南宁市南湖浮游动物生物多样性分析及水质评价

2019-09-10吴延志陈宗永

福建农业科技 2019年7期

吴延志　陈宗永

摘要：为了解南宁市南湖浮游动物群落现状及水质状况，于2017年1月至12月对南湖浮游动物多样性进行调查，并利用浮游动物 ShannonWiener多样性指数和浮游动物生物量对南湖水质情况进行评价。结果表明：2017年南湖9个监测点共监测到浮游动物52种，其中，原生动物12属15种，占总种数的28.9%，轮虫11属25种，占总种数的48.1%，枝角类6属8种，占总种数的15.4%，桡足类4属4种，占总种数的7.7%。浮游动物中出现次数最高的是前节晶囊轮虫、裂足臂尾轮虫、角突臂尾轮虫及无节幼体。浮游动物生物量月均值为1.156.04 mg·L-1;原生动物、轮虫、枝角类、桡足类月均值分别占比0.05%、35.59%、22.97%、41.39%;对南湖浮游动物生物量贡献最大的是桡足类，排在第2位的是轮虫，第3位是枝角类。浮游动物 ShannonWiener多样性指数和浮游动物生物量数值表明南湖水体属于中度污染、中度富营养化水平。

关键词：南湖;浮游动物;多样性指数;水质评价;富营养化

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2019.07.005

Biodiversity Analysis and Water Quality Evaluation of Zooplankton in Nanhu Lake of Nanning City

WU Yanzhi， CHEN Zongyong

（Nanning Nanhu Park， Nanning， Guangxi 530021， China）

Abstract： In order to understand the status quo of zooplankton community and the water quality of Nanhu Lake in Nanning City， the diversity of zooplankton in Nanhu Lake was investigated from January to December in 2017， and the water quality of Nanhu Lake was evaluated by using the ShannonWiener diversity index and the biomass of zooplankton. The results showed that 52 species of zooplankton were detected in 9 monitoring sites in Nanhu Lake in 2017， among which protozoa were 15 species and 12 genera， accounting for 28.9% of the total species; rotifers were 25 species and 11 genera， accounting for 48.1% of the total species; cladocerans were 8 species and 6 genera， accounting for 15.4% of the total species; and copepods were 4 species and 4 genera， accounting for 7.7% of the total species. Among the zooplankton， the most frequent ones were Asplanchna priodonta， Brachionus diversicornis， Brachionus angularis and nauplius. The monthly mean biomass of zooplankton was 1.156.04 mg·L-1， while the monthly mean values of protozoa， rotifers， cladocerans and copepods respectively accounted for 0.05%， 35.59%， 22.97% and 41.39%. And copepods contributed the most to the biomass of zooplankton in Nanhu Lake， rotifers ranked the second， and cladocerans ranked the third. Therefore， the ShannonWiener diversity index and the biomass of zooplankton indicated that the water body in Nanhu Lake belonged to the level of moderate pollution and eutrophication.

Key words： Nanhu Lake; Zooplankton; Diversity index; Water quality evaluation; Eutrophication

南寧市南湖位于南宁市中心区，青秀区东部，地处北回归线南侧。南湖水体呈长条形，东西走向;全湖通过南湖九拱桥和南湖大桥由东向西人为将水面分割成上中下3个湖段，水体通过桥孔相连;南湖东面通过连通渠与竹排冲相连，西面有1条直径120 cm的暗管穿过康复路和邕江大堤直通邕江。据报道[1]，南湖水面宽度250～380 m，长约3.800 m，面积107 hm2，最大水深2 m，常年水位保持在70.10 m高程，平均水深1.5 m，湖泊容积约1.8×106 m3，流域面积510 hm2。南湖地处南宁市的经济文化中心地段，是南宁市最大的城市湖泊，被称为南宁市的“肾”;南湖还是南宁市最大的开放式公园，有九拱桥、韦拔群/李明瑞烈士陈列馆、名树博览园、水幕电影综合水景、三月三欢歌广场等景点，获得过全国十大公园的称号，每年接待游客1.500多万人次，是南宁市的一张靓丽的名片。地理位置和功能定位都很高。因此，南湖水质的变化及好坏都会引起市民和媒体的关注。

