黄河干流全河段浮游植物群落特征与水质生物评价

丁一桐,潘保柱,赵耿楠,韩 谞,刘智琦 (西安理工大学,西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西 西安 710048)

黄河是我国第二大河流,是中华民族的母亲河,其流域幅员辽阔,山脉众多,横贯我国生态最脆弱的青藏高原、黄土高原、内蒙古高原和华北平原,且是严重缺水的西北、华北地区重要水资源库[1].作为北方地区的“生态廊道”,黄河以仅占全国2%的河川径流量,承担了全国15%的耕地面积和12%的人口供水重任[2].黄河中游穿越黄土高原,导致黄河含沙量极高,河道淤积严重、游荡多变,因此该流域生态环境具有较强的敏感性和脆弱性[3].黄河作为我国重要的水电基地之一,其上游梯级电站的修建导致了河流生态系统的破碎化,改变了水资源的分布,同时库区内水温的升高、保水时间的延长,均对河流生态系统完整性和多样性产生影响.近年来,黄河自然条件复杂多变、资源开发快速增长、环境污染逐渐加剧、生物多样性严重受损等问题较为突出[4-5],流域生态环境受到严重影响.因此实施黄河生态保护和高质量发展战略,创建一个近自然、良性循环、生物链完整的水生态系统迫在眉睫[6].

浮游植物作为水生态系统重要的初级生产者,是食物链的基础,可将无机营养元素转至更高的有机生命体,在物质循环和能量流动中起到至关重要的作用[8].浮游植物群落结构是研究河流生态平衡的基础,可直观、全面的反映河流状态,其种类组成及优势种可指示水环境变化,生物量可反映水环境质量,多样性指标可影响水生态系统的结构与功能.已有研究表明,利用Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou 均匀度指数、Margalef 丰富度指数及浮游植物生物完整性等指标可进行水质评价[8],这是因为浮游植物对低浓度污染物进入河流时可以及时做出反映,体现了浮游植物群落特征进行水质评价的敏感性和预警性[9].因此,在国内关于水体监测与水生态健康的研究中,浮游植物群落结构特征已作为重要指标被广泛应用[7,10].目前我国针对河流浮游植物的研究已在多个流域普遍开展,韩谞等[11]对2018年3 月和10 月的长江源区10 个典型河段的浮游植物群落结构进行调查,两次结果均表明其群落结构以硅藻占比最大,绿藻、蓝藻占比次之;邱阳凌等[12]于2015 年夏季对淮河干支流浮游植物进行调查,发现其分布在不同河段空间差异性显著;张俊逸等[13]对珠江广州段浮游植物进行了连续两年(2008～2010)的逐月调查,并以其作为水质的评价指标,发现珠江广州段水体富营养化严重,需加大对生活污水的治理力度.因此,通过对河流中浮游植物群落结构变化趋势的研究并进行水质评价,可为研究区域水环境管理提供理论依据.

近年来,对黄河浮游植物的研究区域主要集中在下游河段和黄河口临近水域[14-15],其他河段及其主要支流也有一定报道[16-17],但并未有针对黄河干流全河段(包括典型水库)的浮游植物研究.而研究内容也多侧重于对各河段受不同自然及人为因素影响而产生的群落结构变化进行分析,其中Qiu 等[18]对龙羊峡水库修建近30 年以来浮游植物群落结构进行研究,发现其浮游植物呈现出不同于河流的群落结构,如库区中浮游植物密度和生物量远高于河流;胡俊等[19]于2015 年7 月对黄河内蒙段浮游植物进行调查发现浊度、悬浮物、化学需氧量是影响其群落结构的重要水环境因子;Yang 等[20]对2010 年黄河河口各月流量与其环境流量进行对比研究,发现洪水脉冲对河口浮游植物生物量产生负面影响.由此可见,以往的研究在以浮游植物为指示生物进行黄河干流全河段水质评价、受水库影响断面与自然河道断面间水质关系方面仍处于空白.黄河流域较广且处于干旱半干旱地区,致使其干流自源区至河口水文、泥沙、环境差异较大,因此以浮游植物为指示生物开展全河段生态环境状况评价对水资源合理开发利用及水生态环境保护与修复有重要意义.

