巢湖浮游甲壳动物功能群时空变化及其影响因子分析_张佳.pdf
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1、 收稿日期:2022-07-21 基金项目:安徽省重点研究与开发计划生态环境专项(202004i07020007)、安徽省水产增养殖安徽省重点实验室开放课题(AHSC20190202)、安徽省现代农业产业技术体系建设专项(皖农科函2021711 号)共同资助。作者简介:张 佳,硕士研究生。E-mail:*通信作者:郭匿春,博士,副教授。E-mail: 安徽农业大学学报,2023,50(3):463-472 Journal of Anhui Agricultural University DOI 10.13610/ki.1672-352x.20230625.015 网络出版时间:2023-06-
2、26 15:55:41 URL https:/ 巢湖浮游甲壳动物功能群时空变化及其影响因子分析 张 佳1,刘振宇1,李 静2,郭匿春1*,梁阳阳2,吴 利3(1.安徽农业大学资源与环境学院,合肥 230036;2.安徽省农业科学院水产研究所,水产增养殖安徽省重点实验室,合肥 230001;3.合肥师范学院生命科学学院,合肥 230061)摘 要:为研究巢湖中浮游甲壳动物功能群的时空变化特征及其主要影响因子,在巢湖的主要河口区以及敞水区共设置了 20 个采样点,对浮游甲壳动物群落结构和水环境因子进行了调查和分析。结果表明:(1)巢湖河口区的 8 个采样点中共鉴定出枝角类 10 属 21 种,桡足
3、类 11 属 16 种;敞水区 12 个点中鉴定出枝角类 9 属 18 种,桡足类 12 属 13 种;共 22 属 39 种。(2)巢湖河口区和敞水区浮游甲壳动物平均密度为 530.8 ind L-1和 506.3 ind L-1,平均生物量分别为 14.7 ind L-1和 21.5 ind L-1;浮游甲壳动物 Shannon-Wiener 多样性指数显示巢湖秋季河口区的污染程度高于敞水区。(3)巢湖浮游甲壳动物按照体型大小和食性可划分 5 个功能群,其中,河口区有 SCF、LCF 共 2个优势功能群,敞水区有 SCF、LCF、MCF 共 3 个优势功能群,SCF 在功能群中占绝对的优势
4、地位。(4)水温是影响河口区和敞水区浮游甲壳动物功能群主要的环境理化因子;巢湖敞水区中浮游甲壳动物 LCF 功能群能显著影响 SCF、MCC、LCC 等功能群。巢湖河口区污染程度高于敞水区,巢湖的富营养化治理和藻类水华控制应侧重于河口区的外源污染治理;敞水区可以通过调整浮游甲壳动物功能群结构重建水生生态系统。关键词:巢湖;河口区和敞水区;浮游甲壳动物功能群;环境因子;RDA 分析 中图分类号:S917.4 文献标识码:A 文章编号:1672-352X(2023)03-0463-10 Spatial-temporal variations of planktonic crustacean fun
5、ctional groups and analysis for the impact factors in Chaohu Lake ZHANG Jia1,LIU Zhenyu1,LI Jing 2,GUO Nichun1,LIANG Yangyang2,WU Li3(1.School of Resources and Environment,Anhui Agricultural University,Hefei 230036;2.Anhui Province Key Laboratory of Aq-uaculture&Stock Enhancement,Fisheries Research
6、Institute,Anhui Academy of Agricultural Sciences,Hefei 230001;3.School of Life Sciences,Hefei Normal University,Hefei 230061)Abstract:In order to study the temporal and spatial variation characteristics of crustacean zooplankton function-al groups and their main influencing factors in Chaohu Lake,20
7、 sampling points were set up in the main estuary and pelagic areas of Chaohu Lake to investigate and analyze the community structure of crustacean zooplankton and water environmental factors.The results showed that:(1)A total of 21 species of 10 genera of cladocera and 16 species of 11 genera of cop
8、epods were identified in 8 sampling sites in Chaohu estuary;18 species of 9 genera of cladocerans and 13 species of 12 genera of copepods were identified in 12 sites of pelagic areas;a total of 22 genera and 39 species.(2)The average density of crustaceans in estuary and pelagic of Chaohu Lake was 5
