三江源重点河段湖泊浮游动物群落结构与水质评价

陆 丹，张 静，耿 昭 克，闵 敏

(1.青海省水文水资源勘测局，青海 西宁 810001； 2.长江流域水环境监测中心，湖北 武汉 430010)

1 研究背景

三江源是长江、黄河、澜沧江的源头汇水区，是我国重要的水源地及生态功能区[1]。随着三江源国家公园的建立，三江源的生态文明建设被放在了突出地位。截至目前，三江源重点河段湖泊都鲜有相关的水生态监测调查，本文通过对该区域浮游动物群落结构、密度组成及水质状况进行调查分析，初步摸清三江源重点河段湖泊浮游动物的背景值，以为三江源国家公园的水生态保护提供初步的基础资料。

2 材料与方法

2.1 三江源地理概况

三江源地区地理位置为北纬31°39′～36°12′，东经89°45′～102°23′，是青藏高原的腹地和主体，以山地地貌为主，山脉绵延、地势高耸、地形复杂，海拔为3 335～6 564 m。区内气候属青藏高原气候系统，为典型的高原大陆性气候，具有冷热两季交替、干湿两季分明、年温差小、日照时间长、辐射强烈、无四季区分的气候特征[2]。

2.2 站点布置和调查时间

以《青海省水功能区划(2015-2020年)》划分的三江源主要河段和湖泊作为重点，本着水生态站点尽可能与水质监测站点一致的原则，选择交通便利的站点作为监测站点。主要涉及10条河流和2个湖泊，共计23个站点，其中长江源12个(雁石坪、楚玛尔河、沱沱河、通天河沿、仲达、尕拉、直门达、禅古电站、新寨、东风、隆宝滩、竹节寺)；澜沧江源6个(野吉尼玛、下拉秀、尕麻、扎曲公路桥、香达、多昌)；黄河源5个(扎陵湖、鄂陵湖、渔场、扎陵湖乡、玛多)。于2017年5月初、8月初和9月底进行了3次监测取样。站点布置情况详见图1。

2.3 样品采集测定

(1) 浮游动物定性样品。用25号浮游生物网在表层缓慢划“∞”拖曳采集3～5 min，过滤并用5%的福尔马林固定保存，带回实验室，按《水库渔业资源调查规范》(SL167-2014)镜检[3]。

(2) 浮游动物定量样品。原生动物和轮虫定量样品在采集定性样品前用采水器采集1.5 L。枝角类和桡足类定量样品用采水器在表层取15 L水样，经25号生物网过滤后转移到50 mL的小方瓶中，用5%的福尔马林保存带回实验室，按《水库渔业资源调查规范》(SL167-2014)镜检[3]。

图1 三江源重点河段湖泊浮游动物调查站点分布Fig.1 Distribution of zooplankton survey sites in important reaches and lakes of Three-River head-waters

(3) 水质样品。按照《水环境监测规范》(SL219-2013)中样品采集和保存方法执行[4]，均满足现场平行样采样率不低于5%，全程序空白采样率不低于5%的要求。主要的监测指标为水温、pH、溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、化学需氧量、总磷、总氮等，其中水温、pH、溶解氧使用YSI6600多参数水质监测仪现场测量，其余项目在实验室内完成，满足平行样测定、加标回收测定等测定率不低于5%的要求。

2.4 优势度及优势种的确定

群落优势种选用McNaughton优势度指数(Y)来确定：

Y=(ni/N)fi

(1)

式中，N为样品中浮游动物总个体数，ni表示第i种的个体数，fi为第i种浮游动物在各样点出现的频率。本次研究以优势度指数Y>0.02确定优势种[5]。

2.5 数据统计及分析

浮游动物的种类、密度、优势种、优势度等监测计算结果来源于长江流域水环境监测中心(2017年长江流域水环境监测中心与青海省水环境监测中心合作项目：青海省三江源地区重点湖泊河段水生态调查)，水质理化指标评价测定结果来源于青海省水环境监测中心(水质监测整编成果)。利用Canoco5来分析浮游动物种类与理化因子之间的相关性。

3 监测结果

3.1 浮游动物种类

3次调查中，各监测站点共检出浮游动物98种，其中原生动物23种，占浮游动物总物种数的23.4%；轮虫51种，占52.0%；枝角类14种，占14.3%；桡足类10种，占10.2%。常见种包括：原生动物中的普通表壳虫(Arcellavulgaris)、无棘匣壳虫(Centropyxisecornis)、长圆砂壳虫(Difflugiaoblongaoblonga)等；轮虫中的螺形龟甲轮虫(Keratellacochlearis)、无棘龟甲轮虫(Keratellatecta)、钝角狭甲轮虫(Colurellaobtusa)、盘状鞍甲轮虫(Lepadellapatella)等；枝角类的圆形盘肠溞(Chydorussphaericus)、长额象鼻溞(Bosminalongirostris)；桡足类中的剑水蚤桡足幼体(CyclopoidaCopepodid)等。

