徐杭英,于海燕, 韓明春 ,黃平沙,李共國，*

1 浙江省環(huán)境監(jiān)測中心，杭州 310007 2 浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院，寧波 315100

浙江飲用水源地浮游動物群落特征及環(huán)境響應(yīng)

徐杭英1,于海燕1, 韓明春1,黃平沙2,李共國2，*

1 浙江省環(huán)境監(jiān)測中心，杭州 310007 2 浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院，寧波 315100

2010年1月至2011年10月，對浙江省16個飲用水源地(H1—H8為河網(wǎng)型，K1—K8為水庫型)的浮游動物群落進(jìn)行季節(jié)調(diào)查。共記錄浮游動物優(yōu)勢種(屬)21種(輪蟲8種、枝角類5種、劍水蚤5種和哲水蚤3種)，各類群第一優(yōu)勢種分別為針簇多肢輪蟲(Polyarthratrigla)、長額象鼻溞(Bosminalongirostris)、粗壯溫劍水蚤(Thermocyclopsdybowskii)和湯匙華哲水蚤(Sinocalanusdorrii)。2年間，河網(wǎng)和水庫浮游動物平均密度分別為345.2 L-1和199.4 L-1，生物量分別為0.667 mg/L和0.421 mg/L。各類群密度百分比例均以輪蟲和橈足類無節(jié)幼體為主，甲殼動物以劍水蚤為主。經(jīng)逐步回歸分析表明，浮游動物群落密度(生物量)與河網(wǎng)水質(zhì)因子(P<0.01)之間相關(guān)性比水庫(P<0.05)更密切，總磷和氨氮分別入選了河網(wǎng)和水庫所有有效的回歸方程中。通徑分析和決策系統(tǒng)分析表明，河網(wǎng)的總磷和葉綠素a含量對浮游動物群落變動具有正效應(yīng)，溶解氧具有負(fù)效應(yīng)；總磷含量是影響河網(wǎng)群落變動的最重要因子，葉綠素a含量則是影響群落增長最主要的限制因子。河網(wǎng)劍水蚤、無節(jié)幼體和輪蟲群落的密度(生物量)與水體綜合營養(yǎng)指數(shù)TLIc密度(TLIc生物量)之間有顯著的線性回歸關(guān)系(P<0.001)，無節(jié)幼體密度構(gòu)成了TLIc密度變動的限制因子，輪蟲生物量成為TLIc生物量變動的限制因子，而劍水蚤是一類最重要、穩(wěn)定的水質(zhì)指示群落，這對于篩選浮游動物群落的一些拓展性監(jiān)測指標(biāo)具有重要的參考作用。

飲用水源地；浮游動物；逐步回歸分析；通徑分析；TLIc

飲用水水庫占浙江省51%城鄉(xiāng)飲用水源地，供水人口達(dá)62%，但庫區(qū)污染源和人類活動已對水庫水源地水質(zhì)安全構(gòu)成威脅[1]。溪、江、河流型飲用水源地，水質(zhì)更易受到富營養(yǎng)化和突發(fā)污染事件的影響[2- 3]。近年來的一些研究表明，利用浮游動物類群的協(xié)調(diào)性[4]、群落的擴展性參數(shù)[5- 6]等方法均可作為水質(zhì)監(jiān)測的指示器，Jeppesen等[7]還建議歐盟將浮游動物作為一個敏感的生態(tài)質(zhì)量元素包涵在水環(huán)境框架指令(Water Framework Directive)中參與評估。但至今尚無一個強有力的浮游動物群落監(jiān)測指標(biāo)能與水體營養(yǎng)度相匹配，在營養(yǎng)水平較低的飲用水源地的相關(guān)研究則更少，其水質(zhì)評價主要還是以化學(xué)監(jiān)測為主，生物學(xué)評價工作僅限于底棲動物和菌落總數(shù)[8- 9]。因此，本文以地處亞熱帶的浙江省兩類飲用水源地——河網(wǎng)型與水庫型為研究對象，比較和分析了浮游動物群落特征及其對環(huán)境變化的響應(yīng)，以期為浮游動物群落結(jié)構(gòu)監(jiān)測水質(zhì)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 站位布設(shè)與采樣方法

