魏洪祥 王興兵 寇凌霄 張濤 蔣湘輝 徐浩然 劉勇

(遼寧省農(nóng)科院 遼寧省淡水水產(chǎn)科學(xué)研究院,遼寧遼陽(yáng) 111000)

水豐水庫(kù)位于遼寧省境內(nèi),屬東北地區(qū)遼河-鴨綠江水系,為巨型山谷型水庫(kù)。該水庫(kù)是東北地區(qū)最大的水庫(kù),庫(kù)區(qū)全長(zhǎng)157 km,總面積357 km2,總蓄水量約1.16×1011m3,平均年降雨量1 009 mm,平均年蒸發(fā)量700～800 mm,平均水深25 m,最大深度123 m。水豐水庫(kù)是鴨綠江國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)的重要組成部分,其水生生物生態(tài)狀況的好壞對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展尤為重要。

浮游動(dòng)物在水生生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用,其參與水生態(tài)系統(tǒng)中有機(jī)物分解和循環(huán)等,在水生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞等過(guò)程中發(fā)揮著承上啟下的作用[1-2]。浮游動(dòng)物通過(guò)攝食來(lái)控制浮游植物的數(shù)量,以調(diào)節(jié)水體生態(tài)平衡[3],其種群動(dòng)態(tài)變化也會(huì)直接影響許多魚(yú)類和無(wú)脊椎動(dòng)物的種群生物量。目前,國(guó)內(nèi)已普遍應(yīng)用浮游動(dòng)物的生態(tài)特征對(duì)水體進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)。為進(jìn)一步了解水豐水庫(kù)浮游動(dòng)物的資源狀況,本研究于2015—2019年對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行了連續(xù)5年的采樣調(diào)查,通過(guò)分析水庫(kù)浮游動(dòng)物的群落組成情況,對(duì)其生物多樣性和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià),旨在為該水庫(kù)的生態(tài)修復(fù)、環(huán)境保護(hù)及資源合理利用提供參考。

1 材料和方法

1.1 調(diào)查時(shí)間

于2015—2019年對(duì)水豐水庫(kù)進(jìn)行連續(xù)5年的監(jiān)測(cè),每年春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)各進(jìn)行1次采樣調(diào)查。

1.2 調(diào)查站位

從水豐水庫(kù)上游的渾江口至下游的大壩選取5個(gè)具有代表性的斷面,分別為:渾江口(渾江與鴨綠江交匯處,40°50′25.34″N,125°40′39.56″E)、振江鎮(zhèn)(網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū),40°42′21.87″N,125°27′58.69″E)、沿江村(網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū),40°37′19.26″N,125°15′17.56″E)、碑碣子村(旅游觀光區(qū),40°30′23.7″N,125°2′41.3″E)、大壩(水庫(kù)最下游,40°28′43.78″N,124°59′24.46″E),每個(gè)采樣站位設(shè)2～3個(gè)采樣點(diǎn)。

1.3 調(diào)查方法

根據(jù)《淡水浮游生物調(diào)查技術(shù)規(guī)范》[4]及《水庫(kù)漁業(yè)資源調(diào)查規(guī)范》[5]中的方法進(jìn)行調(diào)查。原生動(dòng)物調(diào)查方法:每個(gè)采樣點(diǎn)取待測(cè)混合水樣1 L,加1%福爾馬林溶液固定保存并帶回實(shí)驗(yàn)室,靜置48 h后濃縮至20 mL。計(jì)數(shù)時(shí),充分搖勻濃縮樣品后吸取0.1 mL置于計(jì)數(shù)框內(nèi)進(jìn)行種類鑒定及全片計(jì)數(shù)。輪蟲(chóng)類、枝角類、橈足類的調(diào)查方法:在每個(gè)采樣點(diǎn)用25#浮游生物網(wǎng)過(guò)濾20 L待測(cè)混合水樣,得到浮游動(dòng)物定量樣品,加1%福爾馬林溶液固定保存并帶回實(shí)驗(yàn)室,靜置48 h后濃縮至20 mL。進(jìn)行顯微鏡下種類鑒定時(shí),需全片計(jì)數(shù),每個(gè)樣品計(jì)數(shù)2次,兩次計(jì)數(shù)結(jié)果與其平均值之差小于10%的結(jié)果判為有效,否則需計(jì)數(shù)第3片。種類鑒定參考《中國(guó)淡水生物圖譜》[6]和《淡水浮游生物研究方法》[7]。

1.4 生物多樣性計(jì)算

采用香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)(Shannon-Wiener index)H′來(lái)評(píng)價(jià),其計(jì)算公式如下。

(1)

