三江源重點河段湖泊浮游動物群落結構與水質評價

陸 丹，張 靜，耿 昭 克，閔 敏

(1.青海省水文水資源勘測局，青海 西寧 810001； 2.長江流域水環境監測中心，湖北 武漢 430010)

1 研究背景

三江源是長江、黃河、瀾滄江的源頭匯水區，是我國重要的水源地及生態功能區[1]。隨著三江源國家公園的建立，三江源的生態文明建設被放在了突出地位。截至目前，三江源重點河段湖泊都鮮有相關的水生態監測調查，本文通過對該區域浮游動物群落結構、密度組成及水質狀況進行調查分析，初步摸清三江源重點河段湖泊浮游動物的背景值，以為三江源國家公園的水生態保護提供初步的基礎資料。

2 材料與方法

2.1 三江源地理概況

三江源地區地理位置為北緯31°39′～36°12′，東經89°45′～102°23′，是青藏高原的腹地和主體，以山地地貌為主，山脈綿延、地勢高聳、地形復雜，海拔為3 335～6 564 m。區內氣候屬青藏高原氣候系統，為典型的高原大陸性氣候，具有冷熱兩季交替、干濕兩季分明、年溫差小、日照時間長、輻射強烈、無四季區分的氣候特征[2]。

2.2 站點布置和調查時間

以《青海省水功能區劃(2015-2020年)》劃分的三江源主要河段和湖泊作為重點，本著水生態站點盡可能與水質監測站點一致的原則，選擇交通便利的站點作為監測站點。主要涉及10條河流和2個湖泊，共計23個站點，其中長江源12個(雁石坪、楚瑪爾河、沱沱河、通天河沿、仲達、尕拉、直門達、禪古電站、新寨、東風、隆寶灘、竹節寺)；瀾滄江源6個(野吉尼瑪、下拉秀、尕麻、扎曲公路橋、香達、多昌)；黃河源5個(扎陵湖、鄂陵湖、漁場、扎陵湖鄉、瑪多)。于2017年5月初、8月初和9月底進行了3次監測取樣。站點布置情況詳見圖1。

2.3 樣品采集測定

(1) 浮游動物定性樣品。用25號浮游生物網在表層緩慢劃“∞”拖曳采集3～5 min，過濾并用5%的福爾馬林固定保存，帶回實驗室，按《水庫漁業資源調查規范》(SL167-2014)鏡檢[3]。

(2) 浮游動物定量樣品。原生動物和輪蟲定量樣品在采集定性樣品前用采水器采集1.5 L。枝角類和橈足類定量樣品用采水器在表層取15 L水樣，經25號生物網過濾后轉移到50 mL的小方瓶中，用5%的福爾馬林保存帶回實驗室，按《水庫漁業資源調查規范》(SL167-2014)鏡檢[3]。

圖1 三江源重點河段湖泊浮游動物調查站點分布Fig.1 Distribution of zooplankton survey sites in important reaches and lakes of Three-River head-waters

(3) 水質樣品。按照《水環境監測規范》(SL219-2013)中樣品采集和保存方法執行[4]，均滿足現場平行樣采樣率不低于5%，全程序空白采樣率不低于5%的要求。主要的監測指標為水溫、pH、溶解氧、氨氮、高錳酸鹽指數、化學需氧量、總磷、總氮等，其中水溫、pH、溶解氧使用YSI6600多參數水質監測儀現場測量，其余項目在實驗室內完成，滿足平行樣測定、加標回收測定等測定率不低于5%的要求。

2.4 優勢度及優勢種的確定

群落優勢種選用McNaughton優勢度指數(Y)來確定：

Y=(ni/N)fi

(1)

式中，N為樣品中浮游動物總個體數，ni表示第i種的個體數，fi為第i種浮游動物在各樣點出現的頻率。本次研究以優勢度指數Y>0.02確定優勢種[5]。

2.5 數據統計及分析

浮游動物的種類、密度、優勢種、優勢度等監測計算結果來源于長江流域水環境監測中心(2017年長江流域水環境監測中心與青海省水環境監測中心合作項目：青海省三江源地區重點湖泊河段水生態調查)，水質理化指標評價測定結果來源于青海省水環境監測中心(水質監測整編成果)。利用Canoco5來分析浮游動物種類與理化因子之間的相關性。

3 監測結果

3.1 浮游動物種類

3次調查中，各監測站點共檢出浮游動物98種，其中原生動物23種，占浮游動物總物種數的23.4%；輪蟲51種，占52.0%；枝角類14種，占14.3%；橈足類10種，占10.2%。常見種包括：原生動物中的普通表殼蟲(Arcellavulgaris)、無棘匣殼蟲(Centropyxisecornis)、長圓砂殼蟲(Difflugiaoblongaoblonga)等；輪蟲中的螺形龜甲輪蟲(Keratellacochlearis)、無棘龜甲輪蟲(Keratellatecta)、鈍角狹甲輪蟲(Colurellaobtusa)、盤狀鞍甲輪蟲(Lepadellapatella)等；枝角類的圓形盤腸溞(Chydorussphaericus)、長額象鼻溞(Bosminalongirostris)；橈足類中的劍水蚤橈足幼體(CyclopoidaCopepodid)等。

