黃壁莊水庫浮游動物調查和評價

趙晶晶 李利 張輝 范越凡 范學晉 史增奎

摘 要：為研究黃壁莊水庫浮游動物的群落結構特征并對其水質進行評價，本次調查共選取了9個采樣點，分別于2019年4月、7月、10月分三次進行相關樣品的采集與鑒定，然后進行物種組成、密度、多樣性、生物量、優勢種等分析。結果顯示：（1）浮游動物主要分布在枝角類、橈足類和輪蟲三大類，共鑒定出30種。（2）優勢種春季為10種、夏季10種、秋季7種，其中湖泊美麗猛水蚤僅為秋季的優勢種。（3）利用浮游動物多樣性指數和透明度進行水質狀況的判斷可知春季水質最好、秋季次之、夏季最差。

關鍵詞：浮游動物;黃壁莊水庫;優勢種;水質評價;多樣性分析

浮游動物在水域生態系統中是初級消費者，主要以浮游植物為食，同時自身又可作為一些經濟動物的食物來源，在物質循環和能量流動中具有承上啟下的作用[1-3]。此外，浮游動物對水環境變化具有較為敏感的反應，換而言之，浮游動物豐富度、優勢種、密度等的改變，也就意味著水環境理化指標的變化。因此浮游動物還是水環境質量好壞的指示生物[4]。因此，了解和掌握水域浮游生物的群落特征可以為水質的改善提供一些必要的參考[5]。

國內外對于浮游動物的研究主要在一定時間對其群落結構、多樣性指數、物種組成等[6-7]。也有不少的專家學者利用浮游動物的群落結構變化來指示水環境水質的改變。

黃壁莊水庫是河北省鹿泉市的大型水庫，是飲用水的重要水源，地位尤為重要。近年來對于黃壁莊水庫浮游生物的調查鮮見，本次調查主要是在春夏秋三季對浮游動物的物種組成、豐富度、生物量等進行相關調查和分析研究，以期為黃壁莊水庫水質的研究提供一定的本底資料。

1 材料與方法

1.1 采樣點布設和采樣時間

本次調查于2019年的4月（春）、7月（夏）和10月（秋）三季選擇晴朗的天氣進行浮游動物定量和定性樣本的采集。根據水庫的特點和概況，共選取了Z1～Z9共9個采樣點，具體的位置如圖1所示，坐標如表1所示。

1.2 樣品的采集與鑒定

浮游動物采集參考《漁業生態環境監測規范 第3部分：淡水》（SC/T 9102.3-2007） [8]中的方法進行。對于浮游動物樣本的采集，先采集浮游動物定量樣本，然后再采集定性樣本。對于小型浮游動物（輪蟲、原生動物）的采集利用有機玻璃采水器在每個站位分別在上中下三層采集等體積的水充分混合，然后取1 L放入廣口塑料瓶中，加入15 mL魯哥氏液固定，然后帶回實驗室沉淀48 h后濃縮到40 mL，利用視野計數法進行計數。

對于大型浮游動物（枝角類、橈足類）定量樣本的采集，利用有機玻璃采水器在三個水層分別取等體積的水充分混合后取10 L的水，在25#浮游生物網中進行過濾，濃縮，然后放入水樣瓶中，加入4%的甲醛溶液進行固定，然后進行實驗室的觀察和分析。利用篩絹網和分析天平對浮游動物干重進行稱重，而后進行全部計數。

浮游生物定性樣本采集方式利用25#浮游生物網進行拖曳采集，而后加入甲醛固定液，樣本在實驗室觀察時利用相關書籍[9-10]鑒定到種。

1.3 數據處理

浮游動物多樣性及水質評價指標：生物多樣性選取香農-威納指數（H）和瑪格列夫指數（D）來綜合預估水質狀況。浮游動物豐富度的計算如公式（1）和公式（2）浮游動物利用香農-威納指數（H）和瑪格列夫指數（D）來確定水體類型[11-13]，計算公式如公式（3）和公式（4）所示，具體判斷如表2所示。優勢度計算公式如公式（5）所示，利用優勢度Y判定優勢種，Y>0.02的浮游生物為優勢種[14]。

式（1）—式（2）中：N為1 L水中浮游動物個體數（個/L），Vs為1 L水濃縮后的體積（mL），n為計數得到的生物個體數，V為采樣體積（L），Va為計數的標本體積（mL）。

式（3）中，Pi為群落中第i種的數量占總數量的比值。

式（4）：D為Margalef指數;S為群落中發現的物種總數;N與（1）式同。

式（5）：Di為某個站位的第i種生物的總數占該站位所有物種數量之和比值;fi為第i種生物在整個水庫采樣點出現的概率。

2 實驗結果

2.1 浮游動物種類分布特征

黃壁莊水庫3次調查累計發現的浮游動物名錄見表3。黃壁莊水庫春、夏、秋三季共發現浮游動物3類30種。其中，春季發現浮游動物19種，夏季22種，秋季15種。在春、夏、秋三季調查中均發現的浮游動物有7種，其中短鈍溞（Daphnia brevis）、壺狀臂尾輪蟲（Brachionus urceus）僅在夏季出現，包括角突網紋溞（Daphnia angularis）、近親裸腹溞（Daphnia barebelli）、矩形尖額溞（Daphnia rectangularis）在內的7種枝角類生物僅在秋季出現，還有湖泊美麗猛水蚤也僅在秋季出現。

