第24卷第3期大连水产学院学报Vol.24No.3 2009年6月JOURNAL OF DAL I A N F I SHER I ES UN I V ERSI TY Jun.2009
文章编号:1000-9957(2009)03-0221-10英那河水库渔业生态学调查 赵文,殷旭旺,王吉桥,刘钢,王巧晗,徐宪仲,张泽虎,霍元子
(大连水产学院辽宁省水生生物学重点实验室,辽宁大连116023)
摘要:于2002—2003年夏、秋、冬季和春季分别对扩建前的英那河水库非生物环境、生物落和渔产力
进行了调查。结果表明:英那河水库属于富营养型,N∶P值达62162,属于磷限制型水库;浮游植物共有
151个种属,密度为215×107个/L,生物量为10158mg/L,以硅藻和绿藻占优势,叶绿素a含量为15131
μg/L;浮游动物共见到83个种属,密度为992个/L,生物量为4121mg/L,以枝角类和桡足类为主;超微
藻类的密度为(0173~5180)×107个/L;浮游细菌总数为2157×107个/L,夏季最高,达5178×107个/L;
异氧菌密度平均为2153×106个/L;底栖动物5种,密度平均为471个/m2,生物量为1121g/m2,以粗腹
摇蚊幼虫和水丝蚓占优势;共有水生维管束植物2种,鱼类39种,软体动物2种。此外,还对英那河水库
的水质类型、营养状况和鱼产力进行了讨论。
关键词:英那河水库;落结构;浮游生物;超微藻类;浮游细菌;底栖动物
中图分类号:S932 文献标志码:A
英那河水库是大连庄河市以供水、防洪为主的中型山谷型水库。2003年扩建前水域面积400 h m2,扩建后达到2000hm2。设计最大水位高程为79m。集水面积为692km2,多年平均径流量为3134亿m3。该水库于1974年建成,正常蓄水位为5910m,兴利库容为3036万m3,总库容为6053万m3。水源主要是发源于鞍山市岫岩县的英那河及其支流。水库流域内多年平均气温为819℃,极端最低气温为-2512℃,极端最高气温为3610℃。多年平均降雨量为78915mm,平均蒸发量为138811mm,年平均日照为245416h。
英那河水库过去放养过鲢、鳙,近几年来水库放养鱼类几乎被捕捞殆尽,没有继续放养,目前尚无该水库的调查资料。为了合理开发利用该水库的自然资源,并通过合理放养鱼类来改善水库的水质状况和减轻水库的富营养化,作者对该水库生态系统的非生物环境和生物落进行了调查,这不仅有助于探讨英那河水库的渔业利用潜力,而且还可以为保护水库生态环境提供第一手资料。
1 调查方法
111 理化因子的测定
于2002—2003年分4个季节———夏季(2002年7月22日)、秋季(2002年10月16日)、冬季(2003年1月16日)和春季(2003年4月26日)进行设点采样。夏、秋季在水库库区内设立9~10个样站,样站位置见图1。上游3个(D、C、E),中游4个(B、G、A、F),下游2~3个(H、I、J)。冬、春季仅在上、中、下游各设一个样站采样。水深超过10m的分表层(015m)、中层和底层(离底015m)采样,对水深为2~10m的采表层和底层水样,对水深小于2m的只采中层水样。
用温度计测定水温,用碘量法测定溶氧,用pHS-3C型酸度计测定pH,用Secchi盘测定透明度,用电导率仪(DDS-307型)测定电导率。正磷酸盐、总磷、总氨氮、硝酸态氮、亚硝酸态氮、总氮、COD、汞、铁、硅酸盐均按《内陆水域渔业资源调查规范》[1]和《养殖水环境化学》[2]中的测试要求进行。
112 初级生产力的测定
用黑白瓶测氧法测定初级生产力。黑白瓶(容积为125mL)分5层悬挂水中,挂瓶深度一般为0、25、50、75、100、120c m,并根据水库水深和透明度作适当调整,一般在1/2透明度处都有挂瓶,每层挂黑瓶1个、白瓶2个。采水和挂瓶水
收稿日期:2008-07-24
基金项目:大连科技计划项目(2007E21SF164)
作者简介:赵文(1963-),男,教授。E-mail:zhaowen@dlfu1edu1cn
层一致,采样时固定初始溶氧,用W inkler 法测定
