千河流域秋季水生生物資源調(diào)查研究

楊丹丹，李君軼，吳金明，王豐，問(wèn)思恩，熊冬梅，邵儉

（1.貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院漁業(yè)資源與環(huán)境研究中心，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，湖北 武漢 430223；3.陜西省水產(chǎn)研究所，陜西 西安 710086；4.西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

千河是渭河左岸的一條主要支流，屬于黃河的二級(jí)支流，源自甘肅省六盤山廟嶺梁，自西向東南，于陜西省寶雞市陳倉(cāng)區(qū)匯入渭河，干流總長(zhǎng)152.6 km，流域面積為3 493.0 km2[1]。流域內(nèi)海拔高，地形地貌復(fù)雜，全年平均氣溫為10.7℃，是典型的亞高山溪流型水生生態(tài)系統(tǒng)。千河流域內(nèi)分布有國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物秦嶺細(xì)鱗鮭Brachymystax tsinlingensis。

近年來(lái)，千河兩岸城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，受工農(nóng)業(yè)發(fā)展、水利工程開(kāi)發(fā)等人類活動(dòng)和自然環(huán)境因素影響，水體環(huán)境發(fā)生了改變[1-3]，水生生物多樣性降低，資源量減少，尤以魚(yú)類最為明顯。浮游生物、底棲動(dòng)物以及魚(yú)類等水生生物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，與水環(huán)境因子關(guān)系密切[4]，對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要作用。開(kāi)展生物調(diào)查監(jiān)測(cè)，了解流域內(nèi)水生生物特征，能有效維護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[5]。目前已調(diào)查研究了千河流域水質(zhì)污染狀況[1,2]、沉積物粒度[6]、秦嶺細(xì)鱗鮭資源以及棲息環(huán)境特征[7-10]等，但該流域內(nèi)水體環(huán)境發(fā)生了改變。因此，本研究通過(guò)調(diào)查千河流域水生生物資源狀況，了解流域水生生物群落結(jié)構(gòu)及水環(huán)境特征，可為千河流域水生生物資源積累本底資料，為亞高山溪流型水生生境的保護(hù)提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

本次調(diào)查區(qū)域?yàn)榍Ш雨兾麟]縣流域段，干流總長(zhǎng)68.75 km，流域面積為1 957.9 km2，年平均流量為6.7 m3/s。地勢(shì)走向?yàn)槲鞲邧|低，呈階梯狀，海拔高度落差大。屬于干旱半干旱大陸性氣候，全年平均氣溫為10.7℃。多年平均降水量600.1 mm，降雨集中在七、八、九月份。流域內(nèi)納入的支流呈羽狀分散于南北兩側(cè)，位于南側(cè)的關(guān)山溝河、雙岔河和咸宜河為隴縣秦嶺細(xì)鱗鮭國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)重要保護(hù)區(qū)域，也是本次調(diào)查的主要區(qū)域。關(guān)山溝河總長(zhǎng)20.6 km，流域面積為114 km2，年平均流量為2 m3/s；雙岔河總長(zhǎng)11.6 km，流域面積為40 km2，年平均流量為0.8 m3/s；咸宜河總長(zhǎng)12.2 km，流域面積為100 km2，年平均流量為2.8 m3/s。境區(qū)內(nèi)立體小氣候特征明顯，寒冷多雨，無(wú)明顯的夏季，冬季較長(zhǎng)。全年平均氣溫僅5.4℃，年平均降雨量在650～700 mm 之間。河道海拔高度落差大，屬典型的高山溪流型水域環(huán)境。

1.2 調(diào)查地點(diǎn)及時(shí)間

根據(jù)千河流域水域環(huán)境特點(diǎn)，按照河流采樣點(diǎn)布置標(biāo)準(zhǔn)，在干流、支流的上中下游，主要支流匯合口上游，匯合后與干流充分混勻處，以及河口處等河段共設(shè)置10 個(gè)采樣點(diǎn)，分布于雙岔河、關(guān)山溝、千河及咸宜河。具體采樣點(diǎn)位置及調(diào)查區(qū)域見(jiàn)圖1。

圖1 千河流域采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Diagramof sampling sites in the Qianhe River basin

1.3 調(diào)查方法

水生植物、浮游生物、底棲生物、魚(yú)類等樣本采集及分析參照《河流水生生物調(diào)查指南》和《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊(cè)》調(diào)研方法[11,12]。鑒定分析依據(jù)《中國(guó)淡水藻類志》、《中國(guó)淡水輪蟲(chóng)志》和《淡水浮游生物研究方法》[13-15]。

