王睿，潘姝含，周興華，陳建，向梟*，丁建華

（1.西南大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，淡水魚類資源與生殖發(fā)育教育部重點實驗室，水產(chǎn)科學(xué)重慶市市級重點實驗室，重慶 402460；2.山東大學(xué)澳國立聯(lián)合理學(xué)院，山東 威海 264200；3.重慶兩江生態(tài)漁業(yè)發(fā)展有限公司，重慶 401147）

迎龍湖水庫位于重慶市南岸區(qū)，總庫容達到1 798 萬m3，屬于中型水庫，可控制集雨面積95.30 km2。其功能以農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水為主，同時可以兼顧人和蓄的飲水及改善生態(tài)環(huán)境。迎龍湖水庫全長4.0 km，可以分為上游、中游和下游3 個河段，各河段周圍景觀不同，水質(zhì)狀況有所差別。近年來，南岸區(qū)經(jīng)濟發(fā)展迅速，大量從事輕工業(yè)生產(chǎn)的工廠拔地而起，加之雨季下雨頻繁，大量的生活、農(nóng)業(yè)污水，未經(jīng)處理，直接或間接流入迎龍湖水庫，嚴(yán)重污染水體。

文獻[1]報道了迎龍湖水庫水質(zhì)的理化特征及營養(yǎng)化狀況，但缺乏對浮游生物群落結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究與綜合評價。理化特征的測定，僅能代表水體某個階段的水質(zhì)狀況，而浮游生物對于水體理化性質(zhì)的變化，尤為敏感[2]。對浮游生物群落結(jié)構(gòu)特征的計算分析，不僅能夠得出某一時間的水體狀況，還能解讀水體的變化趨勢[3]。同時浮游生物群落結(jié)構(gòu)與水體理化因子相互影響，相互制約[4-5]。現(xiàn)采用冗余分析（RDA）法，初步探討迎龍湖水庫的水質(zhì)狀況和浮游生物的群落結(jié)構(gòu)特征，擬為治理迎龍湖水庫污染和改善水質(zhì)提供參考依據(jù)。

1 調(diào)查方法

1.1 時間和地點

采樣時間為2020 年3（春）、6（夏）、10（秋）和12 月（冬）。迎龍湖水庫河段總長2 km，水庫水流速度緩慢，上中下游3 個河段所屬景觀差異較大，分別為濕地、城市、農(nóng)耕區(qū)域。在上游、中游、下游每個河段各設(shè)置2 個采樣點，分別為S1—S6，見圖1。

圖1 迎龍湖采樣點

1.2 調(diào)查項目

高錳酸鹽指數(shù)（IMn）、溫度（T）、透明度（SD）、pH值、葉綠素a（Chla）、總氮（TN）、總磷（TP）、浮游生物和溶解氧（DO）。

1.3 測定方法

于每個采樣點水體表層（0.5 m 處）采集3 個樣品，采集后4 h 內(nèi)帶回實驗室分析。SD 采用塞氏盤法；IMn按照《水質(zhì) 高錳酸鹽指數(shù)的測定》（GB/T 11892—1989）測定；pH 值按照《水質(zhì) pH值的測定玻璃電極法》（GB/T 6920—1986）測定；Chla 按照《水質(zhì) 葉綠素a 的測定分光光度法》（HJ 897—2017）測定；TN 按照《水質(zhì) 總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》（GB/T 11894—1989）測定；TP 按照《水質(zhì) 總磷的測定鉬酸銨分光光度法》（GB/T 11893—1989） 測定；DO 按照《水質(zhì) 溶解氧的測定電化學(xué)探頭法》（GB/T 11913—1989）測定等。浮游生物的采樣參照文獻[6-9]，后續(xù)樣品帶回實驗室進行分類鑒定、計數(shù)及生物量換算。

