用浮游及底棲動(dòng)物的種群結(jié)構(gòu)和數(shù)量分布評(píng)價(jià)河水水質(zhì)的研究

賈倩，胡亞偉，宋常吉，靳曉輝

1.黃河水利委員會(huì)黃河水利科學(xué)研究院；2.河南省農(nóng)村水環(huán)境治理工程技術(shù)研究中心

經(jīng)過近年來的發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平得到了很大的提升，但是這并不能改變我國農(nóng)業(yè)大國的本質(zhì)。為了確保農(nóng)作物的正常生長，保證北方缺水地區(qū)能夠正常用水，黨中央提出了南水北調(diào)戰(zhàn)略，各地政府也積極響應(yīng)號(hào)召，因地制宜開展引黃工程。為確保用水健康，需對(duì)選擇水域的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。

一、青石段、衛(wèi)寧段概況

黃河衛(wèi)寧段、青石段隸屬于寧夏引黃灌溉區(qū)域，是我國四大古老灌溉區(qū)之一，已有兩千多年的灌溉歷史，素有‘塞上江南’之美譽(yù)。灌區(qū)涉及沙坡頭、青銅峽、銀古橋和石嘴山等地區(qū)。

寧夏引黃灌溉區(qū)是寧夏主要棉糧油生產(chǎn)基地，是全國十二個(gè)主要糧食產(chǎn)區(qū)之一，對(duì)我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展起著重要作用。青石段、衛(wèi)寧段是寧夏引黃灌區(qū)水文最為繁復(fù)的地帶，也是最易進(jìn)行引黃的區(qū)域。

二、黃河衛(wèi)寧段、青石段水域的水樣采集

（一）衛(wèi)寧段、青石段水域的水樣采集時(shí)間、地點(diǎn)

本實(shí)驗(yàn)小組于2019年6月、9月，在黃河衛(wèi)寧段、青石段共設(shè)置8個(gè)采樣斷面，對(duì)水域內(nèi)浮游及底棲動(dòng)植物的種群結(jié)構(gòu)和數(shù)量分布進(jìn)行檢測(cè)，其具體分布為：沙坡頭壩下1、沙坡頭壩下2、青銅峽壩下1、青銅峽壩下2、銀古橋1、銀古橋2、石嘴山橋1、石嘴山橋2。

（二）黃河水樣的采集方法及相關(guān)處理方式

1.目標(biāo)水域中浮游生物的采集

進(jìn)行樣品采集時(shí)，要依據(jù)采集樣品的體型大小選擇最適合的采集工具。例如，使用25號(hào)浮游生物網(wǎng)采集小型浮游生物，使用13號(hào)生物網(wǎng)采集大型浮游生物。另外，要注意采集的深度和采集的手法，通常要在距表層0.5m處，以20～30cm/s的速度作“∞”形循回，緩慢拖動(dòng)1至3min，或在水中沿表層托慮1.5～5.0m3水。

進(jìn)行樣品定量的時(shí)候，要使用有機(jī)玻璃采集器在垂向上中下三層等量采集，其中進(jìn)行浮游植物定量時(shí)共需選取3L水樣，進(jìn)行浮游生物定量時(shí)共需選取10L水樣，然后將水樣進(jìn)行混合、過濾，選取1L水樣裝瓶。

采集水樣后，要立即添加固定液，對(duì)水樣中的浮游動(dòng)植物進(jìn)行固定，保證其完整性。根據(jù)水樣中的浮游生物種類不同，要選取不同的固定液進(jìn)行固定，常用的固定液有魯哥氏液、福爾馬林固定液等。固定完畢，將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，靜置沉淀36～48h，用虹吸管小心抽調(diào)上清液至剩余20～25mL沉淀物，轉(zhuǎn)入30mL容量瓶中。

2.青石段、衛(wèi)寧段水域中底棲生物的采集

選取具有代表性的河灘，劃定采樣區(qū)域，剔除其中的石塊，使用鑷子夾取采集區(qū)域中的底棲生物。若底質(zhì)為砂或泥則用1/16m2和1/40m2改良彼德遜采泥器采集定量樣品，每個(gè)采樣點(diǎn)采集3個(gè)重復(fù)樣品，合為一個(gè)樣品分析。用40目分樣篩小心淘洗和篩取出各類標(biāo)本，放入編號(hào)瓶中用5%福爾馬林固定。軟體動(dòng)物的物種鑒定樣品用D形踢網(wǎng)進(jìn)行采集。

