漢中市興元湖纖毛蟲群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)評價

劉智峰

摘要：2014年3～5月，利用PFU法對漢中市興元湖水中纖毛蟲群落進(jìn)行調(diào)查，從3個采樣點(diǎn)共觀察到56種纖毛蟲，隸屬1門，3綱，11目，32屬。優(yōu)勢種為縱長板殼蟲（Coleps elonqatus）、鈍漫游蟲（Litonotus obtusus）、鉤刺斜管蟲（Chilodonella uncinata）、珍珠映毛蟲（Cinetochilum margaritaceum）、溝鐘蟲（Vorticella convallaria）、尾瘦尾蟲（Uroleptus candatus）、偽尖毛蟲（Oxyticha fallax）、闊口游仆蟲（Euplotes eurystomus）。通過計算水體纖毛蟲的多樣性指數(shù)，大小關(guān)系為3號采樣點(diǎn)<1號采樣點(diǎn)<2號采樣點(diǎn)。水質(zhì)評價結(jié)果，1號采樣點(diǎn)屬于β-中污型，2號采樣點(diǎn)屬于寡污型，3號采樣點(diǎn)屬于α-中污型。

關(guān)鍵詞：PFU法；纖毛蟲；群落結(jié)構(gòu)；水質(zhì)評價；

中圖分類號：Q959.117；X824 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）17-4159-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.17.013

纖毛蟲是自然水域重要的生態(tài)類群，它們的個體微小、結(jié)構(gòu)簡單，比表面積越大，對環(huán)境變化反應(yīng)越敏感，與較高等生物比較，纖毛蟲對環(huán)境污染具有更短、更迅速的響應(yīng)，是一種非常有效的指示生物[1]。同時，在水生生態(tài)系統(tǒng)中，作為捕食者和被捕食者的纖毛蟲在物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程中扮演了十分重要的角色，它們通過對有機(jī)顆粒物、細(xì)菌和藻類的攝食和吸收，直接將能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使較復(fù)雜的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成較簡單的成分并得以在水環(huán)境中再循環(huán)[2]。因此，研究纖毛蟲的生物多樣性及其空間分布格局，有助于了解水體食物網(wǎng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程。

本研究以生物監(jiān)測理論為原理，分析興元湖水體中纖毛蟲的物種組成、優(yōu)勢種類、豐度等群落結(jié)構(gòu)參數(shù)，評價其水質(zhì)，闡釋纖毛蟲群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)之間的關(guān)系，為該水體的環(huán)境治理提供理論依據(jù)。

1 樣點(diǎn)設(shè)置與研究方法

1.1 樣點(diǎn)概況

興元湖是1982年開始在原八里橋水庫的基礎(chǔ)上建設(shè)而成的綜合性城市休閑公園，是集灌溉、養(yǎng)魚、旅游為一體的綜合性公園，水面面積22萬m2。它是漢中市重點(diǎn)旅游景區(qū)，湖周圍沒有工廠排污，水質(zhì)較好。該湖的主要污染源為周邊村民的農(nóng)田農(nóng)業(yè)退水和游人帶入的生活垃圾。

1.2 樣點(diǎn)設(shè)置

依據(jù)興元湖水體功能不同，設(shè)置3個采樣點(diǎn)（圖1），1號為興元湖魚塘區(qū)，2號為興元湖觀賞區(qū)，3號為興元湖娛樂區(qū)。用PFU法每月采樣1次，連續(xù)監(jiān)測3個月。

1.3 樣品采集

按照國家標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì)微型生物群落監(jiān)測——PFU法》（GB/T 12990-91），在每個采樣點(diǎn)設(shè)置1組纖毛蟲群落群集所需的孔徑為100～150 μm的聚氨酯泡沫塑料塊（polyurethane foamunit，PFU），切割成5.0 cm×6.50 cm×7 cm大小，先用自來水沖洗，再用蒸餾水浸泡12～24 h備用[3]。2014年3～5月份每月月初放樣1次，在各采樣點(diǎn)水面下約10 cm處懸掛2～3塊PFU，7 d后回收。樣品用食品塑料袋包裝后帶回實(shí)驗室在顯微鏡下進(jìn)行活體制片觀察、種類鑒定及計數(shù)、PFU塊的放置、收集以及纖毛蟲樣品的觀察、計數(shù)等均參照此國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 定性、定量方法