式(1)中,N為采集樣品中所有物種的總個(gè)體數(shù),ni為物種i的個(gè)體數(shù)。

2 結(jié)果

2.1 浮游動(dòng)物種類組成

本研究共檢測(cè)到浮游動(dòng)物32種,隸屬于3門(mén)4綱21屬(檢出限為1 ind./L),其中包括2種幼體(見(jiàn)表1)。

表1 2015-2019年檢測(cè)出的浮游動(dòng)物種類

種類數(shù)最多的為輪蟲(chóng)類,共18種,占種類總數(shù)的56.3%;其次為橈足類,共6種,占18.8%;枝角類5種,占15.6%;原生動(dòng)物3種,占9.4%。檢測(cè)出的富營(yíng)養(yǎng)指示種有角突臂尾輪蟲(chóng)(Brachionusangularis)、壺狀臂尾輪蟲(chóng)(B.urceus)、裂足臂尾輪蟲(chóng)(B.diversicornis)、矩形龜甲輪蟲(chóng)(Keratellaquadrata)、螺形龜甲輪蟲(chóng)(K.cochlearis)、長(zhǎng)三肢輪蟲(chóng)(Filinialongiseta)、短尾秀體溞(Diaphanosomabrachyurum)、廣布中劍水蚤(Mesocyclopsleuckarti)、近鄰劍水蚤(Cyclopsvicinus)。

2.2 浮游動(dòng)物種類出現(xiàn)頻率

浮游動(dòng)物種類中,瘤棘砂殼蟲(chóng)(Difflugiatuberspinifera)、截頭皺甲輪蟲(chóng)(Ploesomatruncatum)、長(zhǎng)額象鼻溞(Bosminalongirostris)、僧帽溞(Daphniacucullata)、無(wú)節(jié)幼體(Nauplius)、橈足幼體(Copepodite)、湯匙華哲水蚤(Sinocalanusdorrii)、廣布中劍水蚤(Mesocyclopsleuckarti)出現(xiàn)的頻率最高,在5年的調(diào)查中均有出現(xiàn)。此外,大肚須足輪蟲(chóng)(Euchlanisdilatata)、螺形龜甲輪蟲(chóng)(Keratellacochlearis)、等刺異尾輪蟲(chóng)(Trichocercasimilis)、針簇多肢輪蟲(chóng)(Polyarthratrigla)、右突新鏢水蚤(Neodiaptomusschmackeri)出現(xiàn)的頻率也比較高,在調(diào)查期間有4年出現(xiàn)。王氏擬鈴蟲(chóng)(Tintinnopsiswangi)、中華擬鈴蟲(chóng)(T.sinensis)、月形腔輪蟲(chóng)(Lecaneluna)、長(zhǎng)肢多肢輪蟲(chóng)(Polyarthradolichoptera)、壺狀臂尾輪蟲(chóng)(Brachionusurceus)、角突臂尾輪蟲(chóng)(Brachionusangularis)、剪形臂尾輪蟲(chóng)(Brachionusforficula)、曲腿龜甲輪蟲(chóng)(Keratellavalga)、長(zhǎng)刺異尾輪蟲(chóng)(Trichocercalongiseta)、短尾秀體溞(Diaphanosomabrachyurum)、直額裸腹溞(Moinarectirostris)、近鄰劍水蚤(Cyclopsvicinus)出現(xiàn)的頻率較低,僅在其中1年的調(diào)查中出現(xiàn)。

2.3 浮游動(dòng)物豐度

2.3.1 豐度時(shí)間分布

各監(jiān)測(cè)站位浮游動(dòng)物豐度隨時(shí)間的變化情況見(jiàn)圖1。由圖1可見(jiàn),豐度最大值出現(xiàn)在2015年8月大壩監(jiān)測(cè)站位,為484 ind./L,總平均值為36 ind./L。各季節(jié)豐度平均值由大到小的順序?yàn)?秋季(82 ind./L)>夏季(29 ind./L)>初冬(15 ind./L)>春季(13 ind./L),每年由春季至秋季逐漸增大到全年最大值,之后開(kāi)始減小。調(diào)查期間各年份豐度平均值由大到小的順序?yàn)?2015年(91 ind./L)>2016年(29 ind./L)>2017年(28 ind./L)>2018年(26 ind./L)>2019年(19 ind./L),呈逐年遞減的趨勢(shì)。