根據(jù)浙江省飲用水源地主要由大江、大溪、河流和水庫等組成特點，將由大江、大溪、河流等流速較大的水源地歸為河網(wǎng)型，選取其中8個水源地作為河網(wǎng)型采樣站(H1—H8)；水流速較緩的水庫(型)水源地也選取8個采樣站(K1—K8)，共16個浮游動物采樣站(圖1)。

圖1 浙江飲用水源地浮游動物采樣點分布Fig.1 Distribution of zooplankton sampling stations in the drinking water sources, Zhejiang

于2010年1月至2011年10月逐季(1月、4月、7月和10月中旬)采樣，由全省各地方監(jiān)測站定點、定時(9∶00—11∶00時)分別采樣與送樣，采樣和計數(shù)按《淡水浮游生物研究方法》[10]進(jìn)行，定量樣品用2.5 L采水器分別于該樣站取水口的上、下水層，各采10 L水樣，用25號篩絹制成的浮游生物網(wǎng)(網(wǎng)孔孔徑64 μm)過濾濃縮，當(dāng)即用福爾馬林(約40%甲醛溶液)固定，終濃度為5%，帶回實驗室鏡檢。同時測定水體pH值、溶解氧DO、總氮TN、總磷TP、氨氮NH4-N和葉綠素Chl.a等理化參數(shù)。

1.2 標(biāo)本鑒定與計算方法

輪蟲、枝角類和橈足類分別按王家楫[11]、蔣燮治和堵南山[12]、沈嘉瑞[13]鑒定，生物量計算主要參照章宗涉和黃祥飛[10]、陳雪梅[14]。橈足幼體和成體數(shù)量按該種橈足類成體出現(xiàn)頻率乘以樣本總數(shù)計算。各類浮游動物的優(yōu)勢種分別按每個種在各自類群中的優(yōu)勢度值(Y)來確定，公式為：Y= (ni/N) ×fi，ni為第i種的個體數(shù)，N為該類群的總密度，fi為該種出現(xiàn)的頻度。Y≥0.02時為優(yōu)勢種[15]。水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLIc)參考王明翠等[16]計算。

1.3 統(tǒng)計分析

浮游動物群落與水環(huán)境因子之間的逐步回歸分析，分別以浮游動物Zoop(Zooplankton)、輪蟲Roti(Rotifera)、枝角類Clad(Cladocera)、劍水蚤Cycl(Cyclopoida)、哲水蚤Cala(Calanoida)和無節(jié)幼體Naup(Nauplius)的密度(生物量)為因變量，以水質(zhì)DO、pH、TN、TP、NH4-N和Chl.a含量為自變量，進(jìn)行逐步回歸分析。水體TLIc與群落之間的逐步回歸分析，則以TLIc密度(TLIc生物量)為因變量，以各類群浮游動物密度(生物量)為自變量，進(jìn)行逐步回歸分析[17]。計算自變量對因變量影響相對重要性的統(tǒng)計數(shù)-通徑系數(shù)，將相關(guān)系數(shù)分解為直接作用系數(shù)和間接作用系數(shù)，通過對通徑系數(shù)絕對值的比較就可確定對因變量有顯著影響的自變量的主次順序[18]。并通過計算決策系數(shù)，把各自變量對響應(yīng)變量的綜合作用進(jìn)行排序，以確定主要決策變量和限制變量[19]，以上計算分析均應(yīng)用DPS(Data Processing System)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)完成。

2 結(jié)果

2.1 飲用水源地理化參數(shù)

16個飲用水源地中，以河網(wǎng)型的H7、H8站的TN、TP和NH4-N含量最高，均極顯著地高于其他各站(P<0.01)，其中，尤其以河網(wǎng)水(除H4站)的TP含量極顯著地高于水庫水(P<0.01)；而H7、H8站的DO含量最低(P<0.01)。pH值以H5、H6站為最高，Chl.a含量以K4站極顯著地高于H1—H4站、K1站(表1)。另外，TN∶TP比值以K6、K7站極顯著地高于H1、H5—H8站(P<0.01)。

表1 2010—2012年水質(zhì)參數(shù)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Table 1 Water quality parameters in the sampling stations in the drinking water sources during 2010—2012 (mean ± SD)