鉴于以往的研究不能全面反映黄河干流全河段生态环境状况,故开展黄河干流源区至河口全河段浮游植物群落特征与水质生物评价.本文对2019年春秋两季黄河干流源区至河口浮游植物的时空分布进行了初步研究,主要包括种类组成、密度及生物量、优势种、多样性指数等群落特征,并利用多样性指数对研究区域进行水质生物评价,旨在进一步全面掌握黄河干流自源区至河口浮游植物群落结构受自然与人为干扰后的现状及其变化趋势,同时为黄河干流全河段生态环境评价与保护提供科学依据,以期为黄河高质量可持续发展提出合理有效的意见与建议.

1 材料与方法

1.1 研究区域及样点设置

黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山,位于32°N～42°N、96°E～119°E,自西向东流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东共九个省区,最终注入渤海,干流全长5464km,落差4480m,流域面积75.24 万 km2.其流域以大陆性季风气候为主,受北半球的副热带高压和欧亚极地大陆气团影响,水资源呈现年降水量较少、地区分布不均、年内及年际变化大等特点[21].

本研究于2019 年4～5 月(春季)和9～10 月(秋季)对黄河干流源区至河口进行2 次现场采样.根据《淡水浮游生物调查技术规范》[22]对设置采样断面的要求,同时考虑其河道地形情况、水文环境等因素,本研究在黄河干流共设置了44 个断面(图1),其中龙羊峡、刘家峡、青铜峡、万家寨、三门峡、小浪底6 个水库库区分别取库首、库中、库尾3个断面进行调查;并依据不同的水体环境,将水库库区断面(湖泊型水体)及临近坝址的坝下断面(过渡型水体)设为受水库影响断面,本研究中受水库影响的坝下断面包括小川(刘家峡坝下)、青铜峡坝下、三门峡坝下和小浪底坝下,以上4 个坝下断面均距离坝址10km 以内,符合过渡型水体特征,而龙羊峡水库和万家寨水库的坝下断面因距坝址较远(30km 以上),则与其他采样断面同为自然河道断面(河流型水体).目前,对于黄河干流河段划分最常用的是黄委会根据水文特征将其河源至河口镇划分为上游,河口镇至桃花峪为中游,桃花峪以下为下游[23].由于上游河段较长(3472km)、落差较大(3496m),且通常将唐乃亥水文站上游地区定义为黄河源,因此为更科学体现黄河干流浮游植物群落特征,本文将黄河干流调查河段划分为源区(即本研究中的玛多-唐乃亥段)、上游甘宁蒙段(即本研究中的龙羊峡-头道拐段)、中游(即本研究中的万家寨-小浪底段)、下游(即本研究中的花园口-利津段)4 部分,具体采样断面信息见表1.

图1 黄河干流源区至河口采样断面分布Fig.1 Distribution of sampling sections from source region to estuary of the Yellow River mainstem

1.2 样品采集与处理

水样采集时在每个断面设置5 个采样点,各样点均取1L 水样,现场加入15mL 鲁哥氏液进行固定后放回实验室静置48h,用虹吸管吸去上清液至留下含沉淀物的水样30mL.进行浮游植物定量分析时,将样品瓶摇匀后用移液枪吸取0.1mL 样品,滴于0.1mL 计数框中,使用光学显微镜40 倍物镜进行浮游植物物种鉴定与细胞计数工作.各断面所取的5 瓶水样均做以上处理,每次观察100 个视野,进行视野法计数并主要依据《中国淡水藻类-系统、分类及生态》[24]、《藻类名词及名称》[25]和《中国常见淡水浮游藻类图谱》[26]鉴定浮游植物种类,取计数平均值计算细胞密度,并采用体积测量换算生物量.

表1 黄河干流源区至河口采样断面信息Table 1 Sampling sections information from source region to estuary of the Yellow River mainstem

续表1

1.3 数据分析

1.3.1 优势度分析 依据优势度(Y)确定浮游植物优势种:

式中:ni为第i 种浮游植物的个数,N 为同一样品中所有物种的总个数,fi为第i 个种群的出现频率,其中优势度Y≥0.02 的物种即定为优势种[27].

