倒天河水庫和碧陽湖夏秋輪蟲群落結構特征及水質(zhì)評價

龔勛 封圓圓 趙海濤

摘要 [目的]對倒天河水庫和碧陽湖2種不同水體（水庫和人工湖）夏秋兩季的輪蟲群落組成及水質(zhì)進行調(diào)查與評價。[方法]利用Margalef豐富度指數(shù)（D）、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）和 Pielou均勻度指數(shù)（J），并結合富營養(yǎng)化評價指數(shù)（QB/T）對水質(zhì)進行評價。[結果]檢測到輪蟲23種，隸屬于10個屬，其中優(yōu)勢屬為臂尾輪蟲屬和龜甲輪蟲屬。夏秋季倒天河水庫均屬于中營養(yǎng)型，夏季倒天河水庫的水質(zhì)屬于重污染，秋季倒天河水庫的水質(zhì)為中污染;夏秋季碧陽湖上段和中段屬于寡營養(yǎng)或中營養(yǎng)型，而夏季碧陽湖下段則屬于富營養(yǎng)型，夏秋季碧陽湖上段和中段處于中度或輕度污染狀況，秋季碧陽湖下段處在重污染狀況。[結論]依據(jù)輪蟲群落結構特征來評價水質(zhì)狀況可作為水庫和人工湖泊一個較為理想的檢測指標。

關鍵詞 輪蟲;群落結構;富營養(yǎng)化;水質(zhì)評價;倒天河水庫;碧陽湖

中圖分類號 Q 89 ?文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）12-0104-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.12.028

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract [Objective] The rotifer community composition and water quality of two different water bodies （reservoirs and artificial lakes） in the Daotianhe Reservoir and Biyang Lake were investigated and evaluated.[Method] The Margalef richness index （D），Shannon-Wiener index （H′） and Pielou uniformity index （J） were used to evaluate the water quality by combining the eutrophication evaluation index （QB/T）.[Results] Twentythree species of rotifers were detected，belonging to 10 genera，and the dominant genus were Brachionus and Tortoise.The Daotianhe Reservoir in summer and autumn belongs to the middle nutrient type.The water quality of the Daotianhe Reservoir in summer was heavily polluted.The water quality of the Daotianhe Reservoir in the autumn was moderate pollution;the upper and middle sections of the Biyang Lake in summer and autumn belong to the oligotrophic or medium nutrient type，while the lower part of Biyang Lake in summer belongs to the eutrophic type.The upper and middle sections of Biyang Lake in the summer and autumn were in moderate or mild pollution，and the lower part of Biyang Lake in autumn was in heavy pollution.[Conclusion] The evaluation of water quality based on the structural characteristics of rotifer community can be used as an ideal detection index for reservoirs and artificial lakes.

Key words Rotifer;Community structure;Eutrophication;Water quality assessment;Daotianhe Reservoir;Biyang Lake

倒天河位于貴州畢節(jié)市七星關區(qū)西北角（105°15′02″～105°15′48″E，27°18′35″～27°19′31″N），匯流區(qū)域地跨野角、水箐、長春堡、大新橋4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（辦事處），面積約123.44 km2，是畢節(jié)市區(qū)最主要的集中式飲用水源地[1]。碧陽湖位于畢節(jié)市的南部新區(qū)（105°30′70″E、27°28′06″N），介于貴畢路新行署與流倉橋之間，碧陽湖是人工湖，面積約20 hm2[2]。輪蟲是淡水浮游動物的主要組成部分之一，由于其個體較小、發(fā)育時間短，分布廣泛，生產(chǎn)量高及對環(huán)境反應靈敏，能迅速地反映水體環(huán)境的變化，被認為是重要的環(huán)境指示生物[3-5]。研究表明，輪蟲的密度隨水體富營養(yǎng)化程度加劇而增加，而輪蟲的組成變化和物種多樣性能及時反映水體污染程度，是水域生態(tài)系統(tǒng)服務功能的重要評價指標之一，可應用輪蟲群落的生態(tài)特征及多樣性指數(shù)對水質(zhì)進行生物監(jiān)測[6-10]。該研究對畢節(jié)市夏秋季2種不同類型水體（水庫和人工湖泊）進行輪蟲群落結構特征與水質(zhì)生態(tài)評價的調(diào)查，根據(jù) 2013 年夏秋季對倒天河水庫和碧陽湖進行采樣和測定，初步探討輪蟲群落結構特征及水質(zhì)狀況，以期為該區(qū)域飲用水安全和水質(zhì)監(jiān)測提供基礎數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點設置和采樣時間

