馬會娟　李茹夢　唐晟凱　李大命　閔元棋　楊家新

摘要：研究高郵湖輪蟲群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系，并對水質(zhì)進行生態(tài)學評價，2017年1—12月對高郵湖輪蟲的群落結(jié)構(gòu)以及水體理化因子進行了1年的調(diào)查研究，共鑒定出輪蟲18屬31種，優(yōu)勢種13種。不同季節(jié)輪蟲群落結(jié)構(gòu)差異明顯，輪蟲密度在秋季最高，冬季最低;生物量在夏季最高，春季最低。典型相關(guān)分析（CCA）結(jié)果表明，水溫、溶解氧含量、葉綠素a含量、總氮含量、總磷含量等因子是影響輪蟲群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子。運用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)、多樣性指數(shù)以及輪蟲污染指示種對高郵湖進行水質(zhì)污染水平和富營養(yǎng)化評價。結(jié)果表明，2017年高郵湖水質(zhì)處于中污染水平，營養(yǎng)狀態(tài)為中度富營養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高郵湖;輪蟲;群落結(jié)構(gòu);多樣性指數(shù);環(huán)境因子;水質(zhì)評價

中圖分類號：S963.21+4;X824文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2021）01-0192-05

作者簡介：馬會娟（1995—），女，河南周口人，碩士研究生，主要從事水域生態(tài)學與生態(tài)毒理學研究。E-mail：mhj199501@163.com。

通信作者：楊家新，教授，博士生導師，主要從事海洋生物與生態(tài)學、生態(tài)毒理學、水域生態(tài)學、水產(chǎn)生物學和水產(chǎn)生物餌料學研究。E-mail：yangjx@njnu.edu.cn。

輪蟲是淡水生態(tài)系統(tǒng)中主要的浮游動物類群之一，個體較小，但其生長周期短，分布廣泛，在生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力向次級生產(chǎn)力傳遞過程中占有特殊生態(tài)位角色，是魚類和其他水生經(jīng)濟動物的重要餌料資源。此外，輪蟲對許多外來污染物具有很強的敏感性，某些種類還可作為污染指示物，用于水體水質(zhì)污染水平和富營養(yǎng)化評價，在物質(zhì)對生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)毒理影響和生態(tài)系統(tǒng)演替、穩(wěn)定性等研究方面具有重要的地位[1-4]。

高郵湖地處江蘇省中部（119°06′～119°25′E，32°42′～33°41′N），湖長48km，最大寬度28km，總面積760.67km2。高郵湖是淮河入江主要通道，既是湖又是河，在濕地生態(tài)系統(tǒng)中扮演著極其重要的角色。長期以來，經(jīng)濟發(fā)展需要以及對湖泊不合理的開發(fā)利用，導致高郵湖濕地遭到破壞，同時對水域生態(tài)系統(tǒng)也造成了不良影響。本研究對高郵湖輪蟲群落結(jié)構(gòu)進行了1年的系統(tǒng)調(diào)查，通過分析輪蟲種類、生物量、密度、多樣性指數(shù)的季節(jié)變化與環(huán)境因子的關(guān)系，并結(jié)合綜合營養(yǎng)指數(shù)、水體理化因子、多樣性指數(shù)以及輪蟲污染指示種對高郵湖水質(zhì)進行綜合評價，以期為高郵湖的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1采樣點設置

本次調(diào)查在高郵湖從南向北設置了12個采樣點（圖1）。根據(jù)高郵湖地理位置和各個采樣點的不同設置，將距離高郵湖大閘蟹養(yǎng)殖區(qū)域和人類活動頻繁區(qū)遠近不同的12個采樣點分為4個區(qū)域。樣點1、樣點2、樣點3為區(qū)域1，樣點4、樣點5、樣點6為區(qū)域2，樣點7、樣點8、樣點9為區(qū)域3，樣點10、樣點11、樣點12為區(qū)域4。

