临安区水系春季浮游动物群落结构与水质评价

2022-09-21刘玉飞刘明亮何燕飞马祺聪韩轶才

安徽农业科学 2022年17期

殷燕，施思，刘玉飞，刘明亮，何燕飞，马祺聪，韩轶才*

(1.杭州同华生态环境科技有限公司，浙江杭州 310003；2.杭州市临安区污染物总量管理中心，浙江杭州 310003；3.杭州市生态环境科学研究院，浙江杭州 310003)

临安地处浙江省西北部、中亚热带季风气候区南缘；其东西狭长，境内河流众多，主要溪流有东苕溪，主源南苕溪，主要支流中苕溪，属太湖水系。此外临安生境多样、物种丰富，拥有国家级自然保护区清凉峰保护区和天目山保护区，具有独特的地理和环境优势。

浮游动物处于食物链的中间环节，既是滤食性鱼类的食物来源，又可以牧食浮游植物，有着承上启下的重要作用。在不同的水体和生境中浮游动物群落结构有明显差异，且影响因素各不相同，因对环境变化敏感常作为水体富营养化及水污染的指示生物。临安有众多的河流水库，周边生境及土地利用类型的异质性都有可能影响浮游动物物种、密度和生物量。因此，研究临安区浮游动物群落组成及分布情况对评价环境质量及水生态系统承载力都具有非常重要的作用。笔者通过对临安区春季浮游动物群落结构和空间分布进行研究，填补了临安区浮游动物群落研究资料的空白，以期为进一步开展临安区水生态安全保护及渔业利用与开发提供基础数据。

1 材料与方法

在临安区(118°51′～119°52′E、29°56′～30°23′N)设置调查点位26个(图1)，其中水库6个，其他均为河流或溪流。采样时间于2020年5月下旬。采样点溪流/水库名称见表1。

临安区浮游动物的样品采集参考《淡水浮游生物研究方法》，使用甲醛溶液固定，物种分类参考有关工具书，桡足类无节幼体未鉴定至种作为一个分类群体统计，其他物种鉴定至最小分类单元。在采集浮游动物样品的同时使用便携式水质分析仪(雷磁DZB-712)测定水温、pH、溶解氧(DO)，使用塞氏盘测定透明度。

通过优势度指数()计算出浮游动物优势物种，同时计算出浮游动物Shannon-Wiener多样性指数(′)、Pielou均匀度指数()、Margalef丰富度指数()。计算公式如下：

=×

(1)

′=-∑×ln

(2)

=(-1)/ln

(3)

=′/ln

(4)

式中，为种的个体数，为所有种类个体数，为该物种出现的频度，≥002为优势物种，=，为物种数。

使用ArcGIS 10.2绘制采样站点图；使用Excel软件进行数据管理和图表制作，所有的多元统计分析及聚类分析图、多维尺度分析图的绘制均借助SPSS 22.0完成。

2 结果与分析

2020年春季共发现浮游动物4类55种，均为普生性种类。其中原生动物14种、轮虫26种、枝角类7种、桡足类8种。在湖库水体例如青山湖(1～5号)中，以轮虫为主；水涛庄水库(7～8号)，以原生动物、轮虫、桡足类为主；里畈水库(10～11号)以原生动物和桡足类为主；在英公水库(17～18号)中则以原生动物、枝角类、桡足类为主。在河流水体中物种密度组成各不相同，昌化溪、天目溪中四类浮游动物均有出现。而其他河流水体则以原生动物和桡足类为主要组成(图2)。

图1 浮游动物站点分布Fig.1 Distribution of zooplankton sites

表1 采样点溪流/水库名称Table 1 Names of streams/reservoirs at sampling sites

从图3可以看出，浮游动物的密度和生物量分别为1.50～282.75个/L和0.000 6～0.978 8 mg/L，其密度组成空间差异较大，原生动物、轮虫、桡足类高于枝角类；总体来看，轮虫占比最大，为39%，枝角类占比最少，为2%。物种密度组成有明显的空间差异，在湖库水体例如青山湖(1～5号)中，以轮虫为主，其中裂足臂尾轮虫密度最大(61.8个/L)，而原生动物密度最小；水涛庄水库(7～8号)，桡足类密度最大，其中无节幼体均值为114个/L，且浮游动物的密度和生物量均最高；里畈水库(10～11号)以原生动物和桡足类为主，原生动物中累枝虫密度最大，为228个/L。在河流水体中物种密度组成各不相同，昌化溪、天目溪中四类浮游动物均有出现。