溶解氧的变化量。同时测定水温、透明度、pH 、光照强度、浮游植物叶绿素a (Chl -a )含量和电导率。在10:00~14:00左右挂瓶4h,用W inkler
法测定溶解氧的变化量,并换算为24h 产氧量[3]
。
图1 英那河水库原库区采样样站分布
F i g 11 Sam pli n g st a ti on d istr i buted i n Y i n gnahe Reser 2
vo i r
113 叶绿素的测定
用丙酮作萃取液的分光光度计法测定叶绿素含
量,计算采用Jeffrey -Humphery 法[4]
。此外,利用总磷(TP )、叶绿素a 、透明度计算反映湖泊营养状态的综合营养状态指数(M TS I )和Carls on 营
无油空压机结构图养状态指数(TS I )[4]
。114 浮游生物的测定
浮游生物样品的采样点与水化学样品的采样点相同。浮游植物的定量水样采水1L,加入15mL 鲁哥氏液摇匀,沉淀浓缩至50mL 。测定时充分摇匀,准确吸取0110mL 置于浮游植物计数框内,用显微镜(O ly mpus BH -2型)在10×40倍下观察计数10~50个视野。对大型浮游藻类在10×10倍下全片计数。对原生动物定量时,将浮游植物定量的浓缩水样再进一步浓缩至20mL,测定时充分摇匀,用定量吸管准确吸取0110mL 置于浮游植物计数框内,在显微镜下全片计数;对小型轮虫及无节幼体定量时,吸取上述水样110mL 置于浮游动物计数框中,在10×10倍显微镜下全片计数。大型 浮游动物的定量需采水20L,用25#
浮游生物网(网目孔径为64μm )过滤,浓缩液用体积分数为5%的甲醛固定,测定时在显微镜下全部计数。
对本试验采得的浮游藻类和浮游动物,一般随机选取50~100个细胞或个体,用目微尺测量其大小,浮游植物、原生动物和轮虫按其相近的几何图形计算体积,枝角类和桡足类量其体长后按文献中相近的体长-体重回归方程推算体积。取其平均体
积按比重为1换算成湿重[5]
。
115 超微藻类的测定
采用表面荧光计数法测定。取水样50mL,用体积分数为1%的戊二醛固定,然后用孔径为2μm 的Nuclepore 滤膜过滤,再用012μm 的Nucle 2pore 滤膜过滤,最后将滤膜置于干燥器中进行表面荧光测定
[5]
。
116 浮游细菌的测定
总菌计数用水样的采集及处理:将在各采样点采得的水样用20μm 滤膜过滤,取滤过的水样用无颗粒甲醛溶液固定,用无菌的采集瓶(用体积分数为70%的乙醇洗泡过)取水样100mL 置于带盖的无菌小瓶中,加入1mL 体积分数为40%的甲醛,摇匀固定,于冰箱(4℃)中保存两周。异养菌计数用水样的采集及处理:在现场采集水样10mL 于冰瓶中带回(尽可能在2h 之内),于无菌室中加入011mL 体积分数为01002%的萘啶酮酸、0125g/L 的酵母膏,在恒温箱(25℃)中培养6h,取出后加入体积分数为40%的甲醛015mL,于冰箱(4℃)中保存两周或立即在荧光显微镜下计数。
上述样品用10mL 的离心管(经2h 高温杀菌)保存,用作荧光显微细菌计数。
取012μm 核孔滤膜数片于伊拉克黑染液中浸泡4h,然后用无菌水冲洗数次。取011~015mL 水样于小三角烧瓶中(用无菌水冲洗两遍),加入415mL 无菌水,再加入015mL 丫啶橙染5~10m in 后倒入安好上述处理滤膜的过滤器中,在501662kPa 下真空抽滤,然后取下012μm 核孔滤膜置于载玻片上,加1滴无菌荧光油,盖上盖玻片,在荧光显微镜下计数15个视野。空白试验:取5mL 重蒸馏水,按照上述方法测定重蒸馏水中的细菌含量。按下式计算细菌含量: 细菌含量(个/mL )=
X ×过滤面积
视野面积×过滤体积
,
式中:X 为每个视野计数到的浮游细菌的平均数量。
117 底栖动物的测定
使用开口面积为1/16m 2
的改良式彼德生采泥器在各测站采底泥样,将样品用40目分样筛筛洗
后,置于白瓷盘内按不同底栖动物种类进行挑选、计数。用体积分数为10%的福尔马林液固定24h
后,再用体积分数为70%的酒精液保存[1]
