白洋淀濕地浮游動物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)評價

張子良，朱弘陽，楊志昭，王 茜，孔凡青

（1.天津農(nóng)學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院/天津市水生生態(tài)及養(yǎng)殖重點實驗室，天津 300384；2.生態(tài)環(huán)境部海河流域北海海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與科學(xué)研究中心，天津 300170）

白洋淀濕地面積達(dá)366 km2，位于河北省保定市雄安新區(qū)，是我國海河平原最大濕地，對維持華北平原生態(tài)平衡具有重要意義。近幾十年來，由于白洋淀水資源短缺，干淀現(xiàn)象日益增多，加之白洋淀周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，地方生活用水需求不斷增加，水資源矛盾日益突出[1]。

浮游動物在各類水體中物質(zhì)循環(huán)再利用，能量傳輸流動等方面都起著至關(guān)重要作用。浮游動物既可以影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)，利于控制水華與赤潮，也可以通過其群落結(jié)構(gòu)變化來調(diào)控水體魚類等水生生物群落結(jié)構(gòu)[2]。在進(jìn)行水生態(tài)監(jiān)測時，浮游動物已經(jīng)成為不可缺少的方面，利用浮游動物多樣性指數(shù)反映水體受污染情況是較為常見的方法。

本研究在2021 年對白洋淀濕地水質(zhì)和浮游動物進(jìn)行3次采樣，分析浮游動物群落結(jié)構(gòu)的特征及變化情況，利用生物多樣性指數(shù)對白洋淀濕地水質(zhì)進(jìn)行評價，為白洋淀濕地生態(tài)保護(hù)和健康發(fā)展提供理論依據(jù)建議。

1 材料與方法

1.1 采樣時間及樣點布設(shè)

結(jié)合汛期特征，于2021 年5 月（汛前）、8 月（汛中）和11月（汛后）在白洋淀濕地8 個采樣點進(jìn)行了3 次采樣，具體點位信息見表1。

表1 白洋淀濕地采樣點位Tab.1 Baiyangdian wetland sampling site

1.2 樣品采集與鑒定

浮游動物定性樣品采集時，需要用到25#浮游生物網(wǎng)和13#浮游生物網(wǎng)，使用生物網(wǎng)在水層中進(jìn)行∞字型來回拖行，等水濾去后從生物網(wǎng)下方閥口收集到100 mL樣品瓶中，最后向樣品瓶中加入5%的福爾馬林進(jìn)行固定。浮游動物定量樣品采集時，需要用到1 L 采水器，采樣時需下放到水體下層處，對各水層均有采集，總計采集1 L 水樣到樣品瓶中，向1L樣品瓶中加入5‰的魯哥氏液進(jìn)行固定，將樣品帶回實驗室轉(zhuǎn)移到沉降瓶中沉淀24 h，最后將沉淀所得樣品液體濃縮到50 mL樣品瓶中以待鑒定[3]，鑒定參考相關(guān)書籍圖譜[4-7]。

1.3 數(shù)據(jù)分析與評價

根據(jù)Mcnaughton 優(yōu)勢度Y大小可以篩選出浮游動物優(yōu)勢種、Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)H′和Pielou 均勻度指數(shù)J則是綜合利用生物多樣性來對水體清潔程度進(jìn)行判斷，各計算公式如下[8]：

式中：ni——i物種的個體數(shù)；N——全部樣品的總個體數(shù)；fi——i物種出現(xiàn)的頻率；Y≥0.02 為優(yōu)勢種；S——浮游動物總種類數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游動物種類組成

5月（汛前）8個采樣點共檢測出浮游動物3門64種，其中檢出輪蟲種類最多共36 種，占種類總數(shù)的56%，橈足類最少共8 種，占種類總數(shù)的12%。8 月（汛中）8 個采樣點共檢測出浮游動物4 門59 種，其中輪蟲種類最多共29 種，占種類總數(shù)的49%，橈足類最少共7種，占種類總數(shù)的12%。11月（汛后）8 個采樣點共檢測出浮游動物4 門73 種，其中檢出輪蟲種類最多共43 種，占種類總數(shù)的59%，枝角類和橈足類最少分別為8種，分別占種類總數(shù)的11%（圖1）。

圖1 浮游動物種類數(shù)時空變化Fig.1 Temporal and spatial changes of zooplankton species

2.2 浮游動物密度變化

白洋淀浮游動物密度時空變化情況見圖2，5月（汛前）各點位浮游動物密度變化范圍為52.8～7 542 ind/L，平均值為3 152.4 ind/L；8 月（汛中）各點位密度變化范圍為1 101.6～2 016.6 ind/L，平均值為1 371.9 ind/L；11 月（汛后）各點位密度變化范圍為225～4 929 ind/L，均值達(dá)到1 940.4 ind/L。

圖2 浮游動物密度各點位汛期變化Fig.2 Change of zooplankton density at each point in flood season

