黃河花園口浮游植物采集方法比較

代杜娟，宗江龍，張 洋，李 聰，楊 越，湯一帆，董 靜，張 曼，高云霓，李學(xué)軍＊，秦祥朝

(1.河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453007；2.生態(tài)環(huán)境部黃河流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與科學(xué)研究中心，鄭州 450004）

浮游植物是淡水生態(tài)系統(tǒng)的主要初級生產(chǎn)者，其豐度及生物量可反映水體初級生產(chǎn)力及水體水質(zhì)狀況，常用做水環(huán)境評價(jià)的指標(biāo)之一[1]。浮游植物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)查工作需要采集水樣，但水樣采集方法直接影響著水體中浮游植物的群落結(jié)構(gòu)，同一采集位置不同采樣方式采集到浮游植物的種類、數(shù)量、個體大小均有很大差異。

黃河是中國第二大河，上游流經(jīng)青藏高原、黃土高原，降水量少，植被覆蓋率低[2]。受上游水流沖刷作用，黃河中下游泥沙含量大，含沙量高達(dá)35 kg/m3[3]，黃河流域中下游尤其是黃河干流浮游植物含量少，浮游植物的采集和鑒定工作困難。按照《水和廢水監(jiān)測分析方法（第4版）》[4]浮游植物常規(guī)采樣采集方法是直接取水樣進(jìn)行固定，固定濃縮后在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行種類和數(shù)量鑒定工作，然而常規(guī)采樣方法采水量較小，較適用于小型湖庫等小水面水體。對于水體面積大、流速高、含沙量大的黃河干流，常規(guī)采樣方法采集到的樣品中泥沙量高，鑒定工作困難，浮游植物種類偏少，不能較好地反映采樣點(diǎn)浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成。據(jù)此，為探究適于含沙量高水體浮游植物采集方法，作者以黃河花園口為試點(diǎn)，對比了不同采樣方法調(diào)查下浮游植物群落組成，并從中初步提出適宜的采樣方法。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)信息

本次采樣試點(diǎn)位于河南省鄭州市惠濟(jì)區(qū)，處于黃河中下游段花園口（34°53′14.93″N，113°50′0.86″E），采樣點(diǎn)處于干流與河灘交匯處，浮游植物類群較豐富。

1.2 浮游植物樣品的采集與鑒定

1.2.1 浮游植物樣品的采集

采樣方法見表1（1#-7#，其中8#為采集水樣沉降5 min后底部浮游藻類分析）。常規(guī)采樣方式是用機(jī)玻璃采水器采集水樣1 L于采樣瓶，然后立即用1%魯哥式固定液（Lugol’s solution）進(jìn)行固定[5]。采集網(wǎng)過濾方法是用采水器從不同方向采集水樣，倒入40 L水桶靜置，按照表格采集不同沉降時(shí)間、采集網(wǎng)孔徑及不同部位的水樣，過采集網(wǎng)后收集至100 mL采樣瓶中，立即用1%魯哥式液固定。

表1 黃河花園口浮游植物采樣方法

1.2.2 浮游植物樣品的鑒定

固定好的浮游植物用濃縮管利用虹吸原理進(jìn)行濃縮，濃縮后的樣品搖勻后用移液器吸取100 μL置于浮游植物計(jì)數(shù)框（20 mm×20 mm×0.25 mm）中，在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行浮游植物種類和數(shù)量鑒定并采用Lioo顯微可視化系統(tǒng)拍攝浮游植物光鏡照片。利用Microsoft Excel 2016計(jì)算浮游植物豐度、生物量、生物多樣性等。

2 結(jié)果

2.1 浮游植物種類組成

在花園口試點(diǎn)，共采集浮游植物計(jì)37種，隸屬于藍(lán)藻門、硅藻門、甲藻門、裸藻門和綠藻門（見表2和圖1）。其中硅藻門占比最多，占67.57%，甲藻門占比最少，占比2.70%。從種類數(shù)來說，1#和2#采樣方式采集到的浮游植物種數(shù)相同，3#采樣方式的采集到的浮游植物種類數(shù)略低于前兩種，從種類數(shù)上看，35 μm采集網(wǎng)過濾（2#、3#和4#）比10 μm采集網(wǎng)過濾（5#、6#和7#）采集到的浮游植物種類多，這可能是因?yàn)?0 μm孔徑采集網(wǎng)更容易被泥沙堵住，在采集后清理泥沙過程中會造成浮游植物損失。

