乌江流域秋季浮游生物的群落结构及多样性

闵文武，向 艳，王 霞，王 伟，王 雪，曾 圣，黄福江

(贵州省农业科学院 水产研究所，贵州 贵阳 550025)

乌江是长江上游南岸支流，贵州第一大河，发源于乌蒙山脉东麓威宁县盐仓镇西南，流经黔北及渝东南酉阳彭水，在重庆涪陵注入长江，全长1 037 km，贵州省境内乌江干流长889 km，流域面积6.68万km2，占乌江流域总面积的76.8%。乌江流域(104°10′～109°12′E，25°56′～30°22′N)呈羽状分布，地势西南高，东北低，流域内75.6%的地区为喀斯特地貌，具有独特的地理特征和丰富的自然资源[1-2]。目前干流建成的水电站从上至下依次有东风电站、索风营电站、乌江渡电站、构皮滩电站、思林电站、沙陀电站、彭水电站、银盘电站和白马电站，乌江流域已成为完全意义上的梯级开发“蓄水河流”[3]。

浮游生物是水生态系统重要的组成部分，其种群数量的变化和群落结构直接影响生态系统的功能[4-5]。浮游生物既是水产经济动物的直接或间接饵料，又是评价水质变化的重要指标之一[6]。浮游植物和浮游动物分别是水生态系统的初级和次级生产者，在保持水质、维持水生态平衡方面具有重要作用[7]。了解乌江流域内浮游生物群落结构变化及多样性，认识梯级水库开发对水生态过程的影响具有重要意义，因此关于乌江流域浮游生物的研究备受关注[8-12]。笔者以贵州境内乌江流域为研究区域，分析浮游生物群落结构特征及其多样性，以期对乌江流域的环境治理及渔业发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 断面设置

以贵州境内乌江流域为研究范围，结合流域实际情况，设置11个采样断面，其中干流6个断面(W1～W6)，支流5个断面(W7～W11)，于2017年9月进行浮游植物和浮游动物采集。采样断面分布如图1所示。

图1 贵州境内乌江流域浮游生物采样断面分布

Fig.1 Distribution of plankton collected sampling sites in Wujiang River in Guizhou

1.2 样品采集与处理

每个采样断面设左、右岸2个点采样。浮游植物定量采集用聚乙烯瓶每个采样点取水1 L，加入鲁哥试剂(10%)和福尔马林(4%)固定，带回实验室沉淀24 h后浓缩至100 mL塑料瓶中，静置24 h，用虹吸管吸去上清液，定容到50 mL，取0.1 mL置于浮游植物计数框内，在显微镜(Nikon 50i)400倍镜下进行物种鉴定和细胞计数。浮游动物用水生-80型采水器采集水样60 L，用25#浮游生物网过滤，浓缩液用5%甲醛固定，静置24 h后吸去上清液定容至30 mL，镜检时吸取1.0 mL于浮游动物计数框内，在显微镜100倍镜下全片进行物种鉴定和计数。浮游生物种类鉴定参照文献[13-20]进行。

1.3 测定指标与分析

每个断面浮游生物密度取左、右岸2个采样点的平均值。用软件SPSS 19.0进行差异性分析和相关性分析；用软件PRIMER5计算Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Margalef指数(d′)和Pielou均匀度指数(J′)。用软件Excel 2007计算优势度指数(Y)。

Y=(Ni/N)×fi

式中，N为样品中的总个体数，Ni为第i种的个体总数，fi为第i个种个体在各断面出现的频率；当Y>0.02时，即为优势种。

2 结果与分析

2.1 浮游植物群落结构与多样性

调查段共检出浮游植物97种，隶属于7门51属，其中，硅藻门(Bacillariophyta)41种，占种类总数的42.27%；绿藻门(Chlorophyta)31种，占31.96%；蓝藻门(Cyanophyta)13种，占13.40%；裸藻门(Euglenophyta)和隐藻门(Cryptophyta)各3种，分别占3.09%；甲藻门(Pyrrophyta)4种，占4.12%；黄藻门(Xanthophyceae)2种，占2.06%。蓝藻门中窝形席藻(Phormidiumfoveolarum)、小席藻(Phormidiumtenus)和弯形尖头藻(Raphidiopsiscurvata)为优势种，优势度指数分别为0.13、0.08和0.04。

