赣北稻田水体中浮游动物群落特征

吴 嫔，朱玉麟，赖 乾，江 婷，吴 松，熊忠华*，肖海军，2*

（1.江西农业大学 昆虫研究所，江西 南昌 330045；2.北京林业大学 草业与草原学院，北京，100083）

【本研究切入点】在本试验研究中，笔者通过采用田间调查、实验室鉴定和多样性分析方法，对赣北稻田水生生态系统中浮游动物的种类组成、优势种、丰富度以及多样性进行系统调查分析，明确所调查的稻田水生生态系统中浮游动物种类和种群丰富度、多样性特性及其对稻田农药施用的响应。【拟解决的关键问题】研究结果对于监测和评估区域稻田水体的营养富集状况、稻田水生生态系统的健康水平以及采取一些相应的稻田水肥和农药管理措施具有重要的理论和实践意义。

1 材料和方法

1.1 样点设置

本实验在江西省赣北宜春、南昌和九江3市6县中选取了9个试验样点（表1），每个样点根据田块大小均匀分成无药区（Un-spray area：UA）和施药区（Spray area：SA）2个小区。每个小区设置3个重复，每个重复在采样前提前挖好水坑方便采样，水坑大小约为30 cm×30 cm×20 cm，在每个采样坑设置一根白色PVC管作为采样标志，于2020年8月下旬水稻扬花期对9个稻田采样点的农药施用区和无农药区采集浮游动物水样并鉴定分析。

表1 赣北3地市各浮游动物采样点信息Tab.1 The distribution of sampling sites in Northern Jiangxi

1.2 采样方法

在试验样点的无药区与施药区用采样瓶在各个重复中取2 L水并用25号浮游生物网（64µm）过滤，将过滤后的样品收集在50 mL透明塑料样品瓶中，现场使用4%福尔马林溶液固定保存样品。

实验室内使用虎红钠盐将浮游动物样品染色，在显微镜下进行种类鉴定，将浮游动物鉴定到物种水平。其中桡足类的无节幼体数量较多，无法鉴定到种，在进行数据统计分析时，合并统计为无节幼体。种类分类鉴定参照《中国淡水轮虫志》、《中国动物志.淡水枝角类》和《中国动物志.淡水桡足类》[10-12]。

1.3 数据处理

使用Excel 2010 统计数据，计算Margalef 丰富度指数、Shanno-Weiner 多样性指数、Pielou 均匀性指数；使用SPSS 25 统计软件对实验数据进行差异显著性检验；使用Graphpad Prism 9 软件进行数据绘图。Margalef 丰富度指数、Shanno-Weiner 多样性指数及Pielou 均匀性指数的计算公式如下[13-15]。Margalef 丰富度指数：

式（1）中：s为物种的数目，N为所有物种的个体数之和。

Shanno Weiner多样性指数：

式（2）中：Pi为第i个种在全体物种中的重要性比例，如以个体数量而言，ni为第i个种的个体数量，N为总个体数量，则有Pi＝ni/N。

这是《战斗宣言》中的一句唱词，在西媒报道中引起广泛争议的正是配唱部分中“杀杀杀”的翻译。在作为研究对象的九篇西媒报道中，有三篇以“kill,kill,kill”或“waiting for order to kill”作为大字标题（Boeen 2016;Conner 2016;The Guardian 2016），占据相当大的版面，给读者以强烈的视觉冲击，让人感觉触目惊心，仿佛解放军是一支本性嗜杀的军队，正在以杀戮作为卖点去招募新兵。新闻报道的负面性价值也因此得以实现。

Pielou均匀性指数：

式（3）中：S为物种总数，H为Shanno-Weiner多样性指数。优势度指数：

式（4）中：ni为第i种浮游动物的个体数；fi为第i种浮游动物在各站点出现的频率，当某一种浮游动物Y≥0.02时，则为优势种。

2 结果与分析

2.1 赣北稻田水体浮游动物的群落结构

江西赣北稻区的南昌、宜春和九江3市6 个县区9 个稻田采样点的浮游动物进行了采集鉴定。结果表明：赣北稻田水体浮游动物种类组成以轮虫、枝角类和桡足类为主（表2）。9个样点浮游动物物种数组成分析显示：共采集到浮游动物53属107种；其中轮虫43属90种，枝角类6属8种，桡足类4属9种（表2）。轮虫、枝角类和桡足类分别占总物种数的84.1%，7.5%，8.4%。