定性研究采取顯微鏡下活體觀察法，分類系統(tǒng)采用Levine等[4]的分類法進(jìn)行，種類鑒定參考《微生物監(jiān)測新技術(shù)》[5-8]中的物種特征表述和圖譜。

定量研究采取直接記數(shù)法。即先用1 mL定量吸管標(biāo)定每毫升水滴數(shù)m，然后將水樣搖勻，用定量吸管吸取1 mL，滴一滴在載玻片上，蓋上蓋玻片在10×20的放大倍數(shù)下按從上至下或從左至右的順序一個一個視野不重復(fù)的把整個1滴水樣觀察完，得到每滴水樣中的個體數(shù)n。用下列公式換算成1 L水中的個體數(shù)量（ind/L）：N=n×m×1 000[9]。本試驗中，每升水樣隨機(jī)取5個1 mL，每毫升觀察3滴，取平均值。

1.5 優(yōu)勢種的確定

根據(jù)纖毛蟲出現(xiàn)的不同頻次統(tǒng)計各物種的多少，用“++++”（>10 000個/L）、“+++”（1 000～10 000個/L）、“++”（100～1 000個/L）、“+”（<100個/L）來表示。出現(xiàn)頻次最高的物種定義為優(yōu)勢種[10]。

1.6 多樣性指數(shù)計算

多樣性指數(shù)d值按Margalef多樣性指數(shù)公式計算：

d=（S-1）/lnN

式中S表示樣品中種類數(shù)，N表示樣品中個體總數(shù)。根據(jù)這一指數(shù)的計算公式，指數(shù)越高，表示污染越輕，指數(shù)越低表示污染越重。

評價標(biāo)準(zhǔn)分為5個等級：0-1為多污型，1-2為α-中污型，2-3為β-寡污型，3-4為寡污型，>4為清潔水體[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境因子

2014年3～5月，每月采集水樣測定pH、SS、COD，3個月份的平均值列于表1，測定方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》（2002）中方法進(jìn)行[12]。測定指標(biāo)主要有水溫（溫度計測定），pH值（PHS-3C型pH計測定），COD（重鉻酸鉀法測定），DO（碘量法測定）， NO3-N（酚二磺酸分光光度法測定）。

由表1可看出，pH基本在7.5～7.8之間，約為中性，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。SS、COD 3號采樣點(diǎn)最高，其次是1號采樣點(diǎn)，2號采樣點(diǎn)最低。原因是3號采樣點(diǎn)屬娛樂區(qū)，游人在游玩的過程中帶入較多生活垃圾，使得有機(jī)污染最為嚴(yán)重；1號采樣點(diǎn)屬養(yǎng)殖區(qū)，由于投放飼料使得這一區(qū)域的SS、DO、COD也較高；2號采樣點(diǎn)為觀賞區(qū)，水生植物較為豐富，外界污染物進(jìn)入較少，COD、SS相對較小。

2.2 物種組成與分布

在對興元湖水體進(jìn)行為期3個月的研究中，共觀察到纖毛蟲56種，隸屬于3綱11目26科32屬。其中，動基片綱（Kinetofragminophorea）24種，占42.86%，寡膜綱（Oligohymenophorea）17種，占30.36%，多膜綱（Polyhymenophorea）15種，占26.79%。從物種分布來看（表2），2號采樣點(diǎn)43種纖毛蟲，物種最為豐富，1號采樣點(diǎn)34種，位居其次，3號采樣點(diǎn)種27種，物種最少。

2.3 優(yōu)勢類群與優(yōu)勢種

鑒定到的56種纖毛蟲，從各類群優(yōu)勢度來看（表3），下毛目種類最多，為優(yōu)勢類群，優(yōu)勢度為21.43%。前口目為次優(yōu)勢類群，優(yōu)勢度為16.07%。吸管蟲目、腎形目為偶見類群，優(yōu)勢度都為1.79%。其余為常見類群。下毛目成為優(yōu)勢類群一方面反映出其在水體中數(shù)量豐富，另一方面與采樣方式有關(guān)，采用PFU海綿塊，它是一個多孔的富集基質(zhì)，有利于棘毛比較發(fā)達(dá)的下毛目在海綿塊中“爬行”。