不同断面浮游植物物种组成、物种数和密度不一。浮游植物物种数平均为25.64种，其中，W6断面最多(44种)，W1断面最少(13种)。除W4和W6断面以绿藻门物种为主外，其余均以硅藻门物种为主。密度为0.10×105～9.44×105cell/L，以W6断面最高，W11断面最低，平均值为2.20×105cell/L。从图2可知，乌江干流浮游植物密度总体呈从下游到上游逐渐增加趋势，支流断面浮游植物密度显著(P<0.05)低于干流断面，支流各断面浮游植物密度差异不显著(P>0.05)。干流断面浮游植物密度组成以蓝藻门种类为主，占密度组成的80.69%～93.59%；支流断面W7、W8、W9中浮游植物密度组成也以蓝藻门为主，W10断面以隐藻门为主，W11断面以硅藻门种类为主(占比为86.33%)。支流断面硅藻门种类密度占比高于干流断面。

调查段浮游植物H′、d′和J′范围分别为1.24～2.75、2.73～7.98和0.41～0.95，平均值为2.20、5.59和0.69。d′以W3断面最高，W1断面最低；H′和J′均以W11断面最高，W2断面最低(图2)。支流断面H′和J′的均值高于干流断面。

图2 乌江流域浮游植物密度与多样性参数

Fig.2 Density and diversity of phytoplankton in Wujiang River basin

2.2 浮游动物群落结构与多样性

调查段共检出浮游动物41种，其中，原生动物5种，占总物种数的12.20%；轮虫26种，占63.41%；枝角类2种，占4.88%；桡足类(含无节幼体和桡足幼虫)8种，占19.51%。萼花臂尾轮虫(Brachionuscalyciflorus)、剪形臂尾轮虫(Brachionusforficula)、壶状臂尾轮虫(Brachionusurceus，)、曲腿龟甲轮虫(Keratellavalga)、无节幼体(Nauplii)和广布中剑水蚤(Mesocyclopsleuckarti)为优势种，优势度指数分别为0.02、0.03、0.03、0.05、0.04和0.02。浮游动物物种数平均为10.36种，其中，W3和W5断面最多，均为17种；W10断面最低，仅3种。W1断面浮游动物组成以桡足类为主，W11断面以原生动物为主，其余断面浮游动物组成均以轮虫为主。

从图3可知，浮游动物密度在0.07～7.81 ind/L，平均值为1.59 ind/L，W6断面浮游动物密度最高， W1和W10断面最低。乌江干流浮游动物密度总体呈从下游到上游逐渐增加趋势，且W5和W6断面显著(P<0.05)高于其他断面，支流各断面浮游动物密度较低，且各断面密度差异不显著。W1断面浮游动物密度组成以枝角类为主，占该断面密度的82.87%，W9、W10、W11断面以原生动物为主，W4断面以轮虫为主，其余断面均以桡足类为主。

图3 乌江流域浮游动物密度与多样性参数

Fig.3 Density and diversity of zooplankton in Wujiang River basin

调查段浮游动物H′、d′和J′分别在0.54～2.39、1.26～5.18和0.39～0.88，平均值分别为1.56、3.09和0.72。W11断面浮游动物H′、d′和J′最低，W3断面H′、d′最高，W1断面J′最高。干流断面和支流断面浮游动物多样性参数差异不显著(P>0.05)。

2.3 浮游植物与浮游动物的相关性

从表1看出，浮游植物组成中，硅藻门与蓝藻门种类密度极显著负相关；浮游动物组成中，原生动物密度与桡足类密度极显著负相关，浮游动物密度与桡足类密度显著正相关。浮游植物密度和浮游动物密度呈极显著正相关，浮游植物密度与桡足类密度、硅藻门密度与原生动物密度、蓝藻门密度与桡足类密度均呈显著正相关，蓝藻门密度与原生动物密度极显著负相关，浮游植物其他门类的平均密度与原生动物密度显著正相关。

表1 浮游植物与浮游动物密度的Pearson相关系数

注：**表示在0.01水平(双侧)上极显著相关，*表示在0.05水平(双侧)上显著相关。

Note: ** and * indicate significance of correlation atP<0.01 andP<0.05 level separately.

