王新华1,纪炳纯1,罗 阳2,张士禄2,王少明2,张 宇2
(1.南开大学生命科学学院,天津 300071; 2.水利部海河水利委员会,天津 300170)
摘要:对引滦入津输水工程沿线上游水域进行浮游动物种类区系组成、生物量及分布的调查研究。结合历史资料和国内相似水体研究结果并辅以生物多样性指数的分析,对调查水域进行了水生态环境质量评价。结果表明,调查水域整体上可初步划定为贫营养型向中营养型过渡类型,水质状况尚好。但调查水域下游的潘家口和大黑汀水库网箱养鱼的发展一定程度上影响了局部水域,由此引起的水体富营养化趋势应引起足够的重视。
关键词:引滦工程;浮游动物;环境评价;富营养化
中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:1002-1263(2003)06-0243-03
Zooplankton and Bioassessment of W ater Q uality
in Upper W aters of Yinluan Project
W ANG X in2hua1,J I Bing2chun1,LUO Y ang2,ZH ANG Shi2lu2,W ANG Shao2ming2,ZH ANG Y u2
(11Department of Biology,Nankai University,T ianjin300071,China;
21Haihe River Water C onservancy C ommittee,T ianjin300170,China)
Abstract:Current fauna,biomass and distribution on zooplankton in the upper water of the Y inluan Project are in2 vestigated and studied.A biodiversity Index analysis is performed.Based on the present study and referring to the historic investigated data and the in formation from the studies on allied domestic water bodies,an ecological and en2 vironmental status of the investigated area is assessed and evaluated.The research result suggests that the water quality of the area can be delimited to poor to mes otrophic type.But m ore attention should be paid as the eutrophi2 cation tendency caused by box aquaculture in Panjiakou and Daheiting Reserv oirs.
K ey w ords:Y inluan Project; zooplankton; environmental assessment; eutrophication
引滦入津工程是海河流域重要水源地,投入使用已20年,水质整体良好。但近年来调查显示富营养化程度有加重趋势。此前的几次生态调查范围基本上属天津市辖区(蓟县于桥水库及其下游水域)。本研究的区域是引滦上游的潘家口、大黑汀水库及其上游水域。利用浮游动物群落结构和生物量变化以及优势种分布情况监测评价水环境具有重要应用价值,在国内外已有相当长的历史[1,2]。
本文重点报道2001到2002年两次调查的结果,对调查水域水质进行生物学评价,同时提供防治富营养化的建议和措施。
1 调查时间、站位设置和方法
1.1 调查时间为2001年9月(丰水期)和2002年5月(枯水期)。共设置12个采样站点(图1)。其中潘家口水库内4个;大黑汀水库2个,其余6个站位分别位于滦河、柳河、瀑河和洒河。定性和定量样品的采集以及生物量的计算均参照《湖泊富营养化调查规范》中规定的方法[3]
。
Ⅰ乌龙矶;Ⅱ滦河桥;Ⅲ柳河桥;Ⅳ宽城桥;
Ⅴ洒河桥;Ⅵ燕子峪;Ⅶ瀑河口;Ⅷ潘家口;
Ⅸ潘家口网箱;Ⅹ潘家口坝上;Ⅺ大黑汀网箱;Ⅻ大黑汀
图1 采样站位图
1.2 多样性指数的计算
多样性指数d值的计算按照Margalef多样性指数多样性公式。
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第16卷6期2003年12月
城市环境与城市生态
URBAN E NVIRONME NT&URBAN ECO LOGY
V ol16,N o.6
Dec. 2003
Ξ基金项目:水利部中美合作交流项目“海河流域重要水源地富营养化防治对策研究”(20010332001) 收稿日期:2003-07-17d=S-1 log e N
