瓯江干流丽水段浮游生物群落特征的时空变化研究

陆 君，原居林，练青平，姚子亮，宓国强

（1.丽水市水产技术推广站，浙江丽水 323000；2.浙江省淡水水产研究所，浙江湖州 313001）

瓯江干流丽水段浮游生物群落特征的时空变化研究

陆 君1，原居林2，练青平2，姚子亮1，宓国强2

（1.丽水市水产技术推广站，浙江丽水 323000；2.浙江省淡水水产研究所，浙江湖州 313001）

根据2009年春（3月）、夏（6月）、秋（9月）、冬（12月）四个季节瓯江干流丽水段（28°16′47.03″-28°24′42.66″N、119°42′31.41″-119°57′13.03″E）的浮游生物调查资料，对瓯江干流丽水段浮游植物和浮游动物群落的种类、数量、多样性指数等群落结构特征的时空变化进行了分析。结果表明：瓯江干流丽水段共发现浮游植物55种，隶属于8门55种（属），调查区域内浮游植物以绿藻和硅藻为主，浮游植物细胞丰度介于0.2×104～4.88×104cells·L-1之间，平均为1.16×104cells·L-1，生物量介于0.005 1～0.104 mg·L-1之间，平均为0.043 mg·L-1，浮游植物细胞丰度和生物量最高点出现在夏季的9#采样点，四季变化趋势为夏季（1.63×104cells·L-1和0.078 mg·L-1）＞春季（1.09×104cells·L-1和0.034 mg·L-1）＞秋季（1.05×104cells·L-1和0.027 mg·L-1）＞冬季（0.92×104cells·L-1和0.023 mg·L-1）；生物多样性指数中Margalef指数(D)介于2.20～3.71之间，Shannon-Wiener指数(H′)介于1.39～2.52之间，Pielou均匀度指数(J′)介于0.27～0.46之间，Simpson指数（d）介于0.68～0.80之间，其中H′、J′和d最高值均出现春季，而D最高值均出现夏季。浮游动物共发现4大类22种，优势种为砂壳虫；浮游动物细胞丰度介于8.25～246 ind·L-1之间，平均密度为73.53 ind·L-1，生物量介于0.01～3.10 mg·L-1之间，平均为0.49 mg·L-1；浮游动植物细胞丰度和生物量最高值出现在夏季的9#，细胞丰度四季变化趋势为夏季（19.26 ind·L-1）＞秋季（5.54 ind·L-1）＞春季（3.14 ind· L-1）＞冬季（0.58 ind·L-1），生物量四季变化趋势为冬季（0.98 mg·L-1）＞夏季（0.81 mg·L-1）＞秋季（0.13 mg·L-1）＞春季（0.05 mg·L-1）；生物多样性指数中Margalef指数(D)介于2.20～6.26之间，Shannon-Wiener指数(H′)介于1.40～1.92之间，Pielou均匀度指数(J′)介于0.29～0.38之间，Simpson指数（d）介于0.61～0.83之间，其中四种多样性指数的最高值均出现春季。浮游动植物数量及群落多样性指数显示，瓯江干流丽水段水质已受到中度污染，处于贫-中营养化状态。

浮游生物；群落结构特征；时空变化；瓯江干流丽水段

瓯江位于浙江省南部，在118°45′-121°00′E，27°28′-28°48′N之间，主流发源于龙泉与庆元交界的百山祖冒尖山西麓，经丽水、温州注入东海，流域面积18 100 km2，干流总长384 km，为浙江省第二大河流。瓯江丽水段指上接玉溪电站、下至开潭大坝，全长约48 km。该段流域内支流众多，如松阴溪、宣平溪、好溪等，因其生态环境的多样性，孕育着丰富的水生生物资源。但近年来由于沿江两侧工业的迅速发展及大量的生活污水的排入，已使瓯江水体受到了不同程度的污染，水质健康状况下降。

浮游植物是水生态系统的重要初级生产者，浮游动物作为重要的初级消费者，其种类组成、结构、现存生物量等指标变化能够一定程度上反应水体质量的变化。目前国内外不少学者[1-4]利用浮游生物作为指示生物来评价海洋、湖泊和河流的生态环境变化，而关于瓯江流域浮游生物的报道仅见于朱圣潮等[5]对瓯江丽水段浮游藻类的种类和陈雷等[6]对瓯江口浮游动植物时空分布进行了报道，而利用浮游生物对瓯江水质进行监测的研究未见报道。本研究通过分析浮游植物和浮游动物的种类组成、群落结构、现存生物量和生物多样性指数的变化，揭示了瓯江流域丽水段水质的富营养化情况，以期为瓯江流域的生态保护提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 采样点的设置