。由于定
222大连水产学院学报 第24卷
量样中均为小型种类,样品用电子分析天平称重。
118 数据处理
用Excel2000软件对观测数据进行统计分析。
浮游生物多样性指数采用Shannon-W iener指数和均匀性指数[4]。
2 结果
211 理化特点
英那河水库水质分析的结果见表1。
英那河水库夏季水温为24~2515℃。同一时期上游和下游水温几乎相同,水温的垂直变化不明显,但底层温度低于表层温度,没有温跃层。秋季水温为1815℃,冬季水温为315℃,春季水温为11℃。
英那河水库透明度平均为0188m,变动范围为0135~1110m,具有岸边透明度低于库心、上游透明度低于下游的特点。这与水库的径流特点、含砂量及浮游生物水平变化有关。库岸水体浅、有机质丰富、含砂量大、浮游生物生物量较大是导致透明度小的原因之一;上游则因水流较下游急速,含砂量较高。
该库溶氧(DO)较为丰富,多以中下游居高,表层溶氧远远大于底层溶氧,有的甚至是底层的3倍还多。季节差异不明显。库中pH为7190~9123,偏碱性。
COD平均为3195mg/L,各点变化较为剧烈。冬季最低,夏、秋季居高。BOD
5
平均为2165 mg/L,冬、春季高于夏、秋季。
总碱度(ALK)平均为0162mmol/L,垂直差异小且无规律,最大值出现在J样站底层(0198 mmol/L),呈现夏季>秋季>春季>冬季的变化趋势。总硬度(TH)平均为0176mmol/L,垂直差异小且具有底层大于表层的规律,最大值出现在A 样站底层(1135mmol/L)。
含盐量平均为81mg/L,且各样站变化不明显无规律,最大值出现在J样站表层(125mg/L)。冬季最低,夏季最高。
碳酸根离子平均为01052mmol/L,各样站之间变化无规律,最大值出现在J样站底层(0198 mmol/L)。碳酸氢根离子平均为01568mmol/L,各样站之间变化无规律,垂直变化无规律,最大值出现在H样站表层和G样站表层。冬季偏低。硫酸根离子平均为01176mmol/L,各样站变化不明显,最大值出现在A样站底层(0140mmol/L)。夏、秋季>冬、春季。氯离子平均为01344mmol/L,呈现春季>冬季>夏季>秋季的变化趋势。
钙离子平均为01513mmol/L,变化无规律,最大值出现在D点(0192mmol/L),呈现夏季>秋季>冬季>春季的变化趋势。镁离子平均为01242mmol/L,变化无规律,垂直差异小,最大值出现在A样站底层(0167mmol/L),呈现夏季>秋季>春季>冬季的变化趋势。钠、钾离子平均含量为01350mmol/L,垂直变化无规律。
3种无机氮含量上、中、下游变化不明显。按类别分,总氨态氮平均为01176mg/L,底层大于表层;硝酸态氮平均为11919mg/L,其含量各点基本持平,但库岸较库心要小。
磷酸盐平均为01061mg/L,呈现夏季>秋季>冬季>春季的变化趋势。可溶性硅酸盐平均为41076mg/L,以F点底层和C点最高,超过了10 mg/L。
总铁的含量平均为01073mg/L,各点含量较为丰富。
总氮平均为11160mg/L,从上游至下游呈递减趋势,可能是入库有机质被不断分解所致,总氮平均含量超出渔业水质标准。
总磷平均为01207mg/L,达到《地面水环境质量标准》(G B3838-2002)Ⅲ类水质标准。春、夏季居高,冬季最低。
氮磷比(N∶P)为62163,P是限制性因素。
铜、锌、铅、镉和汞离子的年平均含量为21105、125125、28105、19135、8123μg/L。根据《渔业水质标准》(G B11607-89,1990-03-01实施)[2],锌和铜超标2倍,镉超标3倍,汞超标16倍(表2)。
英那河水库的水为碳酸盐型、钙组、Ⅰ型水。
212 初级生产力
所观测的3个样站中,初级生产力(以氧计)为3119~10180g/(m2・d),全库平均为6147 g/(m2・d),P/R系数平均为1左右(表3)。
213 浮游植物叶绿素含量