2.2 群落優(yōu)勢種和富營養(yǎng)化指示種

2010—2011年間有21種(屬)浮游動物(輪蟲8、枝角類5、劍水蚤5和哲水蚤3)達(dá)到優(yōu)勢種程度(表2)，各類群的第一優(yōu)勢種分別為針簇多肢輪蟲(Polyarthratrigla)、長額象鼻溞(Bosminalongirostris)、粗壯溫劍水蚤(Thermocyclopsdybowskii)和湯匙華哲水蚤(Sinocalanusdorrii)。2011年河網(wǎng)型水體輪蟲、劍水蚤的優(yōu)勢種均比2010年增加了1種，而枝角類和哲水蚤的優(yōu)勢種分別減少了3種和1種；2011年水庫輪蟲的優(yōu)勢種比2010年增加了2種，而枝角類、劍水蚤和哲水蚤的優(yōu)勢種均減少了1種。

2010年河網(wǎng)水體中，咸淡水種中華哲水蚤(Calanussinicus)僅出現(xiàn)在10月份的H5—H6站，最高密度達(dá)102.0 個/L，該兩水廠取水口還有較多的中華窄腹劍水蚤(Limnoithonasinensis)。種群平均密度(優(yōu)勢度)較高的還有晶囊輪蟲(Asplanchnasp.)13.9 個/L(0.017)，主要是H8站7月種群密度達(dá)392.0 個/L所致；矩形龜甲輪蟲(Keratellaquadrata)10.4 個/L(0.017)和中華窄腹劍水蚤2.5 個/L(0.016)等。2011年水庫中的中華窄腹劍水蚤僅分布在1月份的K5、K6站,湯匙華哲水蚤則在K5站的種群密度達(dá)88.0 個/L。

由表2可見，河網(wǎng)和水庫中具有富營養(yǎng)化指示作用的優(yōu)勢種分別為8種和6種。此外，富營養(yǎng)化指示種還有其它臂尾輪蟲(Brachionusspp.)、輪蟲屬(Rotaria)、矩形龜甲輪蟲、溝痕泡輪蟲(Pompholyxsulcata)、暗小異尾輪蟲(Trichocercapusilla)、簡弧象鼻溞(Bosminacoregoni)和圓形盤腸溞(Chydorussphaericus)等。河網(wǎng)型水源地中，水體TLIc值隨著群落富營養(yǎng)化指示種出現(xiàn)頻次的增加而上升，兩者之間呈極顯著的正相關(guān)性(P<0.01)，而水庫型水源地中此兩者無明顯相關(guān)性(圖2)。

表2 飲用水源地浮游動物優(yōu)勢種的種群密度/L-1及其優(yōu)勢度(Y)Table 2 Zooplankton dominant species, population density and dominance(Y)in the drinking water sources

圖2 河網(wǎng)型、水庫型水源地富營養(yǎng)狀態(tài)指示種出現(xiàn)頻次與TLIc之間的相關(guān)性Fig.2 Relationships between TLIc and the occurrence frequency of indicator species of trophic state in the rivers and reservoirs

2.3 浮游動物群落特征

2年間，河網(wǎng)和水庫浮游動物平均密度分別為345.2 個/L和199.4 個/L(表3)，其中以體形較小的輪蟲和橈足類無節(jié)幼體為主，甲殼動物中則以劍水蚤為主，枝角類次之，哲水蚤最少。各類浮游動物密度在兩類水體中的分布，劍水蚤在河網(wǎng)所占的百分比例較高，哲水蚤比例則在水庫較高，其他類密度的百分比例相差較小。河網(wǎng)浮游動物密度變幅為17.2 個/L(H4站)—1619.1 個/L(H8站)；水庫變幅51.3 個/L(K1站)—663.2 個/L(K8站)。

表3 2010—2011年河網(wǎng)和水庫各類浮游動物平均密度/L-1(±標(biāo)準(zhǔn)差)Table 3 Each group density of zooplankton in the rivers and reservoirs during 2010—2012 (mean ± SD)

