王恕橋，但 言，李 燕，沈子偉，余鳳琴

（1重慶市水產(chǎn)科學(xué)研究所，重慶 401120；2農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中上游漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，武漢 430223）

0 引言

嘉陵江發(fā)源于秦嶺北麓，在重慶市朝天門(mén)匯入長(zhǎng)江，全長(zhǎng)1119 km，流域面積16萬(wàn)km2[1-3]。合川段屬中下游，全長(zhǎng)85 km，流域面積685.06 km2，是長(zhǎng)江上游重要的水源涵養(yǎng)地[4]。近年來(lái)，由于水電工程的修建、農(nóng)業(yè)面源污染等原因，該江段水生態(tài)環(huán)境和生物多樣性受到了較大影響[5]。

浮游生物群落結(jié)構(gòu)組成、改變，可以作為評(píng)價(jià)水體質(zhì)量的一項(xiàng)生物學(xué)指標(biāo)[6-7]。目前尚無(wú)綜合研究該江段浮游動(dòng)物、植物及與環(huán)境因子關(guān)系的報(bào)道。2018年重慶市水產(chǎn)科學(xué)研究所依托農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江調(diào)查專項(xiàng)，對(duì)嘉陵江合川段浮游生物和水質(zhì)狀況進(jìn)行了調(diào)查，以期綜合評(píng)價(jià)該江段水體環(huán)境現(xiàn)狀，為保護(hù)長(zhǎng)江上游生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間與站點(diǎn)設(shè)置

2018年5月（春季）、8月（夏季）在嘉陵江合川段設(shè)置利澤(LZ)（中心坐標(biāo)：106°12′44.52″E，30°8′2.38″W）、渠江口(QJ)（中心坐標(biāo)：106°19′27.19″E，30°2′12.72″W）、涪江口(FJ)（中心坐標(biāo)：106°16′8.14″E，29°59′17.83″W）、草街(CJ)（中心坐標(biāo)：106°23′13.02″E，28°54′16.25″W）4個(gè)采樣斷面，見(jiàn)圖1。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖

1.2 調(diào)查方法

1.2.1 浮游生物采集鑒定方法 浮游生物樣品的定性與定量采集參考文獻(xiàn)[8]執(zhí)行；鑒定采用OLYMPUS CX31顯微鏡觀察拍照，利用萬(wàn)深浮游生物計(jì)數(shù)智能鑒定系統(tǒng)鑒定計(jì)數(shù)，并參照相關(guān)專業(yè)書(shū)籍[9-11]。

1.2.2 水環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)方法 水溫(Tem.)、透明度(SD)、溶解氧(DO)、總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、葉綠素a(Chl-a)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)等水環(huán)境指標(biāo)按照相關(guān)技術(shù)和要求測(cè)定[12]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 優(yōu)勢(shì)種的判定 優(yōu)勢(shì)種根據(jù)調(diào)查的浮游生物優(yōu)勢(shì)度(Y)來(lái)判定，見(jiàn)式(1)。

式中，ni為i種的個(gè)體數(shù)，N為所有種類總個(gè)體數(shù)，fi為該種出現(xiàn)的頻率。Y＞0.02的種類為優(yōu)勢(shì)種[13]。

1.3.2 水質(zhì)理化因子分析 利用營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)(TLI)對(duì)調(diào)查區(qū)域的水體質(zhì)量進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)水平評(píng)價(jià)[14]，計(jì)算見(jiàn)式(2)。

式中，TLI(∑)為綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)，Wj為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重，TLI(j)為第j種參數(shù)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：050為富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。

1.3.3 統(tǒng)計(jì)分析 使用Microsoft excel 2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS17.0軟件處理分析，不同調(diào)查時(shí)間差異性分析用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)。使用CANOCO 5.0軟件對(duì)浮游生物種類數(shù)據(jù)與環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析、排序，將浮游生物優(yōu)勢(shì)種密度作為響應(yīng)變量，環(huán)境因子作為解釋變量[15-16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游生物的組成與變化

