黄壁庄水库浮游动物调查和评价

赵晶晶 李利 张辉 范越凡 范学晋 史增奎

摘 要：为研究黄壁庄水库浮游动物的群落结构特征并对其水质进行评价，本次调查共选取了9个采样点，分别于2019年4月、7月、10月分三次进行相关样品的采集与鉴定，然后进行物种组成、密度、多样性、生物量、优势种等分析。结果显示：（1）浮游动物主要分布在枝角类、桡足类和轮虫三大类，共鉴定出30种。（2）优势种春季为10种、夏季10种、秋季7种，其中湖泊美丽猛水蚤仅为秋季的优势种。（3）利用浮游动物多样性指数和透明度进行水质状况的判断可知春季水质最好、秋季次之、夏季最差。

关键词：浮游动物;黄壁庄水库;优势种;水质评价;多样性分析

浮游动物在水域生态系统中是初级消费者，主要以浮游植物为食，同时自身又可作为一些经济动物的食物来源，在物质循环和能量流动中具有承上启下的作用[1-3]。此外，浮游动物对水环境变化具有较为敏感的反应，换而言之，浮游动物丰富度、优势种、密度等的改变，也就意味着水环境理化指标的变化。因此浮游动物还是水环境质量好坏的指示生物[4]。因此，了解和掌握水域浮游生物的群落特征可以为水质的改善提供一些必要的参考[5]。

国内外对于浮游动物的研究主要在一定时间对其群落结构、多样性指数、物种组成等[6-7]。也有不少的专家学者利用浮游动物的群落结构变化来指示水环境水质的改变。

黄壁庄水库是河北省鹿泉市的大型水库，是饮用水的重要水源，地位尤为重要。近年来对于黄壁庄水库浮游生物的调查鲜见，本次调查主要是在春夏秋三季对浮游动物的物种组成、丰富度、生物量等进行相关调查和分析研究，以期为黄壁庄水库水质的研究提供一定的本底资料。

1 材料与方法

1.1 采样点布设和采样时间

本次调查于2019年的4月（春）、7月（夏）和10月（秋）三季选择晴朗的天气进行浮游动物定量和定性样本的采集。根据水库的特点和概况，共选取了Z1～Z9共9个采样点，具体的位置如图1所示，坐标如表1所示。

1.2 样品的采集与鉴定

浮游动物采集参考《渔业生态环境监测规范 第3部分：淡水》（SC/T 9102.3-2007） [8]中的方法进行。对于浮游动物样本的采集，先采集浮游动物定量样本，然后再采集定性样本。对于小型浮游动物（轮虫、原生动物）的采集利用有机玻璃采水器在每个站位分别在上中下三层采集等体积的水充分混合，然后取1 L放入广口塑料瓶中，加入15 mL鲁哥氏液固定，然后带回实验室沉淀48 h后浓缩到40 mL，利用视野计数法进行计数。

对于大型浮游动物（枝角类、桡足类）定量样本的采集，利用有机玻璃采水器在三个水层分别取等体积的水充分混合后取10 L的水，在25#浮游生物网中进行过滤，浓缩，然后放入水样瓶中，加入4%的甲醛溶液进行固定，然后进行实验室的观察和分析。利用筛绢网和分析天平对浮游动物干重进行称重，而后进行全部计数。

浮游生物定性样本采集方式利用25#浮游生物网进行拖曳采集，而后加入甲醛固定液，样本在实验室观察时利用相关书籍[9-10]鉴定到种。

1.3 数据处理

浮游动物多样性及水质评价指标：生物多样性选取香农-威纳指数（H）和玛格列夫指数（D）来综合预估水质状况。浮游动物丰富度的计算如公式（1）和公式（2）浮游动物利用香农-威纳指数（H）和玛格列夫指数（D）来确定水体类型[11-13]，计算公式如公式（3）和公式（4）所示，具体判断如表2所示。优势度计算公式如公式（5）所示，利用优势度Y判定优势种，Y>0.02的浮游生物为优势种[14]。

式（1）—式（2）中：N为1 L水中浮游动物个体数（个/L），Vs为1 L水浓缩后的体积（mL），n为计数得到的生物个体数，V为采样体积（L），Va为计数的标本体积（mL）。

式（3）中，Pi为群落中第i种的数量占总数量的比值。

式（4）：D为Margalef指数;S为群落中发现的物种总数;N与（1）式同。

式（5）：Di为某个站位的第i种生物的总数占该站位所有物种数量之和比值;fi为第i种生物在整个水库采样点出现的概率。

2 实验结果

2.1 浮游动物种类分布特征

黄壁庄水库3次调查累计发现的浮游动物名录见表3。黄壁庄水库春、夏、秋三季共发现浮游动物3类30种。其中，春季发现浮游动物19种，夏季22种，秋季15种。在春、夏、秋三季调查中均发现的浮游动物有7种，其中短钝溞（Daphnia brevis）、壶状臂尾轮虫（Brachionus urceus）仅在夏季出现，包括角突网纹溞（Daphnia angularis）、近亲裸腹溞（Daphnia barebelli）、矩形尖额溞（Daphnia rectangularis）在内的7种枝角类生物仅在秋季出现，还有湖泊美丽猛水蚤也仅在秋季出现。