1.2樣品采集、物種鑒定

在2017年1—12月期間，對高郵湖輪蟲每月采樣1次。利用YSI水質(zhì)分析儀在每個采樣點現(xiàn)場測定水溫（WT）、溶解氧（DO）含量、pH值等指標?？偟═N）含量和總磷（TP）含量通過堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法和鉬酸銨分光光度法測定;葉綠素a含量用90%丙酮萃取法測定;高錳酸鉀指數(shù)（CODMn）、氨態(tài)氮（NH3-N）含量參照文獻[5-7]。為避免微型輪蟲數(shù)據(jù)丟失，采用25號浮游生物網(wǎng)（網(wǎng)格0.064mm）采集輪蟲標本。將標本儲存在100mL聚乙烯塑料瓶中，定性樣本用4%福爾馬林溶液現(xiàn)場固定，帶回實驗室分類鑒定。輪蟲鑒定和計數(shù)參照《中國淡水輪蟲志》《淡水浮游生物研究方法》[8-9]。[LM]

[FK（W16][TPMHJ1.tif][FK）]

1.3數(shù)據(jù)計算與分析

高郵湖輪蟲群落結(jié)構(gòu)的香農(nóng)維納多樣性指數(shù)（H）、Pielou均勻度指數(shù)（J）、Margatef豐富度指數(shù)（D）、優(yōu)勢度（Y）計算方法參見文獻[10-11]，將優(yōu)勢度Y≥0.02定義為優(yōu)勢種。輪蟲生物量運用體積法進行計算。

富營養(yǎng)狀態(tài)評價根據(jù)“湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評價方法和分級技術(shù)規(guī)范”（中國環(huán)境監(jiān)測站）（表1），采用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法評價高郵湖水質(zhì)。

綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式：

狀態(tài)指數(shù)。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用Excel、SPSS24.0等軟件。采用Canoco5.0軟件對輪蟲群落和環(huán)境因子進行典型相關(guān)分析，在分析之前，將數(shù)據(jù)進行l(wèi)g（x+1）轉(zhuǎn)化。

2結(jié)果與分析

2.1環(huán)境因子

從表2可以看出，高郵湖各樣點水溫全年變化范圍為6.6～32.8℃。pH值全年變化范圍為8.27～8.99，水體偏堿性。溶解氧含量全年變化范圍為8.43～13.84mg/L，最大值出現(xiàn)在3月，可能與水生植物光合作用的增強有關(guān)。高郵湖葉綠素a含量全年變化范圍為8.81～32.11μg/L，南部區(qū)域（樣點12）葉綠素a含量相對較高，湖心區(qū)域（樣點3）相對較低。透明度（SD）全年變化范圍為0.16～0.34m，其中透明度最高值出現(xiàn)在8月，最低值出現(xiàn)在4月。從整個湖泊的角度來看，樣點4和靠近人類活動區(qū)的樣點5透明度較低，但是湖心區(qū)域（樣點3）透明度較高?？偟孔兓秶鸀?.35～1.38mg/L，最大值出現(xiàn)在3月?？偭缀孔兓秶鸀?.04～1.20mg/L，與總氮含量一致，總磷含量最大值也出現(xiàn)在3月。

2.2輪蟲種類組成和群落結(jié)構(gòu)

2.2.1種類組成及優(yōu)勢種季節(jié)變化從表3、表4可以看出通過全年采樣，高郵湖12個樣點共鑒定出輪蟲18屬31種，優(yōu)勢種13種。1月的主要優(yōu)勢種為暗小異尾輪蟲（Trichocercapusilla）和前節(jié)晶囊輪蟲（Asplachnapriodonta）;5月的主要優(yōu)勢種為針簇多肢輪蟲（Polyarthratrigla）、獨角聚花輪蟲（Conochilusunicornis）;8月的主要優(yōu)勢種為針簇多肢輪蟲（Polyarthratrigla）、角突臂尾輪蟲（Brachionusangularis）、裂足臂尾輪蟲（Brachionusdiversicornis）;10月的主要優(yōu)勢種為前節(jié)晶囊輪蟲（Asplachnapriodonta）、曲腿龜甲輪蟲（Keratellavalga）。各季節(jié)輪蟲主要優(yōu)勢種交替變化明顯，并有部分種類如螺形龜甲輪蟲（Keratellacochlearis）、晶囊輪蟲（Asplanchna）、萼花臂尾輪蟲（Brachionuscalyciflorus）等作為常見種長期存在。

2.2.2輪蟲密度與生物量從每個樣點的月平均變化量（圖2）來看，輪蟲密度變化范圍為110～1853ind/L，最大值出現(xiàn)在9月，最小值出現(xiàn)在1月。生物量變化范圍為0.089～1.030mg/L，最大值出現(xiàn)在7月，最小值出現(xiàn)在4月。

