渭河陕西段浮游植物群落结构及水质评价

    高宏伟++李晓春++陈晓霞++侯淑敏++王博涵++白海锋++袁永锋++贾秋红

    

    

    

    摘 要： 为全面了解渭河陕西段枯水期水质状况，于2014年4月对渭河陕西段7个采样断面的浮游植物进行调查研究，并利用多样性指数对该区段水质进行初步评价。调查表明：调查期间共检出浮游植物5个门类35种属，其中硅藻和绿藻在种类组成中占主导地位。浮游植物密度为2.00×106～60.88×106 ind./L，平均密度为23.57×106 ind./L，生物量变化范围为2.84～123.78 mg/L，平均生物量为48.60 mg/L。Shannon-Wiener多样性指数的变化范围为0.75～3.14，平均值为1.69，通过综合分析认为渭河陕西段水质整体受到中度污染，流域生态保护形势严峻。

    关键词： 渭河陕西段；浮游植物；群落结构；水质评价

    渭河是黄河第一大支流，发源于甘肃省渭源县，流经陕甘两省，在陕西省港口镇注入黄河。渭河陕西段地处渭河中下游，流经宝鸡、咸阳、西安和渭南四个大中型城市，沿途接纳众多支流[1]。作为陕西省关中地区的主要河流，渭河承担着该地区沿河城市的生产生活用水及排水的水域功能。

    近年来，随着区域经济的快速发展和人类的频繁活动，对该河段水质造成了严重影响，而且目前针对该河段水质健康评价的浮游植物相关报道较少。浮游植物具有种类多、世代时间短、对环境敏感和方便采集等特点，是指示河流水环境质量特征的极佳类群[2]。为此，笔者通过对渭河陕西段浮游植物群落结构进行调查来初步评价目前的水污染状况，希望为渭河水生态环境保护提供理论参考。

    1 研究方法

    1.1 采样点位

    根据渭河在陕西段的走向、地势地貌特征以及人类活动的影响范围，于2014年4月，在调查区段共设置7个采样断面（W1～W7），断面具体地理位置见图1。

    图1 采样断面示意图

    1.2 样本采集与观察

    根据渭河陕西段水质特点，浮游植物样品用有机玻璃采水器在水面下30 cm处取水样1 000 mL，加入1.5%体积分数的鲁哥试液固定，固定样本在室内静置24 h，用细小虹吸管浓缩定容至30～50 mL。混匀浓缩样品，依据相关文献[3-4]，在生物显微镜下鉴定种类并计数。

    1.3 数据处理

    密度计算公式：N=（Vs × n ）/（V×Va）

    式中：N 为1L水中浮游植物个体数（ind·L-1），V 为采样体积（L），Vs为沉淀体积（ mL），Va 为计数体积（mL），n为计数所得的个体数。

    生物量依据文献[3]中各种类个体湿重换算。

    Shannon-Weaner多样性指数（H）、Pielou均匀度指数（J）、Margalef 丰富度指数（D）采用Biodiversity Profession 2.0计算。

    2 结果与分析

    2.1 物种类组成

    在调查区域共检出浮游植物35种，隶属5个门。其中硅藻门17种属，占总种属48.57%，绿藻门10种属，占总种属28.57%，蓝藻门5种属，占总种属14.29%，隐藻门2种属，占总种属的571%，裸藻门1种属，占总种属的2.86%（如图2），种类组成中，硅藻和绿藻占优势。浮游植物种类在W5采样断面出现最多，为22种，在W2和W3采样断面出现最少，均为13种，其余四个采样断面浮游植物种类数较一致（如图3）。

    图2 浮游植物种类组成

    图3 浮游植物种类在采样断面上的分布

    2.2 密度与生物量

    调查区域浮游植物数量变幅在2.00×106～60.88×106 ind./L，平均密度为23.57×106 ind./L。其中，硅藻门占总数量的76.16%，绿藻门占8.18%，蓝藻门占8.24%，隐藻门占705%，裸藻门占0.37%（如图4）。生物量变化范围为2.84～123.78 mg/L，平均生物量为4860 mg/L。其中，硅藻门占总生物量的7605%，绿藻门占8.35%，蓝藻门占0.76%，隐藻门占13.80%，裸藻门占1.04%（如图4）。从浮游植物密度的空间分布来看，采样断面W6采集的浮游植物密度最大，为60.88×106ind./L，W2采样断面密度最小，为2.00×106ind./L。生物量空间分布与密度相一致，最大值出现在W6采样断面，为123.78 mg/L，W2采样断面生物量最小，为2.84 mg/L。