河網(wǎng)和水庫浮游動物平均生物量分別為0.667 mg/L和0.421 mg/L(表4)。2010年7月的H7、H8站溫劍水蚤大量繁殖，生物量分別達(dá)到2.660 mg/L和2.126 mg/L，2011年1月的K1、K2站湯匙華哲水蚤生物量分別達(dá)2.929 mg/L和1.396 mg/L。因此，除2010年河網(wǎng)的劍水蚤和2011年水庫的哲水蚤生物量最高外，其余均以輪蟲為主。河網(wǎng)劍水蚤生物量所占的百分比例是水庫的2倍，而水庫的哲水蚤生物量所占的百分比例是河網(wǎng)的2倍。河網(wǎng)浮游動物年平均生物量變幅為0.028 mg/L(2011年H4站)—2.456 mg/L(2010年H8站)；水庫變幅為0.025 mg/L(2010年K7站)—1.167 mg/L(2010年K2站)。

表4 2010—2011年河網(wǎng)和水庫各類浮游動物平均生物量/(mg/L)(±標(biāo)準(zhǔn)差)Table 4 Each group biomass of zooplankton in the rivers and reservoirs during 2010—2012 (mean ± SD)

各類浮游動物密度(生物量)在河網(wǎng)、水庫中的變動很大，河網(wǎng)群落密度的變異系數(shù)在161.8%(2010年枝角類)—325.5%(2010年無節(jié)幼體)，生物量的變異系數(shù)在158.2%(2010年枝角類)—313.0%(2010年輪蟲)之間；水庫群落密度的變異系數(shù)在130.5%(2011年無節(jié)幼體)—317.9%(2010年哲水蚤)，生物量的變異系數(shù)在107.8%(2011年枝角類)—345.2%(2011年哲水蚤)之間。這些變異分別來自空間和時間上的差異，統(tǒng)計分析結(jié)果表明：2年間，輪蟲密度(生物量)在河網(wǎng)的不同水源地中分別存在顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)的差異，而在不同水庫之間無顯著差異。另外，2010年(河網(wǎng)間)、2011年(水庫間)劍水蚤的生物量存在顯著(P<0.05)差異。較大的季節(jié)變異多發(fā)生于浮游甲殼動物，如2010年河網(wǎng)之間的枝角類、2011年水庫之間的枝角類和哲水蚤，它們的密度和生物量有顯著(P<0.05)的季節(jié)變化。河網(wǎng)的枝角類、劍水蚤和哲水蚤在7月、10月的密度(生物量)顯著大于1月、4月，而水庫中的枝角類、劍水蚤和哲水蚤則在1月份有較高的種群。

2.4 水質(zhì)參數(shù)對浮游動物群落的影響

經(jīng)逐步回歸分析表明，河網(wǎng)水質(zhì)參數(shù)與浮游動物群落之間的相關(guān)性比水庫更緊密(表5)，枝角類、哲水蚤與水質(zhì)參數(shù)之間的回歸方程均不理想。TP和NH4-N分別入選了河網(wǎng)和水庫所有回歸方程。影響河網(wǎng)各類浮游動物群落年均變動主要由DO、TP和Chl.a含量綜合作用的結(jié)果，根據(jù)這些因子各相關(guān)系數(shù)的組成效應(yīng)，將它們與浮游動物群落密度(生物量)的相關(guān)系數(shù)剖分為直接作用和通過其它因子的間接影響兩部分進(jìn)行通徑分析[18]。如表6所示，水體TP含量對群落密度(生物量)變動的直接作用最大，其余依次為Chl.a和DO含量。其中，TP含量對群落變動的直接作用大于間接作用，而Chl.a和DO含量對群落變動的間接作用均大于它們直接作用，且分別表現(xiàn)為正向和負(fù)向的綜合作用，間接作用效應(yīng)主要通過TP含量而發(fā)生。由些可見，河網(wǎng)TP含量可以作為一個非常重要的直接影響浮游動物群落密度(生物量)變動的參數(shù)。影響水庫浮游動物生物量的直接作用和綜合作用效應(yīng)均以DO因子為最大，其次為NH4-N因子，且均為正向。

表5 2010—2011年河網(wǎng)和水庫水質(zhì)參數(shù)對各類浮游動物密度N和生物量B的逐步回歸分析Table 5 Stepwise multiple regression between zooplankton density (biomass) and the water environmental factors in the rivers and reservoirs during 2010—2012

