丹江口库区浮游甲壳动物群落结构及其与环境因子的相关性研究

王文静 韩韵 宋瑞

摘要：为研究丹江口水库浮游甲壳动物的群落结构、分布特征及其与主要环境因子的关系，2017～2018年每月对丹江口水库坝上游断面和坝下游断面开展了浮游甲壳动物的调查。结果表明：丹江口水库浮游甲壳动物群落结构具有明显的季节性特征，2017年丹江口水库浮游甲壳动物在春秋两季密度较大，而2018年则在夏秋两季密度较大。虽然坝上游与坝下游两个断面生物密度相差较大，但浮游甲壳动物的群落结构变化较为一致。丹江口坝上游断面浮游甲壳动物群落结构变化主要受水位和水温的双重影响，而丹江口坝下游断面则主要受水温和丹江口坝上游断面群落结构变化的共同影响。

关键词：浮游甲壳动物;群落结构;环境因子;丹江口水库

中图法分类号：X17文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.10.016

文章编号：1006 - 0081（2021）10 - 0088 - 05

0引 言

浮游动物既是浮游植物等初级生产者的主要摄食者，又是包括许多经济鱼类在内的上层捕食者的主要食物来源，是对能量、物质循环起调控作用的关键功能群[1-3]。浮游动物对环境变化很敏感，其种类组成和多样性特征能反映出水体健康程度和状态[4-5];且浮游动物分布广泛，不受地区和季节变化限制，是一类理想的监测生物[6]。浮游动物主要包括有原生动物、轮虫、枝角类和桡足类四大类，本文主要研究的是枝角类和桡足类，也称作浮游甲壳动物。

丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地，一直以来受到社会各界的高度关注。水库作为一种兼具河流与湖泊特性的新型生态系统，对其生态系统的研究已经成为国内外科学家比较关注的问题之一[7-8]。目前，重点针对浮游甲壳动物在丹江口水库的群落空间季节分布以及其与环境因子相关性的研究依然报道较少。

笔者在2017～2018年对丹江口水库坝上游和坝下游两个断面进行了浮游甲壳动物的监测，针对丹江口水库浮游甲壳动物群落分布以及结构开展研究，探讨了水库中浮游甲壳动物的种类数、密度及其季节变化与空间结构，并分析水文水质等环境因子与浮游甲壳动物分布的相关关系，为了解近年来丹江口水库水环境与湖泊生态系统变化提供依据。

1实验与方法

1.1 研究区域

丹江口水利枢纽位于汉江与丹江汇合口以下800 m处的汉江上，控制流域面积为9.52万km2，占汉江流域集水面积的60%[9]。大坝加高后，坝顶高程176.6 m，正常蓄水位170 m，相应库容290.5亿m3，水域面积1 050 km2 [10-11]。

为分析水利工程对浮游甲壳动物的影响，本研究选取丹江口坝上游和坝下游两个点位作为采样点。丹江口坝上游断面（简称“坝上”）位于丹江口大坝上游约1 km处，为库区主要断面;坝下游断面（简称“坝下”）位于丹江口大坝下游约7 km处，为出库控制断面。断面布设见图1。

1.2浮游动物采集及检测方法

2017～2018年每月月初进行水样采集。浮游动物定性样品采集使用13号浮游生物网（孔径112 μm）在水中做“∞”字回旋，将浓缩于网头的水样收集于50 mL的样品瓶;定量样品用5 L有机玻璃采样器按照透明度分层采集水样，共采集50 L水样，经25号浮游生物网（孔径64 μm）过滤后收集入样品瓶。定性与定量样品采集后加4%福尔马林溶液固定保存，带回实验室镜检。

1.3水体理化因子测定

同步测定水文和水质因子。水文因子监测水位、流速两项，丹江口坝上断面水位采用龙王庙水文站数据，丹江口坝下断面水位采用黄家港水文站数据，流速采用便携式电磁流速仪进行现场测定。水质因子中水温、pH值、溶解氧采用哈希40D便携式多参数测定仪进行现场测定，透明度用塞氏盘法现场测定。

2结果与讨论

2.1 环境因子

丹江口坝上和坝下两个断面水环境差异极大，从表1可以看出，2017～2018年两个断面水位落差在63.9 m以上。2017年，丹江口坝上断面水位呈波动上升趋势，而2018年水位则呈现平缓下降趋势;丹江口坝下断面水位总体较为平稳，2017年水位在88.21～90.63 m波动，2018年在88.56～89.75 m波动。丹江口坝上断面水流较缓，水温随季节变化明显;坝下断面则流速较小，受丹江口水库下泄水流影响，坝下断面常年水温较低，最高值仅20.2℃。环境因子监测成果见表1。