根據(jù)倒天河水庫和碧陽湖實際水環(huán)境情況，輪蟲采樣和采樣點設置遵循《湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范（第二版）》[11]要求，選擇在碧陽湖的上游、中游和下游相對應的設置3個采樣點。由于倒天河水域面積相對較大，受到地理環(huán)境條件的制約，只在水庫的中段設置了一個采樣點。2013年6月中旬到10月中旬，每間隔15 d在這4個采樣點分別采集浮游動物樣品一次。

1.2 研究材料

采水器（5 000 mL）、25#浮游生物網(wǎng)（網(wǎng)孔0.064 mm）、透明度盤、標本瓶、0.1 mL計數(shù)框（20 mm×20 mm）、普通光學顯微鏡、體視顯微鏡、甲醛3%～5%、溫度計（便攜式溫度計）、其他。

1.3 樣品采集與計算

輪蟲定性樣品用25#浮游生物網(wǎng)于垂直及水平方向緩慢拖網(wǎng)。水深<2 m時，在0.5 m處采集，深水分層采水面下0.5 m和1.0 m，采樣時間 5～10 min，將采好的水樣滴入甲醛固定。定量采集時，輪蟲定量樣品采水20 L，現(xiàn)場加入5%福爾馬林溶液進行固定;帶回實驗室沉淀24～48 h，將采集的水樣濃縮至相應體積。計數(shù)前將標本充分搖勻，然后注入0.1 mL浮游生物計數(shù)框內(nèi)，在40倍的顯微鏡下全片觀察計數(shù)，每個樣本重復2次，取其平均值[12]。輪蟲種類按《中國淡水輪蟲志》等進行鑒定[13-14]。水樣于水體表層下0.5 m處采集，水溫（WT）、水深（H）等進行現(xiàn)場測定，用透明度盤測定水體的透明度。根據(jù)已有研究[15-17]與聯(lián)合國教科文組織推薦的《微型生物監(jiān)測新技術 》[18]，選擇以下指標來衡量倒天河水庫和碧陽湖水質(zhì)情況：透明度（SD）、水深（H）、 水溫（WT）;富營養(yǎng)化評價（QB/T），QB/T=臂尾輪屬的種類（B）/異尾輪屬的種類（T）;Margalef豐富度指數(shù)（D），D=（S-1）/InN;Shannon-Wiener指數(shù)（H′），H′=-[（ni/N）In （ni/N）];Pielou均勻度指數(shù)（J），J= H′/In2S;上述公式中，S 為種類數(shù)，N 為觀察到的個體總數(shù);ni為第i種生物的數(shù)量[19]。

2 結果與分析

2.1 倒天河水庫和碧陽湖夏秋季輪蟲的群落組成、數(shù)量及優(yōu)勢種

從表1可看出，倒天河水庫中段夏秋季共鑒定出7個屬，共16種輪蟲;碧陽湖夏秋季各采樣點共鑒定出10個屬，20種輪蟲。鑒定結果顯示（圖1），各采樣點不同季節(jié)輪蟲數(shù)量變化明顯，倒天河水庫中段夏季輪蟲數(shù)量明顯高于秋季輪蟲數(shù)量，而碧陽湖各段秋季輪蟲數(shù)量明顯高于夏季輪蟲數(shù)量。倒天河水庫中段夏秋季的優(yōu)勢種均為曲腿龜甲輪蟲，而碧陽湖上段夏季的優(yōu)勢種是囊形單趾輪蟲，秋季的優(yōu)勢種是萼花臂尾輪蟲;碧陽湖中段夏季的優(yōu)勢種是浦達臂尾輪蟲，秋季的優(yōu)勢種是壺狀臂尾輪蟲;碧陽湖下段夏季的優(yōu)勢種是浦達臂尾輪蟲，秋季的優(yōu)勢種是萼花臂尾輪蟲。

