嘉陵江出口段浮游生物群落特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)

摘要：為掌握嘉陵江出口段浮游生物群落結(jié)構(gòu)及揭示水環(huán)境污染狀況，對(duì)嘉陵江出口段浮游生物種類構(gòu)成、細(xì)胞密度、優(yōu)勢(shì)種及浮游生物多樣性開(kāi)展研究，并評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況。結(jié)果表明，嘉陵江出口段浮游生物種群豐富，共采集到浮游植物8門(mén)57屬129種，浮游植物細(xì)胞密度在（17.90～21.81）×104 ind/L之間，均值為19.60×104 ind/L。Shannon-Weaver多樣性指數(shù)H范圍為2.55～3.31，均值為2.89。優(yōu)勢(shì)種也以硅藻門(mén)種類最為常見(jiàn)。浮游動(dòng)物共發(fā)現(xiàn)輪蟲(chóng)類14種，枝角類10種，橈足類8種，浮游動(dòng)物細(xì)胞密度范圍在9.68～11.69 ind/L之間，均值為10.92 ind/L。Shannon-Weaver多樣性指數(shù)H范圍為2.07～2.50，均值為2.24。輪蟲(chóng)占比最大，為主要優(yōu)勢(shì)種種類。浮游生物優(yōu)勢(shì)種生境狀況及Shannon-wiener多樣性指數(shù)值分析表明，嘉陵江出口段水質(zhì)為中度污染等級(jí)。

關(guān)鍵詞：嘉陵江;浮游生物;多樣性;水質(zhì)

中圖分類號(hào)：X826 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）03-000-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.002

Plankton community structure and water quality assessment in the outlet area of Jialing River

Wang Tujin

（School of River and Ocean Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

Abstract：In order to understand the plankton community structure and reveal the pollution status in the outlet area of Jialing River， the plankton species composition， cell density， dominant species， and Shannon-wiener diversity index were analysed and the water quality was evaluated. The results show that a total of 129 species of phytoplankton are collected， belonging to 8 phylum and 57 genus. The cell density of phytoplankton is in the range of 17.90～21.81×104 ind/L with the mean value of 19.60×104 ind/L. The diversity index is in the range of 2.55～3.31， with the mean value of 2.89. The dominant species are mainly diatoms. A total of 32 species of zooplankton are detected. Among them， the species number of rotifer， cladocera and copepods are 14， 10 and 8， respectively. The cell density of zooplankton is in the range of 9.68～11.69 ind/L with the mean value of 10.92 ind/L. The diversity index is in the range of 2.07～2.50， with the mean value of 2.24. The dominant species are mainly rotifers. Habitat status of dominant species of plankton and Shannon-wiener diversity index analysis show that the water quality in the outlet area of Jialing River belong to mesosaprobic zone.

Key words：Jialing River;Plankton;Diversity;Water quality

嘉陵江是長(zhǎng)江水系中流域面積最大的支流，經(jīng)重慶主城區(qū)匯入長(zhǎng)江。嘉陵江是重慶主城區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活的重要水源，同時(shí)也是長(zhǎng)江上游的重要水源涵養(yǎng)地。嘉陵江的水質(zhì)狀況對(duì)重慶社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。對(duì)嘉陵江開(kāi)展水環(huán)境質(zhì)量研究對(duì)于保障嘉陵江生態(tài)環(huán)境安全具有重要意義。

浮游生物個(gè)體微小，種類繁多，浮游生物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)變化關(guān)系密切，浮游生物直接影響著水生態(tài)系統(tǒng)其他生物的生理代謝以及水環(huán)境理化性質(zhì)[1，2]，同時(shí)浮游生物對(duì)水環(huán)境污染狀況響應(yīng)迅速，水質(zhì)的改變也影響著浮游生物的個(gè)體、種群和群落結(jié)構(gòu)。因此浮游生物是反映水環(huán)境質(zhì)量狀況的重要指示生物，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)中浮游生物的分析是水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要方法之一，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用[3-6]。以往對(duì)嘉陵江浮游生物的調(diào)查已有零星研究報(bào)道，但多集中于對(duì)浮游植物種群的單一分析，尚缺乏對(duì)重要水域同一時(shí)期的浮游植物和浮游動(dòng)物的系統(tǒng)研究。本研究以磁器口至朝天門(mén)河段為研究水域，對(duì)該出口段水域浮游生物群落結(jié)構(gòu)分布特征開(kāi)展研究，分析浮游生物種群構(gòu)成、細(xì)胞密度、優(yōu)勢(shì)種及多樣性，對(duì)浮游生物群落結(jié)構(gòu)所反映的水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為嘉陵江生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