浮游动物是浮游生物的一部分，是一类经常生活在水中，完全没有游泳能力，或者游泳能力微弱，不能制造有机物的异养型动物类群。浮游动物种类分布较广，对急性毒性能做出快速反应，从而反映出环境污染的综合效应。此外，浮游动物个体生活史较短，是监测水生生态系统健康状况的首选。研究认为浮游动物是相对较好的评价指标[2]。国内近几年对湖泊浮游动物群落结构研究比较多[3-9]。由于南宁市南湖的特殊性，先后有学者对南湖开展了相关研究，如陈家宝等[10]对南湖沉积物磷释放进行研究，陈竑[11]等对南湖富营养化主要控制因子进行研究，韦兰英等[12]研究水生态修复技术对南湖浮游植物种群变化的影响;陈宗永等[13]对草型生态系统构建技术在南湖富营养化防治中的应用进行研究。但是，有关南湖浮游动物多样性的研究鲜见报道。为了掌握南湖浮游动物的群落结构特征，进而评价南湖的水质状况，于2017年1月至12月对南湖浮游生物物种多样性进行调查，旨在为南湖水质的监测和生态维护提供科学依据。

1 材料与方法

1.1采样点布置

根据南湖呈东西长条状、湖的周围是水泥堤护岸的具体情况，分别在南湖的上湖、中湖、下湖沿横向各設置3个采样点，共9个采样点。

1.2样品采集及处理

于2017年1月至12月的每月中旬各采样1次。按照《内陆水域渔业资源调查手册》[13]的方法进行采样处理和生物计算，同时参照《淡水微生物图谱》[14]进行浮游动物种类的鉴定。

1.2.1 定性样品采样用25号浮游生物网在水体表层以下以约0.3 m·s-1的速度呈△字形循回拖动（网口上端不露出水面）6 min，并将滤取的样品放入标本瓶中，每一湖段3个采样点的样品放入同一标本瓶中混合，然后加入1 mL刘哥氏液固定，再加4 mL的福尔马林保存。

1.2.2 定量样品根据采样点的深度，使用5 L有机玻璃采水器，每个采样点每隔0.5 m采集1次水样，形成每一湖段3个采样点共45 L混合水样，取出1 L混合水样放入标本瓶，加入4%的福尔马林固定带回实验室。把1 L混合水样样品从标本瓶移到沉淀器中沉淀24 h后浓缩并定容到50 mL，然后吸取1 mL浓缩液注入1 mL计数框中，在10×20的放大倍数下计数原生动物和轮虫数量各2次，若2次计数结果与其均数之差距不大于其均数的10%，这2个相近的均数就是计数结果;反之要计数第3片，把3片的均数作为计数结果。按以下公式换算单位体积中各类浮游动物的个体数量。

N=VPWC

式中：N-1 L水中各类浮游动物计数

V-水样沉淀浓缩后的体积（mL）

C-计算框的容积（mL）

W-采水样体积（L）

P-镜视各类浮游动物个数（两片或三片平均）

其余44 L混合水样用13号浮游生物网过滤，过滤样品放入标本瓶中加入4%的福尔马林固定，浓缩的样品带回实验室后用于对枝角类和桡足类的定量计数。

1.3 数据处理与水质评价标准

采用Microsoft Excel 2010进行数据分析处理。并采用ShannonWeiner多样性指数（H′）[3]和浮游动物量指标法[15]对南湖上、中、下3个湖段浮游动物群落结构特征及水质状况进行评价。

其中ShannonWeiner多样性指数（H′）反映群落结构多样性，计算公式如下：

H′= -∑（ni/N）log2（ni/N）

式中：H′-多样性指数，ni-第i种的个体数，N-总个体数。

水质评价标准：H′>3，水体为轻度或无污染;H′ 1～7为中度污染;H′ 0～5为重度污染。

按照张觉民等[14]推荐的通过水体浮游动物量指标对水体营养类型进行分类，即动物量<1 mg·L-1为贫营养型;动物量1～3 mg·L-1为中营养型;动物量3 mg·L-1为富营养型。

2 结果与分析

2.1 浮游动物群落的种类组成及出现次数

从表1可知，2017年南湖共监测到52种浮游动物，其中原生动物12属15种，占总种数的28.9%;轮虫11属25种，占总种数的48.1%;枝角类6属8种，占总种数的15.4%;桡足类4属4种，占总种数的7.7%。