從浮游動物種類組成的季節分布來看(見圖2)，5月有52種，8月有52種，9月有53種，3次監測共有種僅18種，季節更替明顯。

從空間分布來看，黃河源站點及隆寶灘浮游動物的種類數量較多。瀾滄江源和長江源頭各站點種類數量較少，主要原因是取樣站點流速較大，不適合大部分浮游動物生存。從時間分布來看，浮游動物種類數呈9月>8月>5月的趨勢。據水質監測，5月水溫顯著低于8，9月，在水溫較低的環境下，大部分的浮游動物會處于休眠狀態，因此種類數也較低。

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從三江源重點河段湖泊浮游動物種類組成來看(圖3～5)，原生動物和輪蟲占優勢，大多數監測站點3次均監測出，個別站點監測出1次或2次；大型浮游動物枝角類、橈足類主要出現在黃河源站點和隆寶灘，長江源和瀾滄江源站點偶有檢出。

圖2 5，8，9月三江源重點河段湖泊浮游動物種類對比Fig.2 Comparison of zooplankton species number in the important reaches and lakes of three-river head water in May,August and September

圖3 三江源重點河段湖泊5月浮游動物種類組成Fig.3 Zooplankton species composition in important reaches and lakes of Three-River head-waters of May

圖4 三江源重點河段湖泊8月浮游動物種類組成Fig.4 Zooplankton species composition in important reaches and lakes of Three-River head-wates of August

圖5 江源重點河段湖泊9月浮游動物種類組成Fig.5 Zooplankton species composition in important reaches and lakes of Three-River head-waters of September

3.2 浮游動物密度

三江源重點河段湖泊浮游動物密度介于0～3 201 ind./L(圖6～9)之間，明顯低于低海拔地區水域。其中，黃河源站點及隆寶灘浮游動物密度較大，長江源和瀾滄江源大部分站點較小，這與種類分布受河水流速影響的結論一致。

圖6 5，8，9月三江源重點河段湖泊浮游動物密度對比Fig.6 Comparison of zooplankton density in important reaches and lakes of Three-River head-wates in May, August and septemher

5月長江源站點除隆寶灘以外，浮游動物密度為0，瀾滄江源的下拉秀和扎曲公路橋浮游動物密度為0，密度最高的是漁場，為1 105 ind./L。8月長江源的雁石坪、沱沱河、通天河沿、尕拉、直門達、禪古電站、新寨和東風未檢出浮游動物，瀾滄江源的扎曲公路橋、香達和多昌未檢出浮游動物，密度最高的是漁場，為1 500 ind./L。9月長江源的沱沱河、仲達、直門達、東風村和瀾滄江源的下拉秀未檢出浮游動物，隆寶灘為密度最高的監測站點，為3 201 ind./L。

從三江源重點河段湖泊浮游動物密度組成來看(圖7～9)，與種類組成類似，仍然是原生動物和輪蟲占優勢，大型浮游動物枝角類、橈足類主要出現在扎陵湖、鄂陵湖和隆寶灘，其余站點偶有檢出，但組成比例很小。

圖7 三江源重點河段湖泊5月浮游動物密度組成Fig.7 Zooplankton density composition of important reaches and lakes of Three-River head-wates in May

圖8 三江源重點河段湖泊8月浮游動物密度組成Fig.8 Zooplankton density composition of August in important reaches and lakes of Three-River head-wates in August

圖9 三江源重點河段湖泊9月浮游動物密度組成Fig.9 Zooplankton density composition of important reaches and lakes of Three-River head-wates in September

3.3 優勢種的確定

三江源重點河段湖泊的優勢種組成，5月有4種，砂殼蟲(Difflugiasp)的優勢最為明顯；8月有6種，砂殼蟲(Difflugiasp)的優勢最為明顯，腔輪蟲(Lecane)優勢度次之；9月與8月一樣，共有6種優勢種，砂殼蟲(Difflugiasp)和急游蟲(Strombidium.sp)的優勢較為明顯(見表1)。

3次監測共計16種優勢種，僅砂殼蟲(Difflugiasp)1種同時出現在5,8,9月中，并且優勢度遠大于其他物種。砂殼蟲是貧營養水體的指示種[5]，由此可以看出，三江源重點河流湖泊水體屬于貧營養水平。