1.4 數(shù)據(jù)分析

浮游植物和浮游動物的豐度與環(huán)境因子的DCA 分析結(jié)果均＜3.0，故而選取冗余分析（RDA）法[10]，直觀地反映物種和環(huán)境因子間的關(guān)系[11-12]。在進行多元分析之前，對物種豐度數(shù)據(jù)進行處理。根據(jù)優(yōu)勢度，計算選取優(yōu)勢種，篩選出藍藻門（Cya）、綠藻門（Chl）、硅藻門（Bac）、隱藻門（Cry）、原生動物（Pro）、輪蟲（Rot）和橈足類（Cop）7 種。同時將環(huán)境因子以及浮游生物豐度數(shù)據(jù)（pH 值除外），進行l(wèi)g（X+1）轉(zhuǎn)化，使其無量綱化且提高分布的正態(tài)性[13-15]。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化由Excel 2020 完成，RDA 分析由CANOCO 5.0 完成。

1.5 評價方法

水質(zhì)指標(biāo)采用《湖泊富營養(yǎng)化評價方法及分級標(biāo)準(zhǔn)》的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法[TLI（Σ）]進行評價[16]。TLI（Σ）分級標(biāo)準(zhǔn)為：TLI（Σ）＜30 為貧營養(yǎng)，30≤TLI（Σ）≤50 為中營養(yǎng)，50＜TLI（Σ）≤60 為輕度富營養(yǎng)，60＜TLI（Σ）≤70 為中度富營養(yǎng)，TLI（Σ）＞70為重度富營養(yǎng)。

采用均勻度指數(shù)（J）和Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H’），對浮游生物多樣性進行分析。計算式如下：

優(yōu)勢種（Y）計算公式為：

式中：S——浮游生物種數(shù)；

Pi——第i種浮游生物占整個浮游生物個體數(shù)的比例，即Pi=Ni/N；

n——第i種浮游生物的密度，ind./L；

N——浮游生物的總密度，ind./L；

Fi——第i種浮游生物出現(xiàn)頻率；一般情況下Fi=n/N。

H’可以反映水體的水質(zhì)狀況，當(dāng)物種H’＞3 時，水體清潔；為2～3 時，為輕度污染；1～2 時，為中度污染；0～1 時，為重度污染。浮游生物J反映各物種數(shù)目分配的均勻程度，J為0～0.3 時，重污染，0.3～0.5為中污染，0.5～0.8 為輕污染或無污染。當(dāng)Y＞0.02時，為優(yōu)勢種。

迎龍湖水庫TLI（Σ），H’和J用多元軟件PRIMER 5.0 進行計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 迎龍湖水庫水質(zhì)指標(biāo)

迎龍湖水庫主要水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 迎龍湖水庫四季的主要水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果

由表1 可見，迎龍湖水庫水體的各項指標(biāo)隨河段變化不大，隨季節(jié)改變，發(fā)生明顯變化。四季溫差大，為12.3～32.4 ℃；pH 值為7.11～8.36，整體呈弱堿性；ρ（DO）為7.06～10.3 mg/L；ρ（IMn）為2.2～7.9 mg/L；ρ（Chla）為2～19 μg/L；以上各項指標(biāo)都在夏季出現(xiàn)最高值。水體氮磷含量始終較高，ρ（TP）為0.070～0.016 mg/L；ρ（TN）為0.86～2.42 mg/L，水體呈富營養(yǎng)化趨勢。SD 隨河段出現(xiàn)明顯變化，為0.28～1.61 m，各季節(jié)下游河段透明度最高，春夏2 季中游河段透明度最低，秋冬2 季上游河段透明度最低。TLI（Σ）計算結(jié)果表明，水質(zhì)在春季評分為54.5，在夏季評分為59.3，這2 個季節(jié)水體屬于富營養(yǎng)；在秋季評分為45.0，在冬季評分為44.6，這2 個季節(jié)水體屬于中營養(yǎng)。

2.2 迎龍湖水庫浮游生物群落結(jié)構(gòu)