2.2 黃壁莊水庫浮游動物的優勢種分布特征

優勢度的計算如公式（5）所示，當Y>0.02時，該物種即為優勢種。從表4中可以看出春、夏、秋三季的優勢種一共11種，占浮游動物總種數的37%;春、夏、秋三季優勢種的對應種數為10、10、7;總體看浮游動物優勢種的季節分布較為穩定;其中僅在秋季占據主導地位的是橈足類的湖泊美麗猛水蚤。

2.3 浮游動物密度和生物量的分布特征

本次研究對浮游動物的密度和生物量（干重）也進行了相應的統計分析，結果如圖2和圖3所示。

從圖2可以看出浮游動物密度主要分布在枝角類和輪蟲，從浮游動物密度季節平均值上看，夏季>春季>秋季，季節差異不太明顯。其中Z6的浮游動物的密度值最大，從圖3也可以看出該站位的生物量也較大。

由圖3可知浮游動物生物量的峰值出現在Z4的春季，數值為7.92 mg/L;最小值出現在Z3的夏季，為0.1 mg/L，春夏秋三季浮游動物生物量的均值依次是4.11、3.69、2.47 mg/L。從整體上看浮游動物生物量分布季節分布呈現出春季>夏季>秋季的趨勢，Z1、Z2、Z4、Z5、Z6、Z8均為春季浮游動物生物量偏高，夏季次之，秋季最少;但在Z3、Z7、Z9則秋季的浮游動物生物量最高，夏秋次之。

2.4 浮游動物多樣性與水質評價

從表5可以看出黃壁莊水庫全年的水體的pH值范圍是8.2～8.3，屬于弱堿性水，透明度為春季>夏季>秋季，可能是溫度導致浮游生物的季節分布差異，使得透明度出現這樣的結果。

春、夏、秋三季黃壁莊水庫浮游動物多樣性指數H和D的計算結果如表6 所示，從表中我們可以看出浮游動物多樣性指數H的變化范圍177～3.15;春季均值為2.65，對應的水體為中污染類型;夏季均值為2.62，對應的水體為中污染類型;秋季均值為2.88，對應的水體為中污染類型?，敻窳蟹蛑笖担―）的變化區間為2.16～805，春季均值對應水體為中污染類型;夏季均值對應的水體類型為輕污或無污染水體;秋季均值對應的水體類型為中污染類型。利用浮游生物多樣性評價水質僅供參考，要想做出較為準確的評價還需參考水環境因子進行綜合判斷。3 討論

文獻中顯示，通常來說，浮游動物的豐度、生物量會跟隨水體的富營養化水平升高而降低，具有反向相關關系，其中枝角類的種類和數量偶爾會因水體富營養化水平升高而變小，但橈足類豐度不會因為水體富營養化水平升高而改變[15]。因此，黃壁莊水庫的水體的富營養化程度不太明顯。黃壁莊水庫浮游動物的種類主要分布在枝角類、橈足類和輪蟲。其中，枝角類的種類和數量在各站位全年占據主導地位，輪蟲只在夏季靠近居民居住地的采樣站點出現，可能是由于靠近人類住所水體的污染比較高，而且夏季該水庫旅游人數也比較多，水體的營養化程度也會偏高，水體營養化的增加會導致藍藻門的大量繁殖，從而導致輪蟲也隨之數量增加。

浮游動物優勢種常用來指示水質狀態[16]，本次研究僅利用浮游動物多樣性指數綜合評價該水庫的水質質量，結果顯示，水體類型為中污染類型，可能主要是由于近年來水庫附近居民區的建設，使得生活生產污水的排放增多，從而使得水庫水質造成了一定程度的惡化。

物種多樣性指數是反映生物群落結構特點和多樣性的重要參數，常被用于評價水質狀況，但也有學者表示僅利用生物多樣性指數并不能準確地評價水質，應當綜合考慮密度、生物量、優勢種以及理化因子等條件，才能得出符合實際的結論[16-17]。但是本次調查結果可以為黃壁莊水庫水質的優化提供一定的參考。

4 結論

本次調查累計發現浮游動物三類30種，主要分布在枝角類、橈足類和輪蟲，其中密度在全年占據主導地位的是枝角類的生物。

春、夏、秋三季浮游動物的優勢種主要分布在枝角類和橈足類。其中湖泊美麗猛水蚤僅在秋季為優勢種。整體看，浮游動物優勢種的季節分布很穩定。

利用浮游動物多樣性指數并且結合透明度對黃壁莊水庫進行水質評價結果顯示，秋季的水質最好、春季次之、夏季最差，因而夏季最應該加強水質的監測和管理。

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（收稿日期：2020-10-28;修回日期：2020-11-26）