郝媛媛，孫國(guó)鈞，張立勛＊＊，龔雪平，許莎莎，劉慧明，張 芬

(1:蘭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，蘭州730000)

(2:蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，蘭州730000)

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)維持水生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著非常重要的作用，其生物量的多寡也直接影響水生態(tài)系統(tǒng)中其它水生生物的正常代謝［1］以及水的理化性質(zhì)［2］，同時(shí)，水質(zhì)的改變也影響著浮游植物的個(gè)體、種群和群落［3－6］.因此，浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征是評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)［7］，因其能夠反映水環(huán)境的污染狀況［8］且具有常規(guī)理化檢測(cè)手段所欠缺的綜合性、長(zhǎng)期性及靈敏性等特點(diǎn)［9］，而被廣泛用于水質(zhì)的生物學(xué)評(píng)價(jià)［1］.近年來(lái)我國(guó)學(xué)者利用浮游植物監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)水體污染狀況的研究多集中在長(zhǎng)江［10－13］、黃河［14－15］、黑龍江［16］等外流河及其支流流域，對(duì)內(nèi)陸河流域的研究較少，僅有格爾木河［17］、塔里木河多浪水庫(kù)［18］和黑河流域部分河段和水庫(kù)［19－22］浮游植物的研究報(bào)道.

黑河流域是我國(guó)河西地區(qū)最大的內(nèi)陸河流域，是河西地區(qū)的重要水源之一.近年來(lái)，人類(lèi)活動(dòng)的加劇致使黑河流域的生態(tài)環(huán)境急劇變化，且不同程度地改變和正在改變著該河流徑流量的季節(jié)分配，與徑流相關(guān)的若干環(huán)境因子也發(fā)生了改變［23－24］，而環(huán)境因子的改變勢(shì)必影響浮游生物群落的結(jié)構(gòu)特征［25－30］.關(guān)于黑河流域浮游植物的研究已有零星報(bào)道［19－22］，但多集中在1980s和1990s，且研究區(qū)域均為中游，對(duì)全流域浮游植物的調(diào)查研究至今未見(jiàn)報(bào)道.本研究通過(guò)對(duì)黑河流域浮游植物種類(lèi)、密度、優(yōu)勢(shì)種及其優(yōu)勢(shì)度的研究，探討了黑河全流域浮游植物的群落特征，并分析了生物多樣性在上、中、下游的形成機(jī)制，同時(shí)利用生物多樣性指數(shù)從生物學(xué)角度對(duì)流域水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，此外，運(yùn)用相關(guān)性分析探討了浮游植物豐度與水質(zhì)理化指標(biāo)之間的關(guān)系，以期為該流域水生生物資源的科學(xué)管理和可持續(xù)利用提供參考，并為黑河流域乃至西北內(nèi)陸河流域水質(zhì)評(píng)價(jià)及水體生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)域及方法

1.1 研究區(qū)域概況及采樣點(diǎn)設(shè)置

黑河(37°45'～42°40'N，96°42'～102°04'E)是繼塔里木河之后的我國(guó)第二大內(nèi)陸河，干流全長(zhǎng)約821 km，流域面積12.8×104km2［31］.黑河發(fā)源于青藏高原東北緣的祁連山地，從鷹落峽出祁連山，入張掖綠洲，經(jīng)正義峽流入內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗荒漠綠洲，最終注入東、西居延海［22］，流經(jīng)青海、甘肅和內(nèi)蒙古三省(自治區(qū)).流域地勢(shì)南高北低、地形復(fù)雜，自上而下可劃分為祁連山地、河西走廊沖- 洪 積平原和阿拉善剝蝕高平原［31］.本研究樣本采集分2次進(jìn)行，2009年7----8月對(duì)黑河全流域進(jìn)行了系統(tǒng)而全面的調(diào)查，共布設(shè)采樣點(diǎn)45個(gè)，2010年7 ---10月以重復(fù)驗(yàn)證為目的，查缺補(bǔ)漏，盡量使黑河的各個(gè)大小支流都有樣點(diǎn)分布，又布設(shè)采樣點(diǎn)49個(gè).經(jīng)過(guò)篩選和去重，最終確定全流域研究樣點(diǎn)76個(gè)(圖1)，根據(jù)黑河的自然環(huán)境特征，以鷹落峽和正義峽為界將全流域分為上、中、下游三個(gè)區(qū)域，其中上游33個(gè)(S1～S33)、中游27個(gè)(S34～S60)、下游16個(gè)(S61～S76)樣點(diǎn).