2.2 倒天河水庫和碧陽湖夏秋季水質(zhì)生態(tài)學評價

2.2.1 富營養(yǎng)化評價。

利用QB/T指數(shù)來評價2種水體的富營養(yǎng)化程度，結果發(fā)現(xiàn)，倒天河夏秋季水質(zhì)均為中營養(yǎng)（1≤QB/T<2）;碧陽湖上段夏季的水質(zhì)為寡營養(yǎng)（QB/T<1），而秋季為中營養(yǎng)（QB/T=1），碧陽湖中段夏季和秋季都為中營養(yǎng)（1≤QB/T<2），碧陽湖下段夏季為富營養(yǎng)（QB/T=3），秋季為中營養(yǎng)（QB/T<2）。

2.2.2 生物多樣性指數(shù)與水質(zhì)評價。

從Margalef豐富度指數(shù)（D）來看（表2），夏季倒天河D值最低為0.46，碧陽湖上段D值最高為1.27，夏季倒天河和碧陽湖下段的D值均小于1，即水質(zhì)評價為重污型;碧陽湖上段和中段的D值處于l～3，即水質(zhì)評價為中污型。秋季碧陽湖下段和上段的D值均小于1，即水質(zhì)評價為重污型;倒天河和碧陽湖中段的D值均處于l～3，即水質(zhì)評價為中污型。

利用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）來對倒天河和碧陽湖各段的水質(zhì)進行生態(tài)學評價，一般情況下，當 H′=0～1時，水質(zhì)為重污染;H′=>1～3時，水質(zhì)為中污染;H′>3 時，水質(zhì)幾乎無污染。結果顯示（表2），夏季倒天河水庫的H′為0.50，水質(zhì)評價為重污染;而碧陽湖上、中、下各段H′值均在1～3，水質(zhì)評價均為中污染。秋季碧陽湖下段H′值最低為0.46，水質(zhì)評價為重污染;而倒天河水庫、碧陽湖上段和下段的H′值均在1～3，水質(zhì)評價均為中污染。

對4個取樣點的夏秋兩季的Pielou均勻度指數(shù)（J）進行比較，當J=0～0.3 時，水質(zhì)為重污染;當J=>0.3～0.5 時，水質(zhì)狀況為中污染;當J=>0.5～0.8 時，水質(zhì)狀況為輕污染。結果顯示，在夏季倒天河的J值最低，為0.28，碧陽湖各段的J值均大于0.50，表明夏季倒天河水質(zhì)評價為重污染，碧陽湖各段水質(zhì)評價均為輕污染;在秋季，碧陽湖下段J值最低，為0.20，屬于重污染;倒天河水庫、碧陽湖上段和中段的J值均超過0.50，都屬于輕污染。

x

2.3 倒天河水庫和碧陽湖夏秋季水體的理化指標

由表3可知，倒天河夏季的水深比秋季的淺，而碧陽湖上段和中段夏季的水深都比秋季的深。通過比較倒天河和碧陽湖4個采樣點夏秋兩季的透明度，發(fā)現(xiàn)夏季的透明度明顯比秋季的高，其中透明度最高的是夏季倒天河，而透明度最低的是秋季碧陽湖下段。從水溫上來看，倒天河水溫夏秋兩季差別不大，平均相差在4 ℃以內(nèi)，碧陽湖上段夏秋兩季平均水溫相差在2 ℃以內(nèi)，碧陽湖中段夏秋兩季平均水溫相差在3 ℃以內(nèi)，碧陽湖下段夏季和秋季的平均水溫也相差3 ℃左右。

