黃河蘭州段浮游植物群落結(jié)構(gòu)的研究

白海鋒　沈紅保　問(wèn)思恩等

摘要通過(guò)對(duì)黃河蘭州市區(qū)段21個(gè)采樣點(diǎn)位的浮游植物進(jìn)行調(diào)查研究，并利用多樣性指數(shù)對(duì)該區(qū)段水質(zhì)進(jìn)行初步評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，調(diào)查期間共檢出浮游植物8個(gè)門(mén)類(lèi)87種屬，其中硅藻和綠藻在種類(lèi)組成中占主導(dǎo)地位。浮游植物密度范圍為3.76×105～7.65×105 ind./L，平均密度為5.54×107 ind./L，生物量變化范圍為0.38～1.03 mg/L，平均生物量為0.66 mg/L。在浮游植物種類(lèi)中，以帽狀菱形藻（Nitzschia palea）、美麗星桿藻（Asterionella formosa）、普通等片藻（Diatoma vulagare）和長(zhǎng)等片藻（Diatoma elongatum）為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種。ShannonWiener指數(shù)的變化范圍為2.03～2.97，平均值為2.43。通過(guò)綜合分析，認(rèn)為黃河蘭州市區(qū)段水質(zhì)整體受到中度污染，需加大力度保護(hù)。

關(guān)鍵詞黃河蘭州段；浮游植物；群落結(jié)構(gòu)

中圖分類(lèi)號(hào)S181文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2015）16-243-02

浮游植物（phtyplankton）是一個(gè)生態(tài)學(xué)單位，是指所有在水中營(yíng)浮游生活的具有葉綠素，營(yíng)自養(yǎng)生活的微小植物，通常特指浮游藻類(lèi)[1]。浮游植物具有種類(lèi)多、世代時(shí)間短、對(duì)環(huán)境敏感和方便采集等特點(diǎn)，是指示河流水環(huán)境質(zhì)量特征的極佳類(lèi)群。浮游植物是天然水域食物鏈中最低一級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，也是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其種類(lèi)和數(shù)量的變化通過(guò)上行效應(yīng)直接影響著初級(jí)消費(fèi)者和次級(jí)消費(fèi)者，在生態(tài)鏈中起著重要的營(yíng)養(yǎng)供給作用。

蘭州市位于黃河蘭州段中部的河谷盆地中，市區(qū)河道全長(zhǎng)78 km，流經(jīng)四區(qū)一鎮(zhèn)，沿途接納很多支流[2]。針對(duì)黃河流域蘭州段的浮游生物的研究目前多集中在20世紀(jì)的河段浮游動(dòng)物上[3-4]，對(duì)浮游植物的相關(guān)研究較少，并且這么多年來(lái)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)該河段水質(zhì)的污染程度報(bào)道也較少。為此，筆者通過(guò)對(duì)黃河蘭州市區(qū)段浮游植物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查來(lái)初步評(píng)價(jià)目前的水污染狀況，希望為黃河蘭州段水生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供理論參考。

1 研究方法

1.1 設(shè)置采樣點(diǎn)位

根據(jù)黃河流經(jīng)蘭州市的走向、地勢(shì)地貌特征以及人類(lèi)活動(dòng)的影響范圍，于2014年11月，在調(diào)查區(qū)段共設(shè)置7個(gè)采樣斷面。每個(gè)斷面設(shè)置左右岸和中間3個(gè)采樣點(diǎn)，其中，市區(qū)中上游設(shè)置6個(gè)斷面（共18個(gè)采樣點(diǎn)），市區(qū)下游設(shè)置1個(gè)斷面（共3個(gè)采樣點(diǎn)），斷面具體地理位置見(jiàn)圖1。

