陳既元，趙 文，李 博，魏 杰，尹東鵬，時(shí) 曉，王 哲，王天宇

（1．大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連 116023；2.北京市水生野生動(dòng)植物救護(hù)中心，北京 102100）

浮游生物分為浮游動(dòng)物和浮游植物，浮游植物是水中進(jìn)行浮游生活，并能進(jìn)行光合作用的一類光合自養(yǎng)生物[1]，個(gè)體壽命通常很短[2]，浮游植物對(duì)水環(huán)境變化十分敏感，水體中環(huán)境因子的改變直接或間接的影響著浮游植物的群落結(jié)構(gòu)[3]，其種類、豐度和生物量等群落結(jié)構(gòu)特征常被用于監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)水環(huán)境[4-5]。浮游動(dòng)物幾乎存在于各種類型水體中，以小型藻類、細(xì)菌為主要食物來源的微小動(dòng)物[6]。浮游生物對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能有著極其重要的影響，其群落結(jié)構(gòu)及數(shù)量的變化會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中生物和能量產(chǎn)生巨大影響[7]，在促進(jìn)水生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)及維持湖泊生態(tài)系統(tǒng)平衡等方面起著十分重要的作用[8]。

溫榆河位于北京市東北部，從沙河水庫至通州區(qū)北關(guān)攔河閘，是北京市的重要河流,是城區(qū)主要的排水和防洪通道。目前對(duì)溫榆河浮游生物的研究較少而不系統(tǒng)，且只對(duì)溫榆河浮游動(dòng)物[9]或浮游植物[10]進(jìn)行零星調(diào)查研究。本文主要研究了2017年和2018年夏秋兩季北京溫榆河浮游動(dòng)物和浮游植物的群落結(jié)構(gòu)，通過對(duì)浮游生物的種類組成、數(shù)量、密度變化規(guī)律等群落結(jié)構(gòu)特征的研究，闡明溫榆河浮游生物的群落結(jié)構(gòu)特征，旨在對(duì)溫榆河水體污染監(jiān)測(cè)和有效治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 采樣時(shí)間和地點(diǎn)設(shè)置

于2017年和2018年夏秋季節(jié)（6月和9月）分別在溫榆河1（N-40°11′65.71″）溫榆河2（E-116°36′01.86″）設(shè)置監(jiān)測(cè)樣站進(jìn)行樣品收集，共采集4次，站位設(shè)置如圖1所示。

圖1 溫榆河采樣點(diǎn)示意圖

1.2 樣品的采集和處理

利用水生80型采水器采水，參照《養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)》[11]和《水生生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》[12]對(duì)溫榆河的水樣以及浮游生物進(jìn)行采集，水樣采集后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)物理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，化學(xué)指標(biāo)和生物指標(biāo)均帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按照《內(nèi)陸水域漁業(yè)資源調(diào)查手冊(cè)》[13]和《水和廢水監(jiān)測(cè)規(guī)范》（第四版）[14]對(duì)采集水樣化學(xué)特征進(jìn)行測(cè)定，采用分光光度計(jì)法對(duì)葉綠素a測(cè)定，使用Jeffrey-Humphery法進(jìn)行含量計(jì)算[15]。浮游生物定性定量參照相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行[16-22]。

1.3 數(shù)據(jù)的測(cè)量和分析

水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）進(jìn)行評(píng)價(jià)，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)利用葉綠素a、總磷、透明度計(jì)算綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)MTSI和加權(quán)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)TLI（Σ）[15]，

計(jì)算公式為：

式中：TLI（∑）表示綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj表示第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI（j）表示第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

營(yíng)養(yǎng)等級(jí)及評(píng)分值如表1所示。浮游生物指標(biāo)有密度（N），生物量，Shannon-Wiener指數(shù)（H′），均勻度指數(shù)（J）和優(yōu)勢(shì)度，浮游生物密度、生物量、多樣性指數(shù)Shannon-Wiener指數(shù)H′和Pielou均勻度指數(shù)J均參照《水生生物學(xué)》進(jìn)行計(jì)算[12]。優(yōu)勢(shì)種利用優(yōu)勢(shì)度Y（Y>0.02）確定。

