太子河辽阳城区段浮游生物群落结构调查

魏洪祥，王兴兵

（辽宁省淡水水产科学研究院，辽宁 辽阳 111000）

太子河古称衍水，位于辽宁省东部地区，发源于辽宁省新宾县境内的长白山脉，全长413 km，流域面积为1.39×104km2。该流域雨量充沛，年均降水量为778.1 mm。随着区域经济的迅速发展以及工业化、城市化程度的不断提高，太子河流域环境遭到了严重破坏，流域内出现大量污染源，尤其是氮磷类污染物超标较严重，饮用水源水质也受到威胁，一些珍稀物种相继消失。

浮游植物为水生态系统的初级生产者，可产生氧气，消耗二氧化碳，其个体较小，细胞结构简单，生命周期短，对所处的环境变化极为敏感，因此浮游植物群落结构特征可反应水质状况[1]。浮游动物通过摄食浮游植物来调节水生态平衡，同时又为其他高营养级生物提供活饵料。浮游动植物共同作为水生态的重要组成部分，对水生态环境起着至关重要的作用。关艳庆[2]研究了辽阳市太子河水体富营养化与社会经济发展对水质的影响；孙忠明[3]分析了综合污染指数法在太子河流域水质监测中的应用；崇祥玉等[4]研究了太子河河流等级对鱼类群落结构及环境因子的影响；谭红武等[5]对太子河流域水生生物空间格局进行了分析。现于2021年，对太子河辽阳城区段的浮游植物和浮游动物开展调查，以了解该水域浮游植物和浮游动物物种组成、群落结构、密度和生物量时间特征。

1 材料与方法

1.1 采样站位及时间

根据《淡水浮游生物调查技术规范》（SC/T 9402—2010），在太子河辽阳城区段共设置5 个采样站位。从上游至下游分别为前沙坨子（E：123°18′14.02″；N：41°14′20.68″）、西沙坨子（E：123°14′35.41″；N：41°14′36.19″）、中华大桥（E：123°12′36.30″；N：41°16′14.82″）、肖夹河（E：123°13′4.88″；N：41°18′39.98″）、下王家（E：123°9′19.39″；N：41°20′22.23″），见图1。

图1 太子河辽阳城区段采样站位

具体调查时间为2021年1月19日、2月22日、3月25日、4月15日、5月21日、6月24日、7月25日、8月23日、9月21日、10月23日、11月23日、12月20日。每月采样1 次。1月因河面结冰未采集到样品，故实际调查共11 个频次。

1.2 样品采集方法

1.2.1 浮游植物定量样品采集

采集水体表、中、底层样品，混匀后取1 L 水样，加入15 mL 鲁哥氏碘液固定，摇匀，带回实验室静置沉淀48 h，虹吸浓缩至20 mL。镜检前，将样品充分摇匀，快速吸取0.1 mL 滴入浮游植物计数框中，在Leica DM 750 光学显微镜下观察100 个视野，每个样品计数2 片，取均值。若2 片计数结果相差15%以上，则进行第3 片计数，取3 片中相近的2 片均值，换算为1 L 水样中藻类的细胞数，单位为ind./L。

1.2.2 浮游动物定量样品采集

采集水体表、中、底层样品10 L，混匀后取20 L，经25#浮游生物网过滤，得到浮游动物定量样品，现场加1%甲醛溶液固定，带回实验室静置48 h 后浓缩至20 mL。样品充分摇匀后吸取1 mL 置于浮游动物计数框中，在Leica DM 750 光学显微镜下全片计数。每个样品计数2 片，2 次计数结果与其平均值之差＜10%结果为有效，否则需计数第3 片，取3 片中相近的2 片均值，换算为1 L 水样中浮游动物个体数，单位为ind./L。

浮游生物分类鉴定参照《中国淡水藻类—系统、分类及生态》[6]《中国淡水生物图谱》[7]《淡水浮游生物研究方法》[8]等。

1.3 数据计算

采用Mcnaughton 优势度指数确定优势种。采用Shannon-Wiener 多样性指数评价生物多样性。计算公式如下：

式中：Y 为优势度指数，Y＞0.02 定为优势种；ni为第i 种的总个体数；N 为所有物种的总个体数；fi为第i 种在各站位出现的频率；H′为Shannon-Wiener多样性指数。

1.4 评价方法

1.4.1 浮游植物丰度

根据湖泊富营养化与浮游植物密度的评价标准[9]，密度<3×105ind./L 为贫营养型，3×105≤密度≤1×106ind./L 为中营养型，密度>1×106ind./L 为富营养型。

1.4.2 H'

根据文献[10-14]，当0＜H'≤1 时为重污染，1＜H'≤3 时为中污染，H'＞3 时为轻污染。

2 结果与分析

2.1 浮游植物物种组成

共检出浮游植物7 门53 属110 种（以密度＞1×103ind./L 计），包括10 个变种，12 种鉴定到属。检出种类中有硅藻门59 种，占物种总数的53.6%；绿藻门32种，占29.1%；蓝藻门8 种，占7.3%；甲藻门4 种，占3.6%；隐藻门和裸藻门各3 种，分别占2.7%；金藻门1 种，占0.9%。时间上，8月和9月物种数较多，分别为51 和48 种，12月和2月较少，分别为22 和16 种。