2.2.1 浮游植物

迎龍湖水庫浮游植物共檢測到7 門35 科125個種屬；其中綠藻門15 科46 個種屬，硅藻門11 科41 個種屬，藍藻門3 科20 個種屬，裸藻門1 科7 個種屬，甲藻門2 科4 個種屬，金藻門2 科2 個種屬，隱藻門1 科5 個種屬。迎龍水庫優(yōu)勢藻類主要是藍藻門的銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）、水華微囊藻（Microcystis flosaquae）、不定微囊藻（Microcystis incerta）、近親魚腥藻（Anabaena affinis）；綠藻門的球狀衣藻（Chlamydomonas globosa）；空球藻（Eudorina elegans）；隱藻門的卵形隱藻（Cryptomonas ovata）、嚙蝕隱藻（Cryptomonas erosa）。

浮游植物密度的時空分布見圖2（圖中總密度為該季節(jié)所有河段浮游植物的密度之和）。由圖2可見，浮游植物中藍藻門的平均密度為243.252 2×104cells/L，占浮游植物總平均密度的36.81%；綠藻門的平均密度為160.285 7×104cells/L，占浮游植物總平均密度的24.25%；硅藻門的平均密度為119.447 0×104cells/L，占浮游植物總平均密度的18.07%；裸藻們的平均密度為4.107 4×104cells/L，占浮游植物總平均密度的0.62%；甲藻門的平均密度為8.630 8×104cells/L，占浮游植物總平均密度的1.31%；金藻門的平均密度為1.417 5×104cells/L，占浮游植物總平均密度的0.21%；隱藻門的平均密度為123.752 4×104cells/L，占浮游植物總平均密度的18.73%。浮游植物的生物量以及密度都有著明顯的季節(jié)性變化，四季浮游植物的總密度為（71.229 5～1 570.340 4）×104cells/L，平均密度為660.893 1×104cells/L，在夏季密度最高，冬季密度最低；四季浮游植物的總生物量為0.480 6～7.882 2 mg/L，平均生物量為3.611 4 mg/L，其中在春季生物量最高，而在冬季生物量最低。浮游植物生物量的時空分布見圖3（圖中總密度為該季節(jié)所有河段浮游植物的密度之和）。

圖2 浮游植物密度的時空分布

圖3 浮游植物生物量的時空分布

2.2.2 浮游動物

迎龍水庫春夏秋冬共監(jiān)測到浮游動物4 門33科84 個種屬，原生動物18 科30 個種屬、輪蟲8 科34 個種屬、枝角類5 科12 個種屬、橈足類2 科8 個種屬。迎龍水庫浮游動物的優(yōu)勢種類主要有原生動物的王氏擬鈴殼蟲（Tintinnopsis wangi）、球形砂殼蟲（Difflugia globulosa）、大彈跳蟲（Halteria grandinella）、綠急游蟲（Strombidium viride）、旋回俠盜蟲（Strobilidium gyrans）、毛板殼蟲（Colep shirtus）、滾動焰毛蟲（Askenasia volvox）；輪蟲的角突臂尾輪蟲（Brachiouns angularis）、螺形龜甲輪蟲（Keratella cochlearis）、曲腿龜甲輪蟲（Keratella valga）、前節(jié)晶囊輪蟲（Asplabchna priodonata）、長三肢輪蟲（Filinia longiseta）、奇異巨腕輪蟲（Hexarthra mira）、針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）、廣布多肢輪蟲（Polyarthra vulgaris）；橈足類的大型中鏢水蚤（Sinodiaptomus sarsi）、近鄰劍水蚤（Cyclops vicinus）、無節(jié)幼體（Nauplii）。

