贵州普定水库后生浮游动物群落结构特征及其水质指示作用

朱冲冲　李秋华　陈文生　李钥　胡月敏

摘要：于2015年枯水期（1月）、丰水期（7月）对普定水库进行2次采样调查，分析普定水库后生浮游动物的群落结构特征及其水质状况。结果表明：共鉴定后生浮游动物28个种（属），其中轮虫个18种（属），占总物种数的6429%，桡足类3个属，占10.71%，枝角类7个种（属），占25.00%。枯水期优势种为腹尾轮虫（Gastropus sp.）、长额象鼻溞（Bosmina longirostris）、頸沟基合溞（Bosminopsis deitersi），丰水期优势种主要为曲腿龟甲轮虫（Keratella valga）、角突臂尾轮虫（Brachionus angularis）、腹尾轮虫（Gastropus sp.）、疣毛轮虫（Synchaeta sp.）、中剑水蚤（Mesocyclops sp.）、镖水蚤（Diaptomidae sp.）、无节幼体（Nauplius）、长额象鼻溞（Bosmina longirostris）。枯水期、丰水期总丰度分别为47784、918.18 ind/L，枯水期、丰水期总生物量分别为0.58、5.04 mg/L。通过现存量法、优势种指示法、多样性指数法和理化分析法综合评价发现，普定水库正处于中营养-轻度富营养化状态。

关键词：普定水库;后生浮游动物;群落结构;水质指示

中图分类号： S181;X524  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2019）03-0273-05

后生浮游动物作为初级消费者，是湖泊生态系统要素循环中的一个重要环节，通过上下行效应影响其他营养级的结构[1]，在物质循环和能量流动等生态过程中起着至关重要的作用[2]，其变化会直接或间接地影响同一湖泊生态系统中其他水生生物的分布状况。水体富营养化是后生浮游动物群落结构变化的主要动因之一[3]，水域生态环境的优劣可以通过后生浮游动物的种类组成及现存量的多寡得到准确反映[4]。因此，后生浮游动物也常用作水环境监测和评价的指标之一[5]。

普定水库是一座集发电、供水、灌溉、养殖及旅游等多功能于一体的水库，是安顺地区重要的饮用水源地。有关普定水库后生浮游动物的研究仅在2011年3月有报道[6]，但是近年来随着周边环境和水体环境的污染加重，导致其水生生态系统和水质状况受到严重威胁，生境的改变势必会引起普定水库后生浮游动物群落结构的改变。因此，本研究通过对普定水库枯水期、丰水期后生浮游动物群落结构特征及水质理化参数进行调查分析，结合后生浮游动物丰度、生物量、生物多样性及物种与环境因子之间的关系，研究后生浮游动物群落结构特征及其影响因子，运用现存量法、优势种指示法、多样性指数法和理化分析法对普定水库的水质状况进行综合评价，从而为黔中地区水生生物研究提供一定的数据基础，也为预防和治理黔中地区水库的富营养化状况提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 水库概况及采样点设置

普定水库位于贵州省安顺市普定县，该地属亚热带湿润性季风气候，是乌江上游的大型河道型水库。普定水库距县城8 km，坝址以上控制流域面积为5 871 km2，正常蓄水位为1 145 m，相应库容为3.60亿m3，是安顺地区重要的饮用水源地。近年来，随着经济社会的发展，水体污染和富营养化问题日趋严重，水体生态环境急剧恶化，亟需相关部门的重视与治理。

本研究于枯水期（2015年1月）、丰水期（2015年7月）进行样品采集。根据普定水库的水域特点，共布设5个采样点，从上游到下游分别为哪叭（105°43′08″E，26°21′36″N）、三岔街（105°43′40″E，26°22′34″N）、小河（105°44′10″E，26°23′13″N）、码头（105°45′22″E，26°22′16″N）、大坝（105°48′29″E，26°22′41″N），详见图1。

1.2 样品的采集与处理

定性样品用13#浮游生物网于水平、垂直方向按“∞”形缓慢拖网，定量样品于每个采样点设上中下3层，用5 L采水器采集水样，每层采集20 L水样，用25#浮游生物网现场过滤并装入塑料瓶中，加入5%福尔马林溶液（甲醛）固定，于实验室进行镜检。参考《中国淡水轮虫志》[7]《中国动物志·淡水桡足类》[8]《中国动物志·淡水枝角类》[9]，在实验室中对样品进行种类鉴定与计数。参考《湖泊富营养调查规范》中的个体湿质量及简化公式求得轮虫生物量;桡足类、枝角类则根据体长与体质量回归方程，由体长求得生物量，生物量皆为湿质量[10]。

按照GB 3838—2002《地表水环境质量标准方法》测定总氮（TN）、无机态氮（DIN）、总磷（TP）浓度等指标;叶绿素a（Chla）浓度采用改良的反复冻融、丙酮萃取法进行测定[11];透明度（SD）用塞氏盘现场测定;水温（WT）、pH值用DZB-718型便携式水质多参数测定仪原位现场测定。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 优势度分析 根据每个种的优势度（Y）来确定浮游动物优势种，优势度的计算公式如下：