圖1采樣斷面示意圖

1.2 樣品采集與觀察

根據(jù)黃河水質(zhì)透明度小、含沙量高的特點(diǎn)，浮游植物樣品用有機(jī)玻璃采水器在水面下30 cm處取水樣5 000 ml，加入1.0%～1.5%體積分?jǐn)?shù)的魯哥試液固定，固定樣本在室內(nèi)靜置24～36 h，用細(xì)小虹吸管濃縮定容至30 ml?；靹驖饪s樣品，依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[5-6]，在生物顯微鏡下鑒定種類(lèi)并計(jì)數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

密度計(jì)算公式：N=（Vs×n）/（V×Va）。

式中，N為1 L水中浮游植物個(gè)體數(shù)（ind./L），V 為采樣體積（L），Vs為沉淀體積（ml），Va為計(jì)數(shù)體積（ml），n為計(jì)數(shù)所得的個(gè)體數(shù)。

生物量依據(jù)文獻(xiàn)[5]中各種類(lèi)個(gè)體濕重?fù)Q算。

ShannonWiener多樣性指數(shù)（H）、Pielou均勻度指數(shù)（J）、Margalef 豐富度指數(shù)（D）采用Biodiversity Profession 2.0計(jì)算。

2結(jié)果與分析

2.1 浮游植物種類(lèi)組成

在調(diào)查區(qū)域21個(gè)采樣點(diǎn)位共檢出浮游植物87種，隸屬8個(gè)門(mén)。其中硅藻門(mén)（Bacillariophyta）45個(gè)種，綠藻門(mén)（Chlorophyta） 16個(gè)種，藍(lán)藻門(mén)（Cyanophyta） 12個(gè)種，裸藻門(mén)（Euglenophyta） 6個(gè)種，金藻門(mén)（Chrysophyta） 3個(gè)種，甲藻門(mén)（Pyrrophyta）2個(gè)種，隱藻門(mén)（Cryptophyta）2個(gè)種，黃藻門(mén)（Xanthophyta）1個(gè)種。從浮游植物的種類(lèi)上來(lái)看，硅藻門(mén)的種類(lèi)數(shù)最多，占種類(lèi)總數(shù)的51.7%，其次是綠藻門(mén)和藍(lán)藻門(mén)，分別占種類(lèi)總數(shù)的18.4%和13.8%（圖2）。從空間分布來(lái)看，H5和H7兩個(gè)采樣斷面種類(lèi)數(shù)顯著小于其他斷面，其他采樣斷面的浮游植物種類(lèi)數(shù)差別不大，均多于50個(gè)種（圖3）。

圖2浮游植物種類(lèi)組成

圖3 浮游植物種類(lèi)在空間上的分布

2.2浮游植物現(xiàn)存量

調(diào)查區(qū)域浮游植物密度變化范圍為3.76×105～7.65×105 ind./L，平均密度為5.54×107 ind./L。生物量變化范圍為0.38～1.03 mg/L，平均生物量為0.66 mg/L（表1）。各采樣斷面浮游植物的密度和生物量的變化趨勢(shì)大體相同，均在H3斷面達(dá)到最大值。浮游植物密度在H7斷面最低，生物量在H4斷面最低。

表1 浮游植物密度和生物量

采樣斷面密度∥ind./L生物量∥mg/L

H15.35×1050.60

H24.42×1050.67

H37.65×1051.03

H44.53×1050.38

H56.58×1050.55

H66.53×1050.98

H73.76×1050.44

平均5.54×1050.66

2.3浮游植物多樣性

經(jīng)數(shù)據(jù)處理和分析，調(diào)查區(qū)域浮游植物ShannonWiener多樣性指數(shù)的變化范圍為2.03～2.97，Margalef豐富度指數(shù)變化范圍為1.37～2.38，Pielou均勻度指數(shù)變化范圍為0.45～0.61。其中，ShannonWiener多樣性指數(shù)和Margalef豐富度指數(shù)擬合得較好，Pielou均勻度指數(shù)則變化很小。一般來(lái)說(shuō)，多樣性指數(shù)越高，水質(zhì)越好。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，黃河蘭州段H4采樣斷面的多樣性指數(shù)呈現(xiàn)最低值，表明此處水質(zhì)受污染相對(duì)較嚴(yán)重。根據(jù)浮游生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[7]，綜合多樣性指數(shù)結(jié)果，可初步評(píng)價(jià)出黃河蘭州市區(qū)段水質(zhì)受到中度污染，需要加強(qiáng)污染治理力度。