根据各采样点浮游动物种类组成及丰富度情况，发现优势种轮虫主要为囊形单趾轮虫（Monostyla bulla）、月形腔轮虫（Lecane luna）、圆盖柱头轮虫（Eosphora thoa）、十指平甲轮虫（Platyias militaris）、纵长晓柱轮虫（Eothinia clongata）、四齿单趾轮虫（Monostyla quadridentata）；枝角类常见种为短尾秀体溞（Diaphanosoma brachyurum）和多刺粗毛溞（Macrothrix spinosa King）。桡足类常见种为广布中剑水蚤（Mesocyclops leuckara）、中型小剑水蚤（Microcyclops intermedius）（表2）。不同采样点物种数多在25～53 种，而S8-LFC 轮虫种类明显增加（图1.A）。9 个采样点浮游动物密度变化范围为305～7 050 ind./L，平均值为2 672.3 ind./L，其中最低值出现在S6-ZL，最高值出现在S8-LFC（图1-B）。9个采样点三大类群浮游动物密度百分比分析表明，S1-LSC、S4-SL、S6-ZL 和S8-LFC 中轮虫密度大于其他两类浮游动物，S2-LPQ、S3-MJ、S5-SSC、S7-XS和S9-XFC中桡足类的密度最大（图1-C）。

表2 赣北稻田水体浮游动物种类组成与数量分布Tab.1 Composition and distribution of zooplankton species in Northern Jiangxi

续表Continued tab.

续表Continued tab.

图1 赣北稻田水体浮游动物物种数（A）、密度（B）和密度百分比构成（C）的空间分布Fig.1 The spatial distribution of zooplankton species（A）、density（B）and its density percentage（C）in Northern of Jiangxi

进一步根据不同样点浮游动物的丰富度，筛选出优势种7 种，分别分析了4 种轮虫，2 种桡足类和1种枝角类的优势度指数（表3）。统计分析表明：各采样点出现的优势种构成差异较大，所有样点均出现的优势类群为桡足类无节幼体，优势度指数为0.056～0.896。广布中剑水蚤在6个样点出现且较丰富，优势度指数为0.042～0.177。枝角类的短尾秀体蚤仅在S1-LSC 和S3-MJ 样地较丰富，优势度指数为0.082和0.023。4 种相对丰富的轮虫，除了在S2-LPQ 和S9-XFC 未出现外，其他7 个样点的优势度指数为0.023～0.171。

表3 赣北稻田水体浮游动物优势种及优势度Tab.3 Dominant species of zooplankton and their dominance index in Northern of Jiangxi

2.2 稻田水体无药区和施药区浮游动物的群落特征比较

2.2.1 无药区和施药区浮游动物的物种数和平均密度比较 无药区和施药区浮游动物种类多样性分析表明，7 个采样点的无药区比施药区的浮游动物物种数多但是无显著差异，S8-LFC 的无药区物种数显著大于施药区（P＜0.05）。无药区浮游动物平均物种数为42 种，S2-LPQ 最少，为30 种，S8-LFC 最多，为92 种。施药区浮游动物平均物种数为35种，S2-LPQ最少，为21种，S8-LFC最多，为70种（图2-A）。

稻田水体浮游动物种群密度分析表明：6 个采样点的无药区浮游动物平均密度大于施药区，且S8-LFC 差异显著（P＜0.05）。S1-LSC、S7-XS 和S3-MJ 施药区浮游动物平均密度略大于无药区，但差异不显著。无药区浮游动物各样点平均密度范围在96～1 997 ind./L，最低为96.5 ind./L，出现在S3-MJ，最高为1 996 ind./L，出现在S8-LFC。施药区浮游动物各样点平均密度范围35～1 279 ind./L，最低出现在S6-ZL，为36.2 ind./L最高出现在S2-LPQ，为1 278 ind./L（图2-B）。

图2 无药区和施药区浮游动物物种数（A）和平均密度（B）对比Fig.2 Comparison of zooplankton species（A）and mean density in un-spray and spray area

2.2.2 无药区和施药区浮游动物的多样性特征比较 赣北稻田水体无药区和施药区浮游动物群落特征比较分析发现，整体上无药区的丰富度指数高于施药区，多样性指数和均匀性指数较为相似。无药区的丰富度指数为3.716 5～9.690 5；施药区的丰富度指数为2.235 9～9.029 0。无药区的Shannon-Wiener 多样性指数为0.621 6～3.167 5，施药区的Shannon-Wiener 多样性指数为0.435 9～8.546 3。无药区的均匀性指数为0.182 5～0.813 3；施药区的均匀性指数为0.143 2～2.807 1。

表4 赣北稻田水体无药区和施药区浮游动物群落特征比较Tab.4 Comparison of zooplankton community characteristics between un-spray and spray area in Northern of Jiangxi