从浮游动物种类组成的季节分布来看(见图2)，5月有52种，8月有52种，9月有53种，3次监测共有种仅18种，季节更替明显。

从空间分布来看，黄河源站点及隆宝滩浮游动物的种类数量较多。澜沧江源和长江源头各站点种类数量较少，主要原因是取样站点流速较大，不适合大部分浮游动物生存。从时间分布来看，浮游动物种类数呈9月>8月>5月的趋势。据水质监测，5月水温显著低于8，9月，在水温较低的环境下，大部分的浮游动物会处于休眠状态，因此种类数也较低。

从“十二五”期间国际油价大幅下跌以来，石油勘探开发板块整体效益大幅下滑，低效益、负效益成为石油开发近年的“热词”。如何实现长期的可持续、高质量发展，是全球各大石油公司面临的巨大挑战。同时受低油价影响，科技研发投入降低，世界范围内除美国页岩油外，近年来油田开发技术，尤其是老油田提高采收率技术没有大的突破与创新。大港油田作为一个开发五十余年的老油田，面临的形势更加严峻。

从三江源重点河段湖泊浮游动物种类组成来看(图3～5)，原生动物和轮虫占优势，大多数监测站点3次均监测出，个别站点监测出1次或2次；大型浮游动物枝角类、桡足类主要出现在黄河源站点和隆宝滩，长江源和澜沧江源站点偶有检出。

图2 5，8，9月三江源重点河段湖泊浮游动物种类对比Fig.2 Comparison of zooplankton species number in the important reaches and lakes of three-river head water in May,August and September

图3 三江源重点河段湖泊5月浮游动物种类组成Fig.3 Zooplankton species composition in important reaches and lakes of Three-River head-waters of May

图4 三江源重点河段湖泊8月浮游动物种类组成Fig.4 Zooplankton species composition in important reaches and lakes of Three-River head-wates of August

图5 江源重点河段湖泊9月浮游动物种类组成Fig.5 Zooplankton species composition in important reaches and lakes of Three-River head-waters of September

3.2 浮游动物密度

三江源重点河段湖泊浮游动物密度介于0～3 201 ind./L(图6～9)之间，明显低于低海拔地区水域。其中，黄河源站点及隆宝滩浮游动物密度较大，长江源和澜沧江源大部分站点较小，这与种类分布受河水流速影响的结论一致。

图6 5，8，9月三江源重点河段湖泊浮游动物密度对比Fig.6 Comparison of zooplankton density in important reaches and lakes of Three-River head-wates in May, August and septemher

5月长江源站点除隆宝滩以外，浮游动物密度为0，澜沧江源的下拉秀和扎曲公路桥浮游动物密度为0，密度最高的是渔场，为1 105 ind./L。8月长江源的雁石坪、沱沱河、通天河沿、尕拉、直门达、禅古电站、新寨和东风未检出浮游动物，澜沧江源的扎曲公路桥、香达和多昌未检出浮游动物，密度最高的是渔场，为1 500 ind./L。9月长江源的沱沱河、仲达、直门达、东风村和澜沧江源的下拉秀未检出浮游动物，隆宝滩为密度最高的监测站点，为3 201 ind./L。

从三江源重点河段湖泊浮游动物密度组成来看(图7～9)，与种类组成类似，仍然是原生动物和轮虫占优势，大型浮游动物枝角类、桡足类主要出现在扎陵湖、鄂陵湖和隆宝滩，其余站点偶有检出，但组成比例很小。

图7 三江源重点河段湖泊5月浮游动物密度组成Fig.7 Zooplankton density composition of important reaches and lakes of Three-River head-wates in May

图8 三江源重点河段湖泊8月浮游动物密度组成Fig.8 Zooplankton density composition of August in important reaches and lakes of Three-River head-wates in August

图9 三江源重点河段湖泊9月浮游动物密度组成Fig.9 Zooplankton density composition of important reaches and lakes of Three-River head-wates in September

3.3 优势种的确定

三江源重点河段湖泊的优势种组成，5月有4种，砂壳虫(Difflugiasp)的优势最为明显；8月有6种，砂壳虫(Difflugiasp)的优势最为明显，腔轮虫(Lecane)优势度次之；9月与8月一样，共有6种优势种，砂壳虫(Difflugiasp)和急游虫(Strombidium.sp)的优势较为明显(见表1)。