圖1 各監(jiān)測(cè)站位浮游動(dòng)物豐度隨時(shí)間的變化

2.3.2 豐度空間分布

各季節(jié)浮游動(dòng)物豐度的空間變化情況見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn),渾江口浮游動(dòng)物豐度隨季節(jié)的變化不明顯;振江鎮(zhèn)從春季至秋季浮游動(dòng)物豐度隨季節(jié)逐漸增大,初冬減小;沿江村春季和初冬較小,夏季和秋季增大;碑碣子村和大壩情況相似,均為從春季至秋季浮游動(dòng)物豐度逐漸增大,初冬則減小。浮游動(dòng)物豐度的空間變化除了在秋季比較劇烈以外,其他季節(jié)變化很小,且豐度值較低。各監(jiān)測(cè)站位的豐度平均值從大到小的順序?yàn)?大壩(65 ind./L)>振江鎮(zhèn)(37 ind./L)>碑碣子村(36 ind./L)>沿江村(32 ind./L)>渾江口(7 ind./L)。從上游至下游基本上呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。

圖2 各季節(jié)浮游動(dòng)物豐度的空間變化

2.4 浮游動(dòng)物生物量

2.4.1 生物量時(shí)間分布

各監(jiān)測(cè)站位浮游動(dòng)物生物量隨時(shí)間的變化情況見(jiàn)圖3。生物量最大值出現(xiàn)在2017年8月份的振江鎮(zhèn),為4.26 mg/L;總平均值為0.32 mg/L。各季節(jié)生物量平均值由大到小的順序?yàn)?秋季(0.60 mg/L)>夏季(0.30 mg/L)>初冬(0.26 mg/L)>春季(0.06 mg/L)。生物量季節(jié)變化規(guī)律與豐度一樣:春季至秋季逐漸增大到全年最大值,秋季至初冬逐漸減小。調(diào)查期間各年度生物量平均值由大到小的順序?yàn)?2015年(0.60 mg/L)>2017年(0.38 mg/L)>2016年(0.32 mg/L)>2019年(0.19 mg/L)>2018(0.18 mg/L)年,基本上呈逐年減小的趨勢(shì)。

圖3 各監(jiān)測(cè)站位浮游動(dòng)物生物量隨時(shí)間的變化

2.4.2 生物量空間分布

各季節(jié)浮游動(dòng)物生物量的空間變化情況見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn),渾江口生物量季節(jié)變化不明顯;振江鎮(zhèn)、碑碣子村和大壩情況相似,均為從春季至秋季生物量逐漸增大,初冬減小;沿江村自春季至夏季逐漸增大,秋季開(kāi)始逐漸減小。各監(jiān)測(cè)站位浮游動(dòng)物生物量平均值從大到小的順序?yàn)?振江鎮(zhèn)(0.72 mg/L)>碑碣子村(0.29 mg/L)>大壩(0.27 mg/L)>沿江村(0.24 mg/L)>渾江口(0.07 mg/L)。

圖4 各季節(jié)浮游動(dòng)物生物量的空間變化情況

2.5 生物多樣性

各監(jiān)測(cè)站位浮游動(dòng)物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)隨時(shí)間的變化情況見(jiàn)圖5。由圖5可見(jiàn),H′最大值出現(xiàn)在2019年8月的大壩監(jiān)測(cè)站位,為3.33;H′最小值出現(xiàn)在2016年4月的振江鎮(zhèn),為0.01;總平均值為1.59。各季節(jié)H′平均值由大到小的順序?yàn)?秋季(2.01)>夏季(1.57)>初冬(1.53)>春季(1.15)。季節(jié)變化規(guī)律為:春季至秋季H′逐漸增大到全年最大值,秋季至初冬逐漸減小。各年份H′平均值由大到小的順序?yàn)?2015年(1.97)>2016年(1.62)>2018年(1.55)>2019年(1.45)>2017(1.44)年,大致呈逐年減小的趨勢(shì)。