1.2 研究方法

1.2.1 浮游植物定性分析 采 用25#浮游生物網(wǎng)，根據(jù)實(shí)測(cè)截面水深，選擇中上層水位，以“∞”字型來(lái)回?fù)迫? min，將取得的水樣裝入50 ml帶蓋采集管內(nèi)，撈取工作重復(fù)3次，并加入3%甲醛固定液(按照水樣∶固定劑=4∶1)進(jìn)行固定，編號(hào)后帶回實(shí)驗(yàn)室，采用常規(guī)方法［32］在顯微鏡下進(jìn)行種類(lèi)鑒定［33－35］，本文采用《中國(guó)淡水藻類(lèi)——系統(tǒng)、分類(lèi)及生態(tài)》中的分類(lèi)系統(tǒng)［33］對(duì)所檢浮游植物進(jìn)行分類(lèi).

1.2.2 浮游植物定量分析 使 用水生生物采水器(1 L)，在水面上、中、下層分別采集水樣，混合后裝入1.5 L帶蓋采集瓶，立即用魯哥試劑進(jìn)行固定(每升水樣加入15 ml魯哥試劑)，統(tǒng)一編號(hào)，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行定量分析研究.采用直接計(jì)數(shù)法，將加入魯哥試劑的定量水樣沉淀48 h，濃縮至約30 ml，搖勻后迅速吸取0.1 ml濃縮液置于0.1 ml浮游生物計(jì)數(shù)板內(nèi)，在10×40倍光學(xué)顯微鏡下按視野法進(jìn)行計(jì)數(shù)，每個(gè)樣品做5個(gè)平行實(shí)驗(yàn)并取其平均值(每次計(jì)數(shù)結(jié)果與平均值之差應(yīng)≤15%，否則重新計(jì)數(shù))，最后計(jì)算出1 L水樣中浮游植物的個(gè)體數(shù)(即為豐度，單位cells/L).

圖1 黑河流域浮游植物采樣點(diǎn)分布Fig.1 The distribution of phytoplankton sampling sites in Heihe River basin

1.2.3 水質(zhì)水文分析 在采集浮游生物樣品的同時(shí)，在野外現(xiàn)場(chǎng)使用GPS測(cè)定各樣點(diǎn)經(jīng)緯度、海拔等地理指標(biāo);哈希便攜式水質(zhì)儀、濁度儀以及硬度試劑盒等儀器測(cè)定鹽度、硬度、電導(dǎo)率、溶解氧、總?cè)芙庑怨腆w、pH值、濁度等水質(zhì)指標(biāo).每個(gè)樣點(diǎn)各取550 ml水樣2瓶，一瓶不加保存劑，另一瓶加入2 ml(1∶1)硫酸，編號(hào)后于低溫下保存運(yùn)輸，于室內(nèi)用重量法測(cè)定懸浮物、重鉻酸鉀滴定法測(cè)定化學(xué)需氧量、水楊酸分光光度法測(cè)定氨氮、紫外分光光度法測(cè)定總氮、鉬酸銨分光光度法測(cè)定總磷等其他水質(zhì)指標(biāo)［36－37］.

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

1.3.1 優(yōu)勢(shì)度 優(yōu)勢(shì)種的優(yōu)勢(shì)度(Y)計(jì)算公式［38］為:

式中，Y為優(yōu)勢(shì)度，ni為樣品中第i種浮游植物的個(gè)體數(shù)，N為樣品中浮游植物總個(gè)體數(shù)，fi為第i種浮游植物在各樣點(diǎn)出現(xiàn)的頻率，當(dāng)Y≥0.02時(shí)的物種為優(yōu)勢(shì)種.

1.3.2 生物多樣性及其相關(guān)指數(shù) 生物多樣性及其相關(guān)指數(shù)采用Shannon－Wiener多樣性指數(shù)［39］(H)、Pielou均勻度指數(shù)［40］(E)、Simpson 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)［41］(Ds)，計(jì)算公式分別為:

式中，S為浮游植物的種類(lèi)數(shù).H值在0～1.0為重度污染，1.0～3.0為中度污染，＞3.0為輕度污染或無(wú)污染;E 值在0 ～0.3 為重度污染，0.3 ～0.5 為中度污染，0.5 ～0.8 為輕度污染［42］.

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到浮游植物的優(yōu)勢(shì)度、Shannon－Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù);用MATLAB軟件對(duì)浮游植物豐度與環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析;文中圖表由Origin 7.5軟件生成.

2 結(jié)果

2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)

圖2 黑河全流域及上、中、下游浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成Fig.2 The community structure composition of phytoplankton in Heihe River basin of the whole，upper，middle and downstreams

2.1.1 物種組成 通過(guò)對(duì)所采76個(gè)水樣進(jìn)行鏡檢和鑒定，在黑河流域共鑒定出浮游植物242種(包括亞種、變種和變型)，隸屬于8門(mén)11綱25目45科94屬.其中硅藻門(mén)最多，有93種，占物種總數(shù)的38.43%;綠藻門(mén)次之，有62種，占25.62%;藍(lán)藻門(mén) 48 種，占 19.83%;黃藻門(mén)、甲藻門(mén)、裸藻門(mén)和金藻門(mén)分別有9種、8種、14種和 5 種，分別占 3.72%、3.31%、5.79% 和2.07%;而隱藻門(mén)種數(shù)最少，只有3種，僅占物種總數(shù)的1.23%，黑河流域浮游植物群落結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1.83.88%的物種屬于硅藻門(mén)、綠藻門(mén)和藍(lán)藻門(mén)3大類(lèi)群.上游33個(gè)樣點(diǎn)共檢出浮游植物118種，中游27個(gè)樣點(diǎn)檢出浮游植物199種，下游16個(gè)樣點(diǎn)檢出84種浮游植物，全流域及上、中、下游各門(mén)的群落組成見(jiàn)圖2.