以嘉陵江重慶出口段作為研究水域，在磁器口、石門(mén)大橋、渝澳大橋、朝天門(mén)設(shè)置4個(gè)采樣點(diǎn)。

浮游生物的采集包含定性和定量樣品采集。浮游植物定性分析樣品使用25號(hào)浮游生物網(wǎng)，在水下作“∞”字型緩慢拖曳采集。定量分析則使用采水器采集水樣，水樣立即用盧戈氏碘液固定，用量為水樣體積的1.5%，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后向沉淀器中倒入1000 mL水樣，經(jīng)過(guò) 24 h 以上的靜置沉淀，充分沉淀后通過(guò)虹吸管吸取上清液，留下30 mL濃縮水樣作定量分析。輪蟲(chóng)的定性分析樣品使用25號(hào)浮游生物網(wǎng)，在水下作“∞”字型緩慢拖曳采集，將網(wǎng)頭中的水樣轉(zhuǎn)移至樣品瓶中，加福爾馬林液進(jìn)行固定。定量分析則使用采水器采集10000mL水樣，經(jīng)過(guò)濾后作定量分析。枝角類和橈足類的定性分析樣品使用13號(hào)浮游生物網(wǎng)在水下作“∞”字型緩慢拖曳采集，網(wǎng)頭中的樣品轉(zhuǎn)移至樣品瓶中，加福爾馬林液進(jìn)行固定。定量分析則使用采水器采集20000mL水樣，經(jīng)過(guò)濾后作定量分析。

1.2 分析方法

1.2.1 種類鑒定

浮游植物的分類鑒定參照《中國(guó)淡水藻類——系統(tǒng)、分類及生態(tài)》[7]進(jìn)行，浮游動(dòng)物的分類鑒定主要參照文獻(xiàn)[8-10]進(jìn)行。

1.2.2 浮游生物優(yōu)勢(shì)度及多樣性分析

本研究使用Mcnaughton優(yōu)勢(shì)度指數(shù)來(lái)判定水樣中的浮游生物優(yōu)勢(shì)種。Mcnaughton優(yōu)勢(shì)度指數(shù)計(jì)算公式如下：Y= （ni/N）·fi，式中ni為第i物種個(gè)體細(xì)胞總數(shù)，N為群落細(xì)胞總數(shù)，fi為所有第i物種在樣點(diǎn)中出現(xiàn)的頻率。優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Y>0.02，該種即為優(yōu)勢(shì)種。

浮游生物的多樣性分析采用Shannon-Weaver多樣性指數(shù)H進(jìn)行表征，計(jì)算公式為：

式中，N 為同一水樣中觀察到的個(gè)體總數(shù)，ni為水樣第i種的個(gè)體數(shù)。多樣性指數(shù)H與水質(zhì)的關(guān)系為：H<1.0，重度污染;H =1.0～2.0，α中度污染;H =2.0～3.0，β中度污染;H>3.0，輕度污染或無(wú)污染。

2 結(jié)果與討論

2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

對(duì)嘉陵江出口段的浮游植物進(jìn)行鑒定，共發(fā)現(xiàn)浮游植物8門(mén)57屬，其中硅藻門(mén)22屬66種、綠藻門(mén)17屬36種、金藻門(mén)1屬1種、黃藻門(mén)1屬2種、藍(lán)藻門(mén)7屬11種、裸藻門(mén)4屬4種，隱藻門(mén)1屬3種，甲藻門(mén)4屬6種，共計(jì)129種。浮游植物細(xì)胞密度如圖1所示。由圖可知，浮游植物細(xì)胞密度在（17.90～21.81）×104 ind/L之間，均值為19.60×104 ind/L。從不同采樣點(diǎn)浮游植物細(xì)胞密度分布特征來(lái)看，各點(diǎn)之間差異較小，細(xì)胞密度在瓷器口最高，渝澳大橋最低。嘉陵江出口段水體中的浮游植物以硅藻為主，硅藻占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，硅藻細(xì)胞密度均值為14.38×104 ind/L，占比73.36%。其次為隱藻，占比9.74%。