从南湖上、中、下湖3个湖段浮游动物出现次数的监测统计结果（表1）可以看出，南湖浮游动物出现次数最多的分别是轮虫类前节晶囊轮虫Asplanchna priodonta、裂足臂尾轮虫Brachionus diversicornis、角突臂尾轮虫Brachionus angularis，桡足类无节幼体Aberrant larva，出现次数均为36次;其次是萼花臂尾轮虫Brachionus calyciflorus、长三肢轮虫Filinia longiseta、罗氏异尾轮虫Trichocerca rousseleti，出现次数均为35次;出现次数排在第3位的是轮虫类针簇多肢轮虫Polyarthra trigla和桡足类透明温剑水蚤Thermocyclops hyalinus;原生动物类天鹅长吻虫Lacrymaria minima出现次数最少，仅为1次。

2.2 浮游动物密度及季节变化

从表2可知，南湖浮游动物总密度为605 2.4个·L-1，其中轮虫总密度为493 6.9个·L-1，占浮游动物总密度的81.6%;桡足类总密度为820.4个·L-1，占浮游动物总密度的13.6%;枝角类总密度为159.3个·L-1，占浮游动物总密度的2.6%;原生动物总密度为135.8个·L-1，占浮游动物总密度的2.2%。表明，南湖浮游动物数量以轮虫占优势。浮游动物总密度在秋季最高，为2.101.4个·L-1;浮游动物总密度出现两次高峰期，第1次高峰在秋季10月，总密度为893.6个·L-1，第2次高峰在夏季8月，总密度为892.6个·L-1;而冬季1月浮游动物总密度最低，为135.7个·L-1。原生动物总密度春季最高，秋季最低;而轮虫、枝角类、桡足类总密度以秋季最高，冬季最低。轮虫在10月和8月分别出现2个高峰，原生动物密度在4月出现高峰，枝角类密度在8月出现高峰，桡足类密度在11月出现高峰。

2.3 浮游动物生物量的周年变化情况

通过对南湖各种浮游动物的定性、定量分析，统计和计算出原生动物、轮虫、枝角类、桡足类每个月生物量及浮游动物总生物量，结果列于表3。浮游动物生物量的年均值为1.156.04 mg·L-1，其中原生动物的年均生物量为0.57×10-3mg·L-1，占比0.05%;轮虫年均生物量为0.411.41 mg·L-1，占比35.59%;枝角类月均生物量为0.265.5 mg·L-1，占比22.97%;桡足类的月均生物量为0.478.56 mg·L-1，占比41.39%。表明对南湖浮游动物生物量贡献最大的类群是桡足类，其次是轮虫，排在第3位的是枝角类，原生动物的生物量小到忽略不计。浮游动物的生物量秋季最高，为5.486.64 mg·L-1;冬季最低，为1.275.15 mg·L-1;浮游动物生物量秋季和冬季均以桡足类占优势，而夏季和秋季均以轮虫类占优势。浮游动物生物量以8月最高，为2.417.02 mg·L-1;2月份生物量最低，为0.296.24 mg·L-1。

浮游动物生物量在不同的采样点大小表现为下湖>中湖>上湖，其中，原生动物的生物量最高值在上湖，为0.63×10-3mg·L-1;最低值在下湖，为0.48×10-3mg·L-1。而轮虫、枝角类、桡足类生物量最高值出现在下湖，分别为0.485.68、0.470.50、0.763.47 mg·L-1;生物量最低值则在上湖，分别为0.337.87、0.121.83、0.288.81 mg·L-1。

2.4 南湖水质评价

南湖浮游动物ShannonWeiner多样性指数变化列于表4。结果表明，南湖浮游动物ShannonWeiner多样性指数（H′）变化幅度为1.12～1.45;按湖区而言，下湖最大（1.32），上湖最小（1.23）;从3个湖段来看：上湖除10月份多样性指数小于1外，其余月份多样性指数为1.07～1.49;中湖除9月和10月多样性指数小于1外，其余月份多样性指数为1.19～1.54;下湖多样性指数为1.09～1.50。南湖ShannonWiener多样性指数月均值为1.26，按照水质评价标准，南湖水体为中度污染状态。