浮游動物密度的時空分布見圖4（圖中總密度為該季節(jié)所有河段浮游動物的密度之和），浮游動物生物量的時空分布見圖5（圖中總密度為該季節(jié)所有河段浮游動物的生物量之和）。由圖4 和圖5 可見，浮游動物中原生動物的平均密度為10 980.9 ind./L，占浮游動物總平均密度的78.21%；輪蟲的平均密度為2 981.95 ind./L，占浮游動物總平均密度的21.24%；枝角類的平均密度為26.91 ind./L，占浮游動物總平均密度的0.19%；橈足類的平均密度為50.04 ind./L，占浮游動物總平均密度的0.39%。浮游動物的生物量以及密度都有著明顯的季節(jié)性變化，四季浮游動物的總密度為2 707.2～27 779.3 ind./L，平均密度為14 039.79 ind./L，在夏季密度最高，冬季密度最低；四季浮游動物的總生物量為0.672 6～9.610 1 mg/L，平均密度為4.120 7 mg/L，其中在夏季生物量最高，而在冬季生物量最低。

圖4 浮游動物密度的時空分布

圖5 浮游動物生物量時空分布

2.2.3 浮游生物多樣性和均勻度

選用H’來反映水體的水質(zhì)狀況，J來反映各物種數(shù)目分配的均勻程度[17-19]。浮游植物的J和H’隨時空變化見圖6，浮游動物的J和H’隨時空變化見圖7。由圖6、圖7 可見，浮游植物的H’為3.435 9～5.042 3，平均值為4.099 1；J為0.217 4～0.304 4，平均值為0.264 8。均為秋季上游取樣點最高，其H’為5.042 3，J為0.304 4；春季下游取樣點最低，其H’為3.435 9，J為0.217 4。浮游動物的物種H’為2.387 1～4.552 1，平均值為3.167 2；均勻度指數(shù)J為0.282 6～0.463 1，平均值為0.3342。均為夏季上游取樣點最高，其H’為4.552 1，J為0.463 1；秋季上游取樣點最低，其H’為2.387 1，J為0.282 6。

圖6 浮游植物的J 和H’隨時空變化

圖7 浮游動物的J 和H’隨時空變化

浮游動物和浮游植物的H’較高，其J偏低，說明該水庫中生物種類繁多物種群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但分布集中，容易出現(xiàn)水華營養(yǎng)化的情況。

2.2.4 主要浮游生物與環(huán)境因子的冗余分析（RDA）

浮游生物的RDA 結(jié)果見表2。浮游生物與環(huán)境因子的RDA 排序圖見圖8。

表2 浮游生物的RDA 結(jié)果

圖8 浮游生物與環(huán)境因子的RDA 排序圖

由表2 及圖8 可見，軸1 和軸2 的特征值分別為0.651 4 和0.185 0，分別解釋了物種變異的68.90%和19.57%。RDA 排序圖中，SD（P＜0.005）與軸1 呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.901 5，解釋了物種變異的55.0%；而Chla（P＜0.005）與軸1 呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.864 1，解釋了物種變異的10.0%；TP（P＞0.01）與軸2 呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.476 6，僅解釋了物種變異的1.6%；pH 值（P＜0.01）與軸2 呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.803 0，解釋了物種變異的15.5%。

由圖8 可見，浮游植物都集中分布在坐標(biāo)系的軸1 負(fù)半軸附近，說明藍藻門（Cya）、綠藻門（Chl）、硅藻門（Bac）以及隱藻門（Cry）四種藻類的隨時空變化情況相似，與IMn（P＜0.05）和Chla（P＜0.05）呈顯著正相關(guān)，與SD（P＜0.005）呈極顯著負(fù)相關(guān)。浮游動物各物種較為分散，說明浮游動物的分布并非受單獨幾種環(huán)境因素的影響而是受多種環(huán)境因素制約，其中SD（P＜0.005）為極顯著負(fù)相關(guān)；而pH 值（P＜0.05）、IMn（P＜0.05）和Chla（P＜0.05）為顯著正相關(guān)。