2.2 黄壁庄水库浮游动物的优势种分布特征

优势度的计算如公式（5）所示，当Y>0.02时，该物种即为优势种。从表4中可以看出春、夏、秋三季的优势种一共11种，占浮游动物总种数的37%;春、夏、秋三季优势种的对应种数为10、10、7;总体看浮游动物优势种的季节分布较为稳定;其中仅在秋季占据主导地位的是桡足类的湖泊美丽猛水蚤。

2.3 浮游动物密度和生物量的分布特征

本次研究对浮游动物的密度和生物量（干重）也进行了相应的统计分析，结果如图2和图3所示。

从图2可以看出浮游动物密度主要分布在枝角类和轮虫，从浮游动物密度季節平均值上看，夏季>春季>秋季，季节差异不太明显。其中Z6的浮游动物的密度值最大，从图3也可以看出该站位的生物量也较大。

由圖3可知浮游动物生物量的峰值出现在Z4的春季，数值为7.92 mg/L;最小值出现在Z3的夏季，为0.1 mg/L，春夏秋三季浮游动物生物量的均值依次是4.11、3.69、2.47 mg/L。从整体上看浮游动物生物量分布季节分布呈现出春季>夏季>秋季的趋势，Z1、Z2、Z4、Z5、Z6、Z8均为春季浮游动物生物量偏高，夏季次之，秋季最少;但在Z3、Z7、Z9则秋季的浮游动物生物量最高，夏秋次之。

2.4 浮游动物多样性与水质评价

从表5可以看出黄壁庄水库全年的水体的pH值范围是8.2～8.3，属于弱碱性水，透明度为春季>夏季>秋季，可能是温度导致浮游生物的季节分布差异，使得透明度出现这样的结果。

春、夏、秋三季黄壁庄水库浮游动物多样性指数H和D的计算结果如表6 所示，从表中我们可以看出浮游动物多样性指数H的变化范围177～3.15;春季均值为2.65，对应的水体为中污染类型;夏季均值为2.62，对应的水体为中污染类型;秋季均值为2.88，对应的水体为中污染类型。玛格列夫指数（D）的变化区间为2.16～805，春季均值对应水体为中污染类型;夏季均值对应的水体类型为轻污或无污染水体;秋季均值对应的水体类型为中污染类型。利用浮游生物多样性评价水质仅供参考，要想做出较为准确的评价还需参考水环境因子进行综合判断。3 讨论

文献中显示，通常来说，浮游动物的丰度、生物量会跟随水体的富营养化水平升高而降低，具有反向相关关系，其中枝角类的种类和数量偶尔会因水体富营养化水平升高而变小，但桡足类丰度不会因为水体富营养化水平升高而改变[15]。因此，黄壁庄水库的水体的富营养化程度不太明显。黄壁庄水库浮游动物的种类主要分布在枝角类、桡足类和轮虫。其中，枝角类的种类和数量在各站位全年占据主导地位，轮虫只在夏季靠近居民居住地的采样站点出现，可能是由于靠近人类住所水体的污染比较高，而且夏季该水库旅游人数也比较多，水体的营养化程度也会偏高，水体营养化的增加会导致蓝藻门的大量繁殖，从而导致轮虫也随之数量增加。

浮游动物优势种常用来指示水质状态[16]，本次研究仅利用浮游动物多样性指数综合评价该水库的水质质量，结果显示，水体类型为中污染类型，可能主要是由于近年来水库附近居民区的建设，使得生活生产污水的排放增多，从而使得水库水质造成了一定程度的恶化。

物种多样性指数是反映生物群落结构特点和多样性的重要参数，常被用于评价水质状况，但也有学者表示仅利用生物多样性指数并不能准确地评价水质，应当综合考虑密度、生物量、优势种以及理化因子等条件，才能得出符合实际的结论[16-17]。但是本次调查结果可以为黄壁庄水库水质的优化提供一定的参考。

4 结论

本次调查累计发现浮游动物三类30种，主要分布在枝角类、桡足类和轮虫，其中密度在全年占据主导地位的是枝角类的生物。

春、夏、秋三季浮游动物的优势种主要分布在枝角类和桡足类。其中湖泊美丽猛水蚤仅在秋季为优势种。整体看，浮游动物优势种的季节分布很稳定。

利用浮游动物多样性指数并且结合透明度对黄壁庄水库进行水质评价结果显示，秋季的水质最好、春季次之、夏季最差，因而夏季最应该加强水质的监测和管理。

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（收稿日期：2020-10-28;修回日期：2020-11-26）