2.2 浮游甲壳动物种类组成

丹江口水库2017～2018年共检出枝角类8属（象鼻溞属、僧帽溞属、秀体溞属、溞属、裸腹溞属、低额溞属、仙达溞属、盔形溞属），桡足类中剑水蚤目、哲水蚤目、无节幼体均有检出。丹江口坝上和坝下两个断面检出物种类别相同，但密度差异较大。从表2和表3可知，在数量上，丹江口坝上断面浮游甲壳动物密度明显高于坝下断面。在年际变化上，丹江口水库浮游甲壳动物密度2018年高于2017年，其中坝上断面增加12.16%，而坝下断面浮游甲壳动物增加非常明显，达214%。坝下断面密度增加主要是因为桡足类生物密度增加。

2.3浮游甲壳动物群落结构变化

从图2可以看出，丹江口水库浮游甲壳动物群落结构年内变化较大。丹江口坝上断面2017年浮游甲壳动物密度最大值出现在4月，最小值出现在2月，密度差高达146倍;2018年密度最大值和最小值分别出现在8月和3月，密度差为63倍。丹江口坝下断面浮游甲壳动物密度总体小于坝上断面，丹江口坝下断面2017年密度最大值和最小值分别出现在5月和3月，密度差约24倍;2018年密度最大值和最小值分别出现在6月和3月，密度差约32倍。

按照3～5月为春季，6～8月为夏季，9～11月为秋季，12，1，2月为冬季，丹江口水库浮游甲壳动物密度具有明显的季节性变化。从总量组成上看，2017年，丹江口坝上断面春季浮游甲壳动密度最大，占比54.58%，其次為秋季，占比23.23%，冬季最低，仅占2.97%;丹江口坝下断面密度最大值出现在春季，占比48.13%，其次为秋季，占比25.28%，冬季和夏季分别占比14.04%，12.55%。2018年，丹江口坝上断面浮游甲壳动物密度由高到低依次为夏、秋、冬、春，其中夏季占比46.99%，秋季占比31.29%;丹江口坝下断面密度由高到低依次为夏、秋、春、冬，占比分别为42.29%，26.44%，25.13%，6.13%。综上，可以看出，虽然丹江口坝上和坝下两个断面生物密度相差较大，但两断面浮游甲壳动物密度季节性变化规律基本一致;不同季节间密度差异较大，密度最大的季节占全年总量的40%以上。

从枝角类和桡足类的组成结构上看（图3），丹江口坝上断面2017年枝角类密度按照春夏秋冬的时间顺序依次降低;而桡足类密度则秋天最高，其次为春季、夏季，冬季最低;春夏两季，枝角类占优势，而秋冬两季，桡足类占优势。丹江口坝上断面2018年枝角类和桡足类密度均是夏、秋两季高于春、冬两季，与浮游甲壳动物总量的季节性变化一致;从全年监测结果来看，丹江口坝上断面2018年桡足类占优势。2017～2018年，丹江口坝下断面枝角类和桡足类的密度变化与总量的季节性变化基本一致，均表现为桡足类占优势。

2.4 浮游甲壳动物群落与环境因子的关系

将2017～2018年连续两年的监测数据与水文、水质因子进行相关性分析，见表4。从Pearson相关系数可以看出，丹江口坝上断面浮游甲壳动物总量与水温呈正相关，与溶解氧呈负相关。其中，坝上枝角类与水温呈正相关，与水位呈负相关;坝上桡足类与水温呈显著正相关，与溶解氧呈显著负相关。水温是影响浮游动物生长、发育、种群组成和数量变化等诸因素中极为重要的环境因子[12]，而溶解氧常常随着水体温度及深度的增加而降低。金琼贝等[13]通过探讨浮游动物群落结构与温度的关系，发现枝角类、桡足类、无节幼体数量在30℃以下随温度的升高而增多，而后逐渐下降，40℃时数量锐减;肖佰财等[14]研究发现温瑞塘河水系中浮游动物密度主要受水温影响，两者呈显著的正相关。结合图4与表2可以看出，2017年1～5月，丹江口水库维持较低水位（152.57～155.45 m）运行，随着春季温度明显回升，枝角类生长旺盛，4月枝角类密度全年最高，其中4～5月枝角类密度占全年69.16%。而2018年丹江口水库运行水位则由高到低，缓慢减小，总体水位明显高于2017年，枝角类密度则主要受水温影响，在夏季达到最高。因此，丹江口坝上断面浮游甲壳动物群落结构变化主要受水位和水温的双重影响。

丹江口坝下断面浮游甲壳动物密度与水温、水位的相关性均不显著，与透明度呈正相关，与总磷呈显著负相关。丹江口坝下断面水质较好，不会有氮磷营养元素浓度过高导致的浮游动植物群落结构变化问题。丹江口坝下断面水温常年低于20 ℃，这可能是导致其浮游甲壳动物密度明显低于坝上的主要原因。因此，丹江口坝下断面浮游甲壳动物群落结构变化主要取决于坝上断面的群落结构和水温。

