倒天河水库和碧阳湖夏秋轮虫群落结构特征及水质评价

龚勋 封圆圆 赵海涛

摘要 [目的]对倒天河水库和碧阳湖2种不同水体（水库和人工湖）夏秋两季的轮虫群落组成及水质进行调查与评价。[方法]利用Margalef丰富度指数（D）、Shannon-Wiener多样性指数（H′）和 Pielou均匀度指数（J），并结合富营养化评价指数（QB/T）对水质进行评价。[结果]检测到轮虫23种，隶属于10个属，其中优势属为臂尾轮虫属和龟甲轮虫属。夏秋季倒天河水库均属于中营养型，夏季倒天河水库的水质属于重污染，秋季倒天河水库的水质为中污染;夏秋季碧阳湖上段和中段属于寡营养或中营养型，而夏季碧阳湖下段则属于富营养型，夏秋季碧阳湖上段和中段处于中度或轻度污染状况，秋季碧阳湖下段处在重污染状况。[结论]依据轮虫群落结构特征来评价水质状况可作为水库和人工湖泊一个较为理想的检测指标。

关键词 轮虫;群落结构;富营养化;水质评价;倒天河水库;碧阳湖

中图分类号 Q 89  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）12-0104-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.12.028

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Abstract [Objective] The rotifer community composition and water quality of two different water bodies （reservoirs and artificial lakes） in the Daotianhe Reservoir and Biyang Lake were investigated and evaluated.[Method] The Margalef richness index （D），Shannon-Wiener index （H′） and Pielou uniformity index （J） were used to evaluate the water quality by combining the eutrophication evaluation index （QB/T）.[Results] Twentythree species of rotifers were detected，belonging to 10 genera，and the dominant genus were Brachionus and Tortoise.The Daotianhe Reservoir in summer and autumn belongs to the middle nutrient type.The water quality of the Daotianhe Reservoir in summer was heavily polluted.The water quality of the Daotianhe Reservoir in the autumn was moderate pollution;the upper and middle sections of the Biyang Lake in summer and autumn belong to the oligotrophic or medium nutrient type，while the lower part of Biyang Lake in summer belongs to the eutrophic type.The upper and middle sections of Biyang Lake in the summer and autumn were in moderate or mild pollution，and the lower part of Biyang Lake in autumn was in heavy pollution.[Conclusion] The evaluation of water quality based on the structural characteristics of rotifer community can be used as an ideal detection index for reservoirs and artificial lakes.

Key words Rotifer;Community structure;Eutrophication;Water quality assessment;Daotianhe Reservoir;Biyang Lake

倒天河位于貴州毕节市七星关区西北角（105°15′02″～105°15′48″E，27°18′35″～27°19′31″N），汇流区域地跨野角、水箐、长春堡、大新桥4个乡镇（办事处），面积约123.44 km2，是毕节市区最主要的集中式饮用水源地[1]。碧阳湖位于毕节市的南部新区（105°30′70″E、27°28′06″N），介于贵毕路新行署与流仓桥之间，碧阳湖是人工湖，面积约20 hm2[2]。轮虫是淡水浮游动物的主要组成部分之一，由于其个体较小、发育时间短，分布广泛，生产量高及对环境反应灵敏，能迅速地反映水体环境的变化，被认为是重要的环境指示生物[3-5]。研究表明，轮虫的密度随水体富营养化程度加剧而增加，而轮虫的组成变化和物种多样性能及时反映水体污染程度，是水域生态系统服务功能的重要评价指标之一，可应用轮虫群落的生态特征及多样性指数对水质进行生物监测[6-10]。该研究对毕节市夏秋季2种不同类型水体（水库和人工湖泊）进行轮虫群落结构特征与水质生态评价的调查，根据 2013 年夏秋季对倒天河水库和碧阳湖进行采样和测定，初步探讨轮虫群落结构特征及水质状况，以期为该区域饮用水安全和水质监测提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 采样点设置和采样时间

根据倒天河水库和碧阳湖实际水环境情况，轮虫采样和采样点设置遵循《湖泊富营养化调查规范（第二版）》[11]要求，选择在碧阳湖的上游、中游和下游相对应的设置3个采样点。由于倒天河水域面积相对较大，受到地理环境条件的制约，只在水库的中段设置了一个采样点。2013年6月中旬到10月中旬，每间隔15 d在这4个采样点分别采集浮游动物样品一次。