表6 影響河網(wǎng)浮游動物密度變動的主要水質(zhì)因子的相關(guān)與通徑分析Table 6 Correlation and path analysis between the density of zooplankton and main water quality parameters in the rivers

鑒于各水質(zhì)因子變量對群落變動的直接影響和總影響排序可能會不同，在此引入決策系數(shù)的概念，即用決策系數(shù)把各自變量對響應(yīng)變量的綜合作用進(jìn)行排序，以確定主要決策變量和限制變量[19]。經(jīng)計算，河網(wǎng)前述3個因子變量對群落密度的決策系數(shù)為：TP(0.549)>DO(-0.396)>Chl.a(-0.590)；對群落生物量的決策系數(shù)為：TP(0.103)>DO(-0.541)>Chl.a(-0.687)。TP的決策系數(shù)為正值、且最大，說明對群落密度(生物量)變動的綜合作用最大，是影響群落動態(tài)最主要的決策因素；而DO和Chl.a對應(yīng)的決策系數(shù)為負(fù)值，說明是群落變動主要的限制因子。其中，Chl.a的決策系數(shù)最小，是影響群落增長最主要的限制因子。影響水庫群落動態(tài)最主要的決策因素是NH4-N含量，pH值是其主要限制因子。

2.5 浮游動物群落對水體營養(yǎng)狀態(tài)的響應(yīng)

各類群浮游動物密度N(個/L)和生物量B(mg/L)對河網(wǎng)水體TLIc的逐步回歸分析結(jié)果如下：

TLIc密度= 43.850+0.005NRoti+0.306NCycl- 0.034NNaup
(P= 0.0002,R= 0.9138, 決定系數(shù)=0.835)

TLIc生物量= 45.510-0.008BRoti+0.018BCycl+ 0.072BNaup
(P= 0.0001,R= 0.9222, 決定系數(shù)=0.850)

相關(guān)系數(shù)和通徑分析見表7，劍水蚤群落密度對TLIc密度變動的直接作用最大，其余依次為無節(jié)幼體和輪蟲。

表7 影響河網(wǎng)綜合營養(yǎng)指數(shù)TLIc密度(TLIc生物量)變動的主要群落的相關(guān)與通徑分析Table 7 Correlation and path analysis between the TLIc密度(TLIc生物量)and main group of zooplankton in the rivers

其中，無節(jié)幼體和輪蟲密度對TLIc密度變動的間接作用大于直接作用，且均為正效應(yīng)，間接作用效應(yīng)主要通過劍水蚤(繁殖產(chǎn)卵和為其提供食物)而發(fā)生；無節(jié)幼體生物量對TLIc生物量變動的直接作用最大，其余依次為劍水蚤和輪蟲。其中，輪蟲對TLIc生物量變動的間接作用大于直接作用，且綜合作用結(jié)果為正效應(yīng)，間接作用效應(yīng)主要通過無節(jié)幼體(食物竟?fàn)?而發(fā)生。由此，可將劍水蚤和無節(jié)幼體視作對于水體富營養(yǎng)化響應(yīng)非常重要的群落。同樣經(jīng)計算前述3個因子變量對TLIc密度的決策系數(shù)為：劍水蚤(0.678)>輪蟲(0.280)>無節(jié)幼體(-1.248)，影響TSIc密度變動最主要的決策因素是劍水蚤密度，主要的限制因子是無節(jié)幼體密度；對TLIc生物量的決策系數(shù)為：無節(jié)幼體(0.693)>劍水蚤(0.678)>輪蟲(-0.487)，影響TLIc生物量變動的主要決策因素是無節(jié)幼體和劍水蚤的生物量，主要的限制因子是輪蟲生物量。2010—2011年水庫各類群浮游動物密度(N)和生物量(B)對水體TSIc的逐步回歸分析均無效(P>0.05)。

進(jìn)一步的季節(jié)變化分析表明，河網(wǎng)冬季(1月)輪蟲、春季(4月)無節(jié)幼體和夏季(7月)劍水蚤密度(生物量)與TLIc密度(TLIc生物量)值之間均有極顯著的正相關(guān)性(n=16,P<0.01)，秋季(10月)哲水蚤(2010年)、輪蟲(2011年)的密度(生物量)與TLIc密度(TLIc生物量)值之間分別有顯著的負(fù)、正相關(guān)性(n=8,P<0.05)。水庫僅冬季(1月)無節(jié)幼體、春季(4月)枝角類和哲水蚤(負(fù)相關(guān))密度(生物量)與水體TLIc密度(TLIc生物量)值之間有顯著的相關(guān)性(n=16,P<0.05)。