从生物量判断其营养状态，2017年南湖浮游动物平均生物量为1.156.04 mg·L-1，按照浮游动物生物量指标评价，南湖水体总体属于中度富营养化水平。

3 讨论与结论

3.1 水质评价结果

根据《南宁市2017年环境状况公报》[15]（南宁市环境保护局2018年6月5日）公布结果表明，2017年南湖水质为Ⅴ类，按营养状态评价，属于中度富营养化状态;这一结果与本研究采用ShannonWiener多样性指数（H′）法及浮游动物生物量法对水质评价相吻合。因此，本研究采用的评价方法适合南湖的具体情况，是一种比较简便和快捷的水质生物监测的方法。

3.2 生物多样性空间的变化

南湖生物多样性指数存在空间上的变化，上湖生物多样性较差，中湖次之，下湖最好。出現这样的差异与南湖的水流方向和物理污染物的来源有关，南湖水流由西向东从上湖往下湖流动，污染物大部分来自上湖的雨污合流的溢流口，污染物顺水流方向通过流动、扩散，经过物理和生化过程达到逐步降解，水质由差变好，生物多样性指数逐渐升高。

3.3 浮游动物之间生物量变化关系

浮游动物生物量的年均值为1.156.04 mg·L-1，其中原生动物的年均生物量占0.05%;轮虫占35.59%;枝角类占22.97%;桡足类41.39%。故对南湖浮游动物生物量最大的类群是桡足类，其次是轮虫，排在第3位的是枝角类，原生动物生物量最小。原因与原生动物、轮虫、枝角类、桡足类等浮游动物在食物链中存在依次被摄食的关系有关，原生动物在食物链的最底层、个体最小，而桡足类在最顶层、个体最大。因此，生物量桡足类最大，原生动物最小。

3.4 浮游动物生物量与季节变化

浮游动物生物量在秋季最高，在冬季最低。这可能与水温变化有关，秋季水温高，水体中的各种生物生长快，生物量就大;反之冬季水温低，生物生长慢，生物量就小。同时也与湖水交换量有关，南宁市5月至10月为汛期，为了保证城市不产生内涝，经常排水纳洪，排水带来了大量的营养盐、细菌及有机碎屑，为浮游动物的快速生长提供了丰富的食物。因此，秋季南湖浮游动物生物量较高。

参考文献：

[1]陈宗永，马海霞，韦兰英，等.草型生态系统构建技术在南湖富营养化防治中的应用[J].水生态学杂志，2019，40（2）：35-39.

[2]张景平，黄小平，江志坚，等.珠江口海域污染的水质综合污染指数和生物多样性指数评价[J].热带海洋学报，2010，29（1）：69-76.

[3]周游，周彦锋，丁娜，等.庐山西海夏秋季浮游动物群落结构与水质评价[J].水生态学杂志，2014，35（3）：26-33.

[4]代培，刘凯，周彦锋，等.太湖五里湖湖滨带浮游动物群落结构特征[J].水生态学杂志，2019，40（1）： 55-63.

[5]高子涵，张健，皮杰，等.湖南省大通湖浮游动物群落结构及其与环境因子关系[J].生态学杂志，2016，35（3）：733-740.

[6]陶雪梅，王先云，王丽卿，等.滆湖后生浮游动物群落结构研究[J].生态与农村环境学报，2013，29（1）：81-86.

[7]胡梦红，杨丽丽，刘其根.竞争捕食作用对千岛湖浮游动物群落结构的影响[J].湖泊科学，2014，26（5）：751-758.

[8]林青，由文辉，徐凤洁，等.滴水湖浮游动物群落结构及其与环境因子的关系[J].生态学报，2014，34（23）：6918-6929.

[9]李娣，李旭文，牛志春，等.太湖浮游动物群落结构调查[J].安徽农业科学，2014，42（29）：10173-10174，10290.

[10]陈竑，陈家宝，刘文炜，等.南宁市南湖沉积物磷释放的研究[J].广西大学学报（自然科学版），1998，20（3）：269-273.

[11]陈竑，刘文炜，陈宗永，等.南湖富营养化主要控制因子分析[J].环境科学研究，1999，24（5）：34-39.