螞蟻河流域浮游生物資源調查及多樣性分析

石金磊，王立權，趙文超，景夢園

(黑龍江大學水利電力學院，黑龍江 哈爾濱 150080)

螞蟻河(又稱螞蜒河)，是松花江右岸的較大支流，位于黑龍江省南部。發源于張廣才嶺西坡，流經尚志、延壽、方正3個縣(市)，至方正縣境北端于通河縣城對岸注入松花江，全長280.08 km，流域總面積10847.4 km2。浮游生物作為水生態系統中其他生物生產力的基礎，在物質循環和能量流動方面具有重要意義，且浮游生物種類組成及物種多樣性能反映群落結構復雜程度，也能反映水生生態系統相關變化[1-4]。梯級灌區的開發會改變流域的天然徑流過程，使得流域生境破碎化且該流域沿途受人類活動影響，浮游生物群落結構破壞嚴重。目前，隨著地區工農業生產、水利水電工程建設導致螞蟻河流域的水體環境發生了變化。因此，本研究通過對螞蟻河段流域內的浮游生物進行定性、定量分析，并采用Shannon-Wiener生物多樣性指數對該流域水質進行評價。

1 調查研究方法

1.1 調查地點及時間

評價區域共設置9個采樣點(表1；圖1)，依次為S1(亞布力鎮)、S2(葦河鎮)、S3(一面坡鎮)、S4(尚志市)、S5(延河縣)、S6(延壽縣)、S7(六團鎮)、S8(會發鎮)、S9(三門于家屯)，于2018年7月采集浮游生物。

圖1 螞蟻河流域浮游生物采樣點分布

表1 螞蟻河和水庫水生生物調查采樣點

1.2 調查及評價方法

浮游生物采集、定性、定量分析參照張覺民和何志輝(張覺民主編，1991，農業出版社，pp.12-122)的方法，鑒定分析依據胡鴻鈞(1980，上海科學技術出版社，pp.27-520)，王家楫(1961，科學出版社，pp.1-343)和章宗涉和黃祥飛(1991，科學出版社，pp.40-327)的方法，運用Shannon-Wiener多樣性指數進行多樣性分析和水質評價。

2 結果與分析

2.1 浮游植物

2.1.1 浮游植物種類

經鑒定，調查共檢出浮游植物共計6門118種屬。其中，硅藻門的種類最多，57種屬，占48.31%；綠藻的種類次之，為37種屬，占31.36%；裸藻門15種屬，占12.71%；藍藻門4種屬，占3.39%；金藻門3種屬，共占2.54%；隱藻門2種屬，占1.69%(圖2)。

圖2 螞蟻河浮游植物種類組成

從各采樣點的水平分布來看，三門于家屯種類數次之為3門39種屬，會發鎮種類數最多為5門40種屬，尚志市種類數為5門35種屬，六團鎮和一面坡鎮種類數相同，均為5門34種屬，延河鎮種類數為6門29種屬，延壽縣種類數為4門28種屬，葦河鎮種類數為5門25種屬，亞布力鎮的種類數最少為4門23種屬(圖3)。

圖3 螞蟻河浮游植物種類組成的水平分布

2.1.2 浮游植物密度

根據鏡檢浮游植物的種類、數量，計算出各采樣點浮游植物的密度。螞蟻河浮游植物數量平均為0.2501×104ind/L。其中，硅藻的數量最多，0.1163×104ind/L，占46.50%；綠藻次之，為0.0998×104ind/L，占39.90%；藍藻的數量為0.017×104ind/L，占6.80%；隱藻、裸藻相對較少，分別為0.0084×104ind/L，0.0074×104ind/L，共占6.32%；金藻的數量最少，0.0011×104ind/L，占0.48%(表2)。

表2 螞蟻河浮游植物數量分布 單位：104 ind/L

從各采樣點的水平分布來看，三門于家屯浮游植物的數量較高，0.351×104ind/L；一面坡鎮次之，0.321×104ind/L；尚志市的數量為0.3161×104ind/L；會發鎮和六團鎮浮游植物的數量相差不多，分別為0.264×104ind/L和0.2415×104ind/L；葦河鎮、亞布力鎮和延壽縣采樣點浮游植物的數量分別為0.21×104ind/L、0.1944×104ind/L和0.1848×104ind/L，延河鎮采樣點浮游植物的數量最低，為0.1683×104ind/L(圖4)。

圖4 螞蟻河浮游植物數量的水平分布

2.1.3 浮游植物生物多樣性

采用Shannon-Weiner指數計算水域各采樣點浮游植物多樣性指數(表3)，從而來評價螞蟻河流域的水水質評價標準(表4)，其各采樣點的值均在1～2范圍之間。因此，螞蟻河水質處于中等污染水平。

表3 螞蟻河各采樣點浮游植物多樣性指數

表4 水質評價標準

2.2 浮游動物

2.2.1 浮游動物種類

本次調查共發現浮游動物經鑒定共計4類30種屬(表5)。其中，原生動物種類較多，12種屬，占40%；輪蟲種類次之，8種屬，占26.67%；枝角類和橈足類種類最少，均為5種屬，共占33.33%(圖5)。

圖5 螞蟻河浮游動物種類組成分布

表5 螞蟻河流域浮游動物種類組成與分布

續表5

從各采樣點的水平分布來看，三門于家屯采樣點浮游動物的種類組成最多，為4類18種屬；會發鎮采樣點浮游動物的數量次之，為3類9種屬；延河鎮采樣點浮游動物的數量為4類6種屬；六團鎮采樣點浮游動物的數量為2類6種屬；延壽縣采樣點浮游動物的數量為3類4種屬；葦河鎮和亞布力鎮采樣點浮游動物的數量均為2類4種屬；尚志市采樣點浮游動物的數量為3類3種屬；一面坡鎮采樣點浮游動物的數量最少，為2類2種屬(圖6)。

