黃河源區(qū)浮游植物群落特征研究

朱海濤　彭玉　柴元冰　張靜　閔敏　陸丹　王英才

摘要：為初步掌握黃河源區(qū)藻類的概況，于2016年7月（夏季）和10月（秋季）對河源源區(qū)重點湖泊河段開展了浮游植物系統(tǒng)調(diào)查研究。調(diào)查記錄浮游植物7門52種，以硅藻門（21種）和綠藻門（18種）為主，優(yōu)勢種多屬硅藻門中的貧營養(yǎng)或中營養(yǎng)型種類。調(diào)查發(fā)現(xiàn)浮游植物密度整體較低，介于6.90x10*～1.17x10°cells/L之間，夏季明顯高于秋季，湖泊明顯高于河流。通過對浮游植物的密度、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)及Pielou均勻度指數(shù)的分析認(rèn)為，黃河源區(qū)水質(zhì)介于極貧營養(yǎng)水平到貧中營養(yǎng)水平之間，水生態(tài)環(huán)境狀況整體良好。研究成果可為黃河源區(qū)水生態(tài)保護提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：浮游植物;藻類;生物多樣性;細(xì)胞密度;水質(zhì)評價;黃河源區(qū)

中圖法分類號：X52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.03.015

文章編號：1001-4179（2019）03-0084-04

1 研究背景

黃河源位于青藏高原腹地，是我國面積最大、海拔最高的天然濕地和生物多樣性分布區(qū)之一，也是我國重要水源地和生態(tài)安全屏障。黃河源區(qū)面積廣闊，河流湖泊較多，水文監(jiān)測和水環(huán)境監(jiān)測已經(jīng)開展數(shù)年，但水生生物監(jiān)測方面的研究較少，研究基礎(chǔ)較為薄弱。在以“保護”為核心的青海省生態(tài)文明建設(shè)總體布局中，水生態(tài)保護與建設(shè)亟需水生生物監(jiān)測提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分之一，它能指示水生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，作為生物監(jiān)測指標(biāo)廣泛應(yīng)用于水環(huán)境評價中。與此同時，浮游植物因個體小、細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡單、對環(huán)境的變化極為敏感等特點，較其他類群能更及時反映水域生態(tài)環(huán)境的變化。

2 材料與方法

2.1 采樣時間與樣點布設(shè)

2016年7月（夏季）和10月（秋季）對黃河源區(qū)的重點湖泊河段開展浮游植物調(diào)查。本次監(jiān)測黃河斷面（瑪多段）在漁場、扎陵湖鄉(xiāng)、瑪多布設(shè)3個監(jiān)測點，鄂陵湖和扎陵湖的北側(cè)岸邊分別布設(shè)1個監(jiān)測點，共計5個監(jiān)測點（圖1）。

2.2 樣品采集與分析

浮游植物定性樣品用25號浮游生物網(wǎng)在水面下0～0.5m處作“∞”形循回拖動，約3～5nmin后將網(wǎng)慢慢提起，將濃縮的約30～50mL水樣放入標(biāo)本瓶中，用1%～1.5%樣品體積的魯哥試液固定。浮游植物定量樣品用采水器在所測水層采水1～2L，每升加入10～15mL魯哥試液充分搖勻固定，實驗室內(nèi)沉淀48h后濃縮至50mL，按相關(guān)要求處理后鏡檢，參考相關(guān)資料鑒定與計數(shù)。

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel2010對所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。優(yōu)勢度、多樣性指數(shù)計算公式如下。

（1） 優(yōu)勢度計算公式如下

公式

式中，n;為某種個體數(shù)量;N為所有種的個體總數(shù);：f;為i種類出現(xiàn)的樣點數(shù)與總樣點數(shù)的比值。Y≥0.02為優(yōu)勢種，

（2） Shanon-Wiener多樣性指數(shù)多用于反映群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，數(shù)值越大，群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對環(huán)境的反饋功能越強，越穩(wěn)定。一般多采用下列公式計算H值。