1.3.2 多样性指数 Shannon-Wiener 多样性指数(H')计算公式:

Margalef 丰富度指数(D)计算公式:

Pielou 均匀度指数(J)计算公式:

式中:iP 为第i 个物种占总个体数的百分比,N 为同一样品中所有物种的总个数,S 为样品中所有物种的种类数[28-30].应用生物多样性指数进行水质评价的分级标准见表2.

表2 多样性指数水质生物评价分级标准Table 2 Water quality bioassessment criteria of diversity indexes

2 结果

2.1 浮游植物种类组成

两次调查共鉴定出浮游植物350 种,隶属于8 门130 属.其中硅藻门33 属140 种,占40%;绿藻门63属129 种,占36.86%;蓝藻门16 属39 种,占11.14%;裸藻门4 属22 种,占6.29%;此外甲藻门6 属8 种,隐藻门2 属5 种,金藻门3 属4 种,黄藻门3 属3 种,共占5.71%.

从时间上看,2019 年春季共鉴定浮游植物8 门100 属229 种,其中硅藻门101 种占44.10%,绿藻门80 种占34.93%,蓝藻门18 种占7.86%,裸藻门16 种占6.99%,其余藻类共占6.12%;秋季共鉴定浮游植物8 门117 属307 种,其中硅藻126 种占41.02%,绿藻门109 种占35.50%,蓝藻门34 种占11.07%,裸藻门20 种占6.51%,其余藻类共占5.90%.由此可见,秋季浮游植物总种类数大于春季,但硅藻门、绿藻门在两季度中的占比差距不大.从空间分布上看,各采样断面两季度浮游植物种类数差异较大(图2).浮游植物种类数最高值和最低值均出现在龙羊峡-头道拐段,其最高值为三湖河口断面,共87 种;最低值为贵德断面,共19 种.

此外,受水库影响断面浮游植物种类组成和分布在时间尺度上体现的规律与上述全河段断面的规律相同,秋季总物种数为232 种高于春季168 种,硅藻门、绿藻门秋季分别占比38.69%、39.88%,春季分别占比 38.79%、36.21%,在两季度中的占比均无太大变化.在空间尺度上,各水库两季度浮游植物种类数平均值除龙羊峡水库(32 种)和刘家峡水库(28 种)较低外,其他水库相差不大,均在40～50 种之间;且受水库影响的断面与自然河段断面中各门类占比则存在一定差异性,其中受水库影响的断面的硅藻门物种数占比(38.74%)低于自然河段断面(46.78%),而绿藻门物种数占比(38.04%)要高于自然河段断面(33.29%).

图2 黄河干流源区至河口采样断面浮游植物种类数Fig.2 The number of phytoplankton species at different sampling sections from source region to estuary of the Yellow River mainstem

2.2 浮游植物密度和生物量

黄河干流两次调查的各断面浮游植物密度(图3)处于7.90×104～1037.28×104cells/L 之间,其春季平均密度 162.39×104cells/L 略高于秋季平均密度141.12×104cells/L,两季度浮游植物密度平均值最高为青铜峡坝下断面(577.95×104cells/L),最低为贵德断面(19.57×104cells/L).两次调查的各断面生物量(图4)在0.13～28.23mg/L之间变动,秋季平均生物量3.04mg/L 略高于春季2.53mg/L,其极值规律与密度相似,两季度浮游植物生物量平均值最大为青铜峡坝下断面(15.02mg/L), 最小为贵德断面(0.27mg/L).

图3 黄河干流源区至河口采样断浮游植物细胞密度(平均值±标准误)Fig.3 Phytoplankton density at different sampling sections from source region to estuary of the Yellow River mainstem (mean ± SE)

从时间上看,浮游植物现存量有较明显的季节 差异性,其中各调查断面两季度均为硅藻门占比最高,其密度在总量中的占比变化幅度仅由春季65.95%下降至秋季59.06%,但生物量占比却由春季55.66%上升至秋季78.07%;蓝藻门密度和生物量占比均为春季低于秋季;绿藻门等其余门类密度和生物量均呈现出春季高于秋季的普遍规律.从空间上看,全河段浮游植物密度和生物量的两季度平均值体现为万家寨-小浪底段＞龙羊峡-头道拐段＞玛多-唐乃亥段＞花园口-利津段的分布规律.