表1 水質(zhì)類別與評(píng)分值對(duì)應(yīng)表

浮游生物優(yōu)勢(shì)度（Y）用下式計(jì)算：

式中：ni為第i種的個(gè)體數(shù)，N為所有種類的的總個(gè)體數(shù)，fi為第i種的出現(xiàn)頻率。以Y>0.02的種類為優(yōu)勢(shì)種，當(dāng)優(yōu)勢(shì)度Y＞0.3時(shí)，認(rèn)為物種多樣性較好。數(shù)據(jù)分析采用SPSS軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫榆河水體理化因子

溫榆河水體理化特征總結(jié)于表2，由表2可見，總體而言，溫榆河透明度較低，平均值僅0.27m，葉綠素a含量在6.54μg/L—350.3μg/L之間，平均為124.9μg/L。氨氮含量較高，平均達(dá)0.931mg/L。與2017年相比，2018年溫榆河水體的pH值的有所升高，溶解氧含量上升，葉綠素的含量顯著上升，表明浮游植物的密度上升。其他水體指標(biāo)并無明顯變化。

表2 溫榆河水體的理化特征

2.2 水體綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)等級(jí)

參考《湖泊（水庫）富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定》，根據(jù)水樣中葉綠素a（Chla），總磷（TP），和透明度（SD）進(jìn)行水質(zhì)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的計(jì)算和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)等級(jí)的判斷。結(jié)果見表3，由表可知在2017年溫榆河1溫榆河2的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)等級(jí)都是輕度富營(yíng)養(yǎng)型，2018年溫榆河1溫榆河2的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)等級(jí)都是重度富營(yíng)養(yǎng)型。

表3 溫榆河綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)等級(jí)

2.3 浮游植物的群落結(jié)構(gòu)

2.3.1 浮游植物種類組成及分布

調(diào)查期間溫榆河共發(fā)現(xiàn)浮游植物104種，其中藍(lán)藻門20種，占比19%；硅藻門19種，占比18%；金藻門0種；黃藻門5種占比5%；隱藻門3種占比3%；甲藻門2種占比3%；裸藻門3種占比2%，綠藻門52種占比50%（圖2）。

圖2 溫榆河浮游植物種數(shù)百分比

2.3.2 浮游植物密度和生物量

溫榆河浮游植物的密度和生物量見圖3，密度和生物量百分比見圖4，溫榆河浮游植物的平均密度為15.03×106個(gè)/L，綠藻門最多，占比為53%，藍(lán)藻門次之，占總量的22%，硅藻門占13%，隱藻門占9%，甲藻門占2%，裸藻門占1%，黃藻門占0.3%。整體上看浮游植物密度的變化規(guī)律是秋季大于夏季，但在2018年9月溫榆河1的浮游植物密度較之前有著明顯下降。點(diǎn)位的平均生物量為8.804mg/L，以隱藻門占比最高，為29%，裸藻們和綠藻門次之，占總量的18%，甲藻門占16%，硅藻們占13%，藍(lán)藻門6%，黃藻門較少，為0.14%。從整體上看浮游植物生物量秋季大于夏季，但2018年溫榆河1秋季的生物量較夏季有少量下降。

圖3 溫榆河浮游植物密度和生物量的時(shí)空變化

圖4 溫榆河浮游植物的生物量和密度百分比

2.3.3 浮游植物優(yōu)勢(shì)度及優(yōu)勢(shì)種

溫榆河中浮游植物的優(yōu)勢(shì)種共有46種，藍(lán)藻門9種，如水華束絲藻 （Aphanizomenon flosaquqe），鈍頂節(jié)旋藻（Arthrospira platensis），小型色球藻（Chroococcus minor），微小色球藻（Chroococcus minutus）等，硅藻門7種如梅尼小環(huán)藻（Cyclotella meneghiniana），具星小環(huán)藻（Cyclotella stelligera）等，黃藻門2種小型黃絲藻（Heterotrichales minus），頭狀黃管藻（Ophiocytium capitatum），隱藻門2種嚙蝕隱藻（Cryptomonas erosa），卵形隱藻（Cryptomonas ovata），甲藻門1種光薄甲藻（Glenodinium gymnodinium），裸藻門1種尖尾裸藻（Euglena caudata），綠藻門24種如蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa），普通小球藻（Chlorella vulgaris），小空星藻（Coelastrum microporum），空星藻（Coelastrum sphaericum），十字藻（Crucigenia apiculata），斜生柵藻（Scenedesmus obliquus），四尾柵藻（Scenedesmus quadricauda），小形月牙藻（Selenastrum minutum）等。主要為硅藻門的梅尼小環(huán)藻，綠藻門的普通小球藻和四尾柵藻。

