潘 越，郭 赟，黃曉峰，沈 冀，廖瑜欣，杜 瑋，劉 濤，楊桂軍

（1.無錫市太湖湖泊治理股份有限公司，江蘇 無錫 214062;2.江南大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122）

0 引言

輪蟲是浮游動(dòng)物的重要組成部分，在水生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用。一方面，輪蟲攝食藻類和細(xì)菌[1]，另一方面輪蟲又是許多魚類的重要食物[2-3]。作為水生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成之一，因?yàn)檩喯x對(duì)水質(zhì)的變化比較敏感，所以輪蟲也是水質(zhì)的重要指示種群[4]。在自然水體中，輪蟲的種類、數(shù)量和分布易受到溫度、水質(zhì)以及擾動(dòng)等外界環(huán)境因素的影響，環(huán)境因素的變化會(huì)引起輪蟲群落結(jié)構(gòu)發(fā)生相應(yīng)的改變。

太湖是中國五大淡水湖之一。從20 世紀(jì)80年代中后期開始，太湖流域周邊經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各種點(diǎn)源、面源污染物不斷排入太湖中，湖水富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重，每年5月～10月藍(lán)藻水華頻發(fā)，嚴(yán)重危害太湖周邊居民的生產(chǎn)、生活用水安全[5]。2007年發(fā)生太湖藍(lán)藻水華事件后，國家和地方政府投入了大量資金對(duì)太湖周邊污染物的控制以及太湖水進(jìn)行治理，使得太湖水質(zhì)整體明顯改善[6]。2015年研究發(fā)現(xiàn)太湖水生植被嚴(yán)重退化，夏季太湖水生植被分布區(qū)面積僅占2014年夏季的20.14%[7]。太湖水生植物變化反映了太湖水質(zhì)和水生植物群落結(jié)構(gòu)的變化特征。2017年太湖出現(xiàn)了有記載以來面積最大的藍(lán)藻水華，面積達(dá)1 403 km2[8]。其中梅梁灣是典型的藻型湖區(qū)，每年均會(huì)爆發(fā)大規(guī)模的藍(lán)藻水華；而東太湖則是典型的草型湖區(qū)，由于湖中水生植物較多，所以富營養(yǎng)化和藍(lán)藻水華問題較輕。為更好地了解太湖輪蟲和水質(zhì)情況，于2017年7月至2018年6月對(duì)太湖梅梁灣和東太湖輪蟲群落結(jié)構(gòu)和水質(zhì)進(jìn)行采樣調(diào)查。該調(diào)查結(jié)果將為太湖生態(tài)系統(tǒng)的管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣站的設(shè)置

2017年7月～2018年6月，在梅梁灣和東太湖各布設(shè)3 個(gè)采樣點(diǎn)，進(jìn)行輪蟲和水體環(huán)境因子的現(xiàn)場調(diào)查。采樣點(diǎn)位布設(shè)見圖1。

圖1 太湖梅梁灣與東太湖采樣點(diǎn)位示意

1.2 樣品點(diǎn)采集與處理

樣品每月分2 層（湖水表層為0 ～50 cm 和中下層為100 ～150 cm）采集1 次，置于5 L 的有機(jī)玻璃柱狀采水器中混勻，后用孔徑為48 μm 的篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，并將過濾后的輪蟲轉(zhuǎn)移至50 mL 的方形瓶中，同時(shí)加入4%的甲醛保存樣品[9]。并在現(xiàn)場測(cè)定水深、水溫、透明度、pH 值，另取1 L 混合水樣，帶回實(shí)驗(yàn)室后按文獻(xiàn)[10]方法測(cè)定分析水樣理化指標(biāo)（如TN,TP 等）。

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)文獻(xiàn)[11-12]在顯微鏡下對(duì)輪蟲進(jìn)行分類、計(jì)數(shù)。對(duì)每一種輪蟲個(gè)體至少測(cè)量30 個(gè),同時(shí)按照文獻(xiàn)[13]算出體積，最后按輪蟲質(zhì)量濃度為1 mg/mm3進(jìn)行換算。本文中的生物量均為濕重。