式中:d为多样性指数;s为种类数;N为个体数。
2 结果分析
2.1 种类组成与分布
本次调查共采到浮游动物75种,其中原生动物37种、轮虫24种、枝角类8种、桡足类6种。原生动物中的有肋盾纤虫、毛板壳虫、变形屋滴虫、大变形虫和蛞蝓变形虫;轮虫中的前节晶囊轮虫、螺形龟甲轮虫和圆筒臂尾轮虫;枝角类中的筒弧象鼻蚤和长肢秀体蚤以及桡足类中的广布中剑蚤、近邻剑水蚤和右突新镖水蚤出现率均在50%以上,广泛分布于调查水域且生物量较高,构成浮游动物的优势种。多具较强的生态适应性和耐有机污染能力。
各站位总种数顺序为:I(27种)>II(26种) >VI(23种)>V(22种)>I V、VIII(21种)>VII(20种)>X(19种)>III(17种)>IX(16种)XI(14种)>XII(9种)。
从上述排序可大致看出调查水域上游河流种类丰度较高。而地处调查水域最下游的大黑汀水库两个测站及潘家口网箱养鱼区种类明显减少。基本上可以推断水域下游网箱渔业发展引起水体富营养化是导致多样性降低的重要因素。
2.2 生物量的组成与水平分布
各类群生物量及分布见表1。
浮游动物生物量平均值为2.012mg/L,各类群生物量的变化,依次为枝角类(45.7%);桡足类(34.5%);轮虫类(19.8%);无节幼体(2.0%)。构成水域浮游动物生物量的主要种类为:轮虫中的前节晶囊轮虫和螺形龟甲轮虫;枝角类中的筒弧象鼻蚤以及桡足类中的近邻剑水蚤和广布中剑蚤。特别是筒弧象鼻蚤在调查水域所占的比重最大,并由此影响到整个调查水域浮游动物生物量的组成。
表1 浮游动物生物量的组成与水平分布mg/L
站位枝角类桡足类轮虫无节幼体合计
乌龙矶0.020.0450.1020.0040.0792滦河桥0.160.3600.17260.0360.7286柳河桥0.080.0450.01020.0040.1392宽城桥0.020.0450.01020.0040.0792洒河桥0.020.0450.01020.0040.0792燕子峪 1.300.3600.12240.0 1.84瀑河口0.840.8550.60180.112 2.4090潘家口0.88 4.320.42840.052 5.6800潘家口网箱 2.540.540.47940.084 3.3
潘家口坝上 4.420.72 2.30500.0367.481
大黑汀网箱0.260.540.320.052 1.178
大黑汀0.30.450.31600.032 1.098
平均0.90.6750.39780.04 2.012
百分率(%)45.734.519.8 2.0
为便于比较不同生境浮游动物生物量的现状,把调查水域分成潘家口库区(VI-X站)、大黑汀库区(XI、XII站)和上游各河道(I-V站)3部分,分别测算生物量的平均值(表2)。潘家口库区5个站位的生物量比较接近,均维持较高生物量值,反映出该水库内环境的相似性。大黑汀水库库区的两个站位生物量少于潘家口水库。上游河道5个站位为入库河流,河道型的物理生境及其较急的水流,影响到营漂浮生活的浮游生物的生存,造成生物量明显少于上述两个水库。
表2 调查区不同水域浮游动物生物量 mg/L
上游河道潘家口水库大黑汀水库2001年9月0.3336 4.57760.72
2002年5月0.1086 3.8462 1.3788平均0.2211 4.2119 1.138
2.3 生物多样性指数
调查水域浮游动物Margalef多样性指数测算值见表3,表4。
表3 引滦流域上游浮游动物生物多样性指数的水平分布
站位IⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅪⅫ平均5月14.438.1910.82 4.3310.82 4.60 1.60 1.54 2.56 2.80 1.67 2.09 9月8.66 4.74 5.0112.269.38 2.79 2.41 1.87 1.95 1.91 1.17
平均11.55 6.467.928.2910.09 3.69 2.00 2.36 2.21 2.37 1.79 1.63表4 引滦流域不同水域浮游动物生物多样性指数比较
站位上游总
平均
上游河道
潘家口
水库
大黑汀
水库
下游总
平均
5月 5.038.86 2.53 1.71
9月 4.618.01 2.44 1.54
平均 4.828.44 2.49 1.63 1.79
注:上表中“上游总平均”为所测全部12个站点d值的平均值;“上游河道”为I-V站d值的平均值,“潘家口水库”为VI-X 站d值的平均值;“大黑汀水库”为XI-XII站的d值平均值,“引滦下游总平均”为王新华等(2002)所作的于桥水库等12个调查站位生物多样性d值的平均值。
由表3,4可知,调查水域d值平均范围在
1.63～11.55,各站位数值从大到小排列顺序为:
I>V>I V>III>II>VI>X>VIII>IX> VII>XI>XII。由此可以明显看出调查水域自上游至下游生物多样性指数有逐渐下降的趋势。调查水域春秋两季的生物多样性指数值非常接近,无明显变化。