2.1.1 種類組成與優(yōu)勢(shì)種 調(diào)查期間共鑒定出浮游植物6門(mén)87種，以硅藻門(mén)（37種，占42.5%）、綠藻門(mén)（28種，32.2%）為主；春季、夏季分別鑒定出41種、73種，均以硅藻門(mén)（22種，53.7%；32種，43.8%）、綠藻門(mén)（11種，26.8%；22種，30.1%）為主。優(yōu)勢(shì)種組成見(jiàn)表1，2次調(diào)查均出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)種為變異直鏈藻(Melosira varians)、顆粒直鏈藻變種(M.granulata var.)、尖針桿藻(Synedra acusvar)。

共鑒定出浮游動(dòng)物4門(mén)38種，以輪蟲(chóng)類（17種，44.7%）、枝角類（11種，28.9%）為主；春季、夏季分別鑒定出30種、29種，均以輪蟲(chóng)類（11種，36.7%；15種，51.7%）、枝角類（10種，33.3%；7種，24.1%）為主。2次調(diào)查均出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)種為冠冕砂殼蟲(chóng)(Difflugia corona)，見(jiàn)表1。

表1 嘉陵江合川段浮游生物優(yōu)勢(shì)種

2.1.2 浮游生物密度 由圖2、3可知，浮游植物密度春季變化范圍為8.71×104～88.46×104個(gè)/L，平均34.94×104個(gè)/L；夏季范圍為52.19×104～98.95×104個(gè)/L，平均78.93×104個(gè)/L，夏季平均密度高于春季?？傮w呈上游與下游較高，中游低。浮游植物組成中春季硅藻門(mén)占70.29%、綠藻門(mén)占13.38%、藍(lán)藻門(mén)占11.88%，夏季則演變?yōu)楣柙彘T(mén)占57.81%、藍(lán)藻門(mén)占20.61%、綠藻門(mén)占14.64%。

圖2 浮游植物密度分布

圖3 浮游植物組成

由圖4、5可知，浮游動(dòng)物密度春季變化范圍為23.78～417.4個(gè)/L，平均187.52個(gè)/L；夏季變化范圍為119.05～358.72個(gè)/L，平均226.73個(gè)/L，夏季平均密度高于春季；除夏季CJ外，2次調(diào)查均呈下游高于上游。浮游動(dòng)物組成中春季原生動(dòng)物占70.69%、輪蟲(chóng)占27.60%，夏季則演變?yōu)樵鷦?dòng)物占35.79%、輪蟲(chóng)占57.04%，兩季節(jié)枝角類和橈足類占比均較小。

圖4 浮游動(dòng)物密度分布

圖5 浮游動(dòng)物組成

2.2 水體理化因子

嘉陵江合川段水體理化因子調(diào)查結(jié)果如表2所示，夏季T em.、pH、NH3-N、Chl-a值高于春季，CODMn低于春季，并且呈顯著相關(guān)(P＜0.05)；夏季DO、SD高于春季，TN、TP低于春季，相關(guān)性不顯著。

表2 嘉陵江合川段水環(huán)境因子及營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)

營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI)評(píng)價(jià)顯示，除春季涪江口斷面為富營(yíng)養(yǎng)型外，其余各采樣點(diǎn)均呈中營(yíng)養(yǎng)型，春季營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)高于夏季，相關(guān)性不顯著。

2.3 浮游生物優(yōu)勢(shì)種與環(huán)境變量的關(guān)系

浮游植物、浮游動(dòng)物DCA排序中軸的最大長(zhǎng)度梯度為分別為1.69和2.19，小于3，因此物種與環(huán)境因子關(guān)系排序方法均選擇冗余分析(RDA)[15]。浮游植物、浮游動(dòng)物與環(huán)境因子RDA排序結(jié)果如圖6所示，前兩軸對(duì)相應(yīng)物種分布的解釋量分別為81.5%和72.1%，4個(gè)軸為95.4%和96.0%，表明浮游生物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子關(guān)系密切。蒙特卡洛置換檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示，Tem.、pH、Chl-a對(duì)浮游生物群落結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生影響，此外，CODMn對(duì)浮游植物也產(chǎn)生影響，二者顯著相關(guān)(P<0.05)。

表3 蒙特卡洛置換檢驗(yàn)