圖1 花園口浮游植物門類分布（左）和不同采樣方式采集的浮游植物種類數(shù)（右）

表2 不同采樣方法下浮游植物種類分布

2.2 不同采樣方法下浮游植物豐度和生物量

由豐度和生物量的數(shù)據(jù)可看出，常規(guī)采樣方式（1#) 采集到的浮游植物豐度和生物量顯著高于其它采樣方式。35 μm采集網(wǎng)采集到的浮游植物的豐度和生物量較高于10 μm采集網(wǎng)，這可能是因?yàn)?0 μm采集網(wǎng)過密，容易堵塞，采集到的浮游植物被泥沙截留，這種情況在經(jīng)過較長時(shí)間沉淀后有所好轉(zhuǎn)（7#），但經(jīng)長時(shí)間沉淀后沉淀物里浮游植物含量增多（8#），不能代表該水域浮游植物的總體情況（見圖2）。

圖2 不同采樣方法下浮游植物豐度（a）及門類占比（b）和生物量（c）和門類占比（d）

從門類占比上來看，35 μm采集網(wǎng)過濾短時(shí)間沉降（2#、3#）的采樣方式較好地保留了浮游植物的群落結(jié)構(gòu)，與常規(guī)采樣方式相差不大，10 μm采集網(wǎng)過濾長時(shí)間沉淀的采樣方式與常規(guī)采樣方式浮游植物在豐度和生物量的門類組成上相差不大，但在絕對豐度和生物量上遠(yuǎn)低于常規(guī)采樣方式。

2.3 不同采樣方法浮游植物優(yōu)勢種

以優(yōu)勢度>5%定義浮游植物優(yōu)勢種。從優(yōu)勢組成上來看，花園口浮游植物主要優(yōu)勢種為谷皮菱形藻和亞針尖菱形藻。其中，1#、2#和3#在主要優(yōu)勢種組成上相差不大，這與之前的豐度及種類數(shù)的結(jié)果相符合。而長時(shí)間的沉降和10 μm采集網(wǎng)過濾的采樣方式下采集到的浮游植物優(yōu)勢種類數(shù)較多，這可能是因?yàn)檫@幾種采樣方式采集到的浮游植物豐度和生物量較低，偶見種在整體上的占比增高，在計(jì)算后得出其為優(yōu)勢種類。

2.4 不同采樣方法下浮游植物多樣性指數(shù)

花園口浮游植物多樣性以香濃-維納多樣性指數(shù)為參考，總體來看多樣性指數(shù)結(jié)果相差不大，但可以看出5#～7#采樣方式的多樣性指數(shù)較高，而1#～4#采集到的浮游植物多樣性較低于后幾種采樣方式（見表3和圖3）。

表3 不同采樣方法浮游植物優(yōu)勢種

圖3 不同采樣方法下浮游植物的多樣性指數(shù)變化

3 討論

黃河干流水體泥沙含量大，浮游植物含量較低，常規(guī)采樣采水量少，不能很好地反映出采樣地的浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成。由浮游植物豐度和生物量的結(jié)果可以看出，常規(guī)采樣適宜于評估浮游藻類豐度和生物量，但浮游藻類種類數(shù)偏少。據(jù)此，作者建議對泥沙量高的水體，以常規(guī)采樣（可適當(dāng)增加采樣體積）為主評估浮游植物豐度和生物量，以35 μm采集網(wǎng)過濾為輔的方法補(bǔ)充浮游藻類種類數(shù)及生物多樣性。如果泥沙含量特別大，建議先沉降1 min左右再過濾網(wǎng)收集，防止網(wǎng)孔堵塞。

附圖：黃河浮游植物部分優(yōu)勢種類