优势种14 种，分别为史氏棒胶藻（Rhabdogloea smithii）、卵形隐藻（Cryptomonas ovata）、颗粒直链藻（Melosira granulata）、颗粒直链藻极狭变种（Melosira granulata var.angustissima）、变异直链藻（Melosirs varians）、小环藻（Cyclotella sp.）、尖针杆藻极狭变种（Synedra acus var.angustissima）、尖针杆藻（Synedra acus）、克洛脆杆藻（Fragilaria crotonensis）、普通等片藻（Diatoma vulagare）、扁圆卵形藻多孔变种（Cocconeis placentula var. euglypta）、显喙舟形藻（Navicula perrostrata）、偏肿桥弯藻（Cymbella ventricosa）、谷皮菱形藻（Nitzschia palea）。其中显喙舟形藻（Navicula perrostrata）在11 个月均出现，出现频率最高。此外，颗粒直链藻极狭变种、变异直链藻、链形小环藻（Cyclotella catenata）、尖针杆藻、尖针杆藻极狭变种、扁圆卵形藻多孔变种、偏肿桥弯藻、菱形藻出现频率均≥9 个月。

2.2 浮游植物密度

太子河辽阳城区段浮游植物密度均值为5.35×105ind./L，最高值出现在4月份的西沙坨子采样站位，为2.68×106ind./L；最低值出现在8月的中华大桥采样站位，为4.70×104ind./L。时间上，浮游植物密度在4月最高，为9.65×105ind./L，10月最低，为2.11×105ind./L。空间上，西沙坨子站位浮游植物密度最高，为6.87×105ind./L，中华大桥最低，为3.88×105ind./L（图2）。

图2 浮游植物密度的时空特征

2.3 浮游动物物种组成

调查共采集到浮游动物4 个门25 属36 种（以密度＞1 ind./L 计），包括1 种鉴定到属。在检出的种类中，轮虫类23 种，占物种总数63.9%；原生动物7种，占19.4%；枝角类和桡足类各3 种，均占8.3%。各月份中，4月和5月浮游动物物种数较多，分别为16 和13 种，10月和8月物种数较少，分别为4和1 种。优势种为长足轮虫（Rotaria neptunia）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）、桡足类无节幼体（Nauplius）。

2.4 浮游动物密度

浮游动物密度的时空特征见图3。太子河辽阳城区段浮游动物密度均值为33.5 ind./L，其中最高值出现在4月份下王家站位，为280.0 ind./L；最低值出现在9月的西沙坨子站位，为1.0 ind./L。时间上，4月份浮游动物密度均值最高，为92.4 ind./L，10月最低，为6.0 ind/L。空间上，下王家站位密度最高，为92.4 ind./L，西沙坨子密度最低，为22.5 ind./L。

2.5 浮游植物多样性指数

本调查中，该河段浮游植物H'最大值出现在前沙坨子，为2.87；最小值出现在肖夹河，为0.62；均值为2.14。各采样站位多样性指数由大到小的顺序为前沙坨子、西沙坨子、中华大桥、下王家、肖夹河，从上游至下游呈现出逐渐降低的趋势。

3 讨论

3.1 浮游植物群落结构特征

浮游植物群落结构最能反映水体的生态条件和营养状态，与富营养化的关系最为密切，是整个生态系统中物质循环和能量流动的基础[15]。一般而言，浮游植物物种数中金藻门高，表示水体为贫营养；隐藻门高，水体为贫、中营养；甲藻门高，水体为中营养；硅藻门和绿藻门高，水体为富营养；蓝藻门和绿藻门高，水体为超富营养水体[16]。

太子河辽阳城区段硅藻物种数最多，且优势种均为硅藻门，表明该水域处于富营养状态。浮游植物群落结构不仅与水体的营养盐水平、pH值、水温、光照等因素有关，水体流量也是重要因素。太子河辽阳城区段处于辽河流域的中上游，水流量较大，浮游植物不易生长繁殖，但对着生硅藻的影响较小。因此，群落物种组成以硅藻为主，并不能完全说明其所处水体的营养化水平，还需结合其他指标综合判断。生物多样性可表征生物群落和生态系统结构的复杂性，体现群落结构的类型、组织水平、发展阶段和生境差异，具有重要的生态学意义[17]。本调查河段，浮游植物Shannon-Wiener 多样性指数为0.62~2.87，均值为2.14，根据生物多样性评价标准[10-14]，该水域处于中污染状态。

3.2 浮游动物群落结构特征

浮游动物以初级生产者浮游植物为饵料，是河流生态系统的次级生产者，可以在一定程度上反映水质状况。轮虫和枝角类的生长均较为迅速，枝角类群落结构更多地受到下行效应的影响，而轮虫更多受到上行效应影响，对水体理化环境变化响应迅速，因此许多研究都倾向于以轮虫作为指示种去评价水体现状[18]。一般将臂尾轮虫（Brachionus sp.）、异尾轮虫（Trichocerca sp.）、螺形龟甲轮虫等几种浮游动物多作为水体富营养化标志。角突臂尾轮虫（Brachionus angularis）、曲腿龟甲轮虫（Keratella valga）、迈氏三肢轮虫（Filinia maior）等一般出现在中污性水体。本研究中，长足轮虫、尖尾疣毛轮虫（Synchaeta stylata）、萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）、角突臂尾轮虫、裂足臂尾轮虫（Brachionus diversicornis）、螺形龟甲轮虫、曲腿龟甲轮虫的密度较大，表明太子河辽阳城区段水体处于中污染状态。