太湖梅梁湾和东太湖浮游甲壳动物季节变化比较研究

黄晓峰，邱伟建，沈 冀，蒋 俊，廖瑜欣，于耀栋，过嘉豪,钟春妮，杨桂军

（1.无锡市太湖湖泊治理股份有限公司，江苏 无锡 214062;2.中国科学院南京地理与湖泊研究所，江苏 南京210008；3.江南大学环境与土木工程学院，江苏 无锡 214122）

0 引言

浮游甲壳动物是水生态系统的重要组成部分,在水生态系统的能量流动和物质循环中发挥着重要的作用[1]，一方面，浮游甲壳动物摄食藻类和细菌[2]，另一方面浮游甲壳动物又是许多鱼类的重要食物[3]。因为浮游甲壳动物对水质的变化比较敏感，所以浮游甲壳动物还是水质的重要指示种群[4]。

从20世纪80年代中后期开始，太湖流域周边经济快速发展，各种点源、面源污染物不断排入太湖中，湖水富营养化问题日益严重[5-6]。2007年太湖蓝藻水华事件以后，国家和地方政府投入了大量的资金进行太湖周边污染物的控制以及太湖水治理，太湖水质整体明显改善[6]。然而，研究发现2015年太湖水生植被严重退化，其中2015年夏季水生植被分布区面积仅占2014年夏季的20.14%，2015年冬季水生植被分布区面积仅占2014年冬季的8.94%[7]。太湖水生植物的变化反映了太湖水质和水生植物群落结构的变化特征。另外，2017年太湖出现了有记载以来面积最大的蓝藻水华，面积达1 403 km2[6]。梅梁湾是太湖典型的藻型湖区，每年的夏季和秋季都会爆发蓝藻水华；而东太湖湖中高等水生植物生长茂盛，则是典型的草型湖区。黄祥飞等[8]的研究发现随着东湖富营养化程度的加重，浮游动物的丰度和生物量增大了，但浮游动物却呈小型化的趋势。刘佳等[9]研究发现太湖梅梁湾的浮游甲壳动物也有类似的规律。为了更好的了解目前太湖的浮游甲壳动物和水质情况，2017年7月～2018年6月对太湖梅梁湾和东太湖的浮游甲壳动物以及环境因子开展了一周年的调查。该调查结果为太湖生态系统的管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 采样点的设置

2017年7月～2018年6月，在太湖梅梁湾和东太湖各布设3 个采样点，进行浮游甲壳动物和水体环境因子的现场调查。采样点布设见图1。

图1 梅梁湾与东太湖采样点位置

1.2 样品的采集与处理

样品每月采集1 次，采集的湖水分2 层（表层（0～50 cm）和中下层（100～150 cm））置于5 L 的有机玻璃柱状采水器中混匀，取5 L 水样用48 μm 的筛网进行过滤，并将过滤后的浮游甲壳动物转移至50 mL 的方形瓶，同时加入4%的甲醛保存样品。另取1 L 混合水样，带回实验室后按文献[10]方法分析水样理化指标（如TN,TP 等），并在现场测定水深、水温、透明度、pH 值，水样理化指标具体测定方法详见文献[10]。

1.3 浮游甲壳动物计数与生物量换算

浮游甲壳动物根据文献[11-12]在显微镜下进行分类、计数。每一种浮游甲壳动物测量至少30 个个体，按照文献[13-15]算出体积，然后按浮游甲壳动物密度1 mg/mm3进行换算。文中的生物量均为湿重。

1.4 数据分析

数据处理过程中，制图使用Origin 2017 软件，用t 检验法分析2 个湖区物理、化学和浮游甲壳动物的差异，所有的数据统计分析均使用SPSS 22.0 软件进行，显著性差异水平采用P ＜0.05。

2 研究与分析

2.1 太湖梅梁湾和东太湖环境因子季节变化

调查期间，梅梁湾和东太湖理化参数平均值及其差异性见表1，其中梅梁湾湖区的TN，溶解性TN，TP 和溶解性TP 浓度均显著高于东太湖（P＜0.05），说明梅梁湾富营养水平高于东太湖。