圖6 螞蟻河浮游動物種類組成的水平分布

2.2.2 浮游動物密度

螞蟻河浮游動物的數量總計為23.22ind/L。其中，原生動物的數量最多，為7.76ind/L，占33.42%；輪蟲和橈足類數量相差不多，分別為6.89ind/L和6.86ind/L，分別占29.67%和29.54%；枝角類最少為1.71ind/L，占7.37%(表6)。

表6 螞蟻河浮游動物數量分布 單位：ind/L

從各采樣點的水平分布來看，三門于家屯采樣點浮游動物的數量最多，93ind/L；延河鎮采樣點浮游動物的數量次之，為23.1ind/L；會發鎮、六團鎮采樣點浮游動物的數量相差不多，分別為20ind/L和19ind/L；延壽縣采樣點浮游動物的數量為16ind/L；亞布力鎮采樣點浮游動物的數量為12.8ind/L；葦河鎮采樣點浮游動物的數量為10.8ind/L；尚志市采樣點浮游動物的數量為8.4ind/L；一面坡鎮采樣點浮游動物的數量最少，為5.86ind/L(圖7)。

圖7 螞蟻河浮游動物數量的水平分布

2.2.3 浮游植物生物多樣性

浮游動物多樣性同樣可作為反映河流健康的生物指標，采用Shannon-Wiener指數計算水域各采樣點浮游動物多樣性指數(表7)，螞蟻河各采樣點的浮游動物多樣性指數均在1～2的范圍之間，該流域水質處于中等污染水平。

表7 螞蟻河各采樣點浮游動物多樣性指數

3 討論

3.1 浮游生物分布情況

佟斌等(2018)研究表明，該地區在凍融交替時和農業生產過程中會對螞蟻河水體造成一定程度的氮磷污染。河岸緩沖帶濕地是該地區流域內典型的水陸過渡型生態系統，對地表徑流中污染物的凈化作用是調節流域水系統生物地球化學循環、維系水生態系統健康的重要保障，濕地植物系統具有很強的凈化[5]。這表明三門于家屯浮游生物量與流域下游污染情況和水質特征具有相關性。尚志市、延河鎮位于延壽縣上游，屬于河流至灌溉區的過渡區，此區流速開始降低，水面加寬，有利于浮游動物的生存，且河口上游的支流不斷有浮游生物的匯入。水底以砂石、淤泥為主，營養鹽豐富，浮游生物種類數量較多；三門于家屯、會發鎮、六團鎮等區域內浮游生物種類數量多，這與其地區水環境特征相關。而本研究中螞蟻河流域內已建成多處灌溉區，梯級灌溉區的建設改變了河流天然徑流和開放性水生態系統特征，浮游生物的資源量在很大程度上取決于上游和支流的匯入，研究結果表明流域內浮游生物分布特征為灌溉區高于河道，下游顯著高于上游。

3.2 浮游生物多樣性分析

生物多樣性是反映生物群落結構特征的重要參數，也是衡量群落結構穩定性的一個重要尺度，通常多樣性越高，群落中的物種組成就越豐富，結構就越穩定[6]。反之，物種組成越單一，群落結構就越不穩定。同時，Shannon-Wiener多樣性指數常用于表示群落組成的復雜程度，重復性越小，復雜程度就越高，值就越大。本研究結果表明，各個采樣點浮游生物指數均在1～2的范圍內；而總體水平上，各樣點的浮游生物多樣性指數H值水平變化不大，說明該流域浮游生物群落結構較一致，種類較少，群落組成重復性較大，群落的穩定性較低。浮游生物多樣性較低的原因一方面可能是調查期間為7月，僅較利于硅藻和綠藻等生殖存活；另一方面螞蟻河灌區開發的建設，切斷了河流的連通性，阻礙水生生物的自然遷移，進而使浮游生物群落結構趨異單一化，生物多樣性降低。本次調查時間為夏季，只能代表該流域豐水期浮游生物群落分布情況，對于全年的整體變化規律，尚需進一步探討。

3.3 螞蟻河水質評價

浮游生物多樣性與水質存在相關性，可作為反映河流健康的生物指標。通過采用Shannon-Weiner多樣性指數來評價螞蟻河流域的水質，H值等于0為嚴重污染，0～1為重污染富營養型，1～2為中污染中營養型，2～3為輕污染中營養型，大于3為清潔貧營養型，據此評價該流域屬于中污染中營養型水體類型。硅藻門和橈足類在各樣點分布比例最多，其硅藻門的優勢種類梅泥小環藻為富營養化水體的代表種類[7]，橈足類的劍水蚤適合生活在中度污染的水體中[8]。浮游動物輪蟲門在本次流域的常見種螺形龜甲輪蟲為耐污種[9](施利民等，2016)，該物種出現也說明該水體處于富營養化狀態。此外，該流域水體中浮游生物耐污種出現頻率較高，這表明水體向富營養化方向發展，需進一步加強流域內水環境保護和管控，防止水質惡化。

4 結語

這項研究的結果對河流的生態保護和水質恢復有一定的深遠意義。但是，由于數據的限制，只用了一次采樣活動的數據來分析河流的水質特征，有一定的偶然性，本節的討論有些欠缺。通過長期收集浮游生物，并使用適當的水質物理化學指標進行分析，從各采樣點的水平分布來看，三門于家屯采樣點浮游動物的種類組成最多；會發鎮采樣點浮游動物的數量次之；一面坡鎮采樣點浮游動物的數量最少。其次研究區域中的浮游生物與水質存在著相關性，通過此關系有利于明確水質現狀及控制污染物的輸入，這也是今后研究工作的重點。