石臼湖(江苏段)浮游动物群落结构时空动态变化及水质生物学评价

苏雨艳，赵晓平，郭刘超

(1.南京市水利建筑工程检测中心有限公司，江苏 南京 210036；2.南京市高淳区农业农村局，江苏 南京 211300；3.江苏省水利科学研究院，江苏 南京 210017)

石臼湖又名北湖，历史上曾经是古丹阳湖的一部分，是长江下游唯一的直接通江湖泊，位于长江右岸、水阳江入江尾闾，地处南京市域西南部，湖区东北、东南及西部片区行政分属江苏省南京市溧水区、高淳区和安徽省当涂县。石臼湖属于构造型淡水湖泊，其保护范围面积为222.9 km2(江苏境内115.3 km2)，主要有防洪调蓄、水资源供给、维护生态、渔业养殖、旅游等功能。

近年来，由于受到流域人类活动的干扰以及湖区的渔业活动，石臼湖生态系统受到较大破坏。目前，石臼湖科学研究主要在水质方面[1]，对水生生物方面研究相对较少[2]，浮游动物作为水生生物的组成部分，是鱼类和其他经济动物的饵料，在水生态系统中是重要的次级生产者，对水环境具有较强敏感反应，能较好表征水体的营养状态变化。本文选择江苏段的石臼湖作为研究对象，于2018年每月进行浮游动物调查，并对其密度和生物量进行时空动态变化分析。

1 材料与方法

1.1 采样点设置

根据石臼湖的水文条件和湖盆形状、湖水滞留时间，同时兼顾入湖河流、出湖河流、水产养殖和受外源(点源、面源)影响水域的诸多因素，设置12个采样点(sjh-1～sjh-12)，见图1。

图1 石臼湖采样点分布图

1.2 采样与处理

1.2.1 石臼湖浮游动物采样和处理

根据江苏省地方标准《湖泊水生态监测规范》(DB32/T 3202—2017)开展石臼湖浮游动物定量样品的采集、处理和鉴定工作[3]。

1.2.2 数据统计与分析

主要采用Excel与 SPSS 22.0软件对石臼湖浮游动物数据进行相应处理和分析[4]。

(1)浮游动物的优势度计算方法

石臼湖浮游动物优势度指数计算公式见“高邮湖各生态功能区后生浮游动物群落特征及水质评价”[5]，选取优势度大于等于0.02的种为优势种。

(2)浮游动物Shannon-Wiener多样性指数计算方法

石臼湖浮游动物物种的多样性计算采用Shannon-Wiener指数，计算公式[6]为

其中，ni为第i种的个体数(或其他现存量参数)；N为总个体数(或其他现存量参数)。

2 结果与分析

2.1 石臼湖浮游动物群落结构时空变化

2.1.1 石臼湖浮游动物种类组成及优势种

根据定量分析，2018年石臼湖水样镜检到浮游动物63种。其中，原生动物20种，占总种类的31.7%；轮虫25种，占总种类的39.7%；枝角类8种，占总种类的12.7%；桡足类10种，占总种类的15.9%。

石臼湖中的浮游动物优势种，原生动物有：侠盗虫(Strobilidiumsp.)、球形砂壳虫(Difflugiaglobulosa)、江苏拟铃壳虫(Tintinnopsiskiangsuensis)、王氏拟铃壳虫(Tintinnopsiswangi)；轮虫有：螺形龟甲轮虫(Keratellacochlearis)、长肢多肢轮虫(Polyarthradolichoptera)、角突臂尾轮虫(Brachionusangularis)、萼花臂尾轮虫(Brachionuscalyciflorus)；枝角类有：长肢秀体溞(Diaphanosomaleuchtenbergianum)、简弧象鼻溞(Bosminacoregoni)、微型裸腹溞(Moinamicrura)；桡足类有：广布中剑水蚤(Mesocyclopsleuckarti)、汤匙华哲水蚤(Sinocalanusdorrii)。此外还有无节幼体(Copepodid)和桡足幼体(Nauplii)。

石臼湖2018年浮游动物优势度见表1。

表1 石臼湖2018年浮游动物优势种(属)及优势度

2.1.2 石臼湖浮游动物群落结构时间变化

调查结果显示，石臼湖2018年浮游动物的生物密度年均值为2 032.1个/L。其中原生动物生物密度年均值为861.1个/L，占总生物密度年均值的42.4%；轮虫生物密度年均值为1 113.9个/L，占总生物密度年均值的54.8%；枝角类生物密度年均值为24.3个/L，占总生物密度年均值的1.2%；桡足类生物密度年均值为32.8个/L，占总生物密度年均值的1.6%。由数据数据可以看出，石臼湖浮游动物生物密度是由轮虫和原生动物决定的；枝角类和桡足类的生物密度较小。