442 城市环境与城市生态 16卷6期 2003年 3 讨论与小结
3.1 本次调查结果与引滦输水后对下游三次调查[4]比较,水域上游与下游在浮游动物优势种类分布和群落组成没有大的区别。由于本次对上游调查中专门研究了原生动物,所以上游原生动物种类(37种)明显多于下游(2种)。上游轮虫种类(24种)也多于下游(13种)。上、下游浮游动物优势种类有所不同,前者为个体较小的圆筒异尾轮虫,后者为浅水湖泊沿岸富营养水体常见的壶状臂尾轮虫和前节晶囊轮虫。总体上说,引滦上游浮游动物的种类多样性明显高于下游。
3.2 与1987—1988年调查比较,浮游动物区系组成和群落结构没有发生大的改变,反映出水域环境并未对水生生物产生大的影响。但优势种类有所不同,如1987—1988年调查轮虫中的优势种之一疣毛轮虫,本次调查没有发现,而代之为圆筒异尾轮虫和螺形龟甲轮虫。原生动物由原来砂壳虫替换为有肋盾纤虫。1987—1988年调查枝角类中的优势种长刺蚤本调查仅出现在一个站位,僧帽蚤也仅为偶见。
与历史调查比较,生物量有明显增加。平均值由1.46m g/L到目前的2.012m g/L。上述优势种类变化和个体生态学资料分析,浮游动物区系组成有朝向适应富营养环境演变的趋势,应引起重视。3.3 M argalef多样性指数值在评价水体污染的生物学监测方面应用较多,通常将d值划分成5个水质等级:0～1为严重污染;1～2为较重污染;2～4为中度污染;4～6为轻度污染;d值>6为清洁水体。依据这种等级划分标准,此次调查结果d值测算结果显示(表3,表4)引滦上游水质属于轻度污染范围,接近中度污染值。各测站d值比较可明显看出上游河道各测站d值均较大,平均值为8.44,均属典型的清洁水体。表明上游水体的清洁度较高。
潘家口和大黑汀水库的平均d值处在中度到较重污染范围。而大黑汀水库污染则更为严重。两水库库区各个测站的d值相差不大,反映出两水库库区内环境的一致。两水库d值低的原因估计与地理位置处在调查区最下游有关,特别是大黑汀库区的d值与下游的平均值(王新华等,2002)十分接近。近年来库区以投放人工饵料网箱养鱼为代表的水产养殖业发展很快(李颂军等,1999,2000)[5],由此造成的水体富营养化趋势是显而易见的。与引滦流域下游d值平均值比较(表4)可看出前者明显高与后者。反映出整体上引滦水域上游水质优于下游。
3.4 何志辉(1987)综合国内水域调查结果对中国湖泊水库营养型分类作过较详细的讨论[6],并提出一个以浮游动物生物量评价水体营养级别的标准,即:0.16～2.19mg/L(平均0.96mg/L)为贫营养型,0.28～17.6mg/L(平均2.1mg/L)为中营养型,0.59～9.52mg/L(平均3.59mg/L)为富营养型。李明德(19)根据于桥水库调查提出了非结冰期年均值表示法,即:小于1m g/L为贫营养型;1.1～3.4m g/L为中营养型;3.5～8m g/L为富营养型,大于8m g/L为超富营养型。
依照上述标准及历史资料,本次调查结果浮游生物生物量平均值为2.012mg/L,变动范围为0.0792～7.481mg/L,多数测站均显示中营养至富营养类型。上述标准虽然存在局限性但也可在一定程度上反映调查水体的营养状况。
综合本次调查结果和上述结果分析,调查水域浮游动物区系组成和群落结构与13年前没有发生大的改变。生物多样性指数和浮游动物生物量标准的判断均反映出引滦上游水域基本上可以认定为中营养范围,水质相对良好。本调查的生物量和M ar2 galef多样性指数d值在不同测站的变化以及与对引滦下游研究结果比较,反映出引滦流域水体从上游到下游有富营养化加剧的趋势,应引起有关部门足够的重视。而近年来大规模发展的网箱渔业应该视为一个重要的影响因素加以控制。此外引滦流域上游工农业点源和面源污染也不容忽视。
参考文献
[1] 许木启.从浮游动物群落结构与功能的变化看府河-白洋淀
水体的自净效果[J].水生生物学报,1996,20(3):212～22. [2] 沈蕴芬,蒋燮志.从浮游动物评价水体自然净化的效能[J].
海洋与湖沼,1979,10(2):161～173.
[3] 国家环保局《水生生物监测手册》编委会.水生生物监测手
册[M].南京:东南大学出版社,1993.18-24.
[4] 王新华,吕昀引滦入津输水工程流域浮游动物和水质评价
[J].南开大学学报(自然科学),2002,35(1):16-22.
[5] 李颂军,张树猛,徐文祥.潘家口水库渔业现状及发展战略
[J].水利渔业,2000,20(4):48～50.
[6] 何志辉.中国湖泊和水库的营养分类[J].大连水产学院学
报,1987,(1):1～10.
作者介绍:王新华(1952-),男,河北乐亭人,博士,教授,主要从事水生生物学研究,发表论文80余篇。
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