3 结 语

丹江口水库坝上和坝下两个断面浮游甲壳动物的群落结构变化较为一致，但密度差异较大。丹江口坝上断面浮游甲壳动物的密度总体高于丹江口坝下断面，主要原因可能是丹江口坝下断面受水库下泄水流影响，常年水温较低。2017～2018年的监测结果显示：丹江口水库浮游甲壳动物的群落分布具有明显的季节性特征，2017年丹江口水库浮游甲壳动物在春秋两季密度较大，而2018年则在夏秋两季密度较大。丹江口坝上断面浮游甲壳动物群落结构变化主要受水位和水温的双重影响，而丹江口坝下则主要受水温和丹江口坝上断面的群落结构变化的共同影响。

参考文献：

[1] 林青， 由文辉. 滴水湖后生浮游动物群落结构研究及水质评价[J]. 长江流域资源与环境， 2013， 22（增1）： 23-29.

[2] 杜萍， 徐晓群， 刘晶晶， 等. 椒江口春、秋季浮游动物分布特征及与主要环境因子的关系[J]. 应用与环境生物学报， 2011， 17（4）： 486-494.

[3] 章宗涉， 黄祥飞. 淡水浮游生物研究方法[M]. 北京： 科学出版社， 1995.

[4] 林海， 王源， 李冰. 北京市妫水河浮游动物群落结构与水质评价[J]. 生态学报， 2019， 39（20）：7583-7591.

[5] PARK K S， SHIN H W. Studies on phyto-and-zooplankton composition and its relation to fish productivity in a west coast fish pond ecosystem[J]. Journal of Environmental Biology， 2007， 28（S2）： 415-422.

[6] 王新華， 纪炳纯， 罗阳， 等. 引滦工程上游浮游动物及其水质评价[J]. 城市环境与城市生态， 2003， 16（6）： 243-245.

[7] 申恒伦， 徐耀阳， 王岚， 等. 丹江口水库浮游植物时空动态及影响因素[J]. 植物科学学报，2011，29（6）： 683-690.

[8] 蔡庆华， 唐涛， 刘建康. 河流生态学研究中的几个热点问题[J]. 应用生态学报， 2003， 14（9）： 1573-1577.

[9] 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院. 南水北调中线一期工程可行性研究总报告（第四篇）[R]. 武汉：长江水利委员会长江勘测规划设计研究院， 2005.

[10] 周裕红， 王峰， 左秋云. 丹江口水库水环境质量影响因素的探讨[J]. 水利科技与经济，2009，15（10）： 847-849.

[11] 郑晓东， 鲁帆， 严登华， 等. 丹江口水库汛期径流演变特征及趋势预测[J]. 中国农村水利水电，2011（10）： 51-54.

[12] 陈光荣， 雷泽湘， 谭镇， 等. 环境因子对广东城市湖泊后生浮游动物的影响[J]. 水生态学杂志，2010，3（4）： 28-32.

[13] 金琼贝， 盛连喜， 张然. 温度对浮游动物群落的影响[J]. 东北师范大学学报（自然科学版），1991（4）： 103-111.

[14] 肖佰财， 孙陆宇， 冯德祥， 等. 温瑞塘河后生浮游动物群落结构及其与环境因子的关系[J]. 水生态学杂志， 2012， 33（4）： 14-20.

（編辑：李 晗）

Research for community structure of crustacean zooplankton and  impact of

environmental factors in Danjiangkou Reservoir

WANG Wenjing， Han Yun， Song Rui

（Hanjiang Bureau of Hydrology and Water Resources Survey，Bureau of Hydrology，Changjiang Water Resources Commission，Xiangyang 441022， China）

Abstract： In order to analyze the relationship between the community structure and distribution characteristics of plankton crustaceans and the main environmental factors in Danjiangkou Reservoir， a monthly survey of planktonic crustaceans was carried out on the upper and lower cross-sections of the Danjiangkou Reservoir dam for two consecutive years from 2017 to 2018. The results show that the community structure of plankton crustaceans in Danjiangkou Reservoir has obvious seasonal characteristics. In 2017， the density of plankton crustaceans in Danjiangkou Reservoir was higher in spring and autumn， while in 2018， the density was higher in summer and autumn. Although the biological density of the two cross-sections above and below the dam is quite different， the changes in the community structure of plankton crustaceans are more consistent. The community structure changes of plankton crustaceans in the upper cross-section of Danjiangkou dam are mainly affected by water level and water temperature， while the lower cross-section of Danjiangkou dam is mainly affected by water temperature and the community structure of the upper cross-section.

Key words： crustacean zooplankton; community structure; environmental factors;Danjiangkou Reservoir