1.3.1 浮游植物采集

浮游植物定性樣品用25#浮游生物網(wǎng)于水中作水平∞形循回拖動(dòng)收取。定量樣品以采水器采取水面下0.5 m 處水樣1 個(gè)，水深2～3 m 時(shí)，在離水底0.5 m 處增加一個(gè)采水樣點(diǎn)；水深3～5 m 時(shí)，在水下1.5～2.5 m 處再增加一個(gè)水樣；各層水樣等量混合后，再取一個(gè)混合水樣。樣品采集后，立刻以魯哥氏液固定（一般15 mL/L），定量樣品固定后還需濃縮至30～50 mL 貯存，帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定、計(jì)數(shù)及分析。

1.3.2 浮游動(dòng)物采集

小型浮游動(dòng)物定性樣品利用25#浮游生物網(wǎng)采集，大型浮游動(dòng)物定性樣品利用13#浮游生物網(wǎng)采集。原生動(dòng)物樣品，用每100 mL 水樣1～1.5 mL 碘液固定；其他樣品，每100 mL 水樣加4 mL 甲醛液固定。大型浮游動(dòng)物定量樣品于一定水層用5 L（或10 L）采水器采10～50 L 水樣，用25#浮游生物網(wǎng)過(guò)濾于100～200 mL 廣口瓶中，將網(wǎng)洗2～3 次。小型浮游動(dòng)物定量樣品的采集方法同浮游植物定量樣品采集。樣品采集后，立即用每100 mL 水樣加4 mL甲醛液固定。

1.3.3 底棲動(dòng)物采集

用彼得生采泥器采集底棲生物樣品，每個(gè)樣點(diǎn)采集2～3 次，泥樣全部倒入塑料盆內(nèi)，經(jīng)40 目分樣篩篩洗后，將肉眼看得見(jiàn)的動(dòng)物連同所余雜物全部裝入塑料袋中，以5%福爾馬林溶液固定，注明采樣編號(hào)、時(shí)間、樣點(diǎn)等，帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定。

1.3.4 魚(yú)類采集

千河流域?qū)儆谏絽^(qū)性河流，為避免漁具規(guī)格對(duì)漁獲物的選擇性，故采用背負(fù)式電魚(yú)機(jī)（輸出功率：400 V；700 W）電捕。沿河流下游往上游采樣點(diǎn)捕魚(yú)，每一采樣點(diǎn)捕撈距離為50～200 m（以采樣河段具體環(huán)境而定）。立即鑒定捕撈的魚(yú)類種類，統(tǒng)計(jì)漁獲尾數(shù)，根據(jù)不同漁獲物種類選取漁獲物測(cè)量全長(zhǎng)（精確到1 mm）和體質(zhì)量（精確到0.1 g）等生物學(xué)數(shù)據(jù)，爾后立刻放回水體。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析

采用Shannon-Wiener 多樣指數(shù)分析浮游植物群落結(jié)構(gòu)，利用河段長(zhǎng)度法估算魚(yú)類資源。計(jì)算公式如下：

（2）Pi=（Ci/Ls）Lr；式中Pi為某種魚(yú)類的資源量，Ci為某種魚(yú)的捕獲尾數(shù)，Ls為捕撈距（m），Lr為河流總長(zhǎng)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物

2.1.1 浮游植物種類組成

本次調(diào)查共檢出浮游植物96 種，其中硅藻門65 種，占種類總數(shù)的67.71%；綠藻門15 種，占種類總數(shù)的15.63%；藍(lán)藻門9 種，占種類總數(shù)的9.38%；裸藻門和隱藻門各3 種，甲藻門僅1 種，占種類總數(shù)的1.04%（表1，圖2）。

圖2 千河流域浮游植物種類組成Fig.2 Composition of phytoplankton species in the Qianhe River basin