3 结论与讨论

3.1 浮游植物群落的结构特征

乌江流域调查段浮游植物以硅藻门种类为主，占浮游植物种类总数的42.27%；其次是绿藻，占31.96%；第三是蓝藻门种类。说明，乌江流域秋季浮游植物群落整体属于硅绿蓝藻型，与乌江流域湖库型水体的研究结果[21-22]有一定差异，主要是本研究中W1和W3虽然是干流断面，但处于库区的变动回水区，河水具有一定的流速，断面基本保持河流型状态；W7、W8、W9和W10断面位于支流上，完全属于河流型水体，浮游植物群落组成依然与河流型水体保持一致[23]。

洪松等[24]研究表明，库区静水环境适宜藻类繁殖生长，水流湍急，不适宜藻类生长繁殖，W4和W6断面均处于库区内，属于典型的湖库型水体，物种组成以绿藻门种类为主，W6断面属于乌江渡库区内，位于播州区三合镇和金沙县连接的三沙大桥处，该断面浮游植物物种数和密度最多；W1断面位于沿河县城上游沙陀电站坝址下，属于彭水库区的变动回水区，水从沙陀电站下泄而来，流速较快，水温低，导致浮游植物物种组成单一，种类数较少。王启军等[25]研究西藏易贡藏布水域发现，海拔2 500 m以下，浮游植物密度和生物量随海拔降低而降低，与本研究结果(即随着海拔降低，乌江干流断面中浮游植物密度逐渐降低)一致。

调查段支流断面和干流断面相比，浮游植物密度为支流断面小于干流断面，浮游植物H′和J′表现为支流断面大于干流断面，这与干流断面物种单一、密度较高，支流断面物种丰富密度较低有关。干流断面浮游植物密度组成以蓝藻门种类为主，占密度组成的80.69%～93.59%，支流断面浮游植物密度组成除蓝藻门种类外，硅藻门、隐藻门等种类均占有一定比例。

3.2 浮游动物群落的结构特征

乌江流域调查段浮游动物物种组成除W1断面以桡足类为主、W11断面以原生动物为主外，其余断面均以轮虫为主，轮虫种类占浮游动物组成的63.41%，与张迅等[26]对贵州草海的研究结果相似。温度是影响浮游动物群落结构的重要环境因子之一[27-29]，在15～25℃，大部分轮虫的发育时间会随温度升高而缩短，轮虫繁殖高峰期一般在20℃以上时出现，乌江流域秋季各断面水温平均值为25.5℃，较适宜轮虫的繁殖生长[30]。W6断面浮游植物密度较高，给捕食的浮游动物提供了充足的饵料，在适宜水温环境中，该断面浮游动物密度最高。

W11断面位于务川县丰乐镇，属于乌江北岸一级支流洪渡河，湖库型水体，断面处植被覆盖率较高，人类干扰较小，水体透明度较高，水温较其他断面低。因此，该断面浮游动物种类组成单一，主要以原生动物为主，H′、d′和J′最低。W3断面位于思南县，属于乌江干流沙陀库区的变动回水区，人类干扰强，该断面浮游动物种类较多，H′和d′最高。

3.3 浮游植物与浮游动物的相关性

郭坤等[31]研究表明，长湖浮游动物的种类数、丰度与浮游植物现存量的表征值chl a呈正相关关系，与本研究结果一致。表明，浮游植物密度与浮游动物密度极显著正相关，水体中浮游植物的数量与浮游动物的生长繁殖密切相关，浮游植物是浮游动物的重要食物来源，高密度的浮游植物保证了浮游动物饵料的供给，促进浮游动物繁殖生长。蓝藻门密度与原生动物密度极显著负相关，与桡足类密度显著正相关，这主要与蓝藻可以作为浮游动物的碳源[32]，并且可以和高生物量的甲壳类浮游动物共存[33-34]有关。