良饵料，其在整个调查期间出现频率为100%，说明该湿地富含水产苗种开口的优质饵料，水质较肥，可以用来人工增殖鱼类。

表4浮游动物种类组成与分布

Table 4 The composition and distribution of zooplankton in the wetland

2.3.2 浮游动物密度、生物量及Shannon-Weiner多样性指数评价

七里海湿地浮游动物的密度和生物量在5~9月份调查期间，均呈先降低而后又略有升高的趋势，但整体差异不显著（> 0. 05)。5月份的浮游动物密度、生物量在整个调查期间最高，为139.52ind/L、0.95 mg/L，分别比7月、9月高出46.59%、102.13%和34.10%、93.88%；这可能是由于人为水产养殖活动所致，5月底~6月初投放养殖鱼类，主要摄食浮游动物，而在7月份以后养殖鱼类主要摄食人工饲料，这时浮游动物能摄取的食物较为丰富，所以后期表现所调查的浮游动物数量、生物量较7月份有所提高。

表5 不同月份七里海湿地浮游动物密度、生物量及Shannon-Wiener多样性指数及评价

从表5可以看出，浮游动物Shannon-Wiener多样性指数在0.95~1.87之间，浮游动物级别为贫乏—一般，水体污染程度呈中污染-重污染状态，这与七里海湿地呈现富营养化状态结果较为一致。5月份的Shannon-Wiener多样性指数最低，仅为0.95，说明浮游动物在刚开春时组成较为简单，而后逐渐进入高温期，浮游动物进入繁殖期，种类及组成结构趋于复杂化。

从表3、表5可以看出，在相同时间、相同地点，浮游植物和浮游动物数据用Shannon-Weiner指数评价水质污染程度不一致，利用浮游动物评价水质污染程度较浮游植物评价污染程度高，这是因为5月份七里海各站位浮游动物种类数少，仅为11种，7、9月份种类数有所上升，但在各采样点的分布及频次极不均匀，生物密度及生物量均还较小、群落结构趋于简单、不稳定，易受环境影响，而浮游植物有44种，群落结构在5、7、9月份较浮游动物复杂，稳定性大。另外，也可能由于浮游植物在水中主要以单细胞、群体或丝状体形式存在，是水域的初级生产者，浮游动物以浮游植物为食，二者在繁殖季节高峰不一致所导致的浮游动植物的群落结构组成程度不一致。造成这一现象，也可能与该水域营养盐较为丰富所致，浮游植物繁殖生长呈稳定增长状态，而浮游动物易受外在养殖因素、环境变化因素等影响，虽然在整个调查阶段密度和生物量差异不显著，但其种群变化较为明显，因而造成利用浮游动物评价水质污染程度较浮游植物评价污染程度高。

3 结论

（1）七里海湿地5月份水质质量已经达到Ⅴ类~劣Ⅴ类，7、9月份水质质量有所改善，为Ⅳ类~Ⅴ类。全年均呈现富营养化程度，且富营养化程度大小为：5月> 7月> 9月。

（2）七里海湿地浮游植物6门44种，其中蓝藻门11种，绿藻门18种，硅藻门8种，裸藻门4种，甲藻门1种，隐藻门2种。5月浮游植物主要种为绿藻门藻类，7月浮游植物主要种为蓝藻门藻类，9月浮游植物主要种为绿藻门藻类。湿地浮游植物的密度和生物量为：9月> 7月> 5月。七里海湿地检出多种耐污染的生物种类，如：有蓝藻门的颤藻、微囊藻；绿藻门的栅藻、纤维藻、席藻、小球藻、衣藻、新月藻、舟型藻；裸藻门的扁裸藻、鳞孔藻、囊裸藻等，这些指示生物的存在，已经表明水质的污染程度。利用Shannon-Weiner多样性指数评价结果可知，该水域呈轻污染的程度。

（3）七里海湿地浮游动物3类13属22种，其中桡足类4属4种，主要种为英勇剑水蚤；枝角类2属2种，主要种裸腹溞；轮虫7属16种，主要种分别为角突臂尾轮虫、壶状臂尾轮虫。浮游动物种类数大小为：7月（18种）> 9月（17种）> 5月（11种）。湿地浮游动物的密度和生物量为：5月> 9月> 7月。七里海湿地检出多种耐污染的生物种类，如：浮游动物中裸腹藻、蚤状溞等，这些指示生物的存在，已经表明水质的污染程度。依据浮游动物Shannon-Weiner多样性指数评价，该水域呈中污染~重污染状态，应该引起相关部门的重视,加强水生生物监测工作。

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COMMUNITY STRUCTURE AND BIODIVERSITY OF PLANKTON IN THE WETLAND OF QILIHAI IN TIANJIN

*FU Zhi-ru, JIANG Ju-feng, ZHANG Wei, MENG Yi-geng, WU Hui-min, QIAN Hong, LI Wen-wen, GUO Shu-yun, YANG Hua

(Tianjin Fisheries Research Institute, Tianjin 300221, China)

The composition of plankton species, the dynamic change of density and biomass of plankton and species diversity of plankton in the wetland of Qilihai in Tianjin were investigated in May, July and September, 2012 by field investigation and sampling examination. The results showed that there were 44 species of phytoplankton belonging to 6 phyla, with 11 species of Cyanophyta, 18 species of Chlorophyta, 8 species of Bacillariophyta, 4 species of Euglenophyta, 1 species of Pyrrophyta and 2 species of Cryptophyta. There were 13 genus and 22 species of zooplankton, among which 4 genus and 4 species belonged toCladocera, 2 genus and 2 species belonged to Copepoda, 7 genus and 16 species belonged to Rotifera. The investigation results of density and biomass of plankton in May, July and September showed with the list of September > July > May for phytoplankton, and May > September > July for zooplanktonic. The phytoplankton species were rich in May, July and September, while the zooplanktonic species were poor in May, and general in July and September. There were the explicit relationships between the diversity characteristics of plankton and nutrient pollution which caused water eutrophication, and the extent of water eutrophication in the different months was also showed as May > July > September.

wetland of Qilihai; plankton; community structure; diversity

1674-8085(2015)06-0099-08

S932.2

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2015.06.021

2015-04-18；修改日期：2015-08-09

天津市财政专项项目和天津市科技兴海项目（KJXH2012-24）

*付志茹(1965-)，女，天津人，高级工程师，主要从事水产养殖和水生生物生态学研究(Email:zhfu117@163.com);

姜巨峰(1981-)，男，河北怀来人，助理研究员，主要从事水产养殖技术研究(Email:jufengjiang@163.com);

张 韦(1981-)，女，天津人，高级工程师，主要从事水产养殖技术研究(Email:707107740@qq.com);

孟一耕(1987-)，女，天津人，工程师，主要从事水产养殖技术研究(Email:402565165@qq.com);

吴会民(1980-)，男，河北石家庄人，高级工程师，主要从事水产养殖技术研究(Email:wuhm2005@163.com);

钱 红(1969-)，女，天津人，高级工程师，主要从事水产养殖技术研究(Email:1040940783@qq.com);

李文雯(1980-)，女，天津人，工程师，主要从事水产养殖技术研究(Email:20236640@qq.com);

郭姝蕴(1970-)，女，天津人，高级工程师，主要从事水生生物多样性研究(Email:553085283@qq.com);

杨 华(1983-)，女，天津人，工程师，主要从事水产养殖技术研究(Email:707107740@qq.c