通常水體中的浮游植物隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的不同呈現(xiàn)不同優(yōu)勢(shì)藻類，貧營(yíng)養(yǎng)型水體中的浮游植物通常以黃藻、金藻為主，中營(yíng)養(yǎng)型水體以硅藻、甲藻以及隱藻類占優(yōu)勢(shì)，而富營(yíng)養(yǎng)型水體主要以藍(lán)藻、綠藻為主[11]。根據(jù)本文分析，嘉陵江出口段是以硅藻為主的浮游植物群落結(jié)構(gòu)，推斷嘉陵江出口段在監(jiān)測(cè)期間處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

對(duì)浮游植物群落進(jìn)行多樣性分析，結(jié)果表明各采樣點(diǎn)Shannon-Weaver多樣性指數(shù)H范圍為2.55～3.31，均值為2.89。多樣性分析結(jié)果反映出嘉陵江出口段浮游植物種群豐富，種群分布格局均勻，水體污染程度為β中度污染等級(jí)。

2.2 浮游植物優(yōu)勢(shì)種

硅藻細(xì)胞密度占比73.36%，為浮游植物優(yōu)勢(shì)類群，在各個(gè)采樣點(diǎn)中浮游植物優(yōu)勢(shì)種也主要以硅藻門(mén)藻類為主（表1）。尤其以硅藻門(mén)的直鏈藻屬、小環(huán)藻屬、等片藻屬、針桿藻屬、舟形藻屬的硅藻種類較為常見(jiàn)，在嘉陵江出口段水體中出現(xiàn)頻率和細(xì)胞密度較高。

2.3 浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征

對(duì)嘉陵江出口段浮游動(dòng)物進(jìn)行鑒定，共發(fā)現(xiàn)輪蟲(chóng)類14種，枝角類10種，橈足類8種。浮游動(dòng)物密度如圖2所示。浮游動(dòng)物細(xì)胞密度范圍為9.68～11.69 ind/L，平均密度為10.92 ind/L。各個(gè)采樣點(diǎn)輪蟲(chóng)的數(shù)量占比均最高，平均占比達(dá)到78.15%，其次為橈足類，占比16.43%，枝角類所占比例最小。四個(gè)采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物Shannon-wiener 指數(shù)分別為2.07～2.50，均值為2.24。反映出浮游動(dòng)物的種群較豐富，分布格局均勻。水體污染程度為β中度污染等級(jí)。

2.4 浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種

嘉陵江出口段的浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種主要為輪蟲(chóng)類（表2），尤其以螺形龜甲輪蟲(chóng)、壺狀臂尾輪蟲(chóng)、萼花臂尾輪蟲(chóng)、曲腿龜甲輪蟲(chóng)在各個(gè)采樣點(diǎn)出現(xiàn)的頻率較高，均為優(yōu)勢(shì)種。而枝角類和橈足類在各個(gè)采樣點(diǎn)水樣中出現(xiàn)頻率較低。尤其是枝角類在各個(gè)采樣點(diǎn)的種群數(shù)量少，均未成為優(yōu)勢(shì)種。輪蟲(chóng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，生長(zhǎng)發(fā)育速度快，通?？焖僬碱I(lǐng)水體中的生態(tài)位，成為優(yōu)勢(shì)種，同時(shí)也較易受到外界諸多環(huán)境因素的影響而發(fā)生種群變化[12]。各個(gè)采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種多為生活在中污染環(huán)境中的種類，表明嘉陵江出口段的水質(zhì)不甚清潔，受到一定程度污染。

3 結(jié)論

嘉陵江出口段共發(fā)現(xiàn)浮游植物8門(mén)57屬129種，細(xì)胞密度在（17.90～21.81）×104 ind/L之間，其中硅藻占比73.36%，占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，優(yōu)勢(shì)種以直鏈藻屬、小環(huán)藻屬、等片藻屬、針桿藻屬、舟形藻屬的硅藻最為常見(jiàn)。浮游動(dòng)物共發(fā)現(xiàn)輪蟲(chóng)類14種，枝角類10種，橈足類8種。浮游動(dòng)物平均密度為10.92 ind/L，輪蟲(chóng)占比最高，達(dá)到78.15%，優(yōu)勢(shì)種也主要以輪蟲(chóng)類為主。浮游植物和浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種主要為生活在中污性環(huán)境中的種類，同時(shí)通過(guò)Shannon-wiener 多樣性指數(shù)分析表明嘉陵江出口段浮游生物種群較豐富，多樣性較高，所反映的水體污染程度為中度污染等級(jí)。

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收稿日期：2020-02-21

基金課題：重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計(jì)劃項(xiàng)目（No.cstc2017jcyjAX 0086）

作者簡(jiǎn)介：王圖錦（1981-），男，博士，副教授，研究方向?yàn)樗鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)。