1.3.6 数据处理方法 用Origin绘制浮游动物丰度、生物量和富营养化指数分布情况;用R语言进行非度量多维尺度分析（NMDS）。

2 结果与分析

2.1 后生浮游动物群落结构特征

由表2可以看出，从普定水库中共鉴定后生浮游动物28个种（属），其中轮虫18个种（属），占总物种数的64.29%;桡足类3个属，占10.71%;枝角类7个种（属），占25.00%。从季节上看，枯水期出现的浮游动物数量为18个种（属），优势种为腹尾轮虫、长额象鼻溞、颈沟基合溞。丰水期出现的浮游动物数量为27个种（属），优势种主要为曲腿龟甲轮虫、角突臂尾轮虫、腹尾轮虫、疣毛轮虫、中剑水蚤、镖水蚤、无节幼体、长额象鼻溞。枯水期出现的后生浮游动物物种数要小于丰水期，2个季节出现的物种差异不大，枯水期和丰水期种类的相似度为 75.56%。普定水库后生浮游动物以广温种类为主，且轮虫种类较多，桡足类、枝角类种类较少。本调查结果与贵州省三板溪水库、百花湖水库麦西河口后生浮游动物的调查结果相似[18-19]。

由图2、图3可以看出，枯水期、丰水期总丰度分别为477.84、918.18 ind/L，枯水期枝角类的丰度贡献量最大（58.76%），轮虫的丰度贡献量次之（39.97%），桡足类的最小（1.36%）;丰水期枝角类丰度的贡献量最大（40.67%），桡足类丰度的贡献量次之（33.21%），轮虫的最小（26.12%）。枯水期、丰水期的总生物量分别为0.58、5.04 mg/L（图2）。枯水期枝角类生物量的贡献量最大（75.47%），桡足类生物量的贡献量次之（19.51%），轮虫的最低（5.02%）;丰水期桡足类生物量的贡献量最大（84.66%），枝角类生物量的贡献量次之（13.80%），轮虫的最低（1.54%）。由图2还可以看出，枯水期哪叭、三岔街的丰度、生物量远高于小河、码头、大坝，丰水期码头的丰度、生物量最低，大坝的最高;哪叭、三岔街丰水期的丰度低于枯水期，生物量高于枯水期。

2.2 非度量多维尺度分析

非度量多维尺度分析根据样品中包含的后生浮游动物的物种信息，以点的形式反映在多维空间上，而对不同样品间的差异程度，则是通过点与点间的距离体现的，最终获得样品的空间定位点图。非度量多维尺度分析中的压力值（stress）较大（0.25），表明普定水库后生浮游动物群落结构很难由少数主轴表示。由图4可以看出，在非度量多维尺度分析的排序结果中，丰水期的采样点分布于主轴2的右侧，而枯水期分布于主轴2的左侧，也反映了群落结构的水文季节性。

2.3 水质状况分析

2.3.1 现存量法与水质评价 由“2.1”节可知，枯水期、丰水期总丰度分别为477.84、918.18 ind/L，枯水期、丰水期总生物量分别为0.58、5.04 mg/L。由于本调查以后生浮游动物为主，没有把原生动物计算在内，所以本研究得出的丰度、生物量要低于实际浮游动物的丰度、生物量，只能以普定水库丰水期现有生物量作为富营养化状况评价指标，得出普定水库丰水期处于富营养状态的结论。

2.3.2 优势种法与水质评价 长额象鼻溞在枯水期、丰水期的调查中均为主要优势种，而长额象鼻溞习居于富营养型的水域中，属于中富营养水体指示种，可判断普定水库枯水期、丰水期均存在不同程度的富营养化。普定水库中存在7种轮虫，被认为是富营养型湖泊的良好指示种[17]，分别是螺形龟甲轮虫、裂足臂尾轮虫、角突臂尾轮虫、剪形臂尾轮虫、圆筒异尾轮虫、裂痕龟纹轮虫、沟痕泡轮虫。综合后生浮游动物优势种与常见种的指示分析，普定水库已处于中度污染水平。

2.3.3 Shannon-Wiener指数、Margalef指数与水质评价 利用Shannon-Wiener指数、Margalef指数对普定水库进行富营养化分析。表3结果显示，普定水库枯水期小河、码头点为中度污染，其他3个采样点水质较好，为轻度污染;丰水期各采水点均为轻度污染。综合生物多样性指数来看，普定水库已处于轻-中度污染状况。

2.3.4 理化分析法与水质评价 用理化指标评价标准对理化数据进行评价分析。由表4可以看出，枯水期TN、TP营养盐平均值分别为3.44、0.04 mg/L，丰水期TN、TP营养盐平均值分别为3.62、0.03 mg/L，远高于国际上一般标准的水体富营养化发生的质量浓度[16];叶绿素a（Chla）浓度指标评价结果显示，水库水质为中-富营养化水平;透明度指标评价结果显示，水库水质为中营养化水平。采用Chla、TP、TN、SD 4个理化指标作为普定水库综合营养状态评价指标。由图5可以看出，在枯水期，除了大坝为中营养型，其他各点均为轻度富营养型;在丰水期，各点均为轻度富营养型。综合各项理化因子和综合营养指数来看，普定水库处于轻度富营养化状况。