1.2 研究材料

采水器（5 000 mL）、25#浮游生物网（网孔0.064 mm）、透明度盘、标本瓶、0.1 mL计数框（20 mm×20 mm）、普通光学显微镜、体视显微镜、甲醛3%～5%、温度计（便携式温度计）、其他。

1.3 样品采集与计算

轮虫定性样品用25#浮游生物网于垂直及水平方向缓慢拖网。水深<2 m时，在0.5 m处采集，深水分层采水面下0.5 m和1.0 m，采样时间 5～10 min，将采好的水样滴入甲醛固定。定量采集时，轮虫定量样品采水20 L，现场加入5%福尔马林溶液进行固定;带回实验室沉淀24～48 h，将采集的水样浓缩至相应体积。计数前将标本充分摇匀，然后注入0.1 mL浮游生物计数框内，在40倍的显微镜下全片观察计数，每个样本重复2次，取其平均值[12]。轮虫种类按《中国淡水轮虫志》等进行鉴定[13-14]。水样于水体表层下0.5 m处采集，水温（WT）、水深（H）等进行现场测定，用透明度盘测定水体的透明度。根据已有研究[15-17]与联合国教科文组织推荐的《微型生物监测新技术 》[18]，选择以下指标来衡量倒天河水库和碧阳湖水质情况：透明度（SD）、水深（H）、 水温（WT）;富营养化评价（QB/T），QB/T=臂尾轮属的种类（B）/异尾轮属的种类（T）;Margalef丰富度指数（D），D=（S-1）/InN;Shannon-Wiener指数（H′），H′=-[（ni/N）In （ni/N）];Pielou均匀度指数（J），J= H′/In2S;上述公式中，S 为种类数，N 为观察到的个体总数;ni为第i种生物的数量[19]。

2 结果与分析

2.1 倒天河水库和碧阳湖夏秋季轮虫的群落组成、数量及优势种

从表1可看出，倒天河水库中段夏秋季共鉴定出7个属，共16种轮虫;碧阳湖夏秋季各采样点共鉴定出10个属，20种轮虫。鉴定结果显示（图1），各采样点不同季节轮虫数量变化明显，倒天河水库中段夏季轮虫数量明显高于秋季轮虫数量，而碧阳湖各段秋季轮虫数量明显高于夏季轮虫数量。倒天河水库中段夏秋季的优势种均为曲腿龟甲轮虫，而碧阳湖上段夏季的优势种是囊形单趾轮虫，秋季的优势种是萼花臂尾轮虫;碧阳湖中段夏季的优势种是浦达臂尾轮虫，秋季的优势种是壶状臂尾轮虫;碧阳湖下段夏季的优势種是浦达臂尾轮虫，秋季的优势种是萼花臂尾轮虫。

2.2 倒天河水库和碧阳湖夏秋季水质生态学评价

2.2.1 富营养化评价。

利用QB/T指数来评价2种水体的富营养化程度，结果发现，倒天河夏秋季水质均为中营养（1≤QB/T<2）;碧阳湖上段夏季的水质为寡营养（QB/T<1），而秋季为中营养（QB/T=1），碧阳湖中段夏季和秋季都为中营养（1≤QB/T<2），碧阳湖下段夏季为富营养（QB/T=3），秋季为中营养（QB/T<2）。

2.2.2 生物多样性指数与水质评价。

从Margalef丰富度指数（D）来看（表2），夏季倒天河D值最低为0.46，碧阳湖上段D值最高为1.27，夏季倒天河和碧阳湖下段的D值均小于1，即水质评价为重污型;碧阳湖上段和中段的D值处于l～3，即水质评价为中污型。秋季碧阳湖下段和上段的D值均小于1，即水质评价为重污型;倒天河和碧阳湖中段的D值均处于l～3，即水质评价为中污型。