2.1.2 優(yōu)勢(shì)類(lèi)群和優(yōu)勢(shì)種 各類(lèi)群種類(lèi)數(shù)目間存在很大差異.硅藻門(mén)的雙殼縫目種類(lèi)數(shù)占總數(shù)的12.40%，為第一優(yōu)勢(shì)類(lèi)群;綠藻門(mén)的綠球藻目占11.57%，為第二優(yōu)勢(shì)類(lèi)群;藍(lán)藻門(mén)的色球藻目占10.33%，為第三優(yōu)勢(shì)類(lèi)群.以上3大類(lèi)群生物分布廣泛，對(duì)生境要求不高，因而在物種競(jìng)爭(zhēng)方面占優(yōu)勢(shì)，利于建群和生存，因此易于成為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群.

根據(jù)公式(1)及Y≥0.02的標(biāo)準(zhǔn)，分別計(jì)算出上、中、下游以及全流域的優(yōu)勢(shì)種及其優(yōu)勢(shì)度.上游優(yōu)勢(shì)種有2種，一種是尺骨針桿藻(Synedra ulna)，優(yōu)勢(shì)度0.034，出現(xiàn)頻度27.27%，另一種是尖針桿藻(S.acus)，優(yōu)勢(shì)度0.021，出現(xiàn)頻度33.33%;中游優(yōu)勢(shì)種有4種，按優(yōu)勢(shì)度大小排列，分別為尺骨針桿藻(0.075)、尖針桿藻(0.034)、無(wú)常藍(lán)纖維藻(Dactylococcopsis irregularis，0.030)和膜孔平板藻(Tabellaria fenestrata，0.023)，出現(xiàn)頻度最小48.15%，最大62.96%;下游優(yōu)勢(shì)種有3種，分別為尺骨針桿藻(0.085)、無(wú)常藍(lán)纖維藻(0.070)和盤(pán)氏鞘絲藻(Lyngbya birgei，0.048)，出現(xiàn)頻度最小 56.25%，最大87.50%;尺骨針桿藻(0.060)、無(wú)常藍(lán)纖維藻(0.031)和尖針桿藻(0.021)為全流域優(yōu)勢(shì)種，出現(xiàn)頻度分別為43.42%、43.42%和46.05%.

2.1.3 豐度 本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)全流域浮游植物平均豐度為2.01×105cells/L，各樣點(diǎn)豐度變化范圍為0.40×104～5.83 ×105cells/L.上、中、下游平均豐度分別為 9.31 ×104、2.42 ×105和 3.56 ×105cells/L.各門(mén)豐度占總豐度的百分比如圖3所示.

表1 黑河流域浮游植物群落結(jié)構(gòu)Tab.1 Phytoplankton community structures in Heihe River basin

2.2 生物多樣性及其水質(zhì)評(píng)價(jià)

黑河流域上、中、下游 Shannon－Wiener指數(shù)分別為 1.858、2.418、2.420，Pielou 指數(shù)分別為0.617、0.606、0.639，Simpson 指數(shù)分別為 0.767、0.858、0.888(圖 4).結(jié)果表明各樣點(diǎn)間Pielou指數(shù)無(wú)明顯變化(介于0.341 ～0.680 之間)，樣點(diǎn)間 Shannon－Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)的變化趨勢(shì)基本一致.黑河流域中、下游的 Shannon－Wiener指數(shù)和Simpson指數(shù)都高于上游，說(shuō)明中、下游浮游植物群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和穩(wěn)定性均高于上游.同時(shí)，Shannon－Wiener指數(shù)分析表明黑河各流域均屬中度污染，而Simpson指數(shù)則表明黑河各流域?qū)佥p度或無(wú)污染.結(jié)合所測(cè)水域水質(zhì)理化指標(biāo)(表2)，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)黑河流域水質(zhì)進(jìn)行分析表明:黑河流域上游水質(zhì)狀況良好，中、下游存在輕度污染，且中游污染比下游嚴(yán)重［43］.綜合考慮，黑河流域上游水質(zhì)為無(wú)污染或輕度污染，中、下游水質(zhì)為輕中度污染.