从图2可见:全库年均叶绿素a含量为15131μg/L,以夏季最高,平均为20153μg/L,冬季次之,为15114μg/L,秋季最低,仅10154μg/L。叶绿素总量为29113μg/L。从年均叶绿素含量看,上、中、下游相近,且有表层大于底层的特点。
322
第3期 赵文,等:英那河水库渔业生态学调查
422大连水产学院学报 第24卷
表2 英那河水库的重金属含量的时空变化
Tab 12 Spa ti o -te m pora l changes i n heavy m et a l concen tra ti on i n Y i n gnahe Reservo i r
μg/L
重金属离子
人造卫星的资料夏季
上游
中游
下游
均值
秋季上游
中游
下游
均值
冬季
上游中游
下游均值
春季
上游中游下游
均值
年均
Cd Zn Pb Cu Hg
189.431183.12107.2570.510.17
19.4185.8080.8845.310.11
21.6382.0980.8533.940.18
76.82450.3489.6649.920.15
0.23
15.817.302.870.02
0.27
18.197.553.380.02
1.175.98
单人被
23.033.270.01
0.5513.33
12.633.170.01
20.0313.6872.48
16.070.028.574.082.50
16.6225.733.866.67
16.450.01
18.117.2127.22
16.3812.402.253.61
微波杀青16.0739.804.085.38
16.62 5.511.742.74
16.4519.242.693.91
16.38
19.35
125.2528.0521.058.
23
图2 英那河水库叶绿素含量的时空特征
F i g 12 Spa ti o -te m pora l character isti cs of chlorophyll concen tra ti on of phytopl ankton i n Y i n gnahe Reservo i r
表3 英那河水库的初级生产力(以氧计)
Tab 13 Pr i m ary producti v ity of phytopl ankton i n Y i n gnahe
Reservo i r
g/(m 2・d )
采样地点
水柱日产量P
呼吸量R
P /R
A 3.19 1.46 2.19
B 10.8011.910.90C
5.46 5.810.94均值
6.47
6.40
1.01
214 浮游生物落结构
21411 种类组成及其分布 4次调查中共见到浮
游植物151个种属(仅鉴定到属的按1个种计算,下同),其中绿藻门76个,占50133%;硅藻门25个,占16156%;蓝藻门14个,占9127%;金藻门14个,占9127%;裸藻门11个,占7128%;黄藻门4个,占2165%;隐藻门4个,占2165%;甲藻门3个,占210%。
共见到浮游动物83个种属,其中原生动物24个,占28192%;轮虫45个,占54122%;枝角类9个,占10184%;桡足类5个,占6102%。从组
成上看,以轮虫占优势,其次是原生动物。21412 密度、生物量和优势种 从图3可见:浮
游植物密度平均为2498万个/L,以硅藻门最高,
占总量的33186%,绿藻门次之,占总量的
2619%,蓝藻门占22159%,金藻门占9125%,隐藻门占5185%,裸藻门占1108%,甲藻门占0134%,黄藻门占0115%;浮游植物生物量平均
为10158mg/L,以硅藻门最高,占总量的35120%,绿藻门次之,占22147%,隐藻门占12120%,金藻门占11140%,裸藻门占10157%,甲藻门占4116%,蓝藻门占3191%,黄藻门占0129%。生物量以秋季最高,夏季次之,春季最
ggtv5低,上游大于下游和中游。