根据《内陆水域渔业自然资源调查手册》[7]和《湖泊富营养化调查规范》[8]，结合瓯江干流丽水段水文特点，于2009年3月、6月、9月和12月对瓯江干流丽水段水域浮游生物进行了调查，共设立10个点，如图1，各采样点坐标见表1。

图1 采样点示意图Fig.1 Sketch map for location of the sampling sites

表1 采样点地理位置表Tab.1 Location of the sampling sites

1.2 样品的采集

用2.5 L的采水器采集水样，经鲁哥氏碘液固定后，沉淀浓缩至10 mL，然后进行定性、定量分析。

1.3 数据分析

Shannon-Weaver多样性指数[9]采用以下公式计算均匀度指数log2S；Marglef种类丰富度指数[10]D=(S-1)/lnW；Simpson优势度指数上式中，S为种类数，W为总重量，Pi为i种浮游生物占总生物的比例。

1.4 评价标准

总结不同的学者在研究富营养化时提出的营养等级标准[12-13]，本文采用如下划分富营养化等级标准，见表2。

表2 密度、多样性指数、均匀度指数、卡尔森营养状态指数与水体营养水平的关系Tab.2 Relationship between the phytoplankton abundance,evenness index and water trophic level

2 结果

2.1 浮游植物的种群结构时空变化

2.1.1 浮游植物的种类组成及分布

通过对瓯江干流丽水段四个季节浮游植物的采样分析，经鉴定共检出8门55种（属）浮游植物，各门种类所占比例如图2所示。由图2可知，浮游植物种类最多的为绿藻门20种，占36%；其次为硅藻门13种，占24%；最少的为黄藻门和甲藻门，各占2%。浮游植物在各采样点的具体分布如表3。由表3可知种类分布最多的为10#（28种），其次为9#（27种）和8#（25种），最少的为5#，只有11种。2.1.2浮游植物细胞丰度及生物量的时空变化

图2 浮游植物的种类组成Fig.2 Species component of phytoplankton

浮游植物细胞丰度的时空变化如图3所示。由图3可知，浮游植物细胞丰度变化范围为0.2×104～4.88×104cells·L-1之间，平均为1.16×104cells·L-1。从时间分布来看，夏季浮游植物的细胞丰度最高，其次为春季和秋季，冬季最低；从空间分布来看，8#、9#和10#采样点浮游细胞丰度明显高于其他各点，其中尤以9#最高，最低的为1#。

表3 瓯江干流丽水段浮游植物的种类及分布Tab.3 Species and distribution of phytoplankton of Lishui district of Oujiang River main stream area

注：“+”表示有分布；“-”表示未发现.

浮游植物生物量的时空变化如图4所示。由图4可知，浮游植物生物量的变化范围为0.005 1～0.104 mg·L-1之间,平均为0.043 mg·L-1。从时间分布来看，夏季浮游植物的生物量最高，其次为春季和秋季，冬季最低；从空间分布来看，9#10#采样点浮游生物量高于其他各点，其中尤以9#最高，最低的为1#。

图3 浮游植物细胞丰度的时空变化规律Fig.3 Temporal and spatial variations of phytoplankton cell abundance

图4 浮游植物生物量的时空变化规律Fig.4 Temporal and spatial variations of phytoplankton biomass

2.1.3 浮游植物生物多样性指数的变化

浮游植物生物多样性指数的时空变化规律如图5和图6所示。

由图5可知，瓯江干流丽水段4个季节的Shannon-Weaver指数均小于3，均匀度指数均小于0.5。目前国内多使用信息多样性指数（Shannon-Weaver）来评价水体的污染状态。根据比较通用的标准[14]，H′＞3时为清洁，3＞H′＞2时轻污染，2＞H′＞1时中等污染，1＞H′＞0时为重污染。瓯江丽水段本次调查Shannon-Weaver指数位于1～3之间，表明其水体富营养化水平位于中营养水平，环境受到中度污染。各季节的Marglef指数差异不明显，说明浮游植物的种类丰富度较稳定。Simpson优势度指数变化范围为0.76～0.80，变化范围较小，说明各季节的优势度变化较小。