表2 黑河流域水質(zhì)理化指標(biāo)*Tab.2 The physico－chemical indicators of water quality in Heihe River basin

圖3 浮游植物各門(mén)豐度占總豐度的百分比Fig.3 The percentage of each phylum abundance in the total abundance of phytoplankton

表3 黑河流域各樣點(diǎn)浮游植物豐度與環(huán)境因子的相關(guān)性Tab.3 Correlation between phytoplankton abundance of each site and environmental factors in Heihe River basin

圖4 各樣點(diǎn)浮游植物Simpson指數(shù)、Shannon－Wiener指數(shù)和 Pielou 指數(shù)Fig.4 Simpson index，Shannon－Wiener index and Pielou index of phytoplankton at each sampling site

2.3 浮游植物群落與環(huán)境因子的關(guān)系

浮游植物與環(huán)境有著密切的關(guān)系，對(duì)各樣點(diǎn)浮游植物豐度(BD)分別與水溫(T)、氨氮(NH3－N)、溶解氧(DO)、總?cè)芙庑怨腆w(TDS)、pH 值、電導(dǎo)率(λ)、懸浮物(SS)、化學(xué)需氧量(CODMn)、總氮×總磷(TN×TP)、硬度(Ha)、鹽度(S)和濁度(Tur)等12個(gè)因子作相關(guān)性分析(表3)，結(jié)果表明:黑河流域上游各樣點(diǎn)浮游植物豐度與水體硬度呈顯著正相關(guān)(P＜0.05);中游各樣點(diǎn)浮游植物豐度則與各環(huán)境因子無(wú)顯著相關(guān)性;下游各樣點(diǎn)浮游植物豐度與水體硬度呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，而與營(yíng)養(yǎng)鹽指數(shù)(總氮 ×總磷)呈顯著正相關(guān)(P＜0.05);總?cè)芙庑怨腆w、pH值和水體硬度與全流域各樣點(diǎn)浮游植物豐度呈顯著正相關(guān)(P＜0.05).

3 討論

3.1 黑河流域浮游植物的時(shí)空變化

有文獻(xiàn)記載1990s末期黑河流域的浮游植物為109種［22］.本研究在黑河流域共調(diào)查出242種浮游植物，種類(lèi)遠(yuǎn)多于史料數(shù)據(jù)，主要原因是本次研究涉及黑河干流及其各個(gè)大小支流，且研究區(qū)域的經(jīng)緯度跨度分別為3.76°和4.39°，海拔跨度達(dá)2947.8 m，采樣點(diǎn)多達(dá)76個(gè)，調(diào)查范圍更廣泛，能更真實(shí)準(zhǔn)確地反映黑河流域浮游植物的種類(lèi)現(xiàn)狀.

黑河流域各河段浮游植物的種類(lèi)和豐度都存在明顯的空間差異性.黑河流域上游浮游植物118種、中游199種、下游84種，每個(gè)樣點(diǎn)平均為11種.硅藻是廣布種，整個(gè)流域均有發(fā)現(xiàn);甲藻除上游個(gè)別樣點(diǎn)有分布外，多數(shù)分布在中、下游，這可反映出中、下游流域與上游流域的水環(huán)境差異;黃藻和金藻僅存在于個(gè)別樣點(diǎn)，對(duì)比所測(cè)水樣濁度，符合其喜光照、多存在于清潔水體的規(guī)律［34］.從整體看，上、中、下游樣點(diǎn)的浮游植物平均豐度表現(xiàn)為:上游(9.31×104cells/L)＜中游(2.42×105cells/L)＜下游(3.56×105cells/L)，中、下游浮游植物平均豐度明顯多于上游，分別是上游的2.6倍和3.8倍.從極地到熱帶地區(qū)、從山地到低地，動(dòng)植物物種豐富度的增加構(gòu)成了地球上2個(gè)最顯著的生物多樣性分布格局［44］.生物學(xué)家對(duì)近幾個(gè)世紀(jì)大尺度范圍下大型有機(jī)體生物多樣性的分布格局已研究的相當(dāng)透徹［45－47］，但關(guān)于淡水浮游植物多樣性在大尺度下的生物地理學(xué)分布在很大程度上仍處于未知狀態(tài).僅Stomp等通過(guò)對(duì)美國(guó)陸地540個(gè)湖泊和水庫(kù)中淡水浮游植物多樣性分布的研究，發(fā)現(xiàn)緯度、經(jīng)度和海拔對(duì)浮游植物生物多樣性有很大影響，因而可以證明淡水浮游植物的生物多樣性同樣是隨著地理變化而變化的，而這種變化程度主要取決于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境因子［48］.浮游植物豐度與海拔線性回歸分析(圖5A)表明，二者呈極顯著負(fù)相關(guān)性(R2=0.34，P ＜0.01)，隨著海拔的降低，樣點(diǎn)浮游植物豐度呈顯著增加趨勢(shì)，這與Stomp等的研究結(jié)果相吻合［48］.同時(shí)也可以從另一方面驗(yàn)證黑河流域浮游植物的空間分布具有與河水水文分帶相對(duì)應(yīng)的垂直地理分異［20］;這也與李鵬等早期對(duì)黑河流域的研究相符［22］.同樣，浮游植物豐度與經(jīng)、緯度均呈極顯著正相關(guān)(R2經(jīng)度=0.36，R2緯度=0.24，P ＜ 0.01)，即隨著經(jīng)、緯度的增加，浮游植物豐度增大(圖5B、C)，說(shuō)明黑河流域浮游植物的空間分布還具有與河水水文分帶相對(duì)應(yīng)的水平地帶分異.