4 水質評價

4.1 浮游動物水質評價

浮游動物多數個體小，對環境變化很敏感，其種類組成、豐度、生物量和多樣性與水質及水體環境密切相關，是水體的一個重要表征指標[6-8]。由于本次調查的監測站點地處高原且常年氣溫較低，水體的初級生產力較低，各監測點的浮游動物種類數少且密度較低，常用的Shannon-Wiener多樣性指數、Margalef豐富度指數和Peilou均勻度指數評價法并不適合三江源地區，因此本研究采用浮游動物的指示種來評價水質。參考相關文獻[9-11]所述的污染指示生物，三江源重點河段湖泊出現了不同污染指示等級的生物，其中寡污的有砂殼蟲、長刺異尾輪蟲、郝氏皺甲輪蟲；寡污-β中污的有大肚須足輪蟲、疣毛輪蟲、螺形龜甲輪蟲等；α中污的有椎尾水輪蟲。由于浮游動物整體密度很低，沒有形成密度高峰，研究發現浮游動物寡污物種密度相對較大，由此可見，三江源地區重點河段湖泊水質狀態優良、水體清潔。

表1 三江源重點河段湖泊優勢種種類及優勢度
Tab.1 Species and degree of dominant species of important reaches and lakes of Three-River head-wates

時間優勢種優勢度時間優勢種優勢度5月砂殼蟲Difflugia sp0.26狹甲輪蟲Colurella obtusa0.02表殼蟲Arcella sp0.18鞍甲輪蟲 Lepadella sp0.02裂痕龜紋輪蟲Anuraeopsis fissa0.079月俠盜蟲Strobilidium sp0.25龜甲輪蟲Keratella sp0.11砂殼蟲Difflugia sp0.508月砂殼蟲Difflugia0.29急游蟲Strombidium.sp0.37腔輪蟲Lecane0.04腔輪蟲Lecane sp0.15裂痕龜紋輪蟲Anuraeopsis fissa0.04異尾輪蟲Trichocerca sp0.05龜甲輪蟲Keratella sp0.02多肢輪蟲Polyarthra sp0.02

4.2 理化指標水質評價

根據《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)[12]，采用單因子評價法對pH、氨氮、溶解氧、高錳酸鹽指數,化學需氧量、總磷、總氮指標進行評價。參與評價的23個監測站點的水質均優于或達到Ⅲ類水質標準(見表2)。

4.3 浮游動物與環境因子典范性分析

利用Canoco5對三江源重點河段湖泊浮游動物群落和環境因子進行典范對應分析，用于分析的環境因子主要有水溫、pH、氨氮、溶解氧、高錳酸鹽指數、化學需氧量、總磷、總氮和葉綠素a等9種。

表2 青海省三江源重點河段湖泊水質理化指標監測結果(平均值±標準偏差)

Tab.2 Monitoring results of lake water quality index (mean ±standard deviation) in important reaches and lakes of Three-River head-waters

站點水溫/℃pH氨氮/(mg·L-1)溶解氧/(mg·L-1)高錳酸鹽指數/(mg·L-1)化學需氧量/(mg·L-1)總磷/(mg·L-1)總氮/(mg·L-1)雁石坪9.7±2.28.2±0.10.040±0.0027.0±0.11.3±0.14±20.007±0.0030.68±0.15楚瑪爾河9.7±2.38.1±0.20.071±0.0106.4±0.32.3±0.29±30.007±0.0030.66±0.13沱沱河11.1±4.78.2±0.20.061±0.0196.3±0.21.9±0.49±10.007±0.0030.83±0.18通天河沿12.3±3.98.2±0.10.059±0.0286.6±0.21.9±0.39±20.007±0.0030.68±0.12仲達12.8±3.58.2±0.00.037±0.0117.0±0.41.3±0.27±20.007±0.0030.79±0.10尕拉12.7±3.78.2±0.10.049±0.0157.2±0.51.3±0.38±20.007±0.0030.76±0.12直門達12.9±3.98.2±0.10.049±0.0027.1±0.31.3±0.39±30.007±0.0030.77±0.05禪古電站11.5±2.88.3±0.00.042±0.0126.9±0.41.2±0.32±00.007±0.0030.65±0.08新寨13.8±5.48.4±0.10.091±0.0557.1±0.41.5±0.45±10.007±0.0030.79±0.07東風12.6±3.78.3±0.10.055±0.0217.4±0.91.4±0.34±40.005±0.0000.76±0.14隆寶灘12.5±5.28.4±0.30.099±0.0865.8±1.44.5±1.318±10.007±0.0030.80±0.17竹節寺8.7±2.78.3±0.00.068±0.0217.1±0.21.7±0.56±30.007±0.0030.77±0.05野吉尼瑪10.2±1.98.4±0.10.039±0.0026.9±0.11.8±0.65±30.007±0.0030.61±0.12下拉秀10.7±2.78.4±0.10.056±0.0277.1±0.21.3±0.33±20.007±0.0030.64±0.11尕麻11.5±3.68.3±0.10.056±0.0346.9±0.31.6±0.63±10.007±0.0030.61±0.10扎曲公路橋14.2±2.18.1±0.10.045±0.0246.7±0.41.3±0.15±30.007±0.0030.67±0.05香達16.0±2.48.1±0.00.046±0.0146.6±0.41.0±0.15±30.007±0.0030.71±0.05多昌15.2±2.48.1±0.10.031±0.0026.8±0.31.2±0.17±40.007±0.0030.70±0.07扎陵湖11.6±3.28.7±0.30.056±0.0177.0±0.12.5±0.112±20.007±0.0030.68±0.11鄂陵湖12.5±2.28.4±0.20.050±0.0027.2±0.32.4±0.411±00.007±0.0030.58±0.17漁場11.8±2.68.5±0.40.084±0.0616.8±0.11.9±0.811±10.007±0.0030.60±0.09扎陵湖鄉11.2±2.98.4±0.10.048±0.0127.2±0.52.0±0.411±10.007±0.0030.61±0.17瑪多11.6±2.28.5±0.10.050±0.0067.2±0.31.9±0.310±20.007±0.0030.58±0.13