表1 千河流域浮游植物名錄Tab.1 Category of phytoplankton in the Qianhe River basin

續(xù)表1

2.1.2 浮游植物生物量和密度

各采樣點(diǎn)浮游植物生物量差異較大（表2），變幅為0.58～5.62 mg/L，平均為2.81 mg/L，其中雙岔河上游（S1）、千河上游（S7）、三橋村（S5）和關(guān)山溝溝口（S6）采樣點(diǎn)的浮游植物生物量較高。雙岔河上游（S1）及千河上游（S7）采樣點(diǎn)浮游植物生物量明顯高于中下游（S2、S3、S8、S9）采樣點(diǎn)，關(guān)山溝中下游（S5、S6）采樣點(diǎn)浮游植物生物量明顯高于上游（S4）采樣點(diǎn)。浮游植物密度空間差異明顯（表2），變幅為0.23×105～6.00×105cells/L，平均為1.25×105cells/L，其中雙岔河上游浮游植物密度最高，為6.00×105cells/L，雙岔河上游、關(guān)山溝上游以及千河上游浮游植物密度明顯高于中下游。

表2 千河流域各采樣點(diǎn)浮游植物生物量和密度Tab.2 Biomass and density of phytoplankton at each sampling sites in the Qianhe River basin

2.1.3 浮游植物多樣性

各采樣點(diǎn)浮游植物多樣性指數(shù)波動(dòng)在0.52～2.22 之間，平均值為1.24（表3）。其中雙岔河（S1、S2）及千河（S7、S8）上中游浮游生物多樣性指數(shù)差異不明顯且均高于下游（S3、S9）采樣點(diǎn)。而關(guān)山溝的浮游植物多樣性指數(shù)逐漸變大，下中游（S6、S5）浮游植物多樣性指數(shù)明顯高于上游（S4）。

表3 千河流域各采樣點(diǎn)浮游植物多樣性指數(shù)Tab.3 Index of phyplanton diversity at each sampling site in the Qianhe River basin

2.2 浮游動(dòng)物

2.2.1 浮游動(dòng)物種類組成

本次調(diào)查中，僅在S2（雙岔河中游）、S7（千河上游）和S9（千河下游）中，發(fā)現(xiàn)劍水蚤Cyclops 和美麗猛水蚤Nitocra sp.2 種浮游動(dòng)物，其他樣點(diǎn)均未發(fā)現(xiàn)（表4）。

表4 千河流域浮游動(dòng)物名錄Tab.4 category of zooplanktons in the Qianhe River basin

2.2.1 浮游動(dòng)物生物量和密度

浮游動(dòng)物生物量和密度空間差異大，S2（雙岔河中游）生物量和密度最高，為0.28×10-3mg/L 和0.04 ind./L；S7（千河上游）生物量和S9（千河下游）密度較低，分別均為0.14×10-3mg/L 和0.02 ind./L?？臻g分布差異顯著，種類數(shù)量少。

2.3 底棲動(dòng)物

2.3.1 底棲動(dòng)物種類組成

本次調(diào)查中，檢出底棲動(dòng)物15 種（表5，圖3），其中節(jié)肢動(dòng)物共14 種，昆蟲(chóng)綱12 種，甲殼綱2 種，為主要組成種類。環(huán)節(jié)動(dòng)物1 種，為寡毛綱的蘇氏尾鰓蚯Branchiura sowerbyi。

圖3 千河流域底棲動(dòng)物種類組成Fig.3 Composition of benthic species in the Qianhe River basin

表5 千河流域底棲動(dòng)物種類組成Tab.5 Composition of benthic species in the Qianhe River basin

2.3.2 底棲動(dòng)物生物量

不同采樣點(diǎn)底棲動(dòng)物生物量差異大，變幅為0.07～3.59 g/m2。其中S8（千河中游）底棲動(dòng)物生物量明顯高于其他采樣點(diǎn)。雙岔河、關(guān)山溝以及千河中下游底棲動(dòng)物生物量明顯高于上游（表6）。

表6 千河流域各采樣點(diǎn)底棲動(dòng)物生物量Tab.6 Biomass of benthos at each sampling site in the Qianhe River basin

2.4 魚(yú)類

2.4.1 魚(yú)類組成

本次調(diào)查中共采集到3 種魚(yú)類，隸屬2 目3科：鮭形目鮭科1 科1 種，即秦嶺細(xì)鱗鮭Brachym ystax tsinlingensis，為我國(guó)特有種、局部分布的陸封型冷水性魚(yú)類，僅見(jiàn)于秦嶺太白山峯東麓的黑河，北麓的石頭河、南麓的湑水河和太白河，千河支流及渭河上游及其支流；鯉形目鯉科和鰍科2 科2種，分別為拉氏Phoxinus lagowski 和泥鰍Misgurnus anguillicaudatus。