1.4 分析方法

在數(shù)據(jù)處理過程中，使用Origin 2017 軟件制圖，采用t 檢驗(yàn)法分析2 個(gè)湖區(qū)的物理、化學(xué)和輪蟲的差異，對(duì)所有的數(shù)據(jù)均用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 研究與分析

2.1 太湖梅梁灣和東太湖環(huán)境因子周年變化

調(diào)查期間梅梁灣和東太湖部分水質(zhì)指標(biāo)周年變化趨勢(shì)見圖2。由圖2（a）和（d）可以看出，梅梁灣TN濃度顯著高于東太湖。在2017年7月～2018年2月及2018年5月～2018年6月，梅梁灣湖區(qū)TP 濃度也顯著高于東太湖。梅梁灣和東太湖TN 質(zhì)量濃度最高值均出現(xiàn)在5月，分別為3.200 和2.827 mg/L；梅梁灣和東太湖TP 質(zhì)量濃度最大值分別出現(xiàn)在2017年7月和2018年6月，為0.505 和0.203 mg/L。圖2（b）和（c）中梅梁灣湖區(qū)NH3-N 和NO3--N 濃度總體高于東太湖湖區(qū)。圖2（e）中梅梁灣和東太湖2個(gè)湖區(qū)溶解性TP 變化趨勢(shì)都表現(xiàn)為夏、秋季高于冬、春季。圖2（f）中，除了2017年12月～2018年4月以外，梅梁灣葉綠素a 濃度都顯著高于東太湖，尤其在2018年6月，梅梁灣葉綠素a 質(zhì)量濃度高達(dá)150.57 μg/L，而東太湖葉綠素a 質(zhì)量濃度只有32.61 μg/L。梅梁灣湖區(qū)的TN、溶解性TN、TP 和溶解性TP濃度均顯著高于東太湖，說明梅梁灣富營養(yǎng)程度高于東太湖。這也是梅梁灣湖區(qū)葉綠素a 濃度顯著高于東太湖的主要原因之一。

圖2 太湖梅梁灣和東太湖部分水質(zhì)指標(biāo)周年變化

2.2 太湖梅梁灣和東太湖輪蟲群落結(jié)構(gòu)比較

（1）輪蟲的種類組成

通過調(diào)查在梅梁灣和東太湖各發(fā)現(xiàn)15 種輪蟲。2 個(gè)湖區(qū)輪蟲種類包括萼花臂尾輪蟲Brachionus calyciflorus、角突臂尾輪蟲B.angularis、蒲達(dá)臂尾輪蟲B.budapestiensis、卜氏晶囊輪蟲Asplanchna brightwellii、多突囊足輪蟲Asplanchnopus multiceps、長三肢輪蟲Filinia longiseta、針簇多肢輪蟲Polyarthra trigla、義角聚花輪蟲Conochilus dossuarius、矩形龜甲輪蟲Keratella quadrata、螺旋龜甲輪蟲K.cochlearis、曲腿龜甲輪蟲K.valga、細(xì)異尾輪蟲Trichocerca gracilis、囊形單趾輪蟲Monostyla bulla、腔輪蟲Lecane sp.、大肚須足輪蟲Euehlalns dilatata、沒尾無柄輪蟲Ascomorpha ecaudis。其中，囊形單趾輪蟲僅出現(xiàn)在東太湖，大肚須足輪蟲僅出現(xiàn)在梅梁灣。

（2）輪蟲密度和生物量

太湖梅梁灣和東太湖調(diào)查期間輪蟲年平均密度和生物量見圖3。由圖3 可以看出，梅梁灣和東太湖的輪蟲年平均密度分別為81.4 和17.8 ind./L，輪蟲年平均生物量分別為0.123 和0.030 1 mg/L，梅梁灣湖區(qū)輪蟲年平均密度與年平均生物量均顯著高于東太湖湖區(qū)。