4.3.1 重點河段分析

由CCA分析雙軸圖(圖10)可見，枝角類與葉綠素a、高錳酸高錳酸鹽指數、pH、化學需氧量呈顯著正相關；原生動物和輪蟲類受溶解氧和水溫的影響顯著，與葉綠素a、高錳酸鹽指數、pH、化學需氧量呈負相關；橈足類與氨氮和化學需氧量呈正相關，與pH、葉綠素a呈負相關(圖10)。

圖10 三江源重點河段浮游動物種類與環境因子CCA排序Fig.10 CCA bi-plot of zooplankton species and environmental factors in important reaches of Three-River head-waters

4.3.2 湖泊分析

從CCA分析雙軸圖(圖11)來看，原生動物與氨氮、高錳酸鹽指數、pH、溶解氧呈顯著性的正相關，與水溫和葉綠素a呈顯著負相關；輪蟲類受pH、水溫、氨氮和葉綠素a的影響顯著，與四者均呈正相關，與溶解氧和化學需氧量負相關；橈足類與葉綠素a和化學需氧量呈正相關，與pH、氨氮呈負相關；橈足類與氨氮、溶解氧和化學需氧量正相關，與pH、水溫和葉綠素a呈顯著負相關。

圖11 三江源重點湖泊浮游動物種類與環境因子CCA排序Fig.11 CCA bi-plot of zooplankton species and environmental factors in important lakes of Three-River head-wates

5 結論及建議

(1) 三江源重點河段湖泊的浮游動物種類數整體偏低，主要以原生動物為主，少見大型枝角類和橈足類。3次調查發現，各監測站點共檢出浮游動物98種，共有種僅18種，季節更替明顯。

(2) 三江源重點河段湖泊浮游動物密度介于0～3 201 ind./L，整體呈現9月>8月>5月的趨勢。

(3) 采用浮游動物的優勢種來評價水質，由于浮游動物整體密度很低，沒有形成密度高峰，研究發現浮游動物寡污物種數量較多、密度相對較大，可以反映出三江源重點河段湖泊水體清潔，水質狀態優良。理化指標評價結果顯示，參與評價的23個監測站點的水質均優于或達到Ⅲ類水質標準，表明三江源重點河段湖泊水質狀況良好。

(4) 用Canoco5對浮游動物種類和環境因子進行典范性分析發現，河流斷面中枝角類與葉綠素a、高錳酸鹽指數、pH、化學需氧量呈顯著正相關；原生動物和輪蟲類受溶解氧和水溫的影響顯著，與葉綠素a、高錳酸鹽指數、pH、化學需氧量呈負相關；橈足類與氨氮和化學需氧量呈正相關，與pH、葉綠素a呈負相關。湖泊斷面中原生動物與氨氮、高錳酸鹽指數、pH、溶解氧呈顯著正相關，與水溫和葉綠素a呈顯著負相關；輪蟲類受pH、水溫、氨氮和葉綠素a的影響顯著，與溶解氧和化學需氧量負相關；橈足類與葉綠素a和化學需氧量呈正相關，與pH、氨氮呈負相關；橈足類與氨氮、溶解氧和化學需氧量正相關，與pH、水溫和葉綠素a呈顯著負相關。

(5) 由于傳統的生物評價方法多用于低海拔湖泊河流，而青海屬于高寒地區，浮游動物種類密度偏少，傳統的生物評價方法在青海的適用性問題有待進一步研究。建議加強水生生物監測，建立符合本地實際情況的生物評價標準體系。