雷山髭蟾生活水体浮游生物及水质评价

孟立霞，王茂蝶，杨再春

（1.凯里学院大健康学院，贵州 凯里 556011；2.黔东南苗岭生态公益发展中心，贵州 凯里 556000）

雷公山国家级自然保护区位于贵州省的东南部，跨雷山、台江、剑河、榕江四县，连绵近千公里，总面积47333 hm2，是长江水系与珠江水系的分水岭，清水江和都柳江主要支流的发源地[1]。中国特有种雷山髭蟾（Vibrissaphora Leishanensis）仅分布于雷公山，于2000年被列入国家野生保护动物名录[2]。近些年因人类过度捕食，对生活环境要求苛刻，蝌蚪变态期长等原因[3]，雷山髭蟾种群数量急剧下降。自1973年被发现后，已有多位学者对雷山髭蟾的繁殖[4]、生态[5]、种群历史[6]、保护[3]等进行研究，但目前未见对其生活水体浮游生物和水质的相关研究。浮游生物在水生生态系统中占有重要地位。浮游植物是初级生产者，对水环境变化反应较敏感[7]。浮游动物能为水体营养的传递和物质能量的转化起到重要作用，能直接或者间接反映水体的污染程度，对监测评价水环境质量具有重要应用价值[8]。浮游生物可被用来评价水体健康程度[9]。对雷山髭蟾生活水体的浮游生物和理化指标进行调查，并分析水体的营养状况，为雷公山自然保护区溪流水环境监测与保护和浮游生物后续演替研究提供基础资料，为雷山髭蟾的保护工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查时间和采样点设置

每年从10月份开始，雷山髭蟾雌雄个体陆续到溪流中进行交配、产卵，之后雄性蛙留在溪流产卵处护卵到次年1月份离开，这使得它们在繁殖期的活动地点固定，不易变动。2017年11～12月，研究人员在雷公山自然保护区的山涧溪流内翻石块找到雷山髭蟾或卵块，以此作为样点，在样点的上游或下游15 m处设置对照点，采集水样并测定水体理化指标。最后一次调查将只发现卵而未看到雷山髭蟾的地点也设置为样点，有卵说明雷山髭蟾曾经到过，此处适宜雷山髭蟾繁殖。样点分别位于仙女塘附近溪流、雷山康利水厂、交腊村、交腊干打捞，共26个。

1.2 浮游生物的采集和鉴定

浮游植物和浮游动物的定性及定量样品采集、固定、鉴定及计数等方法参考《淡水浮游生物研究方法》[10]和《河流水生生物调查指南》[11]。其中浮游动物主要调查大型浮游动物，即轮虫、枝角类和桡足类。

1.3 水体理化指标的测定方法

使用便携式多参数水质测量仪测定水体的pH值、总磷、总氮、余氯、亚硝酸盐、硫化物、溶解氧和铜的含量。使用电子温度计测量离采样点地面1 m处的气温和水温（水体表层温度）。使用TDS水质检测笔检测TDS值。

1.4 水质评价方法

根据浮游生物的种类组成、优势种和多样性并结合水体理化指标对雷山髭蟾生活溪流水体的营养型和污染程度进行分析。

利用优势度Y判定优势种，Y＞0.02的浮游生物为优势种[12]。

式中：n为第i种生物的个体数；N为所有种类的总个体数；fi表示物种在各样点出现的频率。

式中，S为样品中物种数目，Pi为样品中属于第i种的个体比例，N表示样品总个体数，第i种个体数为ni。

2 结果与分析

2.1 雷山髭蟾生活水体理化指标

雷山髭蟾生活水体理化指标的测定结果如表1所示。pH值最低为5.54，最高为7.43，平均值为6.58；总氮最低为0.00 mg/L，最高为0.13 mg/L，平均值为0.055 mg/L；总磷最低为0.00 mg/L，最高为 0.09 mg/L，平均值为0.05 mg/L；余氯最低为0.00 mg/L，最高为0.107 mg/L，平均值为 0.027 mg/L；硫化物最低为0.00 mg/L，最高为0.09mg/L，平均值为0.022 mg/L；溶解氧最低为11.75 mg/L，最高为15.25mg/L，平均值为13.39 mg/L；气温最低为-2.7℃，最高为7.1℃，平均值为3.33℃；水温最低为0℃，最高为8.9℃，平均值为 6.04℃；TDS最低为5，最高为8，平均值为6.5；亚硝酸盐和铜在各样点均为0.00。