公式

式中，S為整個生物樣所包含的種的數(shù)目;P：為第i種個體數(shù)在全部群落總個體數(shù)中所占的比重;H為多樣性指數(shù)值。

評價標(biāo)準(zhǔn)為：0～1為多污帶，1～2為a-中污帶，2～3為β-中污帶，大于3為寡污帶。

（3） Pielou均均度指數(shù)是指一個群落或生境中全部物種個體數(shù)目的分配狀況，它反映的是各物種個體數(shù)目分配的均勻程度。其計算公式如下

公式

式中，H為Shanon-Wiener多樣性指數(shù)值，S為物種數(shù)，J為均勻度指數(shù)值。

評價標(biāo)準(zhǔn)為：0.8～1.0清潔，0.5～0.8輕污染，0.3～0.5中污染，0～0.3重污染。

3 結(jié)果分析

3.1 基本環(huán)境參數(shù)

通過黃河源區(qū)各樣點現(xiàn)場測量基本參數(shù)（表1）分析可知，各樣點均在海拔4200m以上;水溫介于3.8C（早晨測）到14.4C之間，整體較低;電導(dǎo)率介于578.0～1146.4μS/cm之間，扎陵湖電導(dǎo)率相對較高;pH介于8.2～8.8之間，呈弱堿性;透明度較高，均可見底。

3.2 浮游植物種類組成

黃河源調(diào)查共記錄浮游植物52種，隸屬7門（表2）。其中，硅藻的種類數(shù)最多，達(dá)21種，占總種類數(shù)的40%;其次為綠藻，18種，占總種類數(shù)的34%;藍(lán)藻5種，占總種類數(shù)的10%;甲藻4種，占總種類數(shù)的8%;金藻1種;裸藻1種;隱藻2種。

基于各樣點兩季度記錄的種類數(shù)比較可知，湖泊記錄的種類要多于河流。其中，扎陵湖記錄種類最多，達(dá)33種;漁場記錄最少，達(dá)18種（圖2）。

黃河源區(qū)浮游植物優(yōu)勢種較多，以河流性藻類為主，多屬硅藻門中貧營養(yǎng)或中營養(yǎng)型種類，其中夏季浮游植物優(yōu)勢種為針桿藻（Synedra sp.）、異極藻（Gomphonema sp.）、等片藻（Diatom sp.）、小環(huán)藻（Cyclotella sp.）、二角盤星藻（Pediastrum duplex）、游絲藻（Planktonema sp.）及隱藻（Cryptomonas sp.）;秋季浮游植物優(yōu)勢種為針桿藻、脆桿藻（Fragilariasp.）、異極藻、舟形藻（Naricula sp.）、橋彎藻（Cymbella sp.）、小環(huán)藻。

3.3 浮游植物密度

黃河源區(qū)浮游植物密度整體較低，夏季明顯高于秋季，湖泊明顯高于河流。其中，夏季密度介于2.44x10'～1.17x10°cells/L之間，平均密度為6.19x105cells/L;秋季密度介于6.90x10*～7.08x105cells/L之間，平均密度為3.19x105cells/L（圖3）。

3.4 浮游植物對水質(zhì)的指示

由浮游植物的密度、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)及Pielou均勻度指數(shù)可知，黃河源區(qū)的水質(zhì)整體良好。其中，黃河源區(qū)浮游植物密度介于6.90x10*～1.17x10°cells/L之間，參照藻類評價標(biāo)準(zhǔn)，浮游植物密度顯示黃河源水質(zhì)整體處于極貧營養(yǎng)到貧中營養(yǎng)之間;黃河源浮游植物夏季Shannon Weaver指數(shù)H'值為3.28，秋季H'值為3.32，均大于3，參照評價標(biāo)準(zhǔn)，兩季度生物多樣性指數(shù)顯示黃河源區(qū)處于輕或無污染狀態(tài);黃河源區(qū)浮游植物夏季Pielou均勻度指數(shù)J值為0.80，秋季J值為0.77，參照評價標(biāo)準(zhǔn)，兩季度均勻度指數(shù)顯示黃河源區(qū)處于輕污染到清潔狀態(tài)。