圖5 各樣點(diǎn)浮游植物豐度與海拔和經(jīng)緯度的關(guān)系Fig.5 The relationships between phytoplankton abundance and elevation，longitude and latitude of each sampling site

3.2 黑河流域浮游植物與水質(zhì)理化指標(biāo)的相關(guān)性分析

水體硬度是影響上游(顯著正相關(guān))、下游(顯著負(fù)相關(guān))以及全流域(顯著正相關(guān))浮游植物豐度的主要水質(zhì)理化因子，中游浮游植物豐度與各水質(zhì)理化因子無(wú)顯著相關(guān)性(表3).主要原因是由于上游地處青藏高原東北部的祁連山區(qū)，海拔在1700 m以上，平均海拔2783 m，氣溫較低，加之祁連雪山融水注入，使得上游河水年積溫小;另一方面，上游河床比降大，水流速度快，水溫［25，47，49］和水流［26，50］對(duì)浮游植物生存和繁殖有很大影響，只適于狹冷型和流水型物種的生存，因而物種數(shù)較少，豐度較低;在水溫較低(年均溫不足2℃)、水流湍急的上游，礫石和砂石底質(zhì)的河床使得水體硬度［51］成為限制上游狹冷型和流水型浮游植物生長(zhǎng)最重要的水質(zhì)因子.中、下游位于海拔800～1600 m的河西走廊平原和阿拉善剝蝕高平原，海拔較低，氣溫較高，適于大多數(shù)普生性種類(lèi)的生長(zhǎng).中游張掖綠洲由于工業(yè)和生活污水的注入，水體有機(jī)質(zhì)含量增加，豐富的營(yíng)養(yǎng)鹽含量［12，30，52］使普生性浮游植物大量繁殖，因而中游物種數(shù)多、豐度高;下游阿拉善高原由于氣溫高、蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量，致使水體礦化度較高，因而半咸水種類(lèi)居多，水體硬度過(guò)小反而不利于浮游植物的生長(zhǎng)［51］，所以礦化度即總?cè)芙庑怨腆w［53］是影響下游浮游植物生存和分布的重要水質(zhì)因子;此外，2000年起國(guó)家實(shí)施的黑河干流統(tǒng)一調(diào)水工程加速了中游水量的下泄，成功將中游水引入下游的額濟(jì)納旗以及東、西居延海［54］，致使中下游水質(zhì)狀況相似也是導(dǎo)致中下游浮游植物物種數(shù)較多、豐度高的另一個(gè)主要原因.

3.3 黑河流域浮游植物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群和多樣性評(píng)價(jià)

黑河流域浮游植物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群以硅藻門(mén)和綠藻門(mén)為主，這與長(zhǎng)江［12］、湘江［13］、黃河［14－15］、黑龍江［16］、格爾木河［17］、塔里木河［18］等很多河流的研究結(jié)果相一致.盡管造成浮游植物物種分布的因素各不相同，但主要還是取決于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境因子［47］.由于黑河屬于冰川融化形成的內(nèi)陸水系，水溫較低，很多狹溫嗜暖性種類(lèi)難以滋生［55］;其次可能是因?yàn)楣柙彘T(mén)屬于比較原始的門(mén)類(lèi)，而硅藻門(mén)和綠藻門(mén)多為狹冷性物種，適合生活在較冷的環(huán)境中［56］;綠藻適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)論是有機(jī)質(zhì)豐富的水體(如小球藻屬Chlorella、纖維藻屬Ankistrodesmus等)還是清潔水體(如新月藻屬Closterium、盤(pán)星藻屬Pediastrum、團(tuán)藻屬Volvox等)中都能大量生長(zhǎng)［33］.