水体浮游植物的生物多样性大小直接说明其密度在各采样点的分布的均匀性，同时从另一个层面反映水体生态系统的季节稳定性好坏。由图6可知，瓯江丽水段10个采样点中8个点的Shannon-Weaver指数位于1～2，由上述可以判断其水体是属于中营养水平，环境受到中度污染。瓯江干流丽水段10个采样点大多数的均匀度指数J在0.3～0.5，说明其属于中营养水平，但各采样点之间的差异性较大，说明瓯江丽水段水体生态系统的稳定性较差。

图5 浮游植物生物多样性指数时间变化规律Fig.5 Temporal variations of phytoplankton biodiversity

图6 浮游植物生物多样性指数空间变化规律Fig.6 Spatial variations of phytoplankton biodiversity

2.2 浮游动物的种群结构时空变化

2.2.1 浮游动物的种类组成及分布

通过对瓯江干流丽水段四个季节浮游动物的采样分析，经鉴定共检出4大类22种，各门种类所占比例如图7所示。由图7可知，浮游植物种类最多的为原生动物（11种属），占50%；其次为轮虫类（6种属），占27.27%；枝角类（3种属），占13.64%；最少的为桡足类2种，占9.09%。浮游动物优势种有砂壳虫，常见种主要还有纤毛虫、砂壳虫、轮虫等。

图7 浮游动物的种类组成Fig.7 Species component of zooplankton

由表3可知，从分布上看种类最多的为8#采样点（17种），其次为9#（14种）和10#（14种），最少的为4#和6#，只有6种。

表3 瓯江干流丽水段浮游动物的种类及分布Tab.3 Species and distribution of phytoplankton of Lishui district of Oujiang River main stream area

2.2.2 浮游动物细胞丰度及生物量的时空变化

浮游动物细胞丰度的时空变化如图8所示。由图8可知，浮游动物细胞丰度变化范围为8.25～246 ind·L-1之间，平均密度为73.53 ind·L-1。从时间分布来看，夏季浮游动物的细胞丰度最高，其次为秋季和春季，冬季最低；从空间分布来看，9#采样点浮游动物细胞丰度明显高于其他各点。

图8 浮游动物细胞丰度的时空变化规律Fig.8 Temporal and spatial variations of zooplankton cell abundance

浮游动物生物量的时空变化如图9所示。由图9可知，浮游植物生物量的变化范围为生物量介于0.01～3.10 mg·L-1之间，平均为0.49 mg·L-1。从时间分布来看，动季浮游植物的生物量最高，其次为夏季和秋季，春季最低；从空间分布来看，8#、9#和10#采样点浮游动生物量明显高于其他各点，其中尤以10#最高，最低的为1#。

图9 浮游动物生物量的时空变化规律Fig.9 Temporal and spatial variations of zooplankton biomass

2.2.3 浮游动物生物多样性指数的变化

浮游动物生物多样性指数的时空变化规律如图10和图11所示。

由图10可知，瓯江干流丽水段浮游动物四个季节多样性指数呈现先下降后上升的趋势，冬季和春季相对较高，夏秋季较低。

图10 浮游动物生物多样性指数时间变化规律Fig.10 Temporal variations of zooplankton biodiversity

由图11可知，10个采样点中6#除Marglef种类丰富度指数外，其他3种多样性指数均最低，1#～5#采样点的多样性指数高于7#～10#采样点。而Marglef种类丰富度指数的最高值出现在8#，最低值出现在1#。