利用Shannon-Wiener多样性指数（H′）来对倒天河和碧阳湖各段的水质进行生态学评价，一般情况下，当 H′=0～1时，水质为重污染;H′=>1～3时，水质为中污染;H′>3 时，水质几乎无污染。结果显示（表2），夏季倒天河水库的H′为0.50，水质评价为重污染;而碧阳湖上、中、下各段H′值均在1～3，水质评价均为中污染。秋季碧阳湖下段H′值最低为0.46，水质评价为重污染;而倒天河水库、碧阳湖上段和下段的H′值均在1～3，水质评价均为中污染。

对4个取样点的夏秋两季的Pielou均匀度指数（J）进行比较，当J=0～0.3 时，水质为重污染;当J=>0.3～0.5 时，水质状况为中污染;当J=>0.5～0.8 时，水质状况为轻污染。结果显示，在夏季倒天河的J值最低，为0.28，碧阳湖各段的J值均大于0.50，表明夏季倒天河水质评价为重污染，碧阳湖各段水质评价均为轻污染;在秋季，碧阳湖下段J值最低，为0.20，属于重污染;倒天河水库、碧阳湖上段和中段的J值均超过0.50，都属于轻污染。

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2.3 倒天河水库和碧阳湖夏秋季水体的理化指标

由表3可知，倒天河夏季的水深比秋季的浅，而碧阳湖上段和中段夏季的水深都比秋季的深。通过比较倒天河和碧阳湖4个采样点夏秋两季的透明度，发现夏季的透明度明显比秋季的高，其中透明度最高的是夏季倒天河，而透明度最低的是秋季碧阳湖下段。从水温上来看，倒天河水温夏秋两季差别不大，平均相差在4 ℃以内，碧阳湖上段夏秋两季平均水温相差在2 ℃以内，碧阳湖中段夏秋两季平均水温相差在3 ℃以内，碧阳湖下段夏季和秋季的平均水温也相差3 ℃左右。

3 结论与讨论

从种类组成上看，螺形龟甲轮虫、矩形龟甲轮虫、针簇多肢轮虫、萼花臂尾轮虫、壶状臂尾轮虫和角突臂尾轮虫等富营养化轮虫指示种均有出现[9，20]，其中曲腿龟甲轮虫、萼花臂尾轮虫、浦达臂尾轮虫和壶状臂尾轮虫均是优势种，结合富营养化评价指标QB/T值的大小综合来看，倒天河中段和碧阳湖各段夏秋季的水体呈现一定的富营养化水平，在此次调查中评价为中度富营养化。从空间丰度水平分布看，夏季碧阳湖各采样点（碧阳湖上段除外）轮虫密度均低于倒天河水库中段采样点，而秋季碧阳湖各采样点轮虫密度明显高于倒天河水库中段采样点，说明水库和人工湖泊这2种不同类型的水体中轮虫密度与生物量的变化可能与季节变化、透明度、富营养化及水质污染程度有关[20-21]。

轮虫对环境反应敏感，常作为水体的指示生物，因此在评价水体营养状态和污染状况等方面受到广泛的关注，Margalef丰富度指数（D）、Shannon-Wiener多样性指数（H′）及Pielou均匀度指数（J）是评价水体污染的常用指标[15-16]。在此次调查中，采用这3个指数来对倒天河和碧阳湖各段的水质进行评价，综合各种指数评价结果表明，夏季倒天河水库中段和秋季碧阳湖下段的水质处在重污染的状况，秋季倒天河水库中段的水质处在中或轻污染的状况，而夏季碧阳湖下段和秋季碧阳湖上段的水质不同指数的评价结果不太一致。

从水体理化指标来看，倒天河水库和碧阳湖各段在透明度上存在着比较明显的季节差异，其中夏季的倒天河水库透明度最高，而秋季的碧阳湖下段的透明度最低。夏秋两季的水温变化波动差异不大，倒天河和碧阳湖夏秋两季的水温变化均在4 ℃以内。一般来说，夏季温度较高，透明度高，水流量较大，轮虫新陈代谢的速度加快，导致生长速率加快，这对轮虫的生存和繁殖起着直接或间接的作用。秋季时汛期结束，水流量相对较少，各类水体中可能含有较多的细菌和腐殖质，使水质变差，水体透明度降低，浮游植物数量下降，轮虫的生存环境受到影响，不利于轮虫的生长繁殖。因此，季节是维持河流轮虫群落稳定的重要因素，而温度和透明度是季节变化中影响轮虫群落的关键因素[22]。此次调查的理化指标不够全面（仅有水深、水温和透明度3个指标），有关轮虫群落结构特征与理化因子之间的关系还有待进一步的研究。因此，在对倒天河水库和碧阳湖的水生态系统进行水质评价工作时，需要进行多方面的评定，以便全面、准确地进行水质生态学评价。

参考文献

[1]莫世江，张鹏飞，丁卫红.毕节市倒天河水库水质分析[J].贵州教育学院学报（自然科学），2006，17（2）：71-73.