2.4.2 千河流域各采樣點(diǎn)漁獲量

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各樣點(diǎn)的魚(yú)類組成和漁獲量差異較大（表7）。S8（千河中游）漁獲量最多，S1、S2（雙岔河中、上游）和S4（關(guān)山溝）最少。本次調(diào)查中在流域內(nèi)各樣點(diǎn)均采集到了秦嶺細(xì)鱗鮭，其中以S3（雙岔河下游）分布最多，S1（雙岔河上游）采樣點(diǎn)和千河干流最少。調(diào)查中采集到的秦嶺細(xì)鱗鮭最大個(gè)體體質(zhì)量196.1 g，全長(zhǎng)270 mm，最小個(gè)體體質(zhì)量20.1 g，全長(zhǎng)182 mm，群體年齡在1～5 齡之間，個(gè)體發(fā)育良好。

表7 千河流域各采樣點(diǎn)漁獲量Tab.7 Fish catch at each sampling site in the Qianhe River basin/尾

2.4.3 魚(yú)類資源量

由表8 可知，千河流域魚(yú)類資源組成主要以鯉科魚(yú)類為主，其中以拉氏占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

表8 千河流域魚(yú)類資源量Tab.8 Fish resources in the Qianhe River Basin

2.5 其他

在S8（千河中游）、S9（千河下游）和S6（關(guān)山溝溝口）發(fā)現(xiàn)了荊三棱Scirpus gagara 和少量水蔥Scirpus validus，從調(diào)查區(qū)域來(lái)看，區(qū)內(nèi)濕生植物群落十分豐富。

3 討論

3.1 浮游生物種類組成、分布及多樣性分析

浮游生物的群落結(jié)構(gòu)特征、分布差異與調(diào)查水域的水文條件、水體污染等外部因素有關(guān)。本次調(diào)查中，浮游植物種類組成與主河道渭河流域浮游植物群落結(jié)構(gòu)組成相一致[16]，以硅藻門占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，浮游動(dòng)物僅采集到橈足類的劍水蚤和美麗猛水蚤，這與調(diào)查水域環(huán)境特征有關(guān)。千河流域?yàn)榈湫偷纳綕鞠魉鷳B(tài)系統(tǒng)，水流落差大，流速快，常年平均水溫8～10℃，水溫較低，適合喜緩流、水溫低的硅藻、橈足類生存[17-20]。水體污染也會(huì)影響流域水生生物物種組成。與千河科考報(bào)告相比，浮游植物總種類數(shù)增多，其中隱藻類首次發(fā)現(xiàn)。浮游動(dòng)物種類減少25 種，輪蟲(chóng)和枝角類均未采集到。研究表明，千河兩岸生活污水和工農(nóng)業(yè)廢水的排放，使水體存在一定程度的有機(jī)污染[21-23]，導(dǎo)致水域中隱藻等中、富營(yíng)養(yǎng)型種類開(kāi)始大量出現(xiàn)，貧營(yíng)養(yǎng)型種類消失，使水生態(tài)系統(tǒng)中的水生生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。

雙岔河上游、千河上游浮游植物生物量、密度以及多樣性均高于下游，關(guān)山溝表現(xiàn)為中下游高于上游，這與區(qū)域人類活動(dòng)、河流分流和匯流等外部條件緊密相關(guān)。雙岔河上游、千河上游受人類活動(dòng)影響小，水體環(huán)境破壞程度低，利于浮游植物的棲息與生長(zhǎng)。關(guān)山溝中下游不斷接受來(lái)自上游兩條河流浮游生物的匯入，浮游植物種類數(shù)量多。由此可以看出：雙岔河上游、千河上游以及關(guān)山溝中下游浮游植物多樣性較高，物種組成豐富，群落結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。僅在個(gè)別樣點(diǎn)采集到浮游動(dòng)物劍水蚤和美麗猛水蚤，數(shù)量少，多樣性低，群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