图11 浮游动物生物多样性指数空间变化规律Fig.11 Spatial variations of zooplankton biodiversity

3 讨论

3.1 浮游植物种类组成及密度、生物量的变化

本次调查共发现浮游植物55种（属），隶属于8个门，其种类组成以绿藻门为主,硅藻门次之，其中绿藻门的小球藻、纤维藻和硅藻门的舟行藻、平板藻在各个采样点的不同季节均有出现，这与朱圣潮等[5]报道该江段浮游植物有69种，以绿藻门和硅藻门为主种类数目稍有偏差，这可能主要是与采样点布置不同有关。对调查流域浮游植物群落结构特征分析后得出,绿藻门和硅藻门的种类组成占了整个调查流域种类的60%，这之前与国内许多河流浮游植物组成一致[15]。调查江段各采样点浮游植物密度趋势为9#＞10#＞8#＞7#＞3#＞4#＞5#＞2#＞6#＞1#，生物量趋势为9#＞10#＞8#＞6#＞3#＞5#＞7#＞4#＞2#＞1#,其中密度和生物量最高的为9#,其次为10#和8#。藻类的丰富度及群落结构由水环境中水体理化特性和水循环率所决定，8#、9#和10#位于南明湖库区，该区域水流比较的平缓，形成了类似湖泊的水体结构，且由于周边居民较多，造成生活用水携带营养盐汇入该水域较多，为浮游植物的生长提供了一定的营养条件，因此,其密度必定会增大。

3.2 浮游植物的生物多样性

调查结果显示，10个采样点8个点的的Shannon-Weaver指数是大于1小于2的，根据沈韫芬等[14]可以得出瓯江丽水段水体环境受到中度污染。这相对于2002年朱圣潮等[5]报道的瓯江丽水江段水系受到轻度污染，污染情况有所严重。而Pielon均匀度指数、Marglef种类丰富度指数、Simpson优势度指数和浮游植物细胞密度的变化说明瓯江干流丽水段水质处于贫-中营养型。

3.3 浮游动物种类组成

瓯江干流丽水段浮游动物种类组成比较单一,主要以原生动物门为主、轮虫类次之、枝角类和桡足类有所发现，但分布不均匀。ODD[16]认为，流速较大、含泥沙量大的河流,不是浮游动物的理想的栖息的场所,个体较大的浮游动物一旦进入夹带泥沙量大的河流,密度很快的减少甚至消失。瓯江丽水段流域由于上游玉溪电站的断续性发电，造成该流域水流较急、水温较低，不适宜大型浮游动物的生长，加之近年来该流域采砂业的发展造成水质浑浊，导致了该江段浮游动物的种类和数量都很低。

3.4 浮游动物的多样性指数

调查结果显示该江段浮游动物种类较为单一，群落结构简单，主要以原生动物为主，这导致了其生物多样性指数也随之降低。因此，本研究中浮游动物物种多样性指数不能完全用来反映水质的污染情况，更多的是反映出该河段生物种群组成的丰富度和种群结构的稳定性。在瓯江干流丽水段这一特定的环境条件下，不能用沈韫芬等[14]判定水质污染的指标来判断该流域水质污染情况。同时，该流域上游发电站断续性发电及采砂工作造成水位不稳定、水质浑浊，这些都将造成该江段浮游动物群落的不稳定。

4 结论

瓯江干流丽水段水体浮游生物种群结构的时空变化规律性较为明显，浮游植物的多样性指数揭示了该江段水系状况已受到中度污染,但水质仍处于贫-中营养型，但个别江段由于工农业污水的大量排放，造成水质恶化，从而影响下游水体质量，因此应加大对各种污染源的控制，尽量减少污染物的排放，从而有效保护瓯江干流丽水段的水资源。

[1]高玉荣.北京4海藻类群落结构特征与水体营养水平的研究[J].生态学报,1992,12(2):173-179.

[2]况琪军,夏宜铮.太平湖水库的浮游藻类与营养型评价[J].应用生态学报,1992,3(2):165-168.

[3]李清雪,陶建华.应用浮游植物群落结构指数评价海域富营养化[J].中国环境科学,1999,19(6):548-551.

[4]VILLEGAS I,GILLER J D.Phytoplankton as a biological indicator of water quality[J].Water Res,1973,2(7):479-487.

[5]朱圣潮,徐德钦.瓯江丽水段浮游藻类群落[J].丽水师范专科学校学报,2002,24(5):59-60;63.

[6]陈 雷,徐兆礼,姚炜民,等.瓯江口春季营养盐、浮游植物和浮游动物的分布[J].生态学报,2009,29(3):1 571-1 577.

[7]张觉民,何志辉.内陆水域渔业自然资源调查手册[M].北京:科学出版社,1991.

[8]金相灿,屠清瑛.湖泊富营养化调查规范[M].北京:中国环境科学出版社,1995.

[9]CEBALLOS R S,KONIGA,OLIVERRA J F.Dam reservoir eutrophication:A simplified technique for a fast diagnosis of environmental degradation[J].Water Res,1998,4(32):3 477-3 483.