2.3.4 浮游植物的均勻度與多樣性指數(shù)

溫榆河浮游植物的多樣性和均勻度指數(shù)見圖5，2017年9月溫榆河1的多樣性指數(shù)最高，為5.10，2017年9月溫榆河2的多樣性指數(shù)最低，為1.70。2017年9月的溫榆河1均勻度指數(shù)最高，為0.90，同一時(shí)間的溫榆河2最低，為0.37。

圖5 溫榆河浮游植物多樣性與均勻度指數(shù)

2.3.5 浮游植物與環(huán)境因子間的典范對(duì)應(yīng)分析

2017—2018年溫榆河的浮游植物與水體理化數(shù)據(jù)進(jìn)行典范對(duì)應(yīng)分析（CCA），并通過分析找出影響溫榆河浮游植物的關(guān)鍵環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子，見圖6。其中浮游植物密度（D）和與COD、Chl-a顯著相關(guān)，生物量（B）與TN顯著相關(guān)，多樣性指數(shù)（H）和均勻度指數(shù)（J）均與DO顯著相關(guān)。

圖6 溫榆河浮游植物與環(huán)境因子的CCA分析

2.4 浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)

2.4.1 浮游動(dòng)物物種統(tǒng)計(jì)

調(diào)查期間溫榆河浮游動(dòng)物共計(jì)檢出113種，其中原生動(dòng)物44種，占36%，輪蟲58種占比最多為47%，枝角類9種占比為7%，橈足類9種，占7%，兼性浮游動(dòng)物3種，占3%（圖7）。

圖7 溫榆河浮游動(dòng)物種數(shù)百分比

2.4.2 浮游動(dòng)物的密度和生物量

溫榆河浮游動(dòng)物的密度和生物量見圖8，各種類所占百分比見圖9，浮游動(dòng)物平均密度為13 442個(gè)/L，輪蟲的密度最大，占總量的53%，原生動(dòng)物占39%，枝角類占6%，橈足類占2%，兼性浮游動(dòng)物占0.1%，整體上看浮游動(dòng)物密度變化規(guī)律為秋季大于夏季，但在2018年9月溫榆河1的浮游動(dòng)物密度比夏季要少。與浮游植物密度的變化趨勢(shì)相同。浮游動(dòng)物的平均生物量為68 mg/L，枝角類生物量最多，占比為86%，橈足類占6%，原生動(dòng)物和輪蟲各占4%，兼性浮游動(dòng)物占0.1%，整體上看浮游動(dòng)物生物量變化規(guī)律是秋季大于夏季，但2017年秋季溫榆河1的枝角類有明顯下降。

圖8 溫榆河浮游動(dòng)物密度和生物量的時(shí)空變化

圖9 溫榆河浮游動(dòng)物密度和生物量百分比

2.4.3 浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)度及優(yōu)勢(shì)種

溫榆河內(nèi)浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種共32種，其中原生動(dòng)物8種，如小單環(huán)櫛毛蟲（Didinium balbianii nanum），湖累枝蟲（Epistylis lacustrisc），腔裸口蟲（Holophrya atra），鐘形鐘蟲（Vorticella campanula），小口鐘蟲（Vorticella microstoma）等。輪蟲17種，如裂痕龜紋輪蟲（Anuraeopsis fissa），角突臂尾輪蟲（Brachionus angularis），針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla），暗小異尾輪蟲（Trichocerca pusilla），壺狀臂尾輪蟲（Brachionus urceus）等。枝角類3種，如微型裸腹溞（Moina micrura），近親裸腹溞（Moina affinis），隆線溞（Daphnia carinata）。橈足類1種透明溫劍水溞（Thermocyclops hyalinus）。兼性浮游動(dòng)物1種線蟲（nematode）。主要是輪蟲類的裂痕龜紋輪蟲，角突臂尾輪蟲，針簇多肢輪蟲。其中針簇多肢輪蟲在各個(gè)時(shí)期均為優(yōu)勢(shì)種。