生物多樣性是衡量一個(gè)區(qū)域生物資源豐富程度的一個(gè)客觀指標(biāo)，學(xué)者們往往根據(jù)研究需要用不同的多樣性指數(shù)來(lái)解釋和評(píng)價(jià)浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征［42，57－58］.本文采用能夠反映浮游植物種群結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、分散程度以及種間個(gè)體分布均勻程度的Shannon－Wiener多樣性指數(shù)、Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)對(duì)黑河流域浮游植物群落結(jié)構(gòu)多樣性進(jìn)行評(píng)價(jià).上游(H=1.86，E=0.62，Ds=0.77)多樣性指數(shù)較低，群落結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，物種分配較均勻，種群分布較集中，對(duì)外部環(huán)境變化和內(nèi)部種群波動(dòng)抵抗能力弱，群落結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定;中游(H=2.42，E=0.61，Ds=0.86)多樣性指數(shù)較高，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，物種分配較均勻，種群分布相對(duì)分散，對(duì)外部環(huán)境變化和內(nèi)部種群波動(dòng)抵抗能力較強(qiáng)，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定;下游(H=2.42，E=0.64，Ds=0.89)多樣性指數(shù)較高，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，物種分配較均勻，種群分散程度大，對(duì)外部環(huán)境變化和內(nèi)部種群波動(dòng)抵抗能力強(qiáng)，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定.根據(jù)Shannon－Wiener指數(shù)和Pielou指數(shù)對(duì)水質(zhì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［59］，上、中、下游均為β－中污型→清潔－寡污型水體，結(jié)合黑河流域水域理化指標(biāo)模糊評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)結(jié)果［43］，綜合考慮，黑河上游水質(zhì)為無(wú)污染或輕度污染，中、下游水質(zhì)為輕中度污染.

黑河復(fù)雜的環(huán)境條件是造成黑河流域上、中、下游浮游植物群落多樣性呈三級(jí)臺(tái)階狀遞增的主要原因.黑河屬于冰川融水形成的內(nèi)陸河水系，從發(fā)源區(qū)祁連山麓到尾閭湖泊居延海，依次穿越了高山冰雪凍土帶、山區(qū)植被帶、綠洲帶、下游荒漠帶四個(gè)氣候帶，形成黑河特有的冰雪帶--山地森林草原- 山前綠洲--荒漠復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)［31］.另外，黑河地表水和地下水的多次轉(zhuǎn)化和重復(fù)利用［60－61］以及人類(lèi)活動(dòng)引起的環(huán)境變化［62］也影響著浮游植物群落多樣性.黑河上游祁連山區(qū)海拔較高，受人類(lèi)活動(dòng)影響較小;中游河西走廊平原隨著工、農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，致使中游工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活污水的直接或間接排入量增加，不僅污染了黑河中游水質(zhì)［63］，而且對(duì)黑河上游水質(zhì)也造成了一定程度的污染［64］，還影響了下游阿拉善高原的水質(zhì)以及生態(tài)環(huán)境保護(hù).因此黑河流域水環(huán)境治理與保護(hù)刻不容緩.

黑河流域水環(huán)境的治理以及水生態(tài)建設(shè)與保護(hù)是國(guó)家“十一五”科技重大專(zhuān)項(xiàng)水體污染控制與治理的重要內(nèi)容，事關(guān)流域內(nèi)居民的生存環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也關(guān)系到全流域的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題.本文僅從浮游植物的群落特征方面來(lái)反映黑河流域的生態(tài)特征，以期為整個(gè)黑河流域的水環(huán)境治理及其生態(tài)保護(hù)提供可靠的理論依據(jù)，為黑河流域水生態(tài)功能分區(qū)的研究打好基礎(chǔ).

致謝:感謝金寶成等幫助采樣以及在本文寫(xiě)作過(guò)程中提供的指導(dǎo)與幫助!

［1]郭春燕，馮 佳，謝樹(shù)蓮.山西晉陽(yáng)湖浮游藻類(lèi)分布的時(shí)空格局及水質(zhì)分析.湖泊科學(xué)，2010，22(2):251－255.

［2]劉冬燕，趙建夫，張亞雷等.富營(yíng)養(yǎng)水體生物修復(fù)中浮游植物的群落特征.水生生物學(xué)報(bào)，2005，29(2):177－183.

［3]沈會(huì)濤，劉存歧.白洋淀浮游植物群落及其與環(huán)境因子的典范對(duì)應(yīng)分析.湖泊科學(xué)，2008，20(1):773－779.

［4]Lepist? L，Holopainen AL，Vuoristo H.Type－specific and indicator taxa of phytoplankton as a quality criterion for assessing the ecological status of Finnish boreal lakes.Limnologica-Ecology and Management of Inland Waters，2004，34(3):236－248.

［5]吳 波，陳德輝，徐英洪等.蘇州河浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其對(duì)水環(huán)境的指示作用.上海師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2006，35(5):64－70.

［6]朱 英，沈根祥，錢(qián)曉雍等.上海大蓮湖水域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及水質(zhì)評(píng)價(jià).生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，26(6):544－549.

［7]韓歡歡，范亞文.黑龍江省安興濕地秋季浮游植物群落結(jié)構(gòu).湖泊科學(xué)，2012，24(4):577－585.

［8]Suikkanen S，Laamanen M，Huttunen M.Long－term changes in summer phytoplankton communities of the open northern－Baltic Sea.Estuarine，Coastal and Shelf Science，2007，71(3/4):580－592.

［9]楊培莎，朱艷華.水質(zhì)生物監(jiān)測(cè)方法及應(yīng)用展望.北方環(huán)境，2010，22(2):71－73.