3 結論與討論

從種類組成上看，螺形龜甲輪蟲、矩形龜甲輪蟲、針簇多肢輪蟲、萼花臂尾輪蟲、壺狀臂尾輪蟲和角突臂尾輪蟲等富營養(yǎng)化輪蟲指示種均有出現(xiàn)[9，20]，其中曲腿龜甲輪蟲、萼花臂尾輪蟲、浦達臂尾輪蟲和壺狀臂尾輪蟲均是優(yōu)勢種，結合富營養(yǎng)化評價指標QB/T值的大小綜合來看，倒天河中段和碧陽湖各段夏秋季的水體呈現(xiàn)一定的富營養(yǎng)化水平，在此次調(diào)查中評價為中度富營養(yǎng)化。從空間豐度水平分布看，夏季碧陽湖各采樣點（碧陽湖上段除外）輪蟲密度均低于倒天河水庫中段采樣點，而秋季碧陽湖各采樣點輪蟲密度明顯高于倒天河水庫中段采樣點，說明水庫和人工湖泊這2種不同類型的水體中輪蟲密度與生物量的變化可能與季節(jié)變化、透明度、富營養(yǎng)化及水質(zhì)污染程度有關[20-21]。

輪蟲對環(huán)境反應敏感，常作為水體的指示生物，因此在評價水體營養(yǎng)狀態(tài)和污染狀況等方面受到廣泛的關注，Margalef豐富度指數(shù)（D）、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）及Pielou均勻度指數(shù)（J）是評價水體污染的常用指標[15-16]。在此次調(diào)查中，采用這3個指數(shù)來對倒天河和碧陽湖各段的水質(zhì)進行評價，綜合各種指數(shù)評價結果表明，夏季倒天河水庫中段和秋季碧陽湖下段的水質(zhì)處在重污染的狀況，秋季倒天河水庫中段的水質(zhì)處在中或輕污染的狀況，而夏季碧陽湖下段和秋季碧陽湖上段的水質(zhì)不同指數(shù)的評價結果不太一致。

從水體理化指標來看，倒天河水庫和碧陽湖各段在透明度上存在著比較明顯的季節(jié)差異，其中夏季的倒天河水庫透明度最高，而秋季的碧陽湖下段的透明度最低。夏秋兩季的水溫變化波動差異不大，倒天河和碧陽湖夏秋兩季的水溫變化均在4 ℃以內(nèi)。一般來說，夏季溫度較高，透明度高，水流量較大，輪蟲新陳代謝的速度加快，導致生長速率加快，這對輪蟲的生存和繁殖起著直接或間接的作用。秋季時汛期結束，水流量相對較少，各類水體中可能含有較多的細菌和腐殖質(zhì)，使水質(zhì)變差，水體透明度降低，浮游植物數(shù)量下降，輪蟲的生存環(huán)境受到影響，不利于輪蟲的生長繁殖。因此，季節(jié)是維持河流輪蟲群落穩(wěn)定的重要因素，而溫度和透明度是季節(jié)變化中影響輪蟲群落的關鍵因素[22]。此次調(diào)查的理化指標不夠全面（僅有水深、水溫和透明度3個指標），有關輪蟲群落結構特征與理化因子之間的關系還有待進一步的研究。因此，在對倒天河水庫和碧陽湖的水生態(tài)系統(tǒng)進行水質(zhì)評價工作時，需要進行多方面的評定，以便全面、準確地進行水質(zhì)生態(tài)學評價。

參考文獻

[1]莫世江，張鵬飛，丁衛(wèi)紅.畢節(jié)市倒天河水庫水質(zhì)分析[J].貴州教育學院學報（自然科學），2006，17（2）：71-73.

