安徽界首两湾国家湿地公园浮游动物群落结构特征研究

李峰，张毅星，陈晶雯，周忠泽*

（1.界首市湿地管理服务中心，安徽 阜阳 236500；2.安徽大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 230601）

浮游动物是水生态系统中重要的初级消费者，又是经济水产动物，可以作为鱼类和其他大型水生动物的重要饵料，在水生态系统中的能量流动和物质循环中起着重要作用。与其他水生动物相比较，它们个体较小但是数量极多，对生活环境敏感且代谢活动强烈，其群落结构的变化可以有效反应水体的营养状况。并且，一些浮游动物不仅对污染物质敏感，而且具有积累和转移功能，在生态系统稳定性和生态环境保护研究方面有着重要的地位。利用浮游动物的群落结构来评价水环境质量在国内外已有很多研究，淮河作为我国东部重要的河流，由于人类活动及工农业生产，水体逐渐恶化。虽然对于淮河支流界首两湾河流的浮游植物、大型水生植物皆有相关研究，但对浮游动物群落结构特征的研究甚少。

本研究以界首两湾河流的浮游动物为研究对象，从其物种组成、优势种、密度和生物量等角度入手，研究了界首两湾河流浮游动物群落结构及其环境营养因素，为后期河流生态保护和资源管理提供一定的数据基础和理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

界首两湾河流属淮河支流；其主要由代桥镇境内的泉河河道、马湾和南季湾三个部分组成，总面积504.34 hm，河流总长13.6 km。地处沉积平原，地势平坦，属暖温带半湿润季风气候，四季分明，年平均气温14.7 ℃，年均降水量859.5 mm。两湾河流湿地生态系统河流湿地特征明显，湿地功能较为明显，具有独特的生物群落，是许多野生动物（尤其是水禽类繁育）的天然场所。

安徽界首两湾国家湿地公园内的两湾河流界首段地理坐标为 115°30′10″~115°30′57″E，33°0′44″~33°1′59″N。主河道两岸都有水生植被分布；其中挺水植物主要有芦苇（Phragmites australis） 和水烛（Typha angustifolia） 等；沉水植物主要有狐尾藻（Myriophyllum verticillatum）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum）、菹草（Potamogeton crispus）等，浮水植物主要有丘角菱（Trapa japonica）等；漂浮植物主要有紫萍（Spirodela polyrrhiza）等，在季湾、扎扒集附近均有分布，整体盖度约30%。古河道属于废弃河道，水生植被主要以芦苇、水烛等挺水植物为主，浮水植物与沉水植物盖度较低，农业面源污染较主河道更加明显。

1.2 样点设置

在两湾河流界首段共设置8 个采样点，其中湖中主河道设置 5 个采样点 （JS2、JS3、JS4、JS6 和JS7），古河道设置 3 个采样点（JS1、JS5 和 JS8），详见图1。采样时间分别在2019 年冬季（1 月）、春季（4 月）、夏季（7 月）和秋季（10 月）。

图1 采样点分布

1.3 样品采集与处理

本研究对象是浮游动物，主要有轮虫、枝角类和桡足类。轮虫定性样品通过网拖法（25 号、孔径为64 μm 的浮游生物网）进行采集，定量样品采水1 L，现场加入5%的鲁哥试剂进行固定，带回实验室静置沉淀48 h，浓缩至30 mL 后在显微镜下计数。枝角类和桡足类定性样品的采集与轮虫定性样品采集方法相同，定量样品采水10 L 且经过25 号网过滤浓缩，现场加入4%的甲醛溶液进行保存，在实验室用显微镜和解剖镜进行种类鉴定及计数。浮游动物的计数方法主要参照《淡水浮游生物研究方法》进行计数。种类鉴定主要参考王家楫、蒋燮治、沈嘉瑞对浮游动物的特征描述。