3 討論

3.1 飲用水源地浮游動物群落特征

河網(wǎng)和水庫在浮游動物的優(yōu)勢種組成上有明顯的差異，如河網(wǎng)中特有的富營養(yǎng)化指示種有角突網(wǎng)紋溞、裸腹溞和近鄰劍水蚤，而水庫則出現(xiàn)一些清水性環(huán)境指示種類，如圓筒異尾輪蟲、頸溝基合溞等(表2)。年間變化表現(xiàn)為輪蟲優(yōu)勢種類增加了，而浮游甲殼動物優(yōu)勢種類在減少的趨勢，預(yù)示著飲用水源地富營養(yǎng)化的加重[20]。隨著富營養(yǎng)化水平的提高，對環(huán)境敏感的哲水蚤種群下降直至消失，伴隨著劍水蚤群落的上升[6]。浙江飲用水源地中，河網(wǎng)劍水蚤所占的生物量百分比例是哲水蚤的2倍，水庫則恰好與之相反。河網(wǎng)浮游動物中具富營養(yǎng)化指示功能的優(yōu)勢種較多，群落平均密度和生物量也分別比水庫高出73.1%和58.4%(表3,表4)。由此可見，飲用水源地浮游動物的群落特征與其水環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān)。另外，在枯水大潮期，海水入侵不同程度地影響著錢塘江飲用水源地諸多取水口的水質(zhì)(如含氯度)[21]，中華哲水蚤是東海橈足類優(yōu)勢種，該種群在H5—H6站10月份的出現(xiàn)可作為飲用水受錢塘江潮汐影響的指示生物。中華窄腹劍水蚤是我國河流中發(fā)現(xiàn)的土著種類，對咸度劇變的適應(yīng)性強，具有較強的生態(tài)入侵能力，可成為抽水水庫的優(yōu)勢浮游甲殼類[22]。

3.2 浮游動物群落與水環(huán)境因子的關(guān)系

河網(wǎng)水體的TN含量極高，平均值(3.363±1.65) mg/L超過Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)的1.68倍。除H7、H8站NH4-N含量極顯著地高(表1)，提示該兩站不斷受到新近有機物的污染外，其他各站NH4-N(0.392±0.246) mg/L和TP(0.102±0.042) mg/L含量均達(dá)到或接近Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)；水庫TN(0.809±0.510) mg/L、NH4-N(0.113±0.110) mg/L分別低于Ⅲ類、Ⅱ類水質(zhì)濃度限值，TP(0.017±0.009) mg/L含量則達(dá)到Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)?？梢姡嬘盟吹氐腡N含量過度，TP含量相對較低。除H5—H8站外，其它飲用水源地的氮磷比均大于30，為磷限制型水體[23]，這可能導(dǎo)致河網(wǎng)TP是影響浮游動物群落最大的水質(zhì)因子，并且Chl.a、DO因子均通過TP分別對群落產(chǎn)生正、負(fù)向效應(yīng)的原因。Jayalakshmy等[24]認(rèn)為海水中DO含量是影響海洋哲水蚤乳點水蚤(Pleuromamma)種群豐度最大的水質(zhì)因子，這與本文的研究結(jié)果相似，即在營養(yǎng)水平較低的水庫中，DO含量對浮游動物生物量的直接作用和綜合作用效應(yīng)均最大。但決策分析表明，影響水庫群落生物量變動最主要的決策因素是NH4-N含量，而并非磷限制型水體中的TP，這是否與水庫中極低的TP含量，而NH4-N濃度適中有關(guān)，還有待于進(jìn)一步研究。另外，K3站(部分水域)2010年首次開展?jié)O業(yè)資源增養(yǎng)殖放流，投放約9 t濾食性的花白鰱后，浮游動物密度的季節(jié)波動明顯加劇，哲水蚤種群也隨之消失。盡管水體的Chl.a含量下降了56.8%，而TN平均含量卻從2010年的0.088 mg/L上升到2011年的0.898 mg/L，相應(yīng)的氮磷比從6.47上升到68.65，氮磷比變動的標(biāo)準(zhǔn)差甚至超過了平均值(表1)，一年之際水體也由氮限制型轉(zhuǎn)變?yōu)榱紫拗菩汀？梢?，人類的生產(chǎn)活動對飲用水源地群落和水質(zhì)影響之甚。