2.3 優(yōu)勢物種

白洋淀浮游動物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度見表2，5月（汛前）優(yōu)勢種共3 種，其中陀螺俠盜蟲（Strobilidum velox）優(yōu)勢度0.343，是汛前優(yōu)勢度最高的物種；8 月（汛中）優(yōu)勢種最多，3 次采樣中橈足類幼體（Nauplius）僅在汛中時期為優(yōu)勢種，針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）優(yōu)勢度為0.319，陀螺俠盜蟲（Strobilidum velox）次之，曲腿龜甲輪蟲（Keratella valga）優(yōu)勢度最低；11 月（汛后）優(yōu)勢種共3 種，優(yōu)勢種更替受汛期影響明顯，汛中優(yōu)勢種較多，汛前及汛后優(yōu)勢種相對較少，原生動物的球砂殼蟲（Difflugia globulosa）在汛后優(yōu)勢度最低，為0.048。

表2 白洋淀浮游動物優(yōu)勢種和優(yōu)勢度Tab.2 Dominant species and dominance of zooplankton in Baiyangdian

2.4 浮游動物生物多樣性指數(shù)

5 月（汛前）H′多樣性指數(shù)的變化范圍為1.15～2.68，平均值為1.89，J指數(shù)的變化范圍是0.32～0.81，平均值為0.57；8 月（汛中）H′多樣性指數(shù)的變化范圍為1.55～2.96，平均值為2.44，J指數(shù)的變化范圍是0.55～0.86，平均值為0.73；11 月（汛后）H′多樣性指數(shù)的變化范圍為1.73～2.65，平均值為2.12；J指數(shù)的變化范圍是0.58～0.82，平均值為0.68（圖3）。

圖3 浮游動物H'指數(shù)和J指數(shù)數(shù)值變化Fig.3 Value changes of H'index and J index of zooplankton

3 結(jié)論與討論

3.1 白洋淀濕地浮游動物群落特征

白洋淀濕地浮游動物群落結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為逐漸向小型浮游動物較多的群落特征發(fā)展，這與其他白洋淀濕地浮游動物相關(guān)研究一致[9-11]；無論是淡水湖泊還是臨海濕地都有浮游動物群落結(jié)構(gòu)逐漸小型化的現(xiàn)象，水體富營養(yǎng)化程度較高會導(dǎo)致浮游動物群落結(jié)構(gòu)整體往小型發(fā)展[12]；張佳敏等研究了武山湖水體中的橈足類受到鰱鳙等雜食性魚類捕食的影響，浮游動物群落結(jié)構(gòu)也以小型和適應(yīng)污染環(huán)境的種類為主[14]；白洋淀濕地浮游動物群落結(jié)構(gòu)小型化的原因可能是水體富營養(yǎng)化和發(fā)展淀區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。

白洋淀濕地輪蟲密度隨汛期變化較為明顯，汛前輪蟲密度明顯高于汛中和汛后，經(jīng)過汛期影響，輪蟲密度下降。根據(jù)呂乾等對鄱陽湖豐水期浮游動物研究可知，豐水期水位波動導(dǎo)致各環(huán)境因子發(fā)生變化，從而影響浮游動物群落結(jié)構(gòu)[15]。另有研究指出橈足類發(fā)育過程中存在休眠卵時期，密度受水流變化影響并不明顯[16]。本研究中對橈足類和枝角類而言，汛期對其密度影響不明顯，汛期前后密度變化范圍不大。

白洋淀濕地浮游動物優(yōu)勢種多是淡水中常見物種，輪蟲是優(yōu)勢種中占比最多的種類，其中針簇多肢輪蟲（Polyarthra trigla）在汛期前中后3 次調(diào)查期間都是白洋淀濕地浮游動物群落優(yōu)勢種。各類型水體中都有輪蟲的分布，水體富營養(yǎng)化程度較高而且水體pH 為堿性環(huán)境中更為常見[17]。從本研究調(diào)查結(jié)果優(yōu)勢種來看，白洋淀濕地仍有水體富營養(yǎng)狀況存在。

3.2 白洋淀濕地水質(zhì)評價

本研究3 次調(diào)查結(jié)果顯示，白洋淀濕地浮游動物H′值在1.16～2.96，均值為2.15，J值在0.32～0.86，均值為0.49，水質(zhì)清潔狀況整體處于中污染水平，結(jié)合物理生境方面來看，農(nóng)業(yè)耕種用地在白洋淀占有較明顯比例，存在使用化肥等情況，其次人類干擾較明顯，淀區(qū)有運(yùn)輸、旅游機(jī)動船只，整體呈現(xiàn)較顯著的人類生存活動影響。根據(jù)梁倍寧等對白洋淀研究顯示[11]，白洋淀2020 年和2021 年的年度水質(zhì)類別已無劣V類，淀區(qū)中心點位的水質(zhì)狀況基本優(yōu)于淀區(qū)周邊點位，白洋淀濕地富營養(yǎng)化水平正在逐漸得到改善，但對白洋淀濕地的修復(fù)工作依然不能松懈，應(yīng)該針對白洋淀濕地制定相應(yīng)的長期調(diào)查計劃，對規(guī)劃區(qū)內(nèi)水生態(tài)進(jìn)行重點保護(hù)，結(jié)合浮游生物多樣性對白洋淀濕地進(jìn)行保護(hù)和修復(fù)。