2.2 浮游类生物的组成

雷山髭蟾生活水体中浮游植物共检测出7门46属60种，详见表2。其中绿藻门9属13种，占总种数的21.67%；硅藻门19属22种，占总种数的36.67%；蓝藻门13属17种，占总种数的28.33%；裸藻门2属3种，占总种数的5.00%；隐藻门1属2种，占总种数的3.33%；甲藻门1属1种，占总种数的1.67%；金藻门1属2种，占总种数的3.33%。在检出的3种浮游动物中，种类详见表3，线虫虽然在各个样点所占的密度最大，但是只有1种；而轮虫类和桡足类不仅密度极小而且种类也少。

表1 雷山髭蟾生活各地溪流水体理化指标

表2 浮游植物种类组成

2.3 浮游植物的密度、优势种和多样性

浮游植物的密度如表4所示，蓝藻门和硅藻门在各个样点所占的密度较大，甲藻门和金藻门密度最低。在4个采样点中，交腊干打捞和交腊村的浮游植物密度最大，仙女塘附近溪流次之，雷山康利水厂所占密度最小。

表3 浮游动物种类组成

表4 浮游植物密度

根据式（1）计算，Y＞0.02为优势种，浮游植物优势种为8种（见表5），占浮游生物总种数的11.1%。其中蓝藻门3种，硅藻门2种，绿藻门2种，裸藻门1种。

表5 浮游植物优势种

2.4 浮游动物的密度、优势种和多样性

雷山髭蟾生活水体的浮游动物密度如表6所示，线虫在各个样点所占的密度较大，轮虫类和桡足类密度则最低。交腊村浮游动物密度最大，其他3处密度均不大。

表6 浮游动物密度

根据式（1）计算，Y＞0.02为优势种，浮游动物优势种有 1种，是线虫（Caenorhabditis Elegans），占浮游生物总种数的1.67%。

雷山髭蟾生活溪流水体各样点浮游动物的H和D见表7。

表7 浮游生物多样性指数

3 讨论

3.1 雷山髭蟾生活水体理化指标和水体营养状况

雷山髭蟾生活水体pH值为5.54～7.43，多数偏酸性，不利于浮游植物进行光合作用。水体营养盐含量较低，总氮全年波动范围为0.00～0.13 mg/L，平均值0.055 mg/L；总磷全年波动范围为 0.00～0.09 mg/L，平均值0.05 mg/L。综合雷山髭蟾生活水体的各项理化指标，依据我国《地表水环境质量标准》[13]可知，交腊村溪流的硫化物稍高，属于II类水指标，其他各地所有指标均为I类水。综合评定，雷山髭蟾生活溪流水体符合I类水质标准，水质良好。

交腊村溪流的溶解氧低于交腊干打捞和仙女塘附近，高于雷山康利水厂；硫化物高于其他3个地方；雷山康利水厂溶解氧最低，水体自净能力最弱，可能是水厂运作时会有废弃物、生产废水排进附近溪流，还有水厂工人的生活污水也直接排入溪流所致。重金属Cu含量和亚硝酸盐在各样点均为0。TN是交腊村最高，表明水体受污染程度最高，主要是因为交腊村相较于交腊干打捞、仙女塘附近溪流、雷山康利水厂三处而言，居民的牲畜数量较多，人们缺乏环保意识，生活污水、农田排水和畜牧污水造成溪流水体的污染程度最高，因此交腊村的溪流为中度污染。4处采样点的TN值都较低，均为中营养型水体。

3.2 浮游生物与水质

在雷山髭蟾生活水体中共检测到浮游生物63种（浮游植物60种，浮游动物3种），浮游植物丰富，尤其是硅藻门类最多；浮游动物种类少，其中线虫数量最多。

根据不同营养状况的水体中浮游植物的种类组成不同，可将水体分为3个营养型。贫营养型水体中主要为金藻、黄藻和甲藻，中营养型水体中主要为硅藻、隐藻和鼓藻，富营养型水体中主要为绿藻、蓝藻和裸藻[14]。雷山髭蟾生活水体中主要是硅藻门的浮游生物，为中营养型水体。不同种类浮游植物生长、繁殖的最适温度是不同的[14]，大部分浮游植物生长的最适温度为18～25℃[15]。检测到的浮游植物中硅藻种类占比最高，因为调查是在冬季进行的，此时溪流水流缓慢，水温较低，日照时间较短，因此某些贫营养、洁净的藻类的光合作用受到抑制[16]，而硅藻最适生长温度较低，在低温条件下具有较宽生态位，繁殖速度相比其他藻类快，是通过减少细胞中水分和增加细胞中糖类、脂肪等物质降低冰点，增加抗寒能力，而且其在低温条件下仍可进行光合作用[17]。