4 討論

黃河源區(qū)屬于高寒區(qū)，平均海拔較高，年均氣溫在-4C以下，多年平均降水量為350mm，監(jiān)測樣點水溫整體較低，水體呈弱堿性，透明度均見底，底質(zhì)以砂石為主，受人類活動干擾較少。有研究顯示受人類活動干擾弱的河流其本身的生境條件決定著動物群落結(jié)構(gòu)。本次研究結(jié)果顯示黃河源區(qū)浮游植物群落整體發(fā)展較好，以硅藻和綠藻為主，優(yōu)勢種種類相對較多，以河流性硅藻為主，耐污種較少，密度偏低。黃河源區(qū)水體、底質(zhì)條件是當(dāng)前浮游植物群落特征的主要影響因子。江源區(qū)浮游植物的密度較低主要由于水體溫度低，營養(yǎng)鹽含量低等抑制藻類增殖所致。

與歷史資料相比，黃河源區(qū)的浮游植物較黃河各河段的浮游植物種類數(shù)和密度不低，門類組成相似。王志臣等對黃河中鐵-軍功段浮游植物調(diào)查記錄6門42種屬，以硅藻（21種）、綠藻（9種）和藍(lán)藻（9種）為主，密度介于5.68x10～8.17x10'cells/L之間”。袁永鋒等在黃河干流中上游記錄浮游植物6門42種，其中瑪曲段5門34種，密度介于4.20x10*～1.50x10'cells/L之間;龍羊峽段7門69種屬，密度介于1.50x10'～5.76x10'cells/L之間;公伯峽6門51種屬，密度介于9.35x10*～1.89x10cells/L之間;劉家峽8門48種屬，密度介于9.65x10*～1.25x10'cells/L之間;靖遠(yuǎn)8門42種屬，密度介于2.15x10*～5.97x10*cells/L之間;青銅峽8門41種屬，密度介于5.94x10*～8.87x10*cells/L之間;河曲8門58種屬，密度介于6.91x10*～1.65x10cells/L之間[17]。白海鋒等記錄黃河蘭州段浮游植物8門87種屬，硅藻（45種）和綠藻（16種）在種類中占主要成分，密度介于3.76x10'～7.65x10'cells/L之間[18]。王勇等對黃河干流浮游植物的系統(tǒng)調(diào)查記錄8門150種，成分以硅藻（59種）和綠藻（55種）為主，其中各河段記錄種類數(shù)13～77種，平均32.5種，平均密度為1.27x10°cells/Ll。本次黃河源區(qū)調(diào)查記錄浮游植物7門52種，組成也是以硅藻和綠藻為主，密度介于6.90x10*～1.17x10°cells/L之間，這一結(jié)果顯示黃河源區(qū)較黃河各河段的浮游植物種類數(shù)和密度均不低，組成相似，以河流性硅藻和綠藻為主。

殷大聰?shù)仍陂L江源和瀾滄江源區(qū)記錄浮游植物5門29種，成分也是以硅藻（17種）和綠藻（7種）為主，密度介于9.14x10*～1.36x10'cells/L之間，優(yōu)勢種為針桿藻、舟形藻、橋彎藻，河流性藻類為主[19]，整體來說和黃河源的浮游植物群落特征較為相似。

基于浮游植物的密度、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)及Pielou均均度指數(shù)分析顯示黃河源區(qū)的水質(zhì)整體良好，基本處于自然狀態(tài)，受人類活動干擾較小，與長江源、瀾滄江源實際情況19相似。未來需關(guān)注黃河源區(qū)放牧業(yè)、旅游業(yè)等對水生態(tài)環(huán)境的影響，擴大監(jiān)測斷面，增加水生生物監(jiān)測類群，以期為源區(qū)水生態(tài)保護與管理提供更多理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘保柱，王兆印，余國安.長江源和黃河源的大型底棲動物群落特征研究[J].長江流域資源與環(huán)境，2012，21（3）：369-374.

[2]李軼冰，易華，楊改河，等.江河源區(qū)生物多樣性問題研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2007，15（2）：193-196.

[3]王志臣，董得紅，劉建軍，等.青海三江源自然保護區(qū)浮游生物多樣性研究[C]//中國青海綠色經(jīng)濟投資貿(mào)易洽談會綠色發(fā)展高峰論壇暨三江源生態(tài)文明專題論壇，2012.