对于不同季节受水库影响断面的浮游植物密度和生物量,除硅藻门、蓝藻门、金藻门在总量中占比秋季高于春季外,其他藻类均为春季高于秋季;且呈现出受水库影响断面浮游植物密度和生物量大于临近自然河道断面的规律.对于水库库区断面我们发现多年调节水库和年调节水库密度与生物量为库尾＜库中＜库首逐渐增加的趋势,不完全年调节水库则与之相反,而日调节水库各断面变化不大;同时将水库库区断面的两季度浮游植物密度和生物量平均值进行排序:三门峡水库＞小浪底水库＞龙羊峡水库＞青铜峡水库＞刘家峡水库＞万家寨水库,由于青铜峡和刘家峡两水库的密度与生物量极为相近,因此依照水库调节性能排序为不完全年调节水库＞多年调节水库和年调节水库＞日调节水库.此外,多年调节水库和年调节水库的坝下断面浮游植物密度及生物量低于库区,但日调节水库和不完全年调节水库坝下浮游植物现存量高于库区.

图4 黄河干流源区至河口采样断面浮游植物生物量(平均值±标准误)Fig.4 Phytoplankton biomass at different sampling sections from source region to estuary of the Yellow River mainstem (mean ± SE)

2.3 浮游植物优势种变化

黄河源区至河口段全河段两次调查浮游植物优势种共7 门44 属96 种(附表1),隶属于硅藻门15属52 种,占优势种类的54.17%;绿藻门15 属23 种,占23.96%;蓝藻门6 属7 种,占7.29%;此外还有甲藻门4 属5 种,隐藻门1 属4 种,裸藻门2 属4 种,金藻门1 属1 种,共占14.58%.

调查河段春季优势种67 种,秋季优势种70 种,硅藻门在两季优势种占比上有绝对的优势,尤其是小环藻和针杆藻,几乎各采样断面均有出现,具体采样断面浮游植物优势种及优势度见附表2.其中绿藻门和蓝藻门中优势种多出现在中下游的万家寨-小浪底段和花园口-利津段,而甲藻门、隐藻门、裸藻门、金藻门中优势种则多出现于受水库影响断面.

2.4 浮游植物群落多样性指数及水质生物评价

黄河干流源区至河口全河段浮游植物多样性指数见图5,其中各断面两次调查的Shannon-Wiener多样性指数在0.42～5.65,平均值为3.54;Margalef 丰富度指数在0.78～8.31,平均值为3.12;Pielou 均匀度指数在0.12～0.91,平均值为0.66.

依照多样性指数水质评价分级标准确定研究断面的水质等级(图5),其中Shannon-Wiener 多样性指数评价结果显示44 个采样断面中春季水质为Ⅰ级(无污染)共23 个断面占52.27%,Ⅱ级(轻度污染)12 个断面占27.27%,Ⅲ级(中度污染)5 个断面占11.36%,Ⅳ级(重度污染)4 个断面占9.09%;秋季水质为Ⅰ级占88.64%,Ⅱ级占6.82%,Ⅲ级占4.55%,无Ⅳ级水体,呈现由Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ向Ⅰ级水质转化的趋势.Margalef 丰富度指数评价结果显示春季水质Ⅲ级、Ⅳ级占比较大,分别为27.27%、59.09%;秋季整体水质有所好转,呈现由Ⅳ级水转为Ⅲ级水的趋势,但Ⅳ级水质仍占比较大,为36.36%.Pielou 均匀度指数评价结果显示春季水质为Ⅰ级占22.73%,Ⅱ级占45.45%,Ⅲ级占22.73%;秋季水质为Ⅰ级占50.0%,Ⅱ级占43.18%,Ⅲ级占6.82%,各断面Ⅰ级水质秋季占比较春季明显增加.从空间尺度看,将两季度多样性指数平均后进行水质评价,自然河道断面水质状态呈现:青海段为无-轻度污染,甘宁蒙段为轻-中度污染,山西-陕西段均为轻度污染,河南-山东段水质为中度污染.