采集浮游动物样品的同时采集适量水样，将水样低温保存，带回实验室后依据《地表水环境质量标准》（GB 3828-2002）对总氮（TN）、总磷（TP）等指标进行测定，叶绿素a（Chl.a）浓度采用乙醇+分光光度法分析测定，浊度（Turb）采用浊度仪测定。现场测量水深（WD）、水温（WT）、透明度（SD）、溶解氧（DO）、电导率（Cond）等水质因子。

1.4 数据方法

Shannon-Wiener 物种多样性指数（H′）：

上述式中，n为第i 种的密度，N 为样品中所有物种的总密度，f为第i 种的出现频率，S 为采样站点所有物种总数。Y≧0.02 为优势种。标准如下：H＇＞3 表示几乎无污染；1.1~3，中度污染；0~1，严重污染。

采样点的分布图采用Arc GIS 10.2 软件绘制，通过Excel 软件进行数据的统计，采用Canoco 软件进行浮游动物和环境因子的相关性分析。

2 结果与分析

2.1 浮游动物群落结构

2.1.1 浮游动物种类组成

调查期间共采集并鉴定出浮游动物14 科23属46 种。其中种轮虫最多，有9 科16 属37 种，占总物种数的80.43%；其次是枝角类和桡足类，分别有 3 科 3 属 4 种、2 科 4 属 5 种。夏季种类最多，春季种类最少。一年四季的物种组成中，轮虫皆是主要组成部分，枝角类和桡足类偏少（图2）。

图2 浮游动物种类数

依据优势种在各个采样点的优势度Y≧0.02 的标准，分别对每个季节的优势种及优势度进行计算，发现浮游动物主要优势种有：裂足轮虫（Schizocerca diversicornis）、矩形龟甲轮虫（Keratella quadrata）、月形单趾轮虫（Monostyla lunaris）、囊形单趾轮虫（Monostyla lunaris）、为暗小异尾轮虫（Trichocerca pusilla）、曲腿龟甲轮虫（Keratella valga）、针簇多肢轮虫（Polyarthra trigla）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）、长额象鼻溞（Bosmina longirostris）、广布中剑水蚤（Mesocyclops leuckarti）、透明温剑水蚤（Thermocyclops hyalinus）等。螺形龟甲轮虫、曲腿龟甲轮虫、透明温剑水蚤和广布中剑水蚤全年可见。

2.1.2 浮游动物的丰度和生物量

两湾河流浮游动物的平均密度是560.96 ind./L，范围为85.90～2 167.50 ind./L；平均生物量为1.08 mg/L，范围为0.10～4.31 mg/L。浮游动物的密度和生物量存在明显的季节差异，皆呈现出先增加后减少的趋势。其中，7 月最高，密度为1 015.08 ind./L，生物量为1.48 mg/L，见图3。在丰度分布上，轮虫密度始终最高，皆在40%以上；由于轮虫个体较小、生物量低，在生物量分布上，甲壳类（枝角类和桡足类）生物量占绝对优势，见图4。空间变化上丰度差异明显，总体上在主河道浮游动物丰度和生物量高于古河道。

图3 浮游动物密度时空变化

图4 浮游动物生物量时空变化

2.2 生物多样性及其水质评价

安徽界首两湾国家湿地公园两湾河道、主河道和古河道 H′ 分别是 2.46±0.44、2.85±0.30 和 2.52±0.46，见图5。结果表明，H′的变化趋势基本趋于一致，主河道一般都高于古河道，说明主河道浮游动物群落结构的复杂程度和稳定性均高于古河道。同时，多样性指数分析表明，主河道水属于轻污染，古河道属于轻中度污染。结合所监测的水质理化指标（表1），对水质进行分析，可以得出：两湾河流水质为轻中度污染。