表1 梅梁湾、东太湖环境参数均值、范围及均值差异比较

太湖梅梁湾和东太湖环境因子季节变化情况见图2。由图2可以看出，梅梁湾TN 浓度显著高于东太湖（P<0.05）。其中梅梁湾和东太湖TN 质量浓度最高值均出现在2018年5月，分别为3.200，2.827 mg/L，最低值出现在2018年2月，分别为1.988，1.523 mg/L；梅梁湾和东太湖最大值分别出现在2017年7月和2018年6月，分别为0.505，0.203 mg/L，最小值出现在2018年2月，分别为 0.052，0.023 mg/L。2017年7～10月份，梅梁湾湖区NH3-N小于东太湖湖区，其余月份都大于东太湖，NO3--N变化趋势也与NH3-N 类似，总体来看，梅梁湾湖区NH3-N 和NO3--N 仍然高于东太湖湖区。梅梁湾和东太湖湖区PO43--P 没有明显的规律。梅梁湾叶绿素a 浓度都显著高于东太湖，尤其是2018年6月，梅梁湾叶绿素a 质量浓度达150.57 μg/L，而东太湖只有32.61 μg/L。

图2 梅梁湾和东太湖主要环境因子季节变化

2.2 梅梁湾和东太湖浮游甲壳动物季节变化情况

2.2.1 浮游甲壳动物种类组成比较

梅梁湾、东太湖浮游甲壳动物种类组成比较见表2。由表2可以看出，梅梁湾、东太湖都鉴定出浮游甲壳动物各14 种。梅梁湾与东太后浮游甲壳动物种类组成没有什么差异。

表2 梅梁湾、东太湖浮游甲壳动物种类组成比较

2.2.2 浮游甲壳动物数量和生物量比较

梅梁湾、东太湖浮游甲壳动物年平均数量和生物量情况见图3。

图3 梅梁湾、东太湖浮游甲壳动物年平均数量和生物量情况

由图3可以看出，梅梁湾和东太湖浮游甲壳动物年平均密度为144.7，77.1 ind./L，梅梁湾桡足类数量年平均为76.3 ind./L，显著高于东太湖49.2 ind./L（P<0.05）。梅梁湾枝角类年平均密度同样显著高于东太湖,分别为68.4，27.9ind./L（P<0.01）。梅梁湾湖区桡足类年平均生物量与东太湖没有显著差异,而梅梁湾湖区枝角类年平均生物量显著高于东太湖，分别为0.692 7，0.448 0 mg/L（P<0.05）。

梅梁湾、东太湖浮游甲壳动物数量和生物量季节变化见图4。由图4可以看出，梅梁湾浮游甲壳动物数量在2017年7月与2018年6月较高，且都明显高于同一时期东太湖游甲壳动物数量，梅梁湾浮游甲壳动物生物量也表现出类似的规律。与其它季节相比，梅梁湾和东太湖浮游甲壳动物数量以及生物量在冬季处于最低。梅梁湾浮游甲壳动物密度呈现冬、春季低，夏、秋季高的规律，最高密度出现在2018年6月，为720.1 ind./L；而东太湖为春、夏季高，秋、冬季低的规律，最高密度出现在2018年6月，为207.2 ind./L；梅梁湾和东太湖浮游甲壳动物生物量变化规律与数量变化规律类似。

图4 梅梁湾、东太湖浮游甲壳动物数量和生物量季节变化

梅梁湾、东太湖桡足类和枝角类数量所占比例季节变化比较见图5。由图5可以看出，梅梁湾桡足类在冬、春季占优势，而枝角类在夏、秋季占优；而东太湖除了2018年4月由枝角类占主导以外，其他月份都是桡足类数量占优。

图5 梅梁湾、东太湖桡足类和枝角类数量所占比例季节变化比较

2.2.3 浮游甲壳动物优势种比较

梅梁湾和东太湖浮游甲壳动物优势种季节变化情况见图6。由图6可以看出，无节幼体nauplius 是梅梁湾浮游甲壳动物第一优势种，其平均密度为52 ind./L，占总浮游甲壳动物数量比例为35.94%；角突网纹溞Ceriodaphnia cornuta 是第二优势种，平均密度为32.5 ind./L，占比为22.46%；简弧象鼻溞Bosmina coregoni 作为第三优势种，平均密度为31.9 ind./L，其数量占比为22.06%。其中，无节幼体最高密度为384 ind./L 出现在2018年6月，角突网纹溞年2018年6月出现密度最高值为208 ind./L，简弧象鼻溞年最高密度出现在2017年7月，为170 ind./L。

图6 梅梁湾和东太湖浮游甲壳动物优势种季节变化情况

与梅梁湾类似，无节幼体是东太湖浮游甲壳动物第一优势种，其平均密度为27.6 ind./L，占总浮游甲壳动物数量比例为35.81%；简弧象鼻溞为第二优势种，平均密度为17.6 ind./L，占比为22.77%；中华窄腹剑水蚤Limnoithona sinensis 作为第三优势种，其年均密度为13.5 ind./L，其数量占比为17.51%。东太湖无节幼体最高密度为92 ind./L，出现在2018年6月；简弧象鼻溞最高密度出现在2018年4月，为106.7 ind./L，中华窄腹剑水蚤最高密度为39.3 ind./L，出现在2017年7月。