圖3 太湖梅梁灣和東太湖調(diào)查期間輪蟲年平均密度和生物量

太湖梅梁灣和東太湖輪蟲密度和生物量周年變化見圖4。

圖4 太湖梅梁灣和東太湖輪蟲密度和生物量周年變化

由圖4 可以看出，梅梁灣輪蟲密度除了2017年7月、8月、10月以及2018年4月、5月以外，其它月份都顯著高于東太湖輪蟲的密度。梅梁灣輪蟲密度呈現(xiàn)冬、春季高，夏、秋季低的規(guī)律，最高密度出現(xiàn)在2018年1月，為271.3 ind./L；而東太湖輪蟲密度則為夏、秋季高，冬、春季低的規(guī)律，最高密度出現(xiàn)在2018年6月，為80.7 ind./L。梅梁灣輪蟲生物量除了2017年8月、9月，以及2018年5月以外，其它月份都顯著高于東太湖輪蟲的生物量。梅梁灣輪蟲生物量呈現(xiàn)冬、春季高，夏、秋季低的規(guī)律，最高生物量出現(xiàn)在2018年1月，為0.343 1 mg/L；而東太湖為夏、秋季高，冬、春季低的規(guī)律，最高生物量出現(xiàn)在2018年9月，為0.149 7 mg/L。

（3）輪蟲優(yōu)勢(shì)種

太湖梅梁灣和東太湖輪蟲優(yōu)勢(shì)種周年變化見圖5。由圖5 可以看出，梅梁灣輪蟲優(yōu)勢(shì)種為針簇多肢輪蟲和矩形龜甲輪蟲，其占總輪蟲數(shù)量比例分別為31.38%，18.42%；東太湖輪蟲優(yōu)勢(shì)種為矩形龜甲輪蟲和角突臂尾輪蟲，其占總輪蟲數(shù)量比例分別為34.43%和12.52%。梅梁灣針簇多肢輪蟲年平均密度為25.6 ind./L，最高密度出現(xiàn)在2018年1月，為184.7 ind./L；而東太湖針簇多肢輪蟲年平均密度只有1.83 ind./L，最高密度出現(xiàn)在2018年1月，為7.3ind./L；梅梁灣矩形龜甲輪蟲年平均密度為15.0 ind./L，最高密度出現(xiàn)在2018年6月，為128 ind./L；東太湖矩形龜甲輪蟲最高密度為30 ind./L，出現(xiàn)在2018年6月，其年平均密度為6.1 ind./L；梅梁灣角突臂尾輪蟲最高密度為39.3 ind./L，出現(xiàn)在2018年3月，其年平均密度為9.7 ind./L，東太湖角突臂尾輪蟲最高密度為9.3 ind./L，出現(xiàn)在2018年9月，其年平均密度僅為2.2 ind./L。

圖5 太湖梅梁灣和東太湖輪蟲優(yōu)勢(shì)種周年變化

（4）輪蟲與環(huán)境因素的相關(guān)性分析

對(duì)梅梁灣、東太湖輪蟲密度和生物量與環(huán)境因子進(jìn)行了Pearson 相關(guān)分析，分析結(jié)果見表3。

表3 太湖梅梁灣和東太湖輪蟲密度和環(huán)境因子相關(guān)性分析

由表3 可以看出，梅梁灣輪蟲密度與懸浮顆粒物濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.674；梅梁灣輪蟲密度與溶解性TP 濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為-0.748，同樣，梅梁灣輪蟲生物量與溶解性TP 濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.597。與梅梁灣不同，東太湖輪蟲密度與pH 值呈顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.612。同一湖泊不同湖區(qū)影響輪蟲密度和生物量的環(huán)境因素不同。

研究表明，梅梁灣輪蟲密度和N,P 濃度顯著高于東太湖，充足的N,P 有利于藻類的生長。葉綠素a是浮游動(dòng)物的主要食物來源之一，因此水體中浮游植物的數(shù)量與浮游動(dòng)物的生長繁殖密切相關(guān)[14-15]。梅梁灣和東太湖中葉綠素a年平均質(zhì)量濃度分別為57.10 和23.19 μg/L，說明梅梁灣藻類生物量顯著高于東太湖。梅梁灣和東太湖中浮游植物年平均密度分別為10.5×107和2.1×107cells/L，梅梁灣浮游植物年平均數(shù)量是東太湖的4.94 倍。水生高等植物通過與藻類競爭N,P 營養(yǎng)鹽和光照[16]，從而抑制藻類的生長于繁殖，另外，水生植物還可以通過分泌化感物質(zhì)抑制藻類的生長[17]。王曉菲等[18]發(fā)現(xiàn)東太湖藻類受到的水生高等植物的強(qiáng)烈抑制作用是導(dǎo)致東太湖水生植物區(qū)域浮游動(dòng)物數(shù)量低于敞水區(qū)的原因之一。