9、30.8 ind L-1 and 506.3 ind L-1,and the average biomass was 14.7 ind L-1 and 21.5 ind L-1,respectively;the Shannon-Wiener diversity index of crustacean zooplankton showed that the pollution degree in the estuary area of Chaohu Lake in autumn was higher than that in the pelagic area.(3)The crustaceans
10、 in Chaohu Lake could be divided into 5 functional groups according to their body size and feeding habit.Among them,there were 2 dominant functional groups of SCF and LCF in estuary,and 3 dominant functional groups of SCF,LCF and MCF in pelagic area.(4)Water temperature was the main environmental ph
11、ysical and chemical factor affecting the functional groups of planktonic crustaceans in estuary and pelagic area;the LCF functional group of planktonic crustaceans in the pelagic area of Chaohu Lake can significantly affect SCF,MCC,464 安 徽 农 业 大 学 学 报 2023 年 LCC and other functional groups.The pollu
12、tion degree in the estuary area of Chaohu Lake was higher than that in the pelagic area.The eutrophication control and algae bloom control of Chaohu Lake should focus on the exogenous pol-lution control in the estuary area.Pelagic area can reconstruct the aquatic ecosystem by adjusting the structure
13、 of planktonic crustacean functional groups.Key words:Chaohu Lake;estuary area and pelagic area;functional group of planktonic crustaceans;envi-ronmental factors;RDA analysis 浮游甲壳动物是水生生态系统的重要组成部分,作为水体中的初级消费者,在水生生态系统的信息、物质和能量传递中发挥重要的作用1-3。由于浮游甲壳动物具有能对环境变化迅速做出响应,群落的动态变化能够反应水体的营养状态等独特的生理和生态学特性,因此常被作为环境
14、监测的指示生物4。浮游甲壳动物不仅受水温、光照、pH、营养盐、溶解氧、浊度等多种水环境因子的影响5,同时受浮游植物上行作用、高等水生植物庇护、滤食性鱼类捕食和浮游甲壳动物种内竞争等生物因素的影响,传统浮游甲壳动物的种类分类研究方法难以确切反映其在水生态系统中独特的生态功能6。浮游动物功能群研究可较好的明确环境因子对浮游动物群落结构的影响,有助于揭示水生生态系统的结构及食物网关系。霍元子7最早研究黄海流域的浮游动物功能群,根据浮游动物的大小、食性、营养级水平以及与高等生物之间的摄食关系等,将黄海浮游动物划分为 6 个功能群,并建立了基于浮游动物功能群的黄海食物产出的关键过程模型。安睿等根据浮游甲
15、壳动物的大小、摄食习性以及浮游甲壳动物之间的相互作用将黑龙江三江平原的三环泡湿地中的浮游甲壳动物划分为 7 个功能群,确定了对浮游植物起到主要滤食作用的浮游甲壳动物功能群,同时发现夏季和秋季浮游动物 RC 优势功能群可以抑制了浮游动物功能群 RF 对浮游植物的滤食作用8。然而,前期国内对于水生生物功能群的研究多集中在浮游植物、底栖动物和鱼类上,而对于淡水浮游甲壳动物功能群的研究相对较少,少数的研究也集中在海洋浮游甲壳动物功能群上9。富营养化的淡水水体浮游甲壳动物功能群的研究由于影响因子较多,且生态系统结构较复杂而缺乏全面的研究。富营养化淡水水体浮游甲壳动物功能群的研究对明确水环境中的主导因子,
16、分析水生生态系统的信息、物质和能量变化有积极的意义。巢湖位于安徽省中部,流域面积约为 1.3104 km2,是长江中下游典型的大型浅水湖泊,也是中国五大淡水湖泊之一10。近 30 年来,随着人类活动加剧,巢湖水体营养盐和有机质浓度增加,造成了巢湖湖泊富营养化进程加快,水质恶化和蓝藻水华频繁暴发11,因此引发了越来越多地关注12。对于巢湖水体中浮游生态系统的研究由来已久,颜京松等13最早研究了浮游甲壳动物群落结构,共发现枝角类 10 种,桡足类 9 种,作为重要的鱼类饵料生物,浮游甲壳动物在巢湖水生生态系统能量流转和食物链网变化中发挥着重要作用。邓道贵研究了巢湖水体中的浮游甲壳动物空间分布、季节
17、演替以及历史变化,发现巢湖春季优势种为大型枝角类,冬季为桡足类中的中华窄腹剑水蚤,夏秋季为小型枝角类,小型枝角类密度与优势蓝藻生物量呈正相关,浮游甲壳动物群落结构主要受上行效应(高营养盐水平)以及透明度、水温等物理因素影响14。王凤娟等曾用浮游动物污生指数法评价巢湖东湖区的水质状况,用浮游动物数量(indL-1)作为湖泊水体营养程度的生物量指标,研究发现巢湖东湖区水体在2005 年 69 月和 2006 年 36 月期间的营养状况为富营养状态15。陈倩颖等系统分析了巢湖浮游动物功能群和浮游植物的组成特征的关系,发现浮游植物密度可以影响浮游动物功能群,且微囊藻是与巢湖浮游动物功能群相关性最强的环