[4]況琪軍，馬沛明，胡征宇，等.湖泊富營養(yǎng)化的藻類生物學(xué)評價與治理研究進(jìn)展[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2005，5（2）：89-93.

[5]隋戰(zhàn)鷹.浮游藻類與水質(zhì)污染監(jiān)測[J].生物學(xué)通報，2002，37（8）：49.

[6]劉宇，沈建忠.藻類生物學(xué)評價在水質(zhì)監(jiān)測中的應(yīng)用[J].水利漁業(yè)，2008，28（4）：5-7.

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

[8]Reynolds C S. Ecology of Phytoplankton]M]. Cambridge：Cambridge University Press，2006.

[9]Barbour M T，Gerritsen J，Snyder B D，et al. Rapid Bioassessment Protocols for Use in Wadeable Streams and Rivers. Periphyton. Benthic Macroinvertebrates，and Fish，Second Edition]M]. WashingtonD. C：U. S. Environmental Protection Agency，Office of Water，1999.

[10]胡鴻鈞，魏印心.中國淡水藻類：系統(tǒng)、生態(tài)及分類[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[11]黎尚豪，畢列爵.中國淡水藻志：綠藻門[M].北京，科學(xué)出版社，1998.

[12]朱葸忠，陳嘉佑.中國西藏硅藻[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[13]Mcnaughton s J. Relationships among Functional Properties of Californian Grassland[J]. Nature，1967，216（5111）：168-169.

[14]王根緒，沈永平.黃河源生態(tài)環(huán)境變化與成因分析[J].冰川凍土，2000，22（3）：200-205.

[15]Quinn J，Hickey C. Magnitude of effects of substrate particle size，recent flooding，and catchment development on benthic invertebratesin 88 New Zealand rivers]J]. New Zealand Journal of Marine &Freshwater Research，1990，24（3）：411-427.

[16]AllanJ D，Castillo M M. Stream Ecology：Structure and function of running waters]M]. Berlin：Springer Netherlands，2007.

[17]袁永鋒，李引娣，張林林，等.黃河干流中，上游水生生物資源調(diào)查研究[J].水生態(tài)學(xué)雜志，2009（6）：15-19.

[18]白海鋒，沈紅保，問思恩，等.黃河蘭州段浮游植物群落結(jié)構(gòu)的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（16）：243-244.

[19]殷大聰，許繼軍，金燕，等.長江源與瀾滄江源區(qū)浮游植物組成與分布特性研究[J].長江科學(xué)院院報，2017，34（1）：61-66.

引用本文：朱海濤，彭玉，柴元冰，張靜，閔敏，陸丹，王英才.黃河源區(qū)浮游植物群落特征研究[J].人民長江，2019，50（3）：84-87.

Community characteristics of phytoplankton in source area of Yellow River

ZHU Haitao'，PENG Yu2，CHAI Yuanbing'，ZHANG Jing2，MIN Min'，LU Dan'，WANG Yingcai2

（1. Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Qinghai Province，Xining 810001，China;2. Water Environment MonitoringCenter of Yangtze River Basin，Wuhan 430010，China）

Abstract：To understand the general situation of algae in source area of the Yellow River，an investigation on the phytoplankton assemblage was carried out in July（Summer） and October（Autumn） 2016. A total of 52 species of phytoplankton were identified，belonging to 7 phyla. Bacillariophyta and Chlorophyta were the main taxa，containing 21 species and 18 species re-spectively. Dominant species of phytoplankton were mostly oligotrophic or medium trophic species in diatom. Cell density of phytoplankton was low，only 6. 90 X 104 cells/L～1.17 x 106 cells/L. Cell density in Summer was higher than that in Autumn，and cell density in lakes was higher than that in rivers. According to the assessment by cell density，Shannon-Wiener biodiversityindex and Pielou evenness index of phytoplankton，the water quality in source area of the Yellow River were good，in extremely poor nutrition level or the poor nutrition level. The results can provide theoretical basis and data support for water ecological protection in source area of the Yellow River.

Key words：phytoplankton;algae;biodiversity;cell density;water quality assessment;source area of the Yellow River