3次监测共计16种优势种，仅砂壳虫(Difflugiasp)1种同时出现在5,8,9月中，并且优势度远大于其他物种。砂壳虫是贫营养水体的指示种[5]，由此可以看出，三江源重点河流湖泊水体属于贫营养水平。

4 水质评价

4.1 浮游动物水质评价

浮游动物多数个体小，对环境变化很敏感，其种类组成、丰度、生物量和多样性与水质及水体环境密切相关，是水体的一个重要表征指标[6-8]。由于本次调查的监测站点地处高原且常年气温较低，水体的初级生产力较低，各监测点的浮游动物种类数少且密度较低，常用的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Peilou均匀度指数评价法并不适合三江源地区，因此本研究采用浮游动物的指示种来评价水质。参考相关文献[9-11]所述的污染指示生物，三江源重点河段湖泊出现了不同污染指示等级的生物，其中寡污的有砂壳虫、长刺异尾轮虫、郝氏皱甲轮虫；寡污-β中污的有大肚须足轮虫、疣毛轮虫、螺形龟甲轮虫等；α中污的有椎尾水轮虫。由于浮游动物整体密度很低，没有形成密度高峰，研究发现浮游动物寡污物种密度相对较大，由此可见，三江源地区重点河段湖泊水质状态优良、水体清洁。

表1 三江源重点河段湖泊优势种种类及优势度
Tab.1 Species and degree of dominant species of important reaches and lakes of Three-River head-wates

时间优势种优势度时间优势种优势度5月砂壳虫Difflugia sp0.26狭甲轮虫Colurella obtusa0.02表壳虫Arcella sp0.18鞍甲轮虫 Lepadella sp0.02裂痕龟纹轮虫Anuraeopsis fissa0.079月侠盗虫Strobilidium sp0.25龟甲轮虫Keratella sp0.11砂壳虫Difflugia sp0.508月砂壳虫Difflugia0.29急游虫Strombidium.sp0.37腔轮虫Lecane0.04腔轮虫Lecane sp0.15裂痕龟纹轮虫Anuraeopsis fissa0.04异尾轮虫Trichocerca sp0.05龟甲轮虫Keratella sp0.02多肢轮虫Polyarthra sp0.02

4.2 理化指标水质评价

根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)[12]，采用单因子评价法对pH、氨氮、溶解氧、高锰酸盐指数,化学需氧量、总磷、总氮指标进行评价。参与评价的23个监测站点的水质均优于或达到Ⅲ类水质标准(见表2)。

4.3 浮游动物与环境因子典范性分析

利用Canoco5对三江源重点河段湖泊浮游动物群落和环境因子进行典范对应分析，用于分析的环境因子主要有水温、pH、氨氮、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、总磷、总氮和叶绿素a等9种。

表2 青海省三江源重点河段湖泊水质理化指标监测结果(平均值±标准偏差)

Tab.2 Monitoring results of lake water quality index (mean ±standard deviation) in important reaches and lakes of Three-River head-waters

站点水温/℃pH氨氮/(mg·L-1)溶解氧/(mg·L-1)高锰酸盐指数/(mg·L-1)化学需氧量/(mg·L-1)总磷/(mg·L-1)总氮/(mg·L-1)雁石坪9.7±2.28.2±0.10.040±0.0027.0±0.11.3±0.14±20.007±0.0030.68±0.15楚玛尔河9.7±2.38.1±0.20.071±0.0106.4±0.32.3±0.29±30.007±0.0030.66±0.13沱沱河11.1±4.78.2±0.20.061±0.0196.3±0.21.9±0.49±10.007±0.0030.83±0.18通天河沿12.3±3.98.2±0.10.059±0.0286.6±0.21.9±0.39±20.007±0.0030.68±0.12仲达12.8±3.58.2±0.00.037±0.0117.0±0.41.3±0.27±20.007±0.0030.79±0.10尕拉12.7±3.78.2±0.10.049±0.0157.2±0.51.3±0.38±20.007±0.0030.76±0.12直门达12.9±3.98.2±0.10.049±0.0027.1±0.31.3±0.39±30.007±0.0030.77±0.05禅古电站11.5±2.88.3±0.00.042±0.0126.9±0.41.2±0.32±00.007±0.0030.65±0.08新寨13.8±5.48.4±0.10.091±0.0557.1±0.41.5±0.45±10.007±0.0030.79±0.07东风12.6±3.78.3±0.10.055±0.0217.4±0.91.4±0.34±40.005±0.0000.76±0.14隆宝滩12.5±5.28.4±0.30.099±0.0865.8±1.44.5±1.318±10.007±0.0030.80±0.17竹节寺8.7±2.78.3±0.00.068±0.0217.1±0.21.7±0.56±30.007±0.0030.77±0.05野吉尼玛10.2±1.98.4±0.10.039±0.0026.9±0.11.8±0.65±30.007±0.0030.61±0.12下拉秀10.7±2.78.4±0.10.056±0.0277.1±0.21.3±0.33±20.007±0.0030.64±0.11尕麻11.5±3.68.3±0.10.056±0.0346.9±0.31.6±0.63±10.007±0.0030.61±0.10扎曲公路桥14.2±2.18.1±0.10.045±0.0246.7±0.41.3±0.15±30.007±0.0030.67±0.05香达16.0±2.48.1±0.00.046±0.0146.6±0.41.0±0.15±30.007±0.0030.71±0.05多昌15.2±2.48.1±0.10.031±0.0026.8±0.31.2±0.17±40.007±0.0030.70±0.07扎陵湖11.6±3.28.7±0.30.056±0.0177.0±0.12.5±0.112±20.007±0.0030.68±0.11鄂陵湖12.5±2.28.4±0.20.050±0.0027.2±0.32.4±0.411±00.007±0.0030.58±0.17渔场11.8±2.68.5±0.40.084±0.0616.8±0.11.9±0.811±10.007±0.0030.60±0.09扎陵湖乡11.2±2.98.4±0.10.048±0.0127.2±0.52.0±0.411±10.007±0.0030.61±0.17玛多11.6±2.28.5±0.10.050±0.0067.2±0.31.9±0.310±20.007±0.0030.58±0.13