2.3種群群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系

將高郵湖優(yōu)勢種的年變化與水溫、溶解氧含量、pH值、葉綠素a含量、透明度、總氮含量、總磷含量、氨態(tài)氮含量、高錳酸鉀指數(shù)等環(huán)境因子進行CCA分析，[KG*8]結(jié)果顯示，第1排序軸的特征值為0.24，第2排序軸的特征值為0.15。WT、DO[JP+1]含量與第1軸的相關(guān)性較高，因此第1軸可以表示水體的物理性質(zhì)變化?？偟?、氨態(tài)氮含量、高錳酸鉀指數(shù)與第2軸相關(guān)性較高，因此第2軸可以表示水體的營養(yǎng)水平。葉綠素a含量對輪蟲優(yōu)勢種的變化影響很大，說明浮游植物生物量在輪蟲的生長發(fā)育以及群落結(jié)構(gòu)變化過程中發(fā)揮了重要作用。另外，透明度也是影響輪蟲群落結(jié)構(gòu)的重要生態(tài)因子（圖3）。

2.4高郵湖水質(zhì)分析

2.4.1綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TSIM）評價法高郵湖綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)季節(jié)變化見圖4。TSIM季節(jié)變化范圍在56.57～68.32之間，平均值為61.41，總體處于中度富營養(yǎng)狀態(tài)。但不同季節(jié)營養(yǎng)狀態(tài)有所不同，夏冬2季TSIM指數(shù)在60以下，屬于輕度富營養(yǎng)，春秋2季TSIM指數(shù)在60以上，水質(zhì)較差，為中度富營養(yǎng)。

2.4.2多樣性指數(shù)評價法香農(nóng)維納多樣性指數(shù)和Margatef豐富度指數(shù)數(shù)值在0～1之間，為重污染，1～2為α中污染，2～3為β中污染，3～4為輕污染，>4為清潔水體[12]。調(diào)查結(jié)果表明，高郵湖香農(nóng)維納指數(shù)變化范圍為1.03～2.13，平均值為1.44。最大值出現(xiàn)在夏季，最小值出現(xiàn)在冬季，高郵湖冬季屬于α中污染水平，夏季為β中污染水平，全年屬于α中污染。豐富度指數(shù)變化范圍為0.96～1.56，平均值為1.29，全年屬于α中污染水平。Pielou均勻度指數(shù)在0～0.3之間為重污染，0.3～0.4為α中污染，0.3～0.5為β中污染，0.5～0.8為輕污染，0.8～1.0為清潔型[13]。本次調(diào)查顯示，高郵湖Pielou均勻度指數(shù)變化范圍為0.62～0.79，平均值為0.69，全年屬于輕污染（圖5）。

2.4.3污染指示種評價法輪蟲世代周期短，個體發(fā)育快，且某些種類的輪蟲對外來污染物非常敏感，因此可根據(jù)湖泊中輪蟲種類季節(jié)演替進行水體水質(zhì)污染水平和富營養(yǎng)化評價。調(diào)查期間，高郵湖出現(xiàn)了10種富營養(yǎng)化水體的指示種且為優(yōu)勢種的輪蟲：輕污染-β中污染的曲腿龜甲輪蟲、尖趾腔輪蟲;β-中污染的前節(jié)晶囊輪蟲、螺形龜甲輪蟲、裂足臂尾輪蟲;β-α中污染的壺狀臂尾輪蟲、針簇多肢輪蟲、萼花臂尾輪蟲、角突臂尾輪蟲等。耐污的臂尾輪蟲屬優(yōu)勢種比重的增加，表明高郵湖的富營養(yǎng)化程度正在加劇。在污染指示種中，屬于中污染型的輪蟲比重大。綜合以上可知，2017年高郵湖水質(zhì)屬于中污染。