图5 浮游动物的Shannon-Wiener 指数时空变化

表1 水质理化指标

2.3 游动物群落结构与环境因子的相关分析

首先，对浮游动物优势种的密度和环境因子进行Log（x+1）置换。其次，使用Canoco 5 对浮游动物优势物种密度和环境因子进行去趋势对应分析（DCA）。结果表明，排序轴最大梯度的长度2.0（<3），意味着浮游动物与环境因子之间存在线性关系。最后，使用冗余分析（RDA）进行进一步处理。对优势种密度和环境因子进行蒙特卡罗置换检测后，对优势种密度和环境因子之间的冗余性进行判断。

图6 浮游动物与环境因子RDA 分析

RDA 结果显示，pH 值、DO、WT、DW、SD 和 Chl.a等是影响浮游动物群落结构的主要环境影响因子。螺形龟甲轮虫、矩形龟甲轮虫和裂足轮虫与DO、TP和pH 值等呈正相关，同时与透明度呈负相关。水温和浊度是长额象鼻溞的主要影响因子。

3 讨论

3.1 两湾河流界首段浮游动物群落结构特征

两湾河流界首段采集并鉴定出浮游动物14 科23 属46 种，优势种11 种。不论在种类组成还是优势种上，轮虫都居多。这与相关学者在其他类似水域中的研究结果相似。大清河流域采集并鉴定记录了浮游动物28 种，其中轮虫16 种，枝角类和桡足类分别有8 种和4 种；林志等在淮南迪沟采煤沉陷区采集并鉴定出浮游动物53 种，其中轮虫38 种、枝角类9 种、桡足类6 种。两湾河流浮游动物种类存在季节差异，夏秋两季偏多，春冬两季偏少，这与季节引起的水温变化有着密切的关系。

两湾河流界首段浮游动物优势种主要由曲腿龟甲轮虫、螺形龟甲轮虫、针簇多肢轮虫、暗小异尾轮虫、长额象鼻溞、广布中剑水蚤、透明温剑水蚤等组成，这可能与水质有关。曲腿龟甲轮虫、螺形龟甲轮虫是寡污-β 中污种，广布中剑水蚤是α 中污物种；透明温剑水蚤是富营养型物种，长额象鼻溞是富-中营养型物种。这可能是由于河道处于人类活动频繁的位置，附近居民排放生活污水，营养物质丰富，有机污染较为严重，水体环境有所污染。从整体上看，浮游动物平均密度是560.96 ind./L，平均生物量是1.08 mg/L；在夏季主河道浮游动物密度、生物量明显高于古河道，并且Shannon-Wiener 指数也高于古河道。这可能由于夏季岸边水生植被较为丰盛，对水体净化起着重要的作用。

3.2 环境因子对浮游动物群落结构的影响

3.2.1 水生植被对浮游动物群落结构的影响

大型水生植物不仅可以为浮游动物提供繁殖场所和避难所，也能提供多样的微环境。水生高等植物除了能够快速吸收水体和沉积物中的营养盐，改变影响浮游动物分布的一些理化环境因子如扰动、pH 值、SD 等，还能影响作为浮游动物重要食物来源的浮游植物，进而影响到鱼类的摄食，并为浮游动物提供庇护场所，最终从多方面影响到浮游动物的生境。可以说，水生高等植物是影响浮游动物的种类组成、密度、多样性的重要因素之一。在分布有丰富水生植被的主河道，浮游动物的丰度、Shannon-Wiener 多样性指数皆高于古河道。一些学者研究也表明，在沉水植被覆盖率较高的水体中，浮游动物种类数和多样性一般比无沉水植物水体中的生物多样性要高。事实上，项目组2021 年在水生植被监测时，首次在河道内发现有沉水植物刺苦草（Vallisneria spinulosa）。这指示河道水质逐年得到改善，促进了沉水植物恢复，有利于两湾国家湿地公园浮游动物群落结构的改善。