3 讨论与结论

3.1 浮游动物对稻田水生生态系统的生态作用

浮游动物对于水生态环境质量具有指示作用，环境的影响所引起的季节变化和长期变化迫使浮游动物产生不同程度的响应。一方面，浮游动物与水体质量关系密切，其中不少种类对水环境变化比较敏感；另一方面，浮游动物特殊的随波逐流的生活方式适应于相应的水文因子。浮游动物可以影响水体的水质，它们可以通过自身的分泌和排泄，在稻田水体的有机物质的分解和循环中起到重要作用[16]。浮游动物对于许多物质，特别是外来污染物质的敏感性及积累、转移作用，也使它们在研究物质对生态系统的生态毒理影响以及生态系统的演替、稳定性等方面具有重要的地位[17]。浮游动物在物质循环中有着承上启下的作用，能通过排泄和分泌作用在有机物质的分解和循环方面起着很大的作用，是对能量、物质循环有调控作用的关键功能群。轮虫受外界环境影响很大，即使是微小变化它们也能察觉到，因此轮虫在稻田水生生态系统中是一种作为水环境检测和生态毒理研究的指示生物[18]。通过探究水体中轮虫的种类和密度能够知道一个水体的污染程度，能为农业生产提供现实依据。稻田水体中的枝角类和桡足类都是淡水种且种类很少，因此生活在这类水体中的枝角和桡足都是属于生态耐性大并且生殖力强的种类，它们的丰富度和多样性能反应出稻田水生态系统的环境特点[19]。

3.2 稻田水生生态系统中浮游动物种类

本实验分析结果表明：赣北稻田水体浮游动物种类较为丰富，研究期间共鉴定出浮游动物53属107种，多于汪金平等[20]对稻鸭共生水体研究中共鉴定的20 属。9 个稻田水体采样点浮游动物群落结构以轮虫种类数最多，其次是桡足类，枝角类最少，这与曾宪磊等[21]的调查结果基本一致。不同稻田水体浮游动物种类数的差异可能跟研究水域及空间跨度有关。浮游动物广泛分布于各种各样的淡水水域中，水坑、水塘等间歇性水体因生态因子的不断变化，仅适合于一些生态耐性大、生殖力强的种类[22]。本研究中的9 个稻田水体中，除S8-LFC 外，其他8 个采样点的平均物种数为43 种，S8-LFC 这一个样点的物种数为99 种，可能的原因有S8-LFC 这个稻田的浮游动物随着灌溉水进入到这个稻田中的物种比较多，也有可能该处稻田拥有适合浮游动物生长更加丰富的食物资源以及生态环境。

3.3 农药施用对稻田水体浮游动物的影响

水稻生产过程中病虫草害严重，农药使用品种多，频次高，稻田灌溉排水频繁[23]，栖息在稻田水体的浮游动物暴露在稻田水不断污染的变化中，调查稻田水体中的浮游动物可以判断该水体的污染程度。从无药区和施药区的对比中可以发现，施药区的物种数、多样性指数、丰富度指数和均匀性指数总体上都比无农药区更低，该结论与蔡道基等[24]大部分的除草剂和杀虫剂对浮游动物具有明显的毒性作用的结果一致。从图2-A 中可以看出，9个采样点中有8个采样点无药区的物种数多于施药区，且S8-LFC 的无药区的物种数显著大于施药区。物种数对比结果显示，样点S1-LSC 的施药区的物种数略大于无药区，出现该结果可能与浮游动物间的食物网关系有关，研究表明，在同一个水体中枝角类和轮虫属于竞争关系[25-26]，枝角类的繁殖占据了轮虫的生态位，使得轮虫在该采样点的无药区物种数比较少，在该样地施药区检出1 318只枝角，而无药区只检出58只枝角，所以S1-LSC的施药区轮虫物种数会多于无药区。

从图2-B 中可以看出，9 个样地中有6 个样地无药区的平均密度大于施药区，且S8-LFC 差异显著。S7-XS 和S3-MJ 的施药区的平均密度略大于无药区，这可能是农药喷洒过后浮游动物大的个体桡足类具备了一定的抗药性，在用药后仍可大量存活和繁殖，导致无节幼体快速增长，导致桡足类总体数量增加。有研究指出，在同一个水体中剑水蚤和轮虫属于捕食与被捕食关系[27-28]，桡足类数量庞大，捕食了大量的轮虫，导致水体中轮虫种类和数量相对减少。

本研究明确了赣北稻田水生生态系统中浮游动物的种类组成多样性、优势种、丰富度，并分析比较了浮游动物丰富度、多样性特性及其对稻田农药施用的响应。研究内容对进一步丰富稻田生态系统食物网结构、解析农药施用对稻田水体浮游动物多样性和丰富度的影响提供有益参考信息。后续研究将进一步拓宽采样生态区域范围，同时在水稻不同的生育时期分期采样，以系统阐明稻田水生生态系统中浮游动物的时空动态及其生态功能。

致谢：曲阜师范大学生命科学学院秦海明博士对浮游动物鉴定给予了帮助，谨致谢意!