3結(jié)論與討論

此次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，黃河蘭州段采集到87種浮游植物，硅藻種類(lèi)最多，占51.7%，綠藻次之，占18.4%。這種以硅藻和綠藻為主的種類(lèi)組成與國(guó)內(nèi)許多河流的浮游植物種類(lèi)組成相

一致。袁永鋒等[8]對(duì)黃河干流中上游水生生物資源調(diào)查結(jié)

果與該研究的結(jié)果相似，而該研究與張軍燕等[9]對(duì)黃河上游瑪曲段的浮游植物調(diào)查結(jié)果相比較存在差異，種類(lèi)數(shù)有所增加，種類(lèi)組成較為多樣。從現(xiàn)存量來(lái)看，黃河蘭州段的浮游植物生物量大于袁永鋒等[8]調(diào)查的浮游植物生物量，也大于張軍燕等[10] 調(diào)查的同流域涇河寧夏段的浮游植物的生物量。這說(shuō)明黃河蘭州市區(qū)段浮游植物群落結(jié)構(gòu)不但具有典型河流的群落特征，而且隨著時(shí)間的變化浮游植物群落結(jié)構(gòu)不斷變化，另外受自身所處的自然環(huán)境條件（含沙量、透明度、流速等）的影響，群落結(jié)構(gòu)存在水平分布差異。

一般認(rèn)為，ShannonWiener指數(shù)是一種能較好反映生物個(gè)體密度、群落結(jié)構(gòu)、生境狀況差異的指數(shù)。當(dāng)H值處于0～1時(shí)，水質(zhì)受到嚴(yán)重污染；當(dāng)H值處于1～3時(shí)，水質(zhì)受到中度污染，當(dāng)H值>3時(shí)，水質(zhì)被認(rèn)為輕或無(wú)污染。而且，水環(huán)境受到污染，物種的分布范圍差異較大時(shí)，J值降低。當(dāng)J值在0～0.3時(shí)，水體受到嚴(yán)重污染；當(dāng)J值處于0.3～0.5時(shí)，水質(zhì)受到中度污染；當(dāng)J值處于0.5～0.8時(shí)，水質(zhì)受到輕度污染。此外，豐富度越高，水質(zhì)狀況越好，反之水質(zhì)越差。當(dāng)D值處于0～3時(shí)，水質(zhì)處于重污染，D值處于3～4時(shí)，水質(zhì)處于中污染，D值處于4～5時(shí)，水質(zhì)處于寡污染，D值>5時(shí)，水質(zhì)無(wú)污染。

蘭州是我國(guó)重要的石油化工生產(chǎn)基地，但是其所處的地理位置嚴(yán)重阻礙了其工業(yè)生產(chǎn)的“三廢”排放，大量的有毒有機(jī)物與無(wú)機(jī)物未經(jīng)嚴(yán)格處理直接排入流經(jīng)該城市的黃河，加之河道頻繁的采砂，給水生生物的棲息、繁殖和生長(zhǎng)造成影響。因此，對(duì)黃河蘭州段進(jìn)行生態(tài)調(diào)查及水質(zhì)健康評(píng)價(jià)迫在眉睫。根據(jù)浮游生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)黃河蘭州市區(qū)段水質(zhì)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，ShannonWiener多樣性指數(shù)顯示水環(huán)境質(zhì)量為中污染。這與同流域的渭河水系和涇河水系水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果較相似[11-12]。因此，黃河蘭州市區(qū)段水質(zhì)同樣受人為活動(dòng)影響嚴(yán)重，需相關(guān)部門(mén)加大治污力度，保護(hù)和恢復(fù)黃河流域水域生態(tài)平衡。

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