［10]欒青杉，孫 軍.2005年夏季長(zhǎng)江口水域浮游植物群集特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30(18):4967－4975.

［11]任麗平，馬永紅.嘉陵江浮游生物群落結(jié)構(gòu)研究.天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)，2012，24:1129－1134，1150.

［12]李世建，范振華，任玉芹等.長(zhǎng)江中游宜昌至城陵磯江段浮游植物群落結(jié)構(gòu)的周年變化特征.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2012，21(Z1):62－68.

［13]張 校，肖 玲，劉應(yīng)迪等.湘江長(zhǎng)沙段浮游植物區(qū)系組成及水質(zhì)評(píng)價(jià)初步研究.湖南師范大學(xué):自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，35(4):74－79.

［14]王曉臣，楊興中，呂彬彬等.黃河下游浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境因子的關(guān)系.安徽農(nóng)業(yè)科技，2012，40(18):9819－9821.

［15]王 勇，王海軍，趙偉華等.黃河干流浮游植物群落特征及其對(duì)水質(zhì)的指示作用.湖泊科學(xué)，2010，22(5):700－707.

［16]李 喆，姜作發(fā)，霍堂斌等.黑龍江中游浮游植物多樣性動(dòng)態(tài)變化及水質(zhì)評(píng)價(jià).中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)，2012，19(4):671－678.

［17]陳燕琴，申志新，劉玉婷.柴達(dá)木水系格爾木河秋季浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征初步研究.青海農(nóng)林科技，2012，(2):10－15，60.

［18]陳生熬，王 帥，周 剛等.塔里木河流域多浪水庫(kù)浮游生物的調(diào)查研究.塔里木大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，23(3):30－36.

［19]漁業(yè)資源調(diào)查與區(qū)劃研究課題組.甘肅內(nèi)陸河流域漁業(yè)資源調(diào)查.甘肅農(nóng)業(yè)科技，1985，甘肅漁業(yè)資源專(zhuān)輯:65－69.

［20]趙鐵橋，王基琳.河西內(nèi)陸水系的水生生物調(diào)查.高原生物學(xué)集刊，1984，2:45－51.

［21]李 鵬，鐘瓊芳.張掖人工池塘浮游植物群落研究.西北植物學(xué)報(bào)，1994，14(6):127－133.

［22]李 鵬，安黎哲，馮虎元等.黑河流域浮游植物及其地理分布特征研究.西北植物學(xué)報(bào)，2001，21(5):966－972.

［23]Mahoney R，Tucker CJ，Anyamba Y et al.Global remote sensing of vegetation from space by the NASA/GSFC GIMMS Group in International Workshop on Global Change.Tohoku University:Sendai Kiodo Printing Co.Ltd，2001.

［24]Chen J，J?nsson P，Tamura M et al.A simple method for reconstructing a high－quality NDVI time－series data set based on the Savitzky－Golay filter.Remote Sensing of Environment，2004，91(3/4):332－344.

［25]Reynolds CS，Huszar V，Kruk C et al.Towards a functional classification of the freshwater phytoplankton.Journal of Plankton Research，2002，24(5):417－428.

［26]Burford MA，Johnson SA，Cook AJ et al.Correlations between watershed and reservoir characteristics，and algal blooms in subtropical reservoirs.Water Research，2007，41(18):4105－4114.

［27]鐘 瑜，黃良民，黃小平等.冬夏季雷州半島附近海域微微型光合浮游生物的類(lèi)群變化及環(huán)境影響.生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，29(6):3000－3008.

［28]許木啟，朱 江，曹 宏.白洋淀原生動(dòng)物群落多樣性變化與水質(zhì)關(guān)系研究.生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，21(7):1114－1120.

［29]歐陽(yáng)昊，韓博平.從東江調(diào)水后契爺石水庫(kù)的水質(zhì)和浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征.湖泊科學(xué)，2007，19(2):204－211.

［30]Nakane T，Nakaka K，Bouman H et al.Environmental control of short－term variation in the plankton community of inner Tokyo Bay，Japan.Estuarine，Coastal and Shelf Science，2008，78(4):796－810.

［31]陳 國(guó)棟.黑河流域水- 生態(tài)- 經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)綜合管理研究.北京:科學(xué)出版社，2009.

［32]章 宗涉，黃祥飛.淡水浮游生物研究方法.北京:科學(xué)出版社，1991.

［33]胡 鴻鈞，魏印心.中國(guó)淡水藻類(lèi)——系統(tǒng)、分類(lèi)及生態(tài).北京:科學(xué)出版社，2006.

［34]胡 鴻鈞，李堯英，魏印心等.中國(guó)淡水藻類(lèi).上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，1980.

［35]韓茂森.淡水浮游生物圖譜.北京:農(nóng)業(yè)出版社，1980.