依据各种类的生物量和密度,主要优势种有小席藻Phor m idium tenue 、类颤藻鱼腥藻A nabaena os 2cillarioides 、条纹小环藻Cyclotella striata 、变异直链藻M elosila varians 、颗粒直链藻M 1granulata 、螺旋型颗粒直链藻M 1granula ta var 1angustissi m a f 1spira lis 、美丽星杆藻A steronella for m osa 、尖尾蓝隐藻Chroo m onas acuta 、卵圆隐藻C rypto m onas ova 2ta 、短圆囊裸藻Trachelo m onas oblonga 、四尾栅藻
Scenedes m us quadricauda 、长锥形锥囊藻D inobryon bavarium 、卵形单鞭金藻Chro m u lina ovalis 、微小四
角藻Tetraedron m ini m um 、纤细角星鼓藻S tau ras 2
trum gracile 等。此外,还有小三毛金藻P rym nesium parvum 出现。
5
醇醚燃料
22第3期 赵文,等:英那河水库渔业生态学调查
图3 英那河水库浮游植物密度和生物量的时空变化
F i g13 D ynam i cs of den sity and b i o ma ss of phytopl ankton i n Y i n gnahe Reservo i r
浮游动物密度平均为992个/L,其中轮虫最多,占68121%,原生动物占16185%,桡足类占11172%,枝角类占3122%。夏季最高,冬季最低。浮游动物生物量平均为4121mg/L,其中枝角类最多,占48140%,桡足类占35166%,轮虫占15166%,原生动物占0128%。浮游动物生物量夏季最高,达13134mg/L,秋季次之,为2194 mg/L,冬季最低,仅0124mg/L(表4)。
4次调查结果,依据各种类的生物量和密度,主要优势种为圆钵砂壳虫D iffugia u rceolata、累枝虫Epistylis s p1、螺型龟甲轮虫Keratella cochlearis、圆筒异尾轮虫Trichocerca cylindrica、暗小异尾轮虫T1pusilla、对棘同尾轮虫D iurella stylata、裂痕龟纹轮虫A nuraeopsis fissa、长肢多肢轮虫Polyarth ra doli2 choptera、角突臂尾轮虫B1angula ris、方形臂尾轮虫B1quadridenta tus、颤动疣毛轮虫Synchaeta tre m u la、扁平泡轮虫Po m pholyx co m plana ta、长额象鼻溞B os2 m ina longirostris、颈沟基合溞B os m inopsis deitersi和广布中剑水蚤M esocyctops teucka rti。
21413 垂直分布 浮游生物的垂直分布见图4 (仅以夏季几个站位为例)。从图4可见:英那河水库浮
游植物生物量中层最高,表层次之,但J样站的浮游植物生物量表层小于底层。浮游动物生物量的垂直分布不规律,总的趋势还是中层最高,表层大于底层。
21414 超微藻类 从表5可见,超微藻类的密度为(0173~5180)×107个/L。夏季最高,秋季次之,冬季最少。上游>中游>下游。
21415 浮游生物的多样性指数 从香农—威纳多样性指数来看,无论浮游植物多样性指数(年均H′=11747,J=014763)还是浮游动物多样性指数(年均H′=31433,J=01706)均以上游最大,中游次之,下游最小。夏季浮游植物多样性指数最高,冬季最低,呈现夏季>秋季>春季>冬季的趋势;而浮游动物多样性指数以春季最高,秋季最低,呈现春季>夏季>冬季>秋季的趋势。
215 浮游细菌
英那河水库浮游细菌总数为2157×107个/L,夏季最高,达5178×107个/L;冬季最低,为1128×107个/L。夏季异养菌密度平均为01253×107个/L。从浮游细菌的水平分布上看,上游比下游和中游高,从浮游细菌的垂直分布上看,有底层低于表层的特点,但个别样站底层高于表层(图5)。
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