3.2.2 理化因子

吴奇丽等的研究结果显示，2015 至2016 年两湾国家湿地公园水体透明度平均值为0.38 m，DO浓度平均值为9.25 mg/L，TP 含量平均值为0.219 mg/L，TN 含量平均值为 0.99 mg/L。2019 年与 2015、2016 年相比，水体透明度、DO 浓度升高，TP、TN 含量降低，水质得到明显改善，这可能与水生植物的恢复以及湿地公园对水体的治理有关。

RDA 分析结果表明，浮游动物的丰度与pH 值、DO、WT、DW、SD 和 Chl.a 等理化因子密切相关。这与许多学者的研究结果一致。

水温是影响后生浮游动物生长、发育、生物量变化和群落组成及种群分布等重要环境因子。本研究区域属于暖温带半湿润季风气候，四季分明，冬季水温较低，不利于浮游动物的生长繁殖；但随着温度的升高，冬卵持续孵化，无节幼体大量出现，桡足类成体和枝角类的种类增加，浮游动物丰度有所增加。研究表明，透明度和水深对浮游动物的群落结构存在显著性影响，这与Hart 研究浮游动物与透明度和浊度关系紧密基本一致。浊度较高时，枝角类溞属的量会减少，部分枝角类随着透明度的增加而增多，透明度过低不利于浮游甲壳动物的生长和繁殖。本研究中叶绿素浓度也是重要的影响因子之一。RDA 图显示，叶绿素浓度、TN 和TP 与大多数浮游动物年均密度呈现显著相关性。浮游植物是浮游动物的重要食物来源之一，N、P 等主要通过影响浮游植物，进而对后生浮游动物产生影响。

4 保护建议

4.1 减轻农业面源污染

把种植业面源污染、畜禽养殖污染和水产养殖污染作为治理重点，科学分析土壤养分状况和作物高产施肥规律，实施测土配方施肥。通过推进农牧结合、种养循环、高架栽培、立体套种等种养模式，有效减少农药化肥的使用。通过推广秸秆发电、秸秆饲料、秸秆草编等利用模式，提升农业废弃物资源化综合利用率。规范农药使用，建立安全用药制度，使用高效低毒、低残留农药，禁止使用高毒、高残留农药。输水河周边的农田设置田埂，田埂上种植恢复植物，在农田与输水河之间设置植被缓冲带，减少农田的化肥、农药等物质直接流入河道。

4.2 加强水生植被修复

水生植被不仅能对水体中有机物进行吸收，改善净化水质，还可以为鱼类、鸟类提供栖息地与产卵所，在水生态系统中起着至关重要的作用。湿地公园目前沉水植物种类及盖度较低，应加强水生植被修复。优先考虑种植当地原有物种，先构建沿岸挺水植物菰群丛和莲群丛，再恢复沉水植物如黑藻、苦草、金鱼藻等。在植被恢复过程中，通过加强管理，减少人为干扰活动，禁止捕捞和采撷水草，依靠植物自身的繁殖能力，在自然状态下进行恢复生长。

4.3 加强水系连通建设

科学实施两湾国家湿地公园湿地微地形改造，对岳塘沟、杨沟、蒋沟等主要进入湿地的输水河进行河道生态疏通，有序清除阻水构筑物和围堤围堰，恢复和提升河流水文连通性，结合生态补水实施，促进主河道与沟渠之间的连通性，增加水网密度与水面面积。同时，对输水河周边农田田埂进行植被恢复，净化水质，使输水河水入主河道之前达到三类水标准，多点多源提升水质。

4.4 加强科普宣传

强化宣传引导，增强环保意识。通过农村广播宣传、发放告知书、微信公众号推介等方式，加强农业面源污染防治和水生植被恢复的科学普及和舆论宣传，提高全社会的湿地保护意识。将农业农村环境保护纳入村规民约，调动广大农民发展清洁生产、爱护环境卫生、建设美丽家园的主动性、积极性，鼓励公众对违规行为进行监督举报。依法依规对规模化种养大户、农业企业中的失信主体实施惩戒和限制等约束性措施。