［36]奚旦立，孫裕生，劉秀英.環(huán)境檢測(cè).北京:高等教育出版社，1995.

［37]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法:第3版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1989.

［38]陳小慶，陳 斌，黃 備等.夏季舟山漁場(chǎng)及鄰近海域浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征分析.動(dòng)物學(xué)研究，2010，31(1):99－107.

［39]Shannon CE，Weaver W，Blahut RE et al.The mathematical theory of communication.Urbana:University of Illinois Press，1949.

［40]Pielou EC.Ecological diversity.New York:Wiley，1975.

［41]Simpson EH.Measurement of diversity.Nature，1949，163:688.

［42]朱為菊，王全喜.滴水湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及對(duì)其水質(zhì)評(píng)價(jià).上海師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2011，40(4):405－410.

［43]龔雪平，郝媛媛，許莎莎等.黑河流域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià).中國(guó)科技論文在線，2012.05.11.

［44]Gaston KJ.Global patterns in biodiversity.Nature，2000，405(6783):220－227.

［45]Arrhenius O.Species and area.Journal of Ecology，1921，9(1):95－99.

［46]Mittelbach GG，Steiner CF，Scheiner SM et al.What is the observed relationship between species richness and productivity?Ecology，2001，82(9):2381－2396.

［47]Allen AP，Brown JH，Gillooly JF.Global biodiversity，biochemical kinetics，and the energetic－equivalence rule.Science，2002，297(5586):1545－1548.

［48]Stomp M，Huisman J，Mittelbach GG et al.Large－scale biodiversity patterns in freshwater phytoplankton.Ecology，2011，92(11):2096－2107.

［49]Rohde K.Latitudinal gradients in species diversity:the search for the primary cause.Oikos，1992，65(3):514－527.

［50]Dixon LK，Vargo GA，Johansson JOR et al.Trends and explanatory variables for the major phytoplankton groups of two southwestern Florida estuaries，U.S.A.Journal of Sea Research，2009，61(1/2):95－102.

［51]馬國(guó)紅，杜興華，段登選等.鹽堿地魚(yú)池浮游植物與pH、總堿度、總硬度、含鹽量的關(guān)系.齊魯漁業(yè)，2001，18(5):36－39.

［52]Bernhard AE，Peele ER.Nitrogen limitation of phytoplankton in a shallow embayment in northern Puget Sound.Estuaries and Coasts，1997，20(4):759－769.

［53]賽·巴雅爾圖，黃 瑾，謝貴娟等.新疆博斯騰湖浮游細(xì)菌豐度對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化及咸化的響應(yīng).湖泊科學(xué)，2011，23(6):934－941.

［54]陳江南，蔣曉輝，楊一松等.黑河下游額濟(jì)納地區(qū)林草植被對(duì)調(diào)水的響應(yīng).中國(guó)水土保持，2007，7:17－20.

［55]武發(fā)思，鄢金灼，蔡澤平等.大、小蘇干湖浮游藻類(lèi)的群落組成特點(diǎn)研究.水生生物學(xué)報(bào)，2009，33(2):264－270.

［56]Morais P，Chícharo MA，Barbosa A.Phytoplankton dynamics in a coastal saline lake(SE－Portugal).Acta Oecologica，2003，24(S1):S87－S96.

［57]孟順龍，陳家長(zhǎng)，范立民等.2007年太湖五里湖浮游植物生態(tài)學(xué)特征.湖泊科學(xué)，2009，21(6):845－854.

［58]Guo QH，Ma KM，Yang L et al.A comparative study of the impact of species composition on a freshwater phytoplankton community using two contrasting biotic indices.Ecological Indicators，2010，10(2):296－302.

［59]高 遠(yuǎn)，慈海鑫，亓樹(shù)財(cái)?shù)?沂河4條支流浮游植物多樣性季節(jié)動(dòng)態(tài)與水質(zhì)評(píng)價(jià).環(huán)境科學(xué)研究，2009，22(2):176－180.

［60]張光輝，申建梅，張翠云等.甘肅西北部黑河流域中游地表徑流和地下水補(bǔ)給變異特征.地質(zhì)通報(bào)，2006，25(1/2):251－255.

［61]賀建橋，宋高舉，蔣 熹等.2006年黑河水系典型流域冰川融水徑流與出山徑流的關(guān)系.中國(guó)沙漠，2008，28(6):1186－1189.

［62]王根緒，陳國(guó)棟，沈永平.干旱區(qū)受水資源脅迫的下游綠洲動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)分析——以黑河流域額濟(jì)納綠洲為例.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13(5):564－568.

［63]謝宗平，李 莉，耿曉杰等.用原生動(dòng)物評(píng)價(jià)黑河張掖段水質(zhì).中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2009，25(2):35－38.

［64]謝宗平，馬國(guó)泰.張掖地區(qū)造紙廠廢水灌溉區(qū)域微型生物調(diào)查研究.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2001，17(2):42－44.