3.2 底棲動(dòng)物種類組成及生物量

調(diào)查區(qū)域內(nèi)底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、多樣性較低，僅采集到節(jié)肢動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物，以節(jié)肢動(dòng)物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這主要受千河流域水體環(huán)境狀況所致。千河為山澗溪流水體，水溫低，流速快，河床滾石量大，底質(zhì)多為渾圓狀漂礫及大塊礫石，適宜于喜低溫流動(dòng)水體、卵礫石底質(zhì)的節(jié)肢動(dòng)物生存[24]。流域內(nèi)底棲動(dòng)物生物量在0.07～3.59 g/m2之間，不同采樣點(diǎn)間差異大，河流中下游高于上游，這與流域的水文特征有關(guān)。千河上游流速快，而中下游處于緩流狀態(tài)，更適宜底棲生物生存。水體污染也是造成底棲生物差異分布的重要原因。浮游植物多樣性指數(shù)表明，千河干流水質(zhì)處于中污染中營(yíng)養(yǎng)狀況。

3.3 魚(yú)類種類組成及資源現(xiàn)狀

本調(diào)查發(fā)現(xiàn)：千河中有2 目3 科3 種魚(yú)類，與20 世紀(jì)80 年代千河流域魚(yú)類資源調(diào)查和研究報(bào)告的3 目4 科19 種、3 目4 科18 種相比，種類數(shù)量明顯減少[25]，這與自然、人為因素改變了水體環(huán)境有關(guān)。隨著全球氣候變暖，秦嶺細(xì)鱗鮭等冷水性魚(yú)類的棲息范圍縮??；流域內(nèi)水利工程的建設(shè)，兩岸生活污水、工業(yè)農(nóng)業(yè)廢水排放等使水體水質(zhì)發(fā)生改變，調(diào)查區(qū)域內(nèi)魚(yú)類資源下降。我國(guó)天然魚(yú)類資源下降在國(guó)內(nèi)普遍存在[26-28]，尤其是生境特殊地區(qū)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，陜西庫(kù)峪岷縣高原鰍種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)僅4種魚(yú)類，歷史記載有14 種[29]；而渭河黑河流域歷史記載有30 種，2016 年調(diào)查僅15 種[30]；沈紅保等（2019）調(diào)查發(fā)現(xiàn)，渭河陜西段魚(yú)類資源明顯下降[31]。

3.4 千河流域水生生物資源與河流生境的關(guān)系

水生生物與其生境聯(lián)系緊密，機(jī)體個(gè)體行為、種群動(dòng)態(tài)以及群落結(jié)構(gòu)與生境密不可分。千河流域水生生物種類少、多樣性低，以喜低溫、清潔水體的敏感種類為主，這與千河流域特殊的亞高山溪流型水生生態(tài)系統(tǒng)有關(guān)。千河流域支流水體透明度在100 cm 以上，年平均水溫在8～10℃之間，含沙量較少，礦化度低，水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量較少，適宜喜低溫、清潔水體的水生生物生存。浮游植物群落的多樣性指數(shù)在一定程度上能反映出調(diào)查區(qū)域內(nèi)的環(huán)境條件狀況，正常環(huán)境下多樣性指數(shù)較高，環(huán)境受污染時(shí)多樣性指數(shù)降低；浮游植物的Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)空間變化范圍大，在0.53～2.22 之間，平均為1.24。根據(jù)浮游生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可初步評(píng)價(jià)千河干流水質(zhì)為中污染、中營(yíng)養(yǎng)狀況。本次調(diào)查中硅藻門為浮游植物的優(yōu)勢(shì)種；常易生活在中度污染水體的劍水蚤、蘇氏尾鰓蚓也有發(fā)現(xiàn)[34]，這些都表明千河流域水環(huán)境整體質(zhì)量已趨于中污染中營(yíng)養(yǎng)狀況。千河大部分流域流經(jīng)黃土高原，地形多為黃土覆蓋，水土流失嚴(yán)重，若遇暴雨洪水，地表徑流挾帶大量泥沙和腐殖質(zhì)流入河內(nèi),造成水域水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化。其次，千河干流四周人口密集，工礦企業(yè)多，大量的生活污水、工農(nóng)業(yè)廢水以及固體廢棄物等外源污染物排入水體中，造成水質(zhì)下降?；诒敬握{(diào)查結(jié)果，對(duì)區(qū)域內(nèi)水生生物資源保護(hù)和修復(fù)建議：做好水土保持和生態(tài)治理工作，防止水體水質(zhì)進(jìn)一步惡化；加強(qiáng)科學(xué)研究，為流域內(nèi)水生生物資源保護(hù)提供科學(xué)理論支持；增強(qiáng)魚(yú)類資源保護(hù)法律法規(guī)的宣傳，嚴(yán)禁偷捕盜漁等違法行為。