黃河蘭州段浮游植物群落結構的研究

白海鋒，沈紅保,*，問思恩,，李瑞嬌，賈秋紅，余 斌，陳媛媛，李曉春

(1.中國水產科學研究院黃河水產研究所，陜西西安 710068；2.大連海洋大學水產與生命學院 ，遼寧省水生生物學重點實驗室，遼寧大連 116023)

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黃河蘭州段浮游植物群落結構的研究

白海鋒1，沈紅保1,2*，問思恩1,2，李瑞嬌1，賈秋紅1，余 斌1，陳媛媛1，李曉春2

(1.中國水產科學研究院黃河水產研究所，陜西西安 710068；2.大連海洋大學水產與生命學院 ，遼寧省水生生物學重點實驗室，遼寧大連 116023)

通過對黃河蘭州市區段21個采樣點位的浮游植物進行調查研究，并利用多樣性指數對該區段水質進行初步評價。結果表明，調查期間共檢出浮游植物8個門類87種屬，其中硅藻和綠藻在種類組成中占主導地位。浮游植物密度范圍為3.76×105～7.65×105ind./L，平均密度為5.54×107ind./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。在浮游植物種類中，以帽狀菱形藻(Nitzschiapalea)、美麗星桿藻(Asterionellaformosa)、普通等片藻(Diatomavulagare)和長等片藻(Diatomaelongatum)為絕對優勢種。Shannon-Wiener指數的變化范圍為2.03～2.97，平均值為2.43。通過綜合分析，認為黃河蘭州市區段水質整體受到中度污染，需加大力度保護。

黃河蘭州段；浮游植物；群落結構

浮游植物(phtyplankton)是一個生態學單位，是指所有在水中營浮游生活的具有葉綠素，營自養生活的微小植物，通常特指浮游藻類[1]。浮游植物具有種類多、世代時間短、對環境敏感和方便采集等特點，是指示河流水環境質量特征的極佳類群。浮游植物是天然水域食物鏈中最低一級營養級，也是重要的一個環節，其種類和數量的變化通過上行效應直接影響著初級消費者和次級消費者，在生態鏈中起著重要的營養供給作用。

蘭州市位于黃河蘭州段中部的河谷盆地中，市區河道全長78 km，流經四區一鎮，沿途接納很多支流[2]。針對黃河流域蘭州段的浮游生物的研究目前多集中在20世紀的河段浮游動物上[3-4]，對浮游植物的相關研究較少，并且這么多年來的區域經濟建設和人類活動對該河段水質的污染程度報道也較少。為此，筆者通過對黃河蘭州市區段浮游植物群落結構進行調查來初步評價目前的水污染狀況，希望為黃河蘭州段水生態環境保護提供理論參考。

1 研究方法

1.1 設置采樣點位根據黃河流經蘭州市的走向、地勢地貌特征以及人類活動的影響范圍，于2014年11月，在調查區段共設置7個采樣斷面。每個斷面設置左右岸和中間3個采樣點，其中，市區中上游設置6個斷面(共18個采樣點)，市區下游設置1個斷面(共3個采樣點)，斷面具體地理位置見圖1。

1.2 樣品采集與觀察根據黃河水質透明度小、含沙量高的特點，浮游植物樣品用有機玻璃采水器在水面下30 cm處取水樣5 000 ml，加入1.0%～1.5%體積分數的魯哥試液固定，固定樣本在室內靜置24～36 h，用細小虹吸管濃縮定容至30 ml。混勻濃縮樣品，依據相關文獻[5-6]，在生物顯微鏡下鑒定種類并計數。

1.3 數據處理與分析密度計算公式：N=(Vs×n)/(V×Va)。 式中，N為1 L水中浮游植物個體數(ind./L)，V為采樣體積(L)，Vs為沉淀體積(ml)，Va為計數體積(ml)，n為計數所得的個體數。 生物量依據文獻[5]中各種類個體濕重換算。 Shannon-Wiener多樣性指數(H)、Pielou均勻度指數(J)、Margalef 豐富度指數(D)采用Biodiversity Profession 2.0計算。