3.3 浮游動物群落對飲用水源地富營養(yǎng)的響應(yīng)

在貧營養(yǎng)的巖溶湖泊水體中，浮游甲殼動物的種類數(shù)、密度和生物多樣性指數(shù)均低于非巖溶湖泊中[25]，這與營養(yǎng)水平較低的水庫中浮游動物優(yōu)勢種類略少、密度和生物量小于營養(yǎng)水平較高的河網(wǎng)相一致；Guimares等論述了一種溫劍水蚤(Thermocyclopsdecipiens)具有富營養(yǎng)化指示作用，可作為水生生物監(jiān)測工具[26]。Beaugrand[27]通過劃分海洋哲水蚤物種組合指標(biāo)(依據(jù)適合生存溫度、空間的異質(zhì)性)，并記錄其長期的南北遷移變化，以監(jiān)測海洋生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)，認(rèn)為該物種組合指標(biāo)含有豐富的信息，并具有敏感性。本研究獲得的輪蟲、劍水蚤和無節(jié)幼體群落對河網(wǎng)綜合營養(yǎng)指數(shù)TLIc響應(yīng)擬合的回歸方程(P<0.001)，也可看作是一個群落組合指標(biāo)。其中，劍水蚤密度(生物量)的變異系數(shù)處于中等水平，且密度(236.3%—243.9%)和生物量(230.7%—230.8%)變異系數(shù)波動范圍均極小，促使其成為一類最重要和穩(wěn)定的水質(zhì)指示群落；而河網(wǎng)無節(jié)幼體密度的平均變異系數(shù)(261.8%)最大，構(gòu)成了TLIc密度變動的限制因子，輪蟲生物量的平均變異系數(shù)(257.9%)最大，成為TLIc生物量變動的限制因子。另外，浮游動物群落內(nèi)部之間的捕食模式，即劍水蚤對纖毛蟲原生動物和枝角類的捕食率顯著高于輪蟲，臂尾輪蟲有較高的生物多樣性歸因于其披有被甲的保護(hù)[28]，以及無節(jié)幼體和輪蟲對TLIc密度變動的間接作用效應(yīng)(主要)分別通過劍水蚤的繁殖產(chǎn)卵和捕食輪蟲而實現(xiàn)(表7)，這從另一側(cè)面說明了劍水蚤是浮游動物中最穩(wěn)定的群落。哲水蚤具有與輪蟲和劍水蚤呈現(xiàn)逆向的分布格局，它們在營養(yǎng)水平較低的水體中更豐富，而輪蟲和劍水蚤則在營養(yǎng)較高的水體中分布更多[20，29]。水庫中哲水蚤占浮游動物生物量百分比例是河網(wǎng)的2倍，并且最大的群落變異表現(xiàn)為生物量上的波動(表4)，可見個體差異較大的后生浮游動物作為水質(zhì)監(jiān)測器在一定程度上會影響其穩(wěn)定性，這也是許多學(xué)者試圖要解決的問題，如依據(jù)各種功能特性劃分的物種組合指標(biāo)[27]、對群落基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換而成的拓展性指標(biāo)[5- 6]，諸如輪蟲富營養(yǎng)指示種生物量%、甲殼動物富營養(yǎng)指示種生物量%、枝角類與橈足類的數(shù)量(NClad/NCope)或劍水蚤與哲水蚤的生物量(BCycl/BCala)之比，甲殼動物與輪蟲的生物量之比(BCrust/BRoti)等指標(biāo)的提出，本研究結(jié)果“劍水蚤是最重要、穩(wěn)定的水質(zhì)指示群落”對于篩選上述拓展性指標(biāo)具有重要的指導(dǎo)作用。

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Characteristics of the zooplankton community and their association with environmental factors in drinking water sources, Zhejiang Province, China