[2] 李秋娟，李仰征，王芳，等.七星关区倒天河不同河段冬季水质污染状况及原因分析[J].贵州师范大学学报（自然科学版），2014，32（5）：38-41.

[3] 饶利华，吴芝瑛，徐骏，等.杭州西湖轮虫的群落结构及与水体环境因子的关系[J].湖泊科学，2013，24（6）：138-146.

[4] 郑金秀，池仕运，李聃，等.富营养化对浅水湖泊轮虫种群结构影响研究[J].生态环境学报，2014，23（12）：1694-1971.

[5] BAIO C，BOAVIDA M J.Rotifers of Portuguese reservoirs in river Tejo catchment：Relations with trophic state[J].Limnetica，2005，24（1/2）：103 -114.

[6] 刘成士，黄燕，刘瑜，等.青山水库轮虫群落结构特征的时空差异对水质变化的影响[J].海洋与湖沼，2015，46（3）：694-702.

[7] OFFEM B O，SAMSONS Y A，OMONIYI I T，et al.Dynamics of the limnological features and diversity of zooplankton populations of the Cross River System SE Nigeria[J].Knowledge and anagement of aquatic ecosystems，2009，393（2）：1-19.

[8] 都雪，王齐东，张超文，等.洪泽湖轮虫群落结构及其与环境因子的关系[J].湖泊科学，2014，26（2）：269-276.

[9] 杨威，刘琪，张婷婷，等.淮北采煤塌陷区小型湖泊春季轮虫的群落结构特征[J].淮北师范大学学报（自然科学版），2018，39（2）：46-52.

[10] 高利娥，卫佳宁，杨蕾蕾，等.太原市河道轮虫群落结构特征及水质评价[J].山西师范大学学报（自然科学版），2016，30（4）：69-74.

[11] 金相灿，屠清瑛.湖泊富营养化调查规范[M].2版.北京：中国环境科学出版社，1990.

[12] 章宗涉，黄祥飞.淡水浮游生物研究方法[M].北京：科学出版社，1991.

[13] 王家楫.中国淡水轮虫志[M].北京：科学出版社，1961.

[14] 诸葛燕.中国典型地带轮虫的研究[D].武汉：中国科学院水生生物研究所，1997.

[15] 饶小珍，许友勤，陈寅山.福州内河的轮虫与水质污染评价[J].福建师范大学学报（自然科学版） ，2000，16（1）：71-75.

[16] 翟世涛，杨健，张磊，等.三峡库区支流域澎溪河浮游动物的季节性变化与水质评价[J].中国农学通报，2012，28（4）：307-312.

[17] 马文华，张玮，顾琬雯，等.河口区新建河道轮虫群落演替及与水环境的关系[J].环境科学，2014，35（9）：3513-3521.

[18] 沈韞芬，章宗涉，龚循矩，等.微型生物监测新技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1990：134-137.

[19] SPATHARIS S，ROELKE D L，DIMITRAKOPOULOS P G，et al.Analyzing the （mis） behavior of Shannon index in eutrophication studies using field and simulated phytoplankton assemblages[J].Ecological indicators，2011，11（2）：697-703.

[20] 高原，李新辉，赖子尼，等.珠江三角洲河网浮游轮虫的群落结构[J].应用生态学报，2014，25（7）：2114-2122.

[21] 王超，王兰，周忠泽.升金湖轮虫的群落结构特征及其与环境因子之间的关系[J].生物学杂志，2016，33（2）：30-34.

[22] 邱小琮，赵红雪，孙晓雪.沙湖浮游动物与水环境因子关系的多元分析[J].生态学杂志，2012，31（4）：896-901.