2.4.4 浮游動(dòng)物的均勻度與多樣性指數(shù)

溫榆河浮游動(dòng)物的多樣性和均勻度指數(shù)見圖10，2018年9月溫榆河1的浮游動(dòng)物的多樣性指數(shù)最高，2018年6月溫榆河2的浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)最低，整體上看，浮游動(dòng)物的多樣性指數(shù)秋季大于夏季，溫榆河1的多樣性指數(shù)大于溫榆河2。2018年9月的溫榆河1均勻度指數(shù)最高，同年6月的溫榆河2最低。從整體上看，浮游動(dòng)物的均勻度也是秋季大于夏季，溫榆河1要大于溫榆河2。2017年秋季溫榆河1的均勻度較夏季有所下降，但幅度不大。

圖10 溫榆河浮游動(dòng)物的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)

2.4.5 浮游動(dòng)物與環(huán)境因子間的典范對(duì)應(yīng)分析

調(diào)查期間浮游動(dòng)物與水體理化數(shù)據(jù)采用典范對(duì)應(yīng)分析（CCA），見圖11。進(jìn)而找出影響溫榆河浮游動(dòng)物的環(huán)境因子。其中浮游動(dòng)物生物量（B）與其他環(huán)境因子相關(guān)較小，密度（D）與COD，SD顯著相關(guān)，多樣性指數(shù)（H）和均勻度指數(shù)（J）均與TP，pH，NO2-N顯著相關(guān)。

圖11 溫榆河浮游動(dòng)物與環(huán)境因子的CCA分析

3 討論

3.1 溫榆河浮游植物的群落結(jié)構(gòu)

溫榆河浮游植物群落主要種類組成顯示為綠藻-藍(lán)藻型，這個(gè)結(jié)果也與其他北方河流的研究結(jié)果基本上一致（表4）[23-28]。溫榆河浮游植物密度以綠藻門占比最多，這一結(jié)果與劉靜在2015年對(duì)溫榆河的研究結(jié)果出入較大[24]，主要原因可能是溫榆河污染程度加重，導(dǎo)致綠藻等大量繁殖，從種類數(shù)上來看，大于金沙江和五里湖[27-28]，略小于碧流河[29]，密度上遠(yuǎn)大于金沙江和碧流河[27-29]，略小于五里湖[28]，生物量遠(yuǎn)大于金沙江，五里湖和碧流河[27-29]，多樣性指數(shù)大于金沙湖和五里湖[27，28]，與碧流河相近[29]，從整體上看變化規(guī)律是秋季大于夏季，但在2018年9月溫榆河1的浮游植物密度較之前有著明顯下降，主要是綠藻門密度的大量減少。溫榆河的生物量從整體上看是秋季大于夏季，但18年溫榆河1秋季的生物量較夏季有下降。溫榆河中浮游植物的優(yōu)勢(shì)種主要是綠藻門的普通小球藻和四尾柵藻。2018年溫榆河1的優(yōu)勢(shì)種數(shù)量較2017年有明顯下降。溫榆河1點(diǎn)位多樣性從17年秋季后開始明顯下降并趨于平穩(wěn)，溫榆河2點(diǎn)位在2017年夏季明顯下降，從2017年秋季開始上升，兩個(gè)點(diǎn)位多樣性指數(shù)變化趨勢(shì)相反。2018年9月的溫榆河1在浮游植物密度和浮游植物生物量上都有一個(gè)明顯的下降，初步推測(cè)與綠藻的大量減少有關(guān)，但具體的原因需要進(jìn)一步的研究。

表4 溫榆河浮游植物與其他水體的比較

3.2 溫榆河浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)