2 結果與分析

2.1 浮游植物種類組成在調查區域21個采樣點位共檢出浮游植物87種，隸屬8個門。其中硅藻門(Bacillariophyta)45個種，綠藻門(Chlorophyta) 16個種，藍藻門(Cyanophyta) 12個種，裸藻門(Euglenophyta) 6個種，金藻門(Chrysophyta) 3個種，甲藻門(Pyrrophyta)2個種，隱藻門(Cryptophyta)2個種，黃藻門(Xanthophyta)1個種。從浮游植物的種類上來看，硅藻門的種類數最多，占種類總數的51.7%，其次是綠藻門和藍藻門，分別占種類總數的18.4%和13.8%(圖2)。從空間分布來看，H5和H7兩個采樣斷面種類數顯著小于其他斷面，其他采樣斷面的浮游植物種類數差別不大，均多于50個種(圖3)。

2.2 浮游植物現存量調查區域浮游植物密度變化范圍為3.76×105～7.65×105ind./L，平均密度為5.54×107ind./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大體相同，均在H3斷面達到最大值。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

2.3 浮游植物多樣性經數據處理和分析，調查區域浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數的變化范圍為2.03～2.97，Margalef豐富度指數變化范圍為1.37～2.38，Pielou均勻度指數變化范圍為0.45～0.61。其中，Shannon-Wiener多樣性指數和Margalef豐富度指數擬合得較好，Pielou均勻度指數則變化很小。一般來說，多樣性指數越高，水質越好。調查發現，黃河蘭州段H4采樣斷面的多樣性指數呈現最低值，表明此處水質受污染相對較嚴重。根據浮游生物多樣性指數水質評價標準[7]，綜合多樣性指數結果，可初步評價出黃河蘭州市區段水質受到中度污染，需要加強污染治理力度。

3 結論與討論

此次調查發現，黃河蘭州段采集到87種浮游植物，硅藻種類最多，占51.7%，綠藻次之，占18.4%。這種以硅藻和綠藻為主的種類組成與國內許多河流的浮游植物種類組成相一致。袁永鋒等[8]對黃河干流中上游水生生物資源調查結

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

一般認為，Shannon-Wiener指數是一種能較好反映生物個體密度、群落結構、生境狀況差異的指數。當H值處于0～1時，水質受到嚴重污染；當H值處于1～3時，水質受到中度污染，當H值>3時，水質被認為輕或無污染。而且，水環境受到污染，物種的分布范圍差異較大時，J值降低。當J值在0～0.3時，水體受到嚴重污染；當J值處于0.3～0.5時，水質受到中度污染；當J值處于0.5～0.8時，水質受到輕度污染。此外，豐富度越高，水質狀況越好，反之水質越差。當D值處于0～3時，水質處于重污染，D值處于3～4時，水質處于中污染，D值處于4～5時，水質處于寡污染，D值>5時，水質無污染。

蘭州是我國重要的石油化工生產基地，但是其所處的地理位置嚴重阻礙了其工業生產的“三廢”排放，大量的有毒有機物與無機物未經嚴格處理直接排入流經該城市的黃河，加之河道頻繁的采砂，給水生生物的棲息、繁殖和生長造成影響。因此，對黃河蘭州段進行生態調查及水質健康評價迫在眉睫。根據浮游生物多樣性指數水質評價標準對黃河蘭州市區段水質評價發現，Shannon-Wiener多樣性指數顯示水環境質量為中污染。這與同流域的渭河水系和涇河水系水質評價結果較相似[11-12]。因此，黃河蘭州市區段水質同樣受人為活動影響嚴重，需相關部門加大治污力度，保護和恢復黃河流域水域生態平衡。

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國家科技基礎條件平臺建設項目(2015DKA30470-011)；公益性行業(農業)科技專項(201303050-06)。

白海鋒(1977-)，男，陜西扶風人，工程師，碩士，從事流域生態學研究。*通訊作者，高級工程師，碩士，從事水生態環境保護研究。

2015-04-20

S 181

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0517-6611(2015)16-243-02