圖5 各監(jiān)測(cè)站位浮游動(dòng)物多樣性隨時(shí)間的變化

3 討論

3.1 群落結(jié)構(gòu)特征

本研究發(fā)現(xiàn),水豐水庫(kù)浮游動(dòng)物組成以輪蟲(chóng)種類最多,枝角類和橈足類次之,原生動(dòng)物較少。群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為小型浮游動(dòng)物種類數(shù)占總數(shù)的比例較大,大型浮游動(dòng)物種類數(shù)所占比例較小。原生動(dòng)物種類少、豐度低,生物量占比不大。輪蟲(chóng)類在一年四季都較多,尤其在秋季豐度達(dá)到最高。這可能是因?yàn)榍锛靖∮沃参镓S度較高,且多為輪蟲(chóng)喜食的綠藻種類,有利于輪蟲(chóng)的生長(zhǎng)繁殖[8-9]。枝角類與輪蟲(chóng)存在較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,當(dāng)水體中枝角類豐度較高時(shí),會(huì)對(duì)輪蟲(chóng)產(chǎn)生抑制作用,從而使其豐度降低[10-11]。水豐水庫(kù)的枝角類在春季豐度較低,夏季開(kāi)始增高,但種類較少,主要以個(gè)體較小的長(zhǎng)額象鼻溞為主,因此對(duì)輪蟲(chóng)構(gòu)成的競(jìng)爭(zhēng)壓力較小。橈足類主要以無(wú)節(jié)幼體的形式存在。有研究認(rèn)為,無(wú)節(jié)幼體以濾食細(xì)菌為主[12]。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn),無(wú)節(jié)幼體在秋冬季生物量較高,這可能是因?yàn)榍锒竟?jié)水體中有機(jī)質(zhì)含量高,有利于細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖,為無(wú)節(jié)幼體提供了較為豐富的食物來(lái)源。浮游動(dòng)物多樣性的變化規(guī)律是春季至秋季逐漸增大到全年最大值,秋季至初冬則逐漸減小。這可能是因?yàn)殡S著水溫升高,浮游植物大量繁殖,生物量增加,為浮游動(dòng)物提供了豐富的餌料,很多種類的浮游動(dòng)物開(kāi)始大量生長(zhǎng)繁殖,最終使浮游動(dòng)物多樣性增高。到了秋冬季節(jié),水溫開(kāi)始降低,藻類數(shù)量逐漸減少,以之為食尤其是食物選擇比較單一的浮游動(dòng)物無(wú)法獲得充足的食物來(lái)源,從而數(shù)量大量減少或者消失,因此生物多樣性降低。

3.2 水質(zhì)評(píng)價(jià)

浮游動(dòng)物是湖庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈及生物生產(chǎn)力的基本環(huán)節(jié),其種類組成、現(xiàn)存量、多樣性指數(shù)等都是檢測(cè)湖庫(kù)水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)和水質(zhì)優(yōu)劣的重要內(nèi)容[13]。一般認(rèn)為,浮游動(dòng)物的豐度和生物量是衡量水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的重要指標(biāo),二者的值越大,水體的營(yíng)養(yǎng)級(jí)別越高,表示水環(huán)境狀況越差;Shannon-Wiener多樣性指數(shù)越大,水體污染程度越輕,水環(huán)境狀況就越好。饒小珍等[14]的研究表明,當(dāng)浮游動(dòng)物豐度<1 000 ind./L時(shí),水體處于貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài);當(dāng)1 000 ind./L<豐度<2 000 ind./L時(shí),水體處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài);當(dāng)豐度>2 000 ind./L時(shí),水體處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。根據(jù)本研究中浮游動(dòng)物豐度的調(diào)查結(jié)果,該水域處于貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。饒小珍等[14]的研究表明,當(dāng)浮游動(dòng)物生物量<1.0 mg/L時(shí),水體處于貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài);當(dāng)1.0 mg/L<生物量<3.5 mg/L時(shí),水體處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài);當(dāng)3.5 mg/L<生物量<8.0 mg/L時(shí),水體處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài);當(dāng)生物量>8.0 mg/L時(shí),水體處于超富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。本研究中,浮游動(dòng)物生物量的調(diào)查結(jié)果表明,除了2015年10月(1.08 mg/L)和2017年8月(1.25 mg/L)水體處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)外,其余各次調(diào)查水體均處于貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。研究表明[15-16],當(dāng)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H′>3時(shí),水體清潔;當(dāng)1≤H′≤3時(shí),水體屬中污染;當(dāng)0≤H′<1時(shí),水體屬重度污染。本研究Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的調(diào)查結(jié)果表明,該水域處于清潔～中污染狀態(tài)。

本次調(diào)查研究結(jié)果表明,水豐水庫(kù)處于貧～中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài),受到了較輕程度的污染。調(diào)查發(fā)現(xiàn),污染來(lái)源主要是水庫(kù)網(wǎng)箱中養(yǎng)殖魚(yú)類的排泄物和殘餌,此外,居民生活污水排放及農(nóng)田中化肥和農(nóng)藥隨雨水流入水庫(kù)也是污染的重要來(lái)源。建議有關(guān)部門(mén)加大管理力度,控制水庫(kù)網(wǎng)箱養(yǎng)殖規(guī)模;建設(shè)更多的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施;加強(qiáng)相關(guān)工礦企業(yè)污染的治理,嚴(yán)懲不法行為;加強(qiáng)對(duì)新開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目企業(yè)的管理,制止新污染源的流入;制定相應(yīng)的政策,鼓勵(lì)農(nóng)民多使用農(nóng)家肥和節(jié)水灌溉;加強(qiáng)山區(qū)水土保持的管理,嚴(yán)禁濫采濫伐。相信這些措施的有效實(shí)施,可以使水豐水庫(kù)的生態(tài)環(huán)境得到相應(yīng)保護(hù),生態(tài)系統(tǒng)平衡得到加強(qiáng),生物多樣性得以恢復(fù)。