浮游动物是水生生态系统的初级消费者，能够反映水环境质量的优劣[18]。针簇多肢轮虫、曹花臂尾轮虫、裂足臂尾轮虫和前节晶囊轮虫都是典型的污染指示种，螺形龟甲轮虫为耐污种[12]。检测到的浮游动物中并无上述种类，说明雷山髭蟾生活水体不属于富营养型水体。雷山髭蟾生活溪流中冬季浮游动物的种类少，轮虫类和桡足类密度低，未检测到枝角类，线虫为优势种，说明调查样点的浮游动物多样性水平低，群落结构单一。水温是极其重要的环境因子，可以影响浮游动物生活和繁殖。浮游动物不同种类对温度的耐受范围不同[19]。轮虫个体数在20～38℃内变化较小，在大约40℃时出现最高值；桡足类幼体的个体数随着温度的升高呈上升趋势，在30℃时达到最高值，且桡足类在1年内的繁殖代数少[16]。采样点的轮虫和桡足类少，可能是因为采样点多为小溪流，水量受季节和降雨量影响明显，丰富度、枯水量变化大，有时干涸，泥沙含量高，冬季水温低，不利于浮游动物生存。浮游动物优势种为线虫，这可能与线虫常生活在水中的有机淤泥和生物膜有关。

优势种种类及数量是指示群落结构稳定性的重要指标，优势种种类越多且优势度越小，则群落结构越复杂、越稳定[18]。本次调查的浮游植物优势种有8种，优势种种类较多且优势度不高，表明雷山髭蟾生活水体的浮游植物群落结构较复杂，群落结构状态更为稳定。因为温度低，不适宜浮游动物的生存，因此浮游动物种类较少，密度较低，浮游动物群落简单，生物多样性低。采用Shannon-Weiner多样性指数 （H）和Margalef丰富度指数（D）来评价所设样点中浮游生物群落结构[20]。D表示种群中种类数越多水体环境越好，但是只考虑水环境中的某个单一物种，而水环境中浮游生物物种多样，因而有一定缺陷，H所表现的是物种群落的多样性，正好弥补了该缺陷。依据评价标准（表8）[21]判断，交腊村H大于1小于2，D小于2，表明交腊村为中度污染，水体物种多样性一定程度上受环境影响，丰富度不高，物种分布不均匀。交腊干打捞、仙女塘附近溪流、雷山康利水厂三处H接近2，D大于2，表明水质为轻度污染，物种丰富度较高、个体分布较均匀。而交腊村的H略高于2，D小于2，说明交腊村的水质不如其他3个地方好。一般认为浮游生物的多样性指数越高代表群落结构越稳定，水质越好。根据4个采样地的浮游生物优势种、H和D得出：除了交腊村为中度污染，其他3处为轻度污染。这是环境因子和人为活动干扰等共同作用的结果，采样地均处于森林环境中，仅交腊村有人居住，受人类活动影响较大。

表8 多样性指数对雷公山自然保护区水质评价的标准

总之，通过对采样点的浮游生物及水体理化指标的综合分析表明，雷山髭蟾生活水体水质良好，符合《地表水环境质量标准》(GB/T3838-2002)中I类水质标准。从浮游生物优势种和多样性指数可知，雷山髭蟾生活水体属于中营养型，水质优良，水流缓慢，为浮游生物的繁殖提供了良好的环境，有利于雷山髭蟾蝌蚪的生存，同时说明雷公山自然保护区溪流水环境良好。该结果可为雷公山自然保护区溪流水环境监测与保护和浮游生物后续演替研究提供基础资料，同时也为进一步开展雷山髭蟾研究和保护积累经验和数据。本调查的时间为冬季，雷山髭蟾生活水体浮游生物及水质全年的变化规律尚需进一步探讨。

致谢：感谢朱勋格、马超、刘兴旺、杨再明、梁朝美、严熊、刘玉宝等同学帮助野外调查。