用浮游及底棲動物的種群結構和數量分布評價河水水質的研究

賈倩，胡亞偉，宋常吉，靳曉輝

1.黃河水利委員會黃河水利科學研究院；2.河南省農村水環境治理工程技術研究中心

經過近年來的發展，我國經濟、工業水平得到了很大的提升，但是這并不能改變我國農業大國的本質。為了確保農作物的正常生長，保證北方缺水地區能夠正常用水，黨中央提出了南水北調戰略，各地政府也積極響應號召，因地制宜開展引黃工程。為確保用水健康，需對選擇水域的水質進行檢測。

一、青石段、衛寧段概況

黃河衛寧段、青石段隸屬于寧夏引黃灌溉區域，是我國四大古老灌溉區之一，已有兩千多年的灌溉歷史，素有‘塞上江南’之美譽。灌區涉及沙坡頭、青銅峽、銀古橋和石嘴山等地區。

寧夏引黃灌溉區是寧夏主要棉糧油生產基地，是全國十二個主要糧食產區之一，對我國的農業發展起著重要作用。青石段、衛寧段是寧夏引黃灌區水文最為繁復的地帶，也是最易進行引黃的區域。

二、黃河衛寧段、青石段水域的水樣采集

（一）衛寧段、青石段水域的水樣采集時間、地點

本實驗小組于2019年6月、9月，在黃河衛寧段、青石段共設置8個采樣斷面，對水域內浮游及底棲動植物的種群結構和數量分布進行檢測，其具體分布為：沙坡頭壩下1、沙坡頭壩下2、青銅峽壩下1、青銅峽壩下2、銀古橋1、銀古橋2、石嘴山橋1、石嘴山橋2。

（二）黃河水樣的采集方法及相關處理方式

1.目標水域中浮游生物的采集

進行樣品采集時，要依據采集樣品的體型大小選擇最適合的采集工具。例如，使用25號浮游生物網采集小型浮游生物，使用13號生物網采集大型浮游生物。另外，要注意采集的深度和采集的手法，通常要在距表層0.5m處，以20～30cm/s的速度作“∞”形循回，緩慢拖動1至3min，或在水中沿表層托慮1.5～5.0m3水。

進行樣品定量的時候，要使用有機玻璃采集器在垂向上中下三層等量采集，其中進行浮游植物定量時共需選取3L水樣，進行浮游生物定量時共需選取10L水樣，然后將水樣進行混合、過濾，選取1L水樣裝瓶。

采集水樣后，要立即添加固定液，對水樣中的浮游動植物進行固定，保證其完整性。根據水樣中的浮游生物種類不同，要選取不同的固定液進行固定，常用的固定液有魯哥氏液、福爾馬林固定液等。固定完畢，將樣品帶回實驗室，靜置沉淀36～48h，用虹吸管小心抽調上清液至剩余20～25mL沉淀物，轉入30mL容量瓶中。

2.青石段、衛寧段水域中底棲生物的采集

選取具有代表性的河灘，劃定采樣區域，剔除其中的石塊，使用鑷子夾取采集區域中的底棲生物。若底質為砂或泥則用1/16m2和1/40m2改良彼德遜采泥器采集定量樣品，每個采樣點采集3個重復樣品，合為一個樣品分析。用40目分樣篩小心淘洗和篩取出各類標本，放入編號瓶中用5%福爾馬林固定。軟體動物的物種鑒定樣品用D形踢網進行采集。

（三）目標黃河區域內浮游及底棲生物的種類、密度、生物量的測定

1.青石段、衛寧段的浮游植物的相關生物特性的測定

通過顯微鏡觀察浮游植物的大小、形態，依據藻類分類標準確定樣品中的浮游植物的種屬，如有可能確定至種。

進行定量分析時，可參照《淡水浮游生物研究方法》等統計方法，精確統計到種的細胞數，然后依據文獻中的計算公式將其換算成每升含量。具體操作如下：將30mL容量瓶中的樣品液搖勻后，用定量吸管迅速準確吸取0.1mL水樣，注入0.1mL玻璃浮游生物計數框中（面積20×20mm2），蓋上蓋玻片，在10×40倍顯微鏡下觀察100個視野并計數，按照視野計數法，數量特別少時全片計數，每個樣品計數2片，取其平均值，每次計數結果與其平均值之差應不大于10%，否則增加計數次數。

浮游植物生物量的計算采用體積換算法，大多數浮游藻類的細胞形狀比較規則，可采用形狀相似的幾何體積公式來計算其體積。由于浮游植物大多懸浮于水中生活，其比重接近于所在水體的比重，即近于1，因此體積值可換算為重量值。形狀特殊的種類可分解為幾個部分測量，然后將結果相加，使用mg/L表示。

2.青石段、衛寧段浮游動物的相關生物特性的測定

浮游動物的計數主要分為原生動物、輪蟲和枝角類與橈足類的計數。其計數方式與浮游植物的統計方法相同，需要先確定細胞數，然后將其轉化為每升含量。

顯微鏡下檢測各類浮游動植物的種類、數量、大小，分別計算其密度、生物量。原生動物和輪蟲生物量的計算采用體積換算法。枝角類與橈足類生物量的計算采用測量不同種類的體長，用回歸方程式求解進行。

3.青石段、衛寧段底棲生物的相關生物特性的測定

于室內用解剖鏡和顯微鏡對底棲動物定性樣品進行物種分類鑒定。將所采樣品鑒定到屬或種，再分種逐一進行數量統計。樣品計數時，若標本損壞則只統計頭部。標本鑒定后計算，折算成每平方米的密度。用分析天平稱重，稱重前需將標本放到吸水紙上，吸去蟲體表面的水分，稱出每種的濕重量，再換算為以平方米為單位的種類密度及生物量。

（四）青石段、衛寧段浮游生物的物種多樣性及優勢種

1.青石段、衛寧段浮游生物多樣性

確定目標黃河水域中的浮游生物的多樣性，可使用相關轉換公式進行計算，具體方法為：

式中：H為多樣性系數，Ni代表第i種浮游生物的數量，N為浮游生物的總數量，S指物種數。

2.青石段、衛寧段浮游生物優勢種的確定

浮游生物的優勢種判定很簡單，根據浮游生物的出現頻率及個體數量進行判定，無需進行相關演算。

三、青石段、衛寧段水域中浮游及底棲生物種類

（一）青石段、衛寧段浮游植物的種類

通過實驗檢測可知，在2019年6月，青石段、衛寧段水域中共含有浮游植物6門28種，主要為硅藻和綠藻。在2019年9月，目標黃河水域中共含有浮游植物5門27種，以硅藻、綠藻為主，偶見甲藻門、隱藻門藻類。（見表1、表2）

表1 6月浮游植物種類組成

表2 9月浮游植物種類組成

（二）青石段、衛寧段浮游植物的密度及生物量

經過計算，發現青石段、衛寧段水域，在6月份浮游植物密度變化范圍為16.82-29.97×104個/L，生物量變化范圍為0.257-0.438mg/L。浮游植物的多樣性指數變化范圍是1.283-1.942，優勢種類主要為硅藻門，如小環藻、直鏈藻及等片藻等。（見表3、表4）

表3 6月浮游植物密度與生物量

表4 6月浮游植物多樣性指數與優勢種