溫榆河浮游動(dòng)物種類組成、密度及百分比均以輪蟲和原生動(dòng)物為主，這一結(jié)果與李莉娜等（2008年）對(duì)溫榆河的研究結(jié)果相一致[25]。從種類上看，溫榆河的種類數(shù)較少，遠(yuǎn)少于密云水庫、白河和碧流河，略小于滴水湖；多樣性大于滴水湖[30]，小于密云水庫和白河（表5）[31，32]，與碧流河相近[32]；密度遠(yuǎn)高于滴水湖、密云水庫、白河和碧流河[30-32]；生物量也同樣遠(yuǎn)高于這些河流[30-32]?？赡艿脑蚴撬w富營(yíng)養(yǎng)化較為嚴(yán)重，朱瑩等（2021年）認(rèn)為當(dāng)原生動(dòng)物和輪蟲物種數(shù)高，而枝角類和橈足類比較低時(shí)，說明水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較為豐富[26]。本次研究結(jié)果與該結(jié)論一致，證明了溫榆河水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較高，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度高，有進(jìn)一步加劇污染的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)予以注意。溫榆河浮游動(dòng)物的生物量主要組成是枝角類，輪蟲的密度最高，但生物量較小，可能是由于輪蟲的體積較枝角類小，從整體上看浮游動(dòng)物生物量變化規(guī)律是秋季大于夏季，溫榆河2大于溫榆河1，但2017年秋季溫榆河1的枝角類有明顯下降，所以導(dǎo)致生物量的下降。溫榆河內(nèi)浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種主要是輪蟲，其中針簇多肢輪蟲在各個(gè)時(shí)期均為優(yōu)勢(shì)種。枝角類作為生物量的主要組成部分但是優(yōu)勢(shì)種很少，可能是溫榆河內(nèi)魚類的捕食和自身的競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致的。整體上看，浮游動(dòng)物的多樣性指數(shù)秋季大于夏季，溫榆河1的多樣性指數(shù)大于溫榆河2。從整體上看，浮游動(dòng)物的均勻度也是秋季大于夏季，溫榆河1要大于溫榆河2。但2017年秋季溫榆河1的均勻度較夏季有所下降，但幅度不大，主要是枝角類和橈足類有所下降。

表5 溫榆河浮游動(dòng)物與其他水體的比較

3.3 溫榆河水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度

溫榆河的水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)在2017年為輕度富營(yíng)養(yǎng)到2018年變?yōu)橹囟雀粻I(yíng)養(yǎng)，表明了水體富營(yíng)養(yǎng)化加重，從水體的理化數(shù)據(jù)來看，主要是葉綠素a大幅度增加，水中葉綠素a的含量反映了浮游植物的豐度，符合浮游植物密度的變化，所以水體富營(yíng)養(yǎng)的加劇與浮游植物密度的大量增加相關(guān)而浮游植物密度的上升又浮游動(dòng)物的密度下降相關(guān)，由此可見浮游動(dòng)物、浮游植物和水體之間互相聯(lián)系，彼此影響。

4 結(jié)論

溫榆河共發(fā)現(xiàn)浮游植物104種，其中藍(lán)藻門20種，硅藻門19種，黃藻門5種，隱藻門3種，甲藻門2種，裸藻門3種，綠藻門52種。平均密度為15.03×106個(gè)/L，平均生物量為8.80 mg/L，優(yōu)勢(shì)種主要有硅藻門的梅尼小環(huán)藻，綠藻門的普通小球藻和四尾柵藻。

溫榆河共發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物113種，其中原生動(dòng)物44種，輪蟲58種，枝角類9種，橈足類9種，兼性浮游動(dòng)物3種。平均密度為1.34×104個(gè)/L，優(yōu)勢(shì)種主要是裂痕龜紋輪蟲、角突臂尾輪蟲和針簇多肢輪蟲。水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)在2017年為輕度富營(yíng)養(yǎng)，到2018年變?yōu)橹囟雀粻I(yíng)養(yǎng)。表明水體污染程度加劇，要引起重視，盡快加強(qiáng)治理?！?/p>