[2] 李秋娟，李仰征，王芳，等.七星關區(qū)倒天河不同河段冬季水質(zhì)污染狀況及原因分析[J].貴州師范大學學報（自然科學版），2014，32（5）：38-41.

[3] 饒利華，吳芝瑛，徐駿，等.杭州西湖輪蟲的群落結構及與水體環(huán)境因子的關系[J].湖泊科學，2013，24（6）：138-146.

[4] 鄭金秀，池仕運，李聃，等.富營養(yǎng)化對淺水湖泊輪蟲種群結構影響研究[J].生態(tài)環(huán)境學報，2014，23（12）：1694-1971.

[5] BAIO C，BOAVIDA M J.Rotifers of Portuguese reservoirs in river Tejo catchment：Relations with trophic state[J].Limnetica，2005，24（1/2）：103 -114.

[6] 劉成士，黃燕，劉瑜，等.青山水庫輪蟲群落結構特征的時空差異對水質(zhì)變化的影響[J].海洋與湖沼，2015，46（3）：694-702.

[7] OFFEM B O，SAMSONS Y A，OMONIYI I T，et al.Dynamics of the limnological features and diversity of zooplankton populations of the Cross River System SE Nigeria[J].Knowledge and anagement of aquatic ecosystems，2009，393（2）：1-19.

[8] 都雪，王齊東，張超文，等.洪澤湖輪蟲群落結構及其與環(huán)境因子的關系[J].湖泊科學，2014，26（2）：269-276.

[9] 楊威，劉琪，張婷婷，等.淮北采煤塌陷區(qū)小型湖泊春季輪蟲的群落結構特征[J].淮北師范大學學報（自然科學版），2018，39（2）：46-52.

[10] 高利娥，衛(wèi)佳寧，楊蕾蕾，等.太原市河道輪蟲群落結構特征及水質(zhì)評價[J].山西師范大學學報（自然科學版），2016，30（4）：69-74.

[11] 金相燦，屠清瑛.湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范[M].2版.北京：中國環(huán)境科學出版社，1990.

[12] 章宗涉，黃祥飛.淡水浮游生物研究方法[M].北京：科學出版社，1991.

[13] 王家楫.中國淡水輪蟲志[M].北京：科學出版社，1961.

[14] 諸葛燕.中國典型地帶輪蟲的研究[D].武漢：中國科學院水生生物研究所，1997.

[15] 饒小珍，許友勤，陳寅山.福州內(nèi)河的輪蟲與水質(zhì)污染評價[J].福建師范大學學報（自然科學版） ，2000，16（1）：71-75.

[16] 翟世濤，楊健，張磊，等.三峽庫區(qū)支流域澎溪河浮游動物的季節(jié)性變化與水質(zhì)評價[J].中國農(nóng)學通報，2012，28（4）：307-312.

[17] 馬文華，張瑋，顧琬雯，等.河口區(qū)新建河道輪蟲群落演替及與水環(huán)境的關系[J].環(huán)境科學，2014，35（9）：3513-3521.

[18] 沈韞芬，章宗涉，龔循矩，等.微型生物監(jiān)測新技術[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1990：134-137.

[19] SPATHARIS S，ROELKE D L，DIMITRAKOPOULOS P G，et al.Analyzing the （mis） behavior of Shannon index in eutrophication studies using field and simulated phytoplankton assemblages[J].Ecological indicators，2011，11（2）：697-703.

[20] 高原，李新輝，賴子尼，等.珠江三角洲河網(wǎng)浮游輪蟲的群落結構[J].應用生態(tài)學報，2014，25（7）：2114-2122.

[21] 王超，王蘭，周忠澤.升金湖輪蟲的群落結構特征及其與環(huán)境因子之間的關系[J].生物學雜志，2016，33（2）：30-34.

[22] 邱小琮，趙紅雪，孫曉雪.沙湖浮游動物與水環(huán)境因子關系的多元分析[J].生態(tài)學雜志，2012，31（4）：896-901.