18、境因子16。由此可见,浮游动物功能群的研究对了解巢湖水生生态系统的能量流转、食物链网变化、营养状态以及藻类控制上均有积极意义。近年来,巢湖的营养负荷处于高位波动状态,水体富营养化程度也进一步加深,然而对此过程中的浮游甲壳动物功能群时空变化及其影响因子进行研究,可以揭示富营养化过程中浮游甲壳动物的作用并为富营养化的控制提供理论支持。本研究通过对巢湖河口及敞水区 20 个采样点、4 个季节的浮游甲壳动物群落结构和功能群进行调查和分析,以期了解巢湖浮游甲壳动物功能群的时空变化特征,探究水环境因子对浮游甲壳动物群落结构和功能群的影响。1 材料与方法 1.1 研究地点与采样点的设置 按照全国湖泊富营养化
19、调查规范(第二 版)17,根据巢湖的自然环境特点,共设置了 20个采样点(图 1)。其中巢湖主要河口设置了 8 个采50 卷 3 期 张 佳等:巢湖浮游甲壳动物功能群时空变化及其影响因子分析 465 样点 E1E8,敞水区设置了 12 个采样点 P1P12。河口区采样点 E1 至 E8 依次对应十五里河、派河、南淝河、杭埠河、白石天河、马尾河、柘皋河、双桥河 8 条入湖河流。本研究在 2020 年 8 月到 2021年 4 月开展为期一年的湖泊生态监测和调查。分别在 2020 年 8 月(夏季)、2020 年 11 月(秋季)、2021年 2 月(冬季)和 2021 年 4 月(春季)对全湖进
20、行4 次样品采集与分析。图 1 巢湖采样点设置图 Figure 1 Distribution of sampling sites in Chaohu Lake 1.2 水质理化指标分析方法 水体透明度采用 Secchi 盘现场测定,WT、pH、DO 等使用 YSI6600V2 型多参数水质监测仪现场测定。水体理化指标总氮(TN)、总磷(TP)、铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO3-N)等浓度等参照水和废水监测分析方法在实验室内测定18。1.3 浮游生物采样方法和样品处理 浮游甲壳动物定性样品采集时用 13 号浮游生物网在河水中反复做“”字型划水,将其放入 50 mL的塑料小方瓶中,加入4%的
21、甲醛溶液固定保存。浮游甲壳动物定量样品采集时用 5 L 的采水器在采样点取 10 L 水样,之后用 25 号浮游生物网过滤,将其放入 50 mL 塑料小方瓶中,用 4%的甲醛溶液固定保存。每个季度在 20 个采样点各采集一次,将样品带回实验室处理。定性及定量样品均在 104倍的显微镜下用5 mL浮游生物计数板进行观察和计数。其中,浮游甲壳动物枝角类和桡足类按照 中国动物志(淡水枝角类)19和中国动物志(淡水桡足类)20鉴定 浮游甲壳动物生物量的估算参照陈雪梅21、范正年22等学者的方法。1.4 数据处理与分析 浮游甲壳动物的多样性研究采用多样性指数Shannon-Wiener 指数、丰富度指数
22、 Margalef 指数和优势度指数:优势度指数(Y):iinfYN=(1)Shannon-Wiener 多样性指数:21logsiiinnHNN=-(2)Margalef 丰富度指数:1lnSDN-=(3)式中,S 为物种数目,D 值越大,多样性越高,ni为物种 i 的密度,fi为物种 i 出现的频率,N 为所有物种的总密度,当 Y0.02 时,该物种为群落的优势种23。水质判断标准为:H 3:清洁;13:中污(其中 12 为-中污,23 为-中污);01:重污。D3:清洁;23:轻污;12:中污;01:重污24-25。实验数据经 Microsoft Excel 2010、SPSS 20.0
23、、Canoco 5.0(环境因子数据进行 lg(X+1)转化)软件分析。2 结果与分析 2.1 巢湖水环境特征 采样期间,全湖水温变化范围为 7.430.9,透明度变化范围为 15.060.0 cm,溶解氧变化范围为 1.4912.70 mg L-1,pH 全年的平均值为 7.88,整体呈现为弱碱性水体。不同季节以及不同采样点水环境理化指标有所差异,河口区 TN 最高为 5.48 mg L-1,最低为 1.92 mg L-1;NH4+-N 最高为 1.04 mg L-1,最低为 0.32 mg L-1;NO3-N 最高为 2.79 mg L-1,最低为 1.07 mg L-1;NO2-N 最高
24、为 0.13 mg L-1,最低为 0.03 mg L-1;TP 最高为 0.45 mg L-1,最低为 0.15 mg L-1;CODMn最高为 65.00 mg L-1,最低为24.00 mg L-1,敞水区TN最高为3.64 mg L-1,最低为 0.12 mg L-1;NH4+-N 最高为 3.99 mg L-1,最 表 1 巢湖河口区与敞水区水环境理化因子 Table 1 Physical and chemical factors of water environment between Chaohu estuary and pelagic area 参数 河口区 敞水区 水温/18
25、.3 7.8 18.0 8.0 透明度/cm 29.06 9.43 31.40 9.25 pH 7.81 1.12 7.96 1.14 TN/(mg L-1)1.92 1.21 1.27 0.81 NH4+-N/(mg L-1)0.32 0.19 0.38 0.55 NO3-N/(mg L-1)1.07 0.64 0.96 0.52 NO2-N/(mg L-1)0.03 0.03 0.01 0.01 TP/(mg L-1)0.15 0.11 0.11 0.07 CODMn/(mg L-1)24.00 18.00 18.90 11.75 NP 12.80 11.55 466 安 徽 农 业 大
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