圖6 浮游植物（左圖）、浮游動(dòng)物（右圖）優(yōu)勢(shì)種與環(huán)境因子的RDA排序圖

3 討論

3.1 浮游生物群落結(jié)構(gòu)變化特征

調(diào)查鑒定出浮游植物87種，低于2010年的90種、2011—2012年的145種和2014年的90種[4-5]，可能與站點(diǎn)設(shè)置、調(diào)查時(shí)間有關(guān)；共鑒定出浮游動(dòng)物38種，目前尚無(wú)對(duì)該江段浮游動(dòng)物的相關(guān)研究報(bào)道。與之前研究相比，文中浮游植物密度平均值增加了近3倍，表明嘉陵江合川段富營(yíng)養(yǎng)程度有加劇的趨勢(shì)。夏季大部分站點(diǎn)浮游生物密度高于春季，這可能與夏季溫度、光照等條件更適合浮游生物生長(zhǎng)繁殖有關(guān)[17-19]?？臻g分布上，浮游植物密度呈河流匯入口高于干流，這可能因?yàn)楦闪鬟^(guò)大的流量、過(guò)高的流速及濁度限制了藻類生長(zhǎng)[20]。浮游動(dòng)物密度大致呈下游高于上游，這可能與河流下游接納了更多的營(yíng)養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)，更適合浮游動(dòng)物生長(zhǎng)繁殖有關(guān)[21-22]。

3.2 水環(huán)境評(píng)價(jià)

文中，各調(diào)查點(diǎn)浮游植物均表現(xiàn)為以硅藻門(mén)、綠藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)為主，浮游生物優(yōu)勢(shì)種的中的鈍脆桿藻、小顫藻、變異直鏈藻、冠砂殼蟲(chóng)、萼花臂尾輪蟲(chóng)等均為中污染指示種[7]，表明嘉陵江合川段水質(zhì)狀況受到了一定污染[22]。水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)(TLI)結(jié)果顯示，該江段處于整體處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)；涪江口達(dá)到了富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，可能與該采樣點(diǎn)地處合川城區(qū)，工業(yè)、生活影響有關(guān)[23]。各項(xiàng)指標(biāo)綜合分析顯示，春季富營(yíng)養(yǎng)及污染程度整體高于夏季，但無(wú)顯著差異。這可能與春季水流量較小，不利于污染物質(zhì)的擴(kuò)散，夏季水流量較大，過(guò)多的有機(jī)質(zhì)污染物被稀釋有關(guān)。

3.3 浮游生物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系

影響浮游生物群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素主要包括Tem.、DO、鹽度、營(yíng)養(yǎng)鹽、pH、有機(jī)物、TN、TP、Chl-a和重金屬（汞）[21-23]。

排序顯示，Tem.是影響浮游生物群落結(jié)構(gòu)變化的第一要素。在24～32℃范圍內(nèi)，大多數(shù)優(yōu)勢(shì)生物與Tem.呈正相關(guān)關(guān)系，與金瓊貝等[17]的研究結(jié)果基本一致。Chl-a是水體初級(jí)生產(chǎn)力的重要指標(biāo)，能反映浮游動(dòng)物餌料水平，大多數(shù)浮游動(dòng)物與Chl-a呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[24-25]。所以，Chl-a是文中與浮游生物群落緊密相關(guān)的另一重要環(huán)境因子。pH對(duì)藻類的種類組成及分布有著重要的影響，堿性環(huán)境有利于藻類光合作用，因此，較高的生產(chǎn)力往往出現(xiàn)在堿性水體中[26]，本研究中夏季pH顯著高于春季，夏季浮游植物種類、密度均大于春季，從而間接影響到以浮游植物為餌料的浮游動(dòng)物，所以pH是影響浮游生物群落結(jié)構(gòu)的另一因子。CODMn能反映水體有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)鹽水平，因此，文中該指標(biāo)也對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明嘉陵江合川段浮游植物以硅藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)為主，探明了溫度、pH、葉綠素a均是影響嘉陵江合川段浮游植物和浮游動(dòng)物分布的環(huán)境因子，而CODMn僅是影響浮游動(dòng)物分布的環(huán)境因子。本研究?jī)H僅調(diào)查了春、夏兩季嘉陵江合川段的浮游生物與環(huán)境因子，尚未對(duì)有機(jī)污染物、重金屬作調(diào)查分析。所以，在以后的研究中，需對(duì)浮游生物開(kāi)展跟蹤監(jiān)測(cè)，同時(shí)環(huán)境因子應(yīng)增加揮發(fā)酚、石油類等有機(jī)污染物，銅、汞、鉛等重金屬。