原生动物周年生物密度中，最多的为9月份，最少的为2月份，生物密度主要集中于春季和秋季。轮虫周年生物密度中，最多的为9月份，最少的为1月份，生物密度主要集中于夏季和秋季。枝角类周年生物密度中，最多的为9月份，最少的为1月份生物密度主要集中在夏季和秋季。桡足类周年生物密度中，最多的是10月份，最少的为2月份，生物密度主要集中于夏季和秋季，见图2～3。

石臼湖浮游动物总生物量年均值为3.6994 mg/L。其中，原生动物生物量年均值为0.0404 mg/L，占总生物量的1.1%；轮虫的生物量年均值为1.7305 mg/L，占总生物量的46.8%；枝角类生物量为0.6707 mg/L，占总生物量的18.1%；桡足类生物量为1.2579 mg/L，占总生物量的34.0%。虽然枝角类和桡足类的生物密度占比较少(2.8%)，可它们的生物量占比较大，达到52.1%，见图3。

(注：枝角类和桡足类生物数量绘制在次坐标轴上)图2 石臼湖浮游动物各种类生物密度的2018年逐月变化

图3 石臼湖2018年浮游动物各种类生物量的逐月变化

2.1.3 石臼湖浮游动物群落结构空间变化

石臼湖的生物密度和生物量空间分布不均匀，整体上呈现出由西向东逐渐减少的趋势。生物密度高值主要出现在石臼湖的北部，其次是两省交界处，而东部水域的密度最低。生物量最高值出现石臼湖两省交界水域，其次是北部水域，最低值出现在东南部水域。石臼湖各采样点年均生物密度排在前五位的是sjh-1、sjh-12、sjh-2、sjh-11、sjh-4。石臼湖浮游动物各采样点生物量年均值排在前五位的是sjh-12、sjh-2、sjh-4、sjh-6、sjh-1，最低年均生物量出现在sjh-7，石臼湖浮游动物年均生物密度和生物量分布,见图4～5。

图4 石臼湖浮游动物年均生物密度空间分布云图

图5 石臼湖浮游动物年均生物量空间分布云图

2.2 石臼湖浮游动物水体评价及多样性时空变化

2.2.1 石臼湖浮游动物水体评价

一般来说，浮游动物的多样性越高，其群落结构越复杂，稳定性越大，水质越好；而当水体受到污染时，敏感型种类消失，多样性降低，群落结构趋于简单，稳定性变差，水质下降。石臼湖浮游动物Shannon-Wiener多样性指数变化范围为1.6～2.4，年均值为1.95，从多样性指数可以判断石臼湖属于中度污染水体。

2.2.2 石臼湖浮游动物多样性时空变化

浮游动物多样性呈现显著时空变化，空间上低值出现在石臼湖南部水域，而在湖北部敞水区多样性较高，见图6。时间上，4—9月呈上升趋势，至9月份达最高值；10—12月呈下降趋势，见图7。

图6 石臼湖浮游动物多样性空间变化

图7 石臼湖浮游动物多样性时间变化

3 讨论

3.1 石臼湖浮游动物群落结构特征

2018年石臼湖浮游动物定量水样镜检见到的种类63种，原生动物20种，轮虫25种，枝角类8种，桡足类10种。石臼湖浮游动物在生物密度和种类上以轮虫和原生动物占优势，大型甲壳动物(枝角类和桡足类)虽然数量较少，但是在生物量方面却贡献较大，这也其他湖泊的浮游动物群落结构特征研究结论相似[6-7]。

3.2 石臼湖浮游动物水质生物学评价

石臼湖浮游动物优势种中出现了球形砂壳虫、螺形龟甲轮虫、角突臂尾轮虫、萼花臂尾轮虫、微型裸腹溞等耐污种[8]，说明石臼湖水体受到了一定程度的污染。

石臼湖浮游动物Shannon-Wiener多样性指数为年均值1.95，表明石臼湖属于中度污染水体。这与石臼湖浮游动物优势种的中污带指示种螺形龟甲轮虫、萼花臂尾轮虫等出现相吻合。

3.3 石臼湖水体污染治理与保护对策

依据石臼湖浮游动物Shannon-Wiener多样性指数，石臼湖整体处于中污染状态，南部水体尤其(sjh-7)蛇山段水体区域，多样性指数最低等问题提出以下治理与保护对策：

(1)将石臼湖治理纳入流域范畴进行污染防治，减少长江流域农业、工业等对湖水的污染；(2)科学开发湖泊资源，逐步实施退围还湖；(3)实施湖泊网格化动态管理；(4)推进石臼湖南部水环境综合整治。加快推进蛇山段渔民住户的搬迁，在石臼湖南部建立生态湿地，通过湿地来净化水质，提升水环境。