    图4 浮游植物各门类密度与生物量百分比

    2.3 物种多样性

    经数据处理后显示，调查区域浮游植物Shannon-Wiener多样性指数的变化范围为075～3.14，均值为1.69；Margalef丰富度指数变化范围为0.23～0.40，均值为0.28；Pielou均匀度指数变化范围为0.18～0.78，均值为0.42。其中，Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数变化较小，空间分布趋势较一致，Shannon-Wiener多样性指数空间则变化较大（如图5）。一般来说，多样性指数越高，水质越好。调查发现，渭河陕西段W6和W7采样断面的多样性指数呈现最低值，表明此处水质受污染相对较严重。根据浮游生物多样性指数水质评价标准[5]，综合多样性指数结果可初步评价出渭河陕西段水质受到中-重度污染，需要加大污染治理强度。

    图5 浮游植物物种多样想指数

    注：图中D代表Margalef丰富度指数，J代表Pielou均匀度指数，H代表Shannon-Wiener多样性指数

    3 讨论

    此次调查发现，渭河陕西段共采集到35种浮游植物，硅藻门种类出现的最多，占总种类数的48.57%，绿藻次之，占28.57%，这种以硅藻和绿藻为主的种类组成与同一流域的浮游植物调查结果相一致[6-7]。从现存量来看，渭河陕西段的浮游植物生物量大于袁永锋等[6]调查的黄河干流中上游浮游植物生物量以及贾秋红[8]等调查的黄河兰州市区段浮游植物生物量。也大于张军燕等[9]调查的同流域泾河宁夏段的浮游植物的生物量。这说明渭河陕西段浮游植物群落结构不但具有典型河流的群落特征，而且在空间分布上存在很大差异。

    陕西是渭河流经最长的省份，是渭河流域重要的工农业生产基地，大量的生产废弃物、生活污水及农业无机物未经严格处理直接排入渭河，同时河道频繁的采砂作业，给水生生物的栖息、繁殖和生长造成影响。因此，对渭河陕西段进行生态调查及水质健康评价迫在眉睫。根据浮游生物多样性指数水质评价标准对渭河陕西段水质评价发现，Shannon-Weiner多样性指数显示水环境质量为中-重污染。这与同流域的众多水系水质评价结果较相似[10-12]。因此，渭河陕西段水质同样受人为活动影响严重，需加大力度保护和恢复生态平衡。

    参考文献：

    [1]

    白海锋，赵乃锡，殷旭旺，等.渭河流域浮游动物的群落结构及其与环境因子的关系[J].大连海洋大学学报，2014，29（3）：260-266

    [2] 刘建康.高级水生生物学[M].北京：科学出版社，1999

    [3] 赵文.水生生物学[M].北京：中国农业出版社， 2005

    [4] 韩茂森，束藴芳.中国淡水生物图谱[M].北京：海洋出版社，1995

    [5] 郑丙辉，田自强，张摇雷，等.太湖西岸湖滨带水生生物分布特征及水质营养状况[J].生态学报， 2007，27 （10）：4214-4223

    [6] 袁永锋，李引娣，张林林，等.黄河干流中上游水生生物资源调查研究[J].水生态学杂志，2009， 2（6）：15-19

    [7] 张军燕，张建军，杨兴中，等.黄河上游玛曲段春季浮游生物群落结构特征[J].生态学杂志， 2009，28（5）：983-987

    [8] 白海锋，沈红保，问思恩，等.黄河兰州段浮游植物群落结构的研究[J].安徽农业科学， 2015（16）：243-244

    [9] 张军燕，张建军，沈红保，等.泾河宁夏段夏季浮游生物群落结构特征[J].水生态学杂志，2011，32（6）：72-77

    [10] 宋菊梅，白海锋，鲁媛媛，等.北洛河丰水期浮游动物群落结构调查及水质初步评价[J].河北渔业，2014（7）：29-31

    [11] 贾秋红，李晓春，白海锋，等.黄河兰州市区段浮游动物群落结构调查及水质初步评价[J].河北渔业，2015（6）：18-20

    [12] 白海锋，李丽娟，项珍龙，等.泾河流域浮游动物的群落结构及其与环境因子的关系[J].大连海洋大学学报，2015，30（3）：291-297

    （收稿日期：2015-07-08）