图2 浮游动物各站点物种组成Fig.2 Species composition of zooplankton at each site

从图4可以看出，临安区浮游动物多样性指数(′)为0.24～2.94，平均值为1.59，均匀度指数()为0.16～1.00,平均值为0.70，按照多样性及均匀度指数评定标准，浮游动物健康状况整体处于较好的水平，且均匀度指数显示物种组成较为均匀。临安区不同水体浮游动物物种丰富度指数()为0.37～3.40,平均值为1.79，其中14号点位物种丰富度最高，丰富度呈现明显的空间差异。

临安区共鉴定出浮游动物优势物种18种，其中以轮虫数量占据优势。不同水体中优势种分布差异较大，水库中浮游动物的密度明显高于河流中。青山湖水库(1～5号)中优势种以轮虫中裂足臂尾轮虫为主，其中裂足臂尾轮虫()密度达到61.8个/L，呈现绝对优势；水涛庄水库(7～8号)以异尾轮虫属、无节幼体()为主，其中无节幼体呈现绝对优势；里畈水库(10～11号)中优势种以累枝虫()为主，且呈现绝对优势；英公水库(17～18号)中以原生动物中累枝虫为优势种；而其他山溪性河流中的浮游动物密度平均仅为6.4个/L。

图3 浮游动物各站点密度与生物量空间变化Fig.3 Spatial variation of zooplankton density and biomass at each site

图4 浮游动物各站点指数分布Fig.4 Index distribution of zooplankton at each site

对临安区26个点位浮游动物群落密度使用SPSS 22.0软件进行聚类分析，并生成树状图(图5)，从图5可以看出，春季浮游动物密度组成可分为4大类群，1～5号(青山湖水库)和20号(青山殿水库)点位为第2大类群，7～8号(水涛庄水库)为第3大类群，10号点(里畈水库)单独为第4大类群，其余各点为第1大类群。

3 讨论

临安区水库等水体中浮游动物密度与生物量组成及空间分布规律一致，主要以轮虫为主，在山溪性河流中以桡足类和原生动物为主，且河流水体中浮游动物密度小于湖库水体中数量。湖库型水体中轮虫密度占据绝对优势，这与其他太湖流域浮游动物相关研究一致；轮虫大多为广温性物种，且其独特的孤雌生殖方式也使得它常见于各类水体中，往往也是优势类群。轮虫在水产养殖、生态毒理学、水质监测及医学领域均有广泛的研究与应用。在河流中浮游动物密度小于水库型水体，这一方面是由于平水期水流速度较丰水期快，水库型水体水利停留时间长，给浮游动物提供了繁殖和聚集条件，另一方面临安区山溪性河流水体水温均比水库型水体低，从而影响部分浮游动物的食物和供氧量；此外生境的异质性也是导致浮游动物呈现这样的原因之一，临安区水系纵横交错，通过聚类分析发现，水库型水体大多被列为一类，河流点位大多被列为一类，这再次表明生境异质性对浮游动物密度和生物量空间分布产生了影响。

临安区共鉴定出浮游动物优势物种18种，其中以轮虫数量占据优势。通常认为浮游动物优势种种类越多且优势度越小，则种群结构越复杂、稳定。在1～5号(青山湖水库)、20号(青山殿水库)、7～8号(水涛庄水库)的水库型水体中浮游动物轮虫占据绝对优势，优势度远大于其他优势物种优势度，这也进一步印证了浮游动物聚类分析结果。

图5 临安区浮游动物各站点浮游动物群落聚类分析Fig.5 Cluster analysis of zooplankton community at each zooplankton site in Lin′an District

在此次调查中春季浮游动物物种结构的丰富度、均匀度和多样性均存在一定差异。Shannon-Wiener多样性指数(′)、Pielou均匀度指数()可以用来反映生物群落结构的稳定性，多样性指数越大、均匀度指数越高，说明群落结构越稳定、水体状态越优。Margalef丰富度指数()是可以反映浮游动物物种种类多样化资源丰富程度的指标。这些指标在一定程度上均可以反映出水体水质。在临安区浮游动物′指数均值为1.59，指数均值为0.70，指数均值为1.79。按照浮游动物聚类分析结果将水库和河流分开来，发现水库型水体′指数均值为1.36，指数均值为0.46，指数均值为1.56；河流型水体′指数均值为1.78，指数均值为0.91，指数均值为1.99，河流型水体优于水库型水体。相关研究认为对均匀度接近、丰富度差别较大的群落进行比较时，应该利用Shannon-Wiener多样性指数进行水质状况分析。使用Shannon-Wiener多样性指数对临安区水质进行评价，发现大部分河流型水体处于轻—中污染水平，水库型水体处于中污染水平。河流型水体大多位置处于临安山区，距离居民区较远，受到人类活动影响较少。