3 討論

文獻[20-23]研究表明，生活污水會引起臨近水體的富營養(yǎng)化。本調(diào)查中，在春夏2 季，重慶降水量驟增，導(dǎo)致大量城市污水排入迎龍湖水庫；臨近農(nóng)耕區(qū)域的水域，大量雨水的沖刷會造成農(nóng)田的水土流失，裹挾農(nóng)田土壤里肥料養(yǎng)分，直接流入水庫，導(dǎo)致春夏2 季水體營養(yǎng)化嚴(yán)重。除了營養(yǎng)素的增加，魚類和水生微生物的數(shù)量增加，也是引起水體營養(yǎng)化的重要原因[24-25]。春夏2 季氣溫升高，大多數(shù)水體生物都會處于最適生長發(fā)育期，水生浮游生物數(shù)量的增加，會破壞水體的微生態(tài)平衡，進而引起迎龍湖水質(zhì)的營養(yǎng)化。在秋季，重慶各流域都會出現(xiàn)漲水和泄洪，水庫會定期定量排水，水庫中的水會得到一定程度的凈化；冬季氣溫下降，水面未結(jié)冰，此時水體生物的生命繁殖活動會減弱，氮磷排放減少，可以在一定程度上改善水體的富營養(yǎng)化。本調(diào)查結(jié)果與我國南方城市一些水庫的調(diào)查結(jié)果相似[26-28]。整體來說，迎龍湖水庫水體為中-富營養(yǎng)型，全年都有一定的富營養(yǎng)化狀況出現(xiàn)。

浮游植物群落結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，春夏2 季較高水平的氮磷營養(yǎng)素以及適宜的溫度，導(dǎo)致浮游植物生物量和密度都達到較高水平。有研究表明[29]，藍藻在高溫條件下，以快速生長的r 對策而獲得競爭優(yōu)勢，所以迎龍湖水庫中在春夏2 季，藍藻在浮游植物群落中占有絕對優(yōu)勢。而到了秋季，迎龍湖水庫由于漲水和泄洪，引起水位的快速變化，而水體交換、泥沙懸浮等引起水體渾濁，SD 降低，進而影響到浮游植物的光合作用，結(jié)果造成浮游植物的種類減少、數(shù)量降低。到了冬季，水溫下降，浮游植物的繁殖行為會減少，但是水體的TP 下降、透明度增加，水質(zhì)得到改善，水體中浮游植物的密度和生物量降低，但水庫中浮游植物的種類增多。這與對長江部分水庫的研究結(jié)果相同[30-32]。對浮游動物來說，適宜的理化環(huán)境和水體中充足的浮游植物以供捕食，作為捕食者，其群體數(shù)量與種類的變化趨勢與浮游植物相似。群落結(jié)構(gòu)中，原生動物和輪蟲始終在密度和生物量處于較高水平，與對長江部分水庫研究結(jié)果相似[30-31，33]。

在RDA 排序圖中的浮游生物，集中在坐標(biāo)圖中負(fù)半軸，說明所有的浮游植物和所有的浮游動物在環(huán)境中的相關(guān)性極強，符合浮游動物以浮游植物為食的結(jié)論。藍藻門（Cya）、綠藻門（Chl）、硅藻門（Bac）和隱藻門（Cry）4 種藻類，隨時空變化情況較為集中，不存在明顯的競爭關(guān)系，可能與水體中營養(yǎng)物質(zhì)豐富有關(guān)。而浮游動物的分布較為分散，說明水體中浮游動物的生命活動，并非受到單一環(huán)境因子的影響，而受到多個環(huán)境因子的制約；表明這些浮游生物處于不同生態(tài)位，種間競爭并不激烈，群落構(gòu)成穩(wěn)定，也與前文中對物種多樣性的分析結(jié)論相同。

4 結(jié)論

對重慶迎龍湖水庫水質(zhì)進行調(diào)查，結(jié)果表明，共檢測到浮游植物7 門35 科125 屬種，浮游動物4 門33 科84 屬種；浮游植物平均密度為660.893 1×104cells/L，平均生物量為3.611 4 mg/L；浮游動物平均密度為14 039.79 ind./L，平均生物量為4.120 7 mg/L。迎龍湖水庫水體為中-富營養(yǎng)，冗余分析結(jié)果表明，透明度、葉綠素a 以及pH 值是影響浮游生物群落結(jié)構(gòu)的主要因子。