2.2.5 浮游甲壳动物数量与环境因子相关性分析

对梅梁湾和东太湖桡足类、枝角类数量与环境因子进行了Pearson 相关分析，分析结果见表3。梅梁湾枝角类数量与水温、叶绿素a、藻类数量、TP 显著正相关性，其相关系数分别为0.647，0.779，0.820，0.669；梅梁湾桡足类数量也与叶绿素a 浓度存在显著相关性；梅梁湾枝角类数量与溶解性TN 显著负相关，相关系数为-0.593。与梅梁湾不同，东太湖枝角类数量与环境因子没有显著相关性，而东太湖桡足类数量与水温显著正相关，相关系数为0.646；东太湖桡足类数量与SS 显著负相关，相关系数为-0.588。

表3 梅梁湾和东太湖浮游甲壳动物和环境因子相关性分析

3 讨论

叶绿素a 的浓度是衡量水体浮游植物生物量的主要指标，是浮游动物的主要食物来源之一，因此水体中浮游植物的数量与浮游动物的生长繁殖密切相关[4]。本研究中梅梁湾叶绿素a年平均质量浓度为57.10 μg/L，而东太湖叶绿素a年平均质量浓度为23.19 μg/L，梅梁湾叶绿素a年平均浓度是东太湖的2.46 倍。研究发现梅梁湾浮游植物年平均密度为10.5×107cells/L，而东太湖为2.1 × 107cells/L，梅梁湾浮游植物年平均数量是东太湖4.94 倍。本研究梅梁湾枝角类数量与叶绿素a 和浮游植物数量极显著正相关（表3）。梅梁湾充足的食物有利浮游甲壳动物的生长和繁殖[16]。高等水生植物是水生态系统中重要的初级生产者，影响浮游动物的种类组成、密度、多样性指数改变的重要因素之一[17]。水生高等植物通过与藻类竞争N,P 营养盐和光照[18]，从而抑制藻类的生长于繁殖。另外，水生植物还可以通过分泌化感物质抑制藻类的生长[19]。王晓菲等[20]报道，东太湖水生植物区域浮游动物数量低于敞水区。因此，东太湖藻类受到水生高等植物的强烈抑制作用。水温是决定浮游甲壳动物和藻类生长、繁殖的重要因素之一[21]。本研究结果显示梅梁湾夏、秋季叶绿素a 浓度高于冬、春季，充足的藻类为东太湖浮游甲壳动物的生长和繁殖提供了食物；反之，冬季水温低，藻类生长缓慢，导致浮游甲壳动物食物匮乏。本研究梅梁湾枝角类数量与水温存在显著相关性，相关系数为0.647（表3）。王颖等[22]报道梅梁湾浮游甲壳动物数量冬、春季低，夏、秋季高。东太湖叶绿素a 也表现为夏、秋季显著高于冬、春季。水生植物除了吸收水体N，P 等营养盐外，还可作为浮游甲壳动物躲避鱼类捕食的避难所[23]。太湖的鱼类主要优势种为湖鲚[24]，其主要捕食大型浮游甲壳动物[25]。从水利部太湖流域管理局《太湖健康状况报告》 得知，政府从2012年开始，多次组织对水生植物进行收割、打捞，2014，2015年收割、打捞水生植物的总量分别为28和17 万t，且人工收割打捞工程重点集中在东太湖和东西山之间[27]，水草打捞时间一般从夏季开始。所以，可以推测东太湖秋季时已有大量水生植物被收割、打捞掉，使得浮游甲壳动物失去了躲避鱼类捕食的场所，其数量将大幅减少。这可能是东太湖秋季浮游甲壳动物相比春季和夏季要低的原因。

4 结论

（1）太湖梅梁湾浮游甲壳动物数量显著高于东太湖，其年平均密度分别为144.7，77.1 ind./L。

（2）梅梁湾浮游甲壳动物优势种为无节幼体、角突网纹溞、简弧象鼻溞，其年平均密度分别为52.0，32.5，31.9 ind./L；而东太湖浮游甲壳动物优势种为无节幼体、简弧象鼻溞、中华窄腹剑水蚤，其年平均密度分别为27.6，17.6，13.5 ind./L。

（3）梅梁湾浮游甲壳动物数量季节变化特征为冬、春季低，夏、秋季高；而东太湖则为春、夏季高，秋、冬季低。

（4）梅梁湾枝角类数量与水温、叶绿素a、藻类数量、TP 存在显著相关性，与溶解性TN 显著负相关，梅梁湾桡足类数量与叶绿素a 浓度显著负相关；东太湖桡足类数量与水温显著正相关，与SS 显著负相关。