4.3.1 重点河段分析

由CCA分析双轴图(图10)可见，枝角类与叶绿素a、高锰酸高锰酸盐指数、pH、化学需氧量呈显著正相关；原生动物和轮虫类受溶解氧和水温的影响显著，与叶绿素a、高锰酸盐指数、pH、化学需氧量呈负相关；桡足类与氨氮和化学需氧量呈正相关，与pH、叶绿素a呈负相关(图10)。

图10 三江源重点河段浮游动物种类与环境因子CCA排序Fig.10 CCA bi-plot of zooplankton species and environmental factors in important reaches of Three-River head-waters

4.3.2 湖泊分析

从CCA分析双轴图(图11)来看，原生动物与氨氮、高锰酸盐指数、pH、溶解氧呈显著性的正相关，与水温和叶绿素a呈显著负相关；轮虫类受pH、水温、氨氮和叶绿素a的影响显著，与四者均呈正相关，与溶解氧和化学需氧量负相关；桡足类与叶绿素a和化学需氧量呈正相关，与pH、氨氮呈负相关；桡足类与氨氮、溶解氧和化学需氧量正相关，与pH、水温和叶绿素a呈显著负相关。

图11 三江源重点湖泊浮游动物种类与环境因子CCA排序Fig.11 CCA bi-plot of zooplankton species and environmental factors in important lakes of Three-River head-wates

5 结论及建议

(1) 三江源重点河段湖泊的浮游动物种类数整体偏低，主要以原生动物为主，少见大型枝角类和桡足类。3次调查发现，各监测站点共检出浮游动物98种，共有种仅18种，季节更替明显。

(2) 三江源重点河段湖泊浮游动物密度介于0～3 201 ind./L，整体呈现9月>8月>5月的趋势。

(3) 采用浮游动物的优势种来评价水质，由于浮游动物整体密度很低，没有形成密度高峰，研究发现浮游动物寡污物种数量较多、密度相对较大，可以反映出三江源重点河段湖泊水体清洁，水质状态优良。理化指标评价结果显示，参与评价的23个监测站点的水质均优于或达到Ⅲ类水质标准，表明三江源重点河段湖泊水质状况良好。

(4) 用Canoco5对浮游动物种类和环境因子进行典范性分析发现，河流断面中枝角类与叶绿素a、高锰酸盐指数、pH、化学需氧量呈显著正相关；原生动物和轮虫类受溶解氧和水温的影响显著，与叶绿素a、高锰酸盐指数、pH、化学需氧量呈负相关；桡足类与氨氮和化学需氧量呈正相关，与pH、叶绿素a呈负相关。湖泊断面中原生动物与氨氮、高锰酸盐指数、pH、溶解氧呈显著正相关，与水温和叶绿素a呈显著负相关；轮虫类受pH、水温、氨氮和叶绿素a的影响显著，与溶解氧和化学需氧量负相关；桡足类与叶绿素a和化学需氧量呈正相关，与pH、氨氮呈负相关；桡足类与氨氮、溶解氧和化学需氧量正相关，与pH、水温和叶绿素a呈显著负相关。

(5) 由于传统的生物评价方法多用于低海拔湖泊河流，而青海属于高寒地区，浮游动物种类密度偏少，传统的生物评价方法在青海的适用性问题有待进一步研究。建议加强水生生物监测，建立符合本地实际情况的生物评价标准体系。