從各物種的相對豐度來看（表2），興元湖水體纖毛蟲的優(yōu)勢種主要有：縱長板殼蟲（Coleps elonqatus）、鈍漫游蟲（Litonotus obtusus）鉤刺斜管蟲（Chilodonella uncinata）、珍珠映毛蟲（Cinetochilum margaritaceum）、溝鐘蟲（Vorticella convallaria）、尾瘦尾蟲（Uroleptus candatus）、偽尖毛蟲（Oxyticha fallax）、闊口游仆蟲（Euplotes eurystomus）。

2.4 多樣性指數(shù)

根據(jù)定量方法計算出各采樣點(diǎn)3個月纖毛蟲的平均豐度，再計算出多樣性指數(shù)，列于表4。

從表4可以看出，多樣性指數(shù)大小關(guān)系為：3號采樣點(diǎn)<1號采樣點(diǎn)<2號采樣點(diǎn)。水質(zhì)評價結(jié)果為：2號采樣點(diǎn)屬于寡污型，水質(zhì)最好；1號采樣點(diǎn)屬于β-中污型，水質(zhì)次之；3號采樣點(diǎn)屬于α-中污型，水質(zhì)最差。這與同期環(huán)境因子監(jiān)測結(jié)果（表1）相一致。

多樣性指數(shù)是群落演替的一個重要指標(biāo)，某一群落種類多樣性指數(shù)越高，表明該群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性好，而當(dāng)生物生存環(huán)境受到脅迫時敏感種類大量消失，多樣性指數(shù)明顯下降。因而群落多樣性的變化是生物生存環(huán)境發(fā)生變化的重要標(biāo)志[13]。1號采樣點(diǎn)屬于魚塘區(qū)，建有多個網(wǎng)箱養(yǎng)魚場，人為投放飼料，使得該水域中營養(yǎng)較為豐富，纖毛蟲數(shù)量在3個采樣點(diǎn)中最高，水質(zhì)處于β-中污型。主要污染物來自于養(yǎng)魚飼料和魚類排放的糞便等有機(jī)物。3號采樣點(diǎn)屬于娛樂區(qū)，游人向水體投入大量的生活垃圾，游艇排放的油類污染物，使得該區(qū)域水質(zhì)在3個采樣點(diǎn)中最差。從物種看，耐污型縱長毛板殼蟲、珍珠映毛蟲、尾瘦尾蟲、偽尖毛蟲在3號采樣點(diǎn)呈現(xiàn)出優(yōu)勢分布。2號采樣點(diǎn)屬于觀賞區(qū)，水體中種植大量荷花、蘆葦?shù)人参?，其根系吸收水體中的氮磷污染物，加速了水體有機(jī)污染物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，同時釋放出氧氣，補(bǔ)充水體溶解氧，起到了良好的凈化水質(zhì)作用，因此該采樣點(diǎn)擁有最豐富的物種。本研究中的偶見種，如粘液瓶口蟲卑怯管葉蟲、修飾籃口蟲、大口薄咽蟲、冠帆口蟲、小旋口蟲，大都出現(xiàn)在2號采樣點(diǎn)，這是清潔水體的寡污型指示物種。

3 小結(jié)

1）對興元湖水體纖毛蟲的研究結(jié)果表明，在3個采樣點(diǎn)共觀察到纖毛蟲56種，隸屬3綱11目26科32屬。其中動基片綱24種，寡膜綱17種，多膜綱15種。

2）興元湖水體纖毛蟲的優(yōu)勢種主要有縱長板殼蟲（Coleps elonqatus）、鈍漫游蟲（Litonotus obtusus）、鉤刺斜管蟲（Chilodonella uncinata）、珍珠映毛蟲（Cinetochilum margaritaceum）、溝鐘蟲（Vorticella convallaria）、尾瘦尾蟲（Uroleptus candatus）、偽尖毛蟲（Oxyticha fallax）、闊口游仆蟲（Euplotes eurystomus）。

3）興元湖水體纖毛蟲的多樣性指數(shù)大小關(guān)系為3號采樣點(diǎn)<1號采樣點(diǎn)<2號采樣點(diǎn)。水質(zhì)評價結(jié)果為2號采樣點(diǎn)屬于寡污型，水質(zhì)最好；1號采樣點(diǎn)屬于β-中污型，水質(zhì)次之；3號采樣點(diǎn)屬于α-中污型，水質(zhì)最差。

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