研究還發(fā)現(xiàn)東太湖湖區(qū)輪蟲密度在冬、春季低，夏、秋季高，而梅梁灣的輪蟲密度則為冬、春季高，夏、秋季低。自然水體中，水溫和光照是影響藻類和水生高等植物生長的重要因素[19]。夏、秋季高水溫和充足的光照有利于藻類和沉水植物的生長，藻類和沉水植物光合作用快速消化水體中的CO2促使水體pH 值升高，Pearson 相關(guān)分析顯示，東太湖輪蟲生物量與pH 值顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.612。東太湖夏、秋季葉綠素a 濃度高于冬、春季，藻類的快速生長為東太湖輪蟲的生長和繁殖提供了食物保障。反之，冬季水溫低，藻類生長緩慢，導(dǎo)致輪蟲食物匱乏，水溫的季節(jié)變化是影響東太湖輪蟲密度變化的重要因素，與王曉菲等[18]研究一致。除了水溫，藻類生長還受水體P 濃度的影響。梅梁灣夏、秋季溶解性TP 濃度顯著高于冬、春季，充足的溶解性P 有利于藻類生長，然而，夏、秋季藻類主要為微囊藻，野外微囊藻主要以群體形態(tài)存在[20]，微囊藻群體由于過大不能被輪蟲直接攝食。雖然微囊藻死亡后附著的大量細(xì)菌以及碎屑可作為輪蟲的食物來源[21]，但野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)浮游甲殼動(dòng)物象鼻溞、角突網(wǎng)紋溞在與輪蟲競爭中通常處于優(yōu)勢(shì)地位[22-23]，所以浮游甲殼動(dòng)物的競爭優(yōu)勢(shì)抑制了輪蟲的生長與繁殖，導(dǎo)致梅梁灣輪蟲在夏、秋季數(shù)量少。太湖中微囊藻是懸浮顆粒物的重要組成部分，夏、秋季節(jié)高濃度的微囊藻意味著高濃度的懸浮顆粒，Pearson 相關(guān)分析顯示，梅梁灣輪蟲數(shù)量與懸浮顆粒物濃度呈顯著負(fù)相關(guān)。太湖梅梁灣緊鄰無錫市，無錫市許多河道與梅梁灣相通，城市污水通過河道將大量的有機(jī)物污染物及附著細(xì)菌等排入梅梁灣，這為輪蟲的生長提供了食物。由于冬季梅梁灣水溫低，很多浮游甲殼動(dòng)物難以生存，其數(shù)量遠(yuǎn)低于夏季[24]，冬季浮游甲殼動(dòng)物與輪蟲的競爭減弱，因此，梅梁灣輪蟲數(shù)量冬、春季反而比夏秋季高。楊桂軍等[9,25]研究發(fā)現(xiàn)2003年～2004年和2006年～2007年太湖梅梁灣輪蟲數(shù)量表現(xiàn)為冬季高，夏、秋季低的特征，而楊佳等[26]研究發(fā)現(xiàn)太湖梅梁灣輪蟲數(shù)量夏季高于冬季，出現(xiàn)不同研究結(jié)果的原因值得進(jìn)一步研究和探討。

3 結(jié)論

（1）梅梁灣和東太湖輪蟲年平均密度分別為81.4 和17.8 ind./L，梁灣湖和東太湖區(qū)輪蟲年平均生物量分別為0.123 1 和0.030 1 mg/L，太湖梅梁灣輪蟲數(shù)量和生物量都顯著高于東太湖。

（2）梅梁灣輪蟲優(yōu)勢(shì)種為針簇多肢輪蟲和矩形龜甲輪蟲，其年平均密度分別為25.6 和15.0 ind./L；而東太湖輪蟲優(yōu)勢(shì)種為矩形龜甲輪蟲和角突臂尾輪蟲，其年平均密度分別為6.1 和2.2 ind./L。

（3）東太湖輪蟲數(shù)量冬、春季低，夏、秋季高，而梅梁灣輪蟲數(shù)量則為冬、春季高，夏、秋季低。東太湖與梅梁灣輪蟲數(shù)量季節(jié)變化顯著不同。