3 讨论

3.1 后生浮游动物群落结构特征

普定水库后生浮游动物均为亚热带水体常见种类，优势类群为轮虫，桡足类次之。因为轮虫具有个体较小、发育快、生命周期短等特点，在淡水生态系统中常处于优势地位。在本研究中，轮虫的种类和丰度远高于枝角类、桡足类。后生浮游动物的种类数、丰度及生物量受到轮虫的影响最大，总体呈现出春夏较秋冬高的现象。在一般情况下，后生浮游动物的丰度和生物量呈正相关，但是，枯水期哪叭、三岔街的丰度要高于丰水期码头，而生物量却低于丰水期码头;丰水期哪叭的丰度明显低于丰水期三岔街，生物量却高于丰水期三岔街。这是由于丰度和生物量不一定呈显著正相关，生物量的计算还要考虑个体湿质量的大小[20]。桡足类个体湿质量要大于轮虫和枝角类，枯水期哪叭、三岔街轮虫和枝角类所占比例较大，桡足类所占比例较低，而丰水期码头桡足类所占比例较大;丰水期三岔街轮虫和枝角类所占比例比较大，桡足类所占比例明显低于丰水期哪叭。枯水期桡足类丰度远低于丰水期，这是枯水期后生浮游动物生物量低于丰水期的主要原因。因此，需要结合后生浮游动物丰度和生物量才更能反映后生浮游动物现存量的真实情况。

从季节上看，枯水期出现的后生浮游动物有18个种（属），优势种为腹尾轮虫、长额象鼻溞、颈沟基合溞。丰水期出现的后生浮游动物有27个种（属），优势种主要为曲腿龟甲轮虫、角突臂尾轮虫、腹尾轮虫、疣毛轮虫、中剑水蚤、镖水蚤、无节幼体、长额象鼻溞。可见优势种群发生了较大的变化，相比于枯水期来说，丰水期的优势种群变多，一些原有的优势种被新的优势种群所替代。

3.2 水质指示分析

由于本研究主要以后生浮游动物为主，没有将原生动物计算在内，采样点也比较少，不能从整体上反映普定水库的实际情况。因此，本研究以后生浮游动物现存量作为判定水体富营养化的标准，容易出现评价误差，不能真实反映水体富营养化状况，可以不考虑。值得提出的是，在枯水期，哪叭、三岔街、码头3个点的叶绿素a（Chla）浓度已经高于26 mg/L，根据分级标准已达到富营养化状态。普定水库位于贵州高原喀斯特地区，接纳来自喀斯特河流带来的大量营养盐，具有独特的温度、光照等水文特征，形成高钙、高碱度的水体环境，由于溶解二氧化碳的施肥效益，浮游植物利用光合作用迅速繁殖，较易导致富营养进程速度加快。而且氮、磷是形成富营养化的限制物质，其中磷是多数湖泊水体富营养化的最关键限制物质[21]。本研究中，枯水期总氮浓度为（3.44±0.34） mg/L，总磷浓度为（0.04±0.00） mg/L，丰水期总氮浓度为（3.62±0.15） mg/L，总磷浓度为（0.03±0.01） mg/L，远高于国际上一般标准的水体富营养化发生的质量浓度[14]。营养盐已经能够满足后生浮游生物生长的需求，相对高的营养盐浓度变化对后生浮游动物群落结构动态的变化影响不大，营养盐不是影响后生浮游动物群落结构变化的主要環境因子。后生浮游动物的种类和丰度与pH值密切相关，轮虫和大多数桡足类适合在碱性水体中生存，而枝角类一般生活在酸性、中性及微碱性的水体中[22]。总体来说，利用后生浮游动物和理化指标对普定水库富营养化评价得到的结果基本一致。

4 结论

（1）本研究共鉴定后生浮游动物28个种（属），其中轮虫18个种（属），占后生浮游动物总物种数的64.29%;桡足类3个属，占10.71%;枝角类7个种（属），占25.00%。枯水期出现的后生浮游动物有18个种（属），优势种为腹尾轮虫、长额象鼻溞、颈沟基合溞。丰水期出现的后生浮游动物有27个种（属），优势种主要为曲腿龟甲轮虫、角突臂尾轮虫、腹尾轮虫、疣毛轮虫、中剑水蚤、镖水蚤、无节幼体、长额象鼻溞。枯水期、丰水期总丰度分别为477.84、918.18 ind/L，枯水期、丰水期总生物量分别为0.58、5.04 mg/L。（2）通过现存量法、优势种指示法、多样性指数法和理化分析法综合评价得出，普定水库正处于中营养-轻度富营养化状态。

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