[10]MARGALEF R.Information theory in ecology[J].General systematics,1985,2(3):36-71.

[11]Simpson E H.Measurement of diversity[J].Nature,1949,163:688.

[12]黄邦钦,洪华生.海洋微藻作为海洋生态环境的指示初探[J].海洋环境科学,1995,17(3):24-28.

[13]劳期团.环境管理技术实用方法[M].北京:中国环境科学出版社,1995.

[14]沈韫芬,章宁涉,龚循矩,等.微型生物监测技术[M].北京:中国建筑工业出版社,1990.

[15]洪 松,陈静生.中国河流水生生物群落结构特征探讨[J].水生生物学报,2002,26(3):295-305.

[16]SANDLUND O T.The drift of zooplankton and microzoobenthos in the River Strandaelva,western Norway[J].Hydrobiologia, 1982,94(1):33-48.

Temporal and Spatial Variations of Plankton Community Structure Characteristics in Lishui District of Oujiang River Main Stream Area

LU Jun1,YUAN Ju-lin2,LIAN Qing-ping2,et al
(1.Lishui Fishery Technology Extension Station,Lishui323000;2.Zhejiang Institute of Freshwater Fisheries,Huzhou 313001,China)

Studies on the spatio-temporal variations of plankton species,quantity,diversity index and communities structure are conducted,based on data from plankton resource surveys in four seasons of 2009 in Lishui district of Oujiang River main stream area.The result showed that 55 species of phytoplankton were i-dentified,which belongs to 8 orders and 55 genus.The dominant species were Bacillariophyceae and Chlorophyceae.The cell abundance of phytoplankton ranged from 0.2×104cell·L-1to 4.88×104cell·L-1,averaging 1.16×104cell·L-1.The biomass ranged from 0.005 1 mg·L-1to 0.104 mg·L-1,averaging 0.043 mg·L-1.The highest cell abundance and biomass were in the ninth sampling site in summer.Seasonal change of cell abundance and biomass of the phytoplankton was the maximum appeared in summer(1.63×104cells·L-1and 0.078 mg·L-1),followed by spring(1.09×104cells·L-1and 0.034 mg·L-1),autumn(1.05×104cells·L-1and 0.027 mg· L-1)and winter(0.92×104cells·L-1and 0.023 mg·L-1).The range of Margalef index(D),Shannon-Wiener index (H′),Pielou index(J′)and Simpson index(d)were from 2.20 to 3.71,from 1.39 to 2.52,from 0.27 to 0.46 and from 0.68 to 0.80 respectively,of which the maximum of H′,J′and d appeared in spring,while maximum of D appeared in summer.22 kinds of zooplanktons were identified,and the dominant species was Difflugia..The cell abundance of zooplankton ranged from 8.25 ind·L-1to 246 ind·L-1,averaging 75.53 ind·L-1.The biomass ranged from 0.01 mg·L-1to 3.10 mg·L-1,averaging 0.49 mg·L-1.The highest cell abundance and biomass were in the ninth sampling site.Seasonal change of cell abundance and biomass of the zooplankton was the maximum appeared in summer(19.26 ind·L-1),followed by autumn(5.54 ind·L-1),spring(3.14ind·L-1)and winter (0.58 ind·L-1),while seasonal change of the biomass was the maximum appeared in winter(0.98 mg·L-1),followed by summer(0.81 mg·L-1),autumn(0.13 mg·L-1)and spring(0.05 mg·L-1).The changing range of Margalef index(D),Shannon-Wiener index(H′),Pielou index(J′)and Simpson index(d)were from 2.20 to 6.26, from 1.40 to 1.92,from 0.29 to 0.38 and from 0.61 to 0.83 respectively,of which the maximum of D,H′,J′and d appeared in spring.Based on evaluation results of plankton community structure and diversity index,the water quality of Lishui district of Oujiang River main stream area was oligo-mesotrophic.

plankton;community structure characteristics;spatio-temporal variations;Lishui district of Oujiang River main stream area

S932.8

A

1008-830X(2016)03-0207-08

2016-03-10

浙江省厅市会商项目（2007554）

陆君（1967-），女，浙江松阳人，高级工程师，研究方向：水产养殖技术与推广.E-mail:lj1318@163.com