（三）目標(biāo)黃河區(qū)域內(nèi)浮游及底棲生物的種類、密度、生物量的測(cè)定

1.青石段、衛(wèi)寧段的浮游植物的相關(guān)生物特性的測(cè)定

通過顯微鏡觀察浮游植物的大小、形態(tài)，依據(jù)藻類分類標(biāo)準(zhǔn)確定樣品中的浮游植物的種屬，如有可能確定至種。

進(jìn)行定量分析時(shí)，可參照《淡水浮游生物研究方法》等統(tǒng)計(jì)方法，精確統(tǒng)計(jì)到種的細(xì)胞數(shù)，然后依據(jù)文獻(xiàn)中的計(jì)算公式將其換算成每升含量。具體操作如下：將30mL容量瓶中的樣品液搖勻后，用定量吸管迅速準(zhǔn)確吸取0.1mL水樣，注入0.1mL玻璃浮游生物計(jì)數(shù)框中（面積20×20mm2），蓋上蓋玻片，在10×40倍顯微鏡下觀察100個(gè)視野并計(jì)數(shù)，按照視野計(jì)數(shù)法，數(shù)量特別少時(shí)全片計(jì)數(shù)，每個(gè)樣品計(jì)數(shù)2片，取其平均值，每次計(jì)數(shù)結(jié)果與其平均值之差應(yīng)不大于10%，否則增加計(jì)數(shù)次數(shù)。

浮游植物生物量的計(jì)算采用體積換算法，大多數(shù)浮游藻類的細(xì)胞形狀比較規(guī)則，可采用形狀相似的幾何體積公式來計(jì)算其體積。由于浮游植物大多懸浮于水中生活，其比重接近于所在水體的比重，即近于1，因此體積值可換算為重量值。形狀特殊的種類可分解為幾個(gè)部分測(cè)量，然后將結(jié)果相加，使用mg/L表示。

2.青石段、衛(wèi)寧段浮游動(dòng)物的相關(guān)生物特性的測(cè)定

浮游動(dòng)物的計(jì)數(shù)主要分為原生動(dòng)物、輪蟲和枝角類與橈足類的計(jì)數(shù)。其計(jì)數(shù)方式與浮游植物的統(tǒng)計(jì)方法相同，需要先確定細(xì)胞數(shù)，然后將其轉(zhuǎn)化為每升含量。

顯微鏡下檢測(cè)各類浮游動(dòng)植物的種類、數(shù)量、大小，分別計(jì)算其密度、生物量。原生動(dòng)物和輪蟲生物量的計(jì)算采用體積換算法。枝角類與橈足類生物量的計(jì)算采用測(cè)量不同種類的體長，用回歸方程式求解進(jìn)行。

3.青石段、衛(wèi)寧段底棲生物的相關(guān)生物特性的測(cè)定

于室內(nèi)用解剖鏡和顯微鏡對(duì)底棲動(dòng)物定性樣品進(jìn)行物種分類鑒定。將所采樣品鑒定到屬或種，再分種逐一進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)。樣品計(jì)數(shù)時(shí)，若標(biāo)本損壞則只統(tǒng)計(jì)頭部。標(biāo)本鑒定后計(jì)算，折算成每平方米的密度。用分析天平稱重，稱重前需將標(biāo)本放到吸水紙上，吸去蟲體表面的水分，稱出每種的濕重量，再換算為以平方米為單位的種類密度及生物量。

（四）青石段、衛(wèi)寧段浮游生物的物種多樣性及優(yōu)勢(shì)種

1.青石段、衛(wèi)寧段浮游生物多樣性

確定目標(biāo)黃河水域中的浮游生物的多樣性，可使用相關(guān)轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行計(jì)算，具體方法為：

式中：H為多樣性系數(shù)，Ni代表第i種浮游生物的數(shù)量，N為浮游生物的總數(shù)量，S指物種數(shù)。

2.青石段、衛(wèi)寧段浮游生物優(yōu)勢(shì)種的確定

浮游生物的優(yōu)勢(shì)種判定很簡(jiǎn)單，根據(jù)浮游生物的出現(xiàn)頻率及個(gè)體數(shù)量進(jìn)行判定，無需進(jìn)行相關(guān)演算。

三、青石段、衛(wèi)寧段水域中浮游及底棲生物種類

（一）青石段、衛(wèi)寧段浮游植物的種類

通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)可知，在2019年6月，青石段、衛(wèi)寧段水域中共含有浮游植物6門28種，主要為硅藻和綠藻。在2019年9月，目標(biāo)黃河水域中共含有浮游植物5門27種，以硅藻、綠藻為主，偶見甲藻門、隱藻門藻類。（見表1、表2）

表1 6月浮游植物種類組成

表2 9月浮游植物種類組成

（二）青石段、衛(wèi)寧段浮游植物的密度及生物量

經(jīng)過計(jì)算，發(fā)現(xiàn)青石段、衛(wèi)寧段水域，在6月份浮游植物密度變化范圍為16.82-29.97×104個(gè)/L，生物量變化范圍為0.257-0.438mg/L。浮游植物的多樣性指數(shù)變化范圍是1.283-1.942，優(yōu)勢(shì)種類主要為硅藻門，如小環(huán)藻、直鏈藻及等片藻等。（見表3、表4）

表3 6月浮游植物密度與生物量

表4 6月浮游植物多樣性指數(shù)與優(yōu)勢(shì)種