3討論與結(jié)論

3.1輪蟲群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系

CCA分析結(jié)果表明，葉綠素a含量、WT、DO含量、NH3-N含量、TN含量、SD等環(huán)境因子對輪蟲群落動態(tài)產(chǎn)生較大影響，葉綠素a在輪蟲群落動態(tài)變化過程中具有重要作用。眾多學者研究發(fā)現(xiàn)，食物是影響輪蟲群落動態(tài)變化的主要因素之一，通常情況下，輪蟲的密度與葉綠素a含量呈正相關(guān)[14-16]。這與本研究結(jié)果一致，春季隨著葉綠素a含量的增加，輪蟲密度也逐漸增加，在秋季達到最大值。CCA分析結(jié)果表明，水溫是影響輪蟲優(yōu)勢種季節(jié)交替的主要環(huán)境因子，多數(shù)輪蟲優(yōu)勢種與水溫呈正相關(guān)，如針簇多肢輪蟲、裂足臂尾輪蟲（Brachionusdiversicornis）等，而尖趾腔輪蟲（Lecaneclosterocerca）、獨角聚花輪蟲（Conochilusunicornis）、等刺異尾輪蟲（Trichocercasimilis）等與水溫相關(guān)性較低。此外，水溫也與輪蟲密度季節(jié)變化有關(guān)，冬季輪蟲密度一般低于其他3個季節(jié)。章宗涉等對武漢東湖調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在食物充足條件下，輪蟲密度高峰期一般出現(xiàn)水溫在20℃以上的月份，主要的原因是溫度升高，輪蟲休眠卵孵化速度加快，輪蟲種群周期周轉(zhuǎn)加快，種群密度迅速增加[9]。本研究CCA結(jié)果表明，DO含量也是影響輪蟲群落結(jié)構(gòu)的主要物理因素。當夏季水體溫度達到最高時，往往會導致藍藻水華的暴發(fā)，隨著水體藻類的過度繁殖，溶解氧含量也會降低，繼而影響輪蟲的群落結(jié)構(gòu)[17]。TN、TP、NH3-N等化學元素也是影響輪蟲群落結(jié)構(gòu)的主要因素，一般認為，水體氮磷元素的增加與水體富營養(yǎng)化有關(guān)。Ortega-Mayagoitia等認為，水體富營養(yǎng)化的增強尤其是氮磷等營養(yǎng)元素的增加可能會增加輪蟲的豐度，改變輪蟲的群落結(jié)構(gòu)[18]。另外，SD和pH值也是影響輪蟲群落結(jié)構(gòu)重要的環(huán)境因子。

3.2輪蟲種類組成的動態(tài)變化

本次調(diào)查共發(fā)現(xiàn)鑒定出輪蟲18屬31種，比郭劉超2016年的調(diào)查結(jié)果多3種，但是郭劉超等的調(diào)查只選取了4個代表性月份而非周年調(diào)查[19]。輪蟲種類季節(jié)變化明顯，春季各采樣點種類數(shù)大于其他季節(jié)，出現(xiàn)這種情況的主要原因是春季溫度升高，湖底輪蟲休眠卵隨著春季全同溫導致的水層交換而被帶到表層孵化，在5月，輪蟲種類數(shù)達到高峰，共有14種。冬季氣溫較低，輪蟲受遺傳節(jié)律和低溫導致的藻類等食物補充不足的影響，出現(xiàn)種類演替，生物量和密度也較低，12月的8、9、10采樣點和1月的10、11、12采樣點的輪蟲種類只有1種。

3.3高郵湖富營養(yǎng)狀態(tài)評價

從綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)來看，高郵湖全年處于中度富營養(yǎng)狀態(tài)。從生物多樣性指數(shù)、香農(nóng)維納多樣性指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)來看，高郵湖全年屬于α-中污染水平。從污染指示種評價方法來看，高郵湖出現(xiàn)了多種富營養(yǎng)化水體的指示種，表明高郵湖的富營養(yǎng)化程度正在加劇，高郵湖全年水質(zhì)屬于中污染型。以上3種富營養(yǎng)化評價方法均表明高郵湖2017年處于中污染水平。姜磊娜等在2009—2014年對高郵湖各年的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)進行計算，結(jié)果表明，除2011年高郵湖為中營養(yǎng)外，其他年份均為輕度富營養(yǎng)[20]。郭劉超等2016年調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高郵湖綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為50.1～54.2，表明高郵湖水體處于輕度富營養(yǎng)[19]。魏文志等在2010年對高郵湖水質(zhì)、浮游植物和營養(yǎng)狀況的調(diào)查結(jié)果顯示，高郵湖綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)為51.14～60.53，處于輕度污染水平，但有污染化加重的趨勢[21]。與前人調(diào)查結(jié)果比較，本研究結(jié)果高郵湖的水體富營養(yǎng)化程度正在逐年加重。

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