XU Hangying1, YU Haiyan1, HAN Mingchun1, HUANG Pingsha2, LI Gongguo2，*

1ZhejiangEnvironmentMonitoringCenter,Hangzhou310007,China

2CollegeofBiologicalandEnvironmentalSciences,ZhejiangWanliUniversity,Ningbo315100,China

This study aimed to understand the characteristics of zooplankton community structure and their association with environmental factors in different sources of drinking water. A seasonal investigation was conducted on zooplankton from two drinking water sources (8 rivers and 8 reservoirs) in Zhejiang Province, China, from January 2010 to October 2011. A total of 21 dominant species (genus) of zooplankton (8 Rotifera, 5 Cladocera, 5 Cyclopoida, and 3 Calanoida) were recorded. The primary dominant species in each group of zooplankton werePolyarthratrigla,Bosminalongirostris,Thermocyclopsdybowskii, andSinocalanusdorrii, respectively. Nine of the dominant species (genera) were at the same time indicator species of water trophic state. The more frequently that indicator species of trophic state occurred, the more comprehensive the trophic level index (TLIc) (P< 0.01) of the rivers was. Over the 2-year study period, the average density of zooplankton in the rivers and reservoirs was 345.2 L-1and 199.4 L-1, respectively, while the biomass was 0.667 mg/L and 0.421 mg/L, respectively. Rotifer and copepod nauplii dominated both the rivers and reservoirs, representing 87.9% and 88.3% density, respectively. Crustaceans were mainly Cyclopoida, which had 2 times the biomass of Calanoida in the rivers, whereas Calanoida had 2 times the biomass of Cyclopoida in the reservoirs. The river community density (biomass) coefficient of variation ranged between 158.2% and 325.5%, while that of reservoirs ranged between 107.8% and 345.2%. The results of the stepwise regression analysis showed that the correlative coefficient between the density (biomass) of the zooplankton community and the water quality factors was much higher in the rivers (P< 0.01) than in the reservoirs (P< 0.05). Total phosphorus (TP) and ammonia nitrogen primarily occurred in the rivers and the reservoirs in all effective regression equations, respectively. Path and decision coefficient analysis showed that TP and chlorophyll a (Chl.a) content in the rivers had a positive effect on the population dynamics of the zooplankton community (rotifers, copepod nauplii, and Cyclops), whereas dissolved oxygen content had a negative effect. TP was the most important factor affecting population dynamics of rotifers, copepod nauplii, and Cyclops in the rivers, whereas Chl.a was the most important factor limiting the communities growth. The reservoir fishery resources aquaculture might cause zooplankton abundance to decline, the Calanoida community to gradually disappear, and the water trophic state to transform from nitrogen limitation conditions to phosphorus limitation conditions. The river community (rotifers, copepod nauplii, and Cyclops) density (biomass) had a significant linear regression relationship with the water trophic indexTLIcDensity(TLIcBiomass) (P< 0.001). Copepod nauplii density constituted a limiting factor forTLIcDensity, due to its maximum average coefficient of variation (261.8%). Rotifer biomass constituted a limiting factor forTLIcBiomass, due to its maximum average coefficient of variation (257.9%). The average variation coefficient of Cyclops density (biomass) was moderate, with small fluctuations; thus, this group represented the most important and stable water quality indicator. The study results provide an important reference for selecting specific expansion indicators of the zooplankton community in water quality monitoring. None of the zooplankton community density (biomass) groups in the reservoirs had any significant linear regression relationships with the waterTLIc(P> 0.05).

drinking water sources; zooplankton; stepwise regression analysis; path analysis; comprehensive of trophic level index

2013- 12- 24;

日期:2015- 04- 14

10.5846/stxb201312243014

*通訊作者Corresponding author.E-mail: ligongguo@tom.com

徐杭英,于海燕, 韓明春,黃平沙,李共國.浙江飲用水源地浮游動物群落特征及環(huán)境響應(yīng).生態(tài)學(xué)報,2015,35(21):7219- 7228.

Xu H Y, Yu H Y, Han M C, Huang P S, Li G G.Characteristics of the zooplankton community and their association with environmental factors in drinking water sources, Zhejiang Province, China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(21):7219- 7228.