图5 黄河干流浮游植物采样断面多样性指数及水质生物评价Fig.5 Diversity indexes and water quality bioassessment at different sampling sections from source region to estuary of the Yellow River mainstem

3 讨论

3.1 黄河干流全河段浮游植物群结构特征

浮游植物对环境的敏感性使其群落结构受河流生态环境变化影响[31],通过对黄河干流自然河道断面和受水库影响断面的不同季度浮游植物调查显示,无论从其物种组成还是密度、优势种及多样性来看,其浮游植物群落特征和水质状态均表现出明显的时空差异性.本研究调查发现,黄河干流浮游植物的物种组成自源区至河口呈现由硅藻-绿藻型向硅藻-绿藻-蓝藻型转变的趋势.从时间尺度上看,黄河干流秋季浮游植物种类数高于春季,以内蒙河段最为明显.其中三湖河口和昭君坟断面秋季物种数远大于春季,可能是受内蒙古河套灌溉退水效应的影响,退水携带了较多的营养物质为浮游植物生长提供了有利的生长环境[19].在密度和生物量上,黄河干流自源区至河口大多数采样断面浮游植物现存量为春季高于秋季,这是因为春季为浮游植物生长周期的复苏期,随着温度的升高,水体环境更适宜浮游植物生长[32];但仍有部分断面为春季浮游植物密度高于秋季,生物量却呈现春季低于秋季的情况,主要是由于硅藻门种群结构的变化,如硅藻门中沙生直链藻、尖布纹藻等体积较大的物种在秋季数量明显增加,导致生物量的大幅度增加.从优势种上,龙羊峡-头道拐段秋季优势种数多于春季,可见其群落结构秋季复杂度优于春季.

除时间尺度外,全河段浮游植物群落结构在空间尺度上也体现了较大的差异性,主要受采样断面局部环境变化影响.其中,玛多-唐乃亥段为牧区,海拔较高且人口稀少,属于狭冷性物种的硅藻门在此段物种组成占比较高,且该段优势种种数较多、优势度大小相近,说明其群落结构较稳定[33];龙羊峡-头道拐段中的内蒙段河道物种数较多,密度和生物量相对于其他自然河道断面偏高但优势种单一,尤其美丽星杆藻占绝对优势,主要受“十大孔兑”影响含沙量较高,因悬浮颗粒的表面会对河流中的营养物质产生吸附作用,改变了水体的理化性质,进而对其群落结构产生一定影响[34];万家寨-小浪底段和花园口-利津段中适宜在湖泊中生长的蓝藻门在密度、生物量及优势种中占比均增大,主要由于该河段大量水坝工程的修建,使得水温升高、水流变得平缓以及大坝运行时营养物质富集,均导致湖泊藻类的大量繁殖[36].本次调查结果所发现的黄河全河段浮游植物群落特征变化规律与国内大多数河流浮游植物群落特征一致[35-36],也与已有的黄河部分河段浮游植物群落特征研究一致[37-38].

黄河干流自源区至河口全河段浮游植物群落特征除以上变化趋势外,因修建水库造成了河流生态系统的破碎化[18],导致受水库影响断面表现出不同于自然河道断面的独特群落特征.因此,本次受6个水库影响的调查断面中浮游植物物种组成虽与自然河道断面一样均以硅藻门为主,但其硅藻门物种数占比低于自然河段断面,主要因为河流中浮游植物多为上游水流携带、固着藻类冲刷或回水区藻类生长等来源.由于河流的冲刷作用强,且固着藻类多以硅藻门为主,导致河流中硅藻门占比较高;而绿藻门物种数占比要略高于自然河段断面,主要因为水流平缓进入库区时,浮游植物群落结构发生变化;同时甲藻门、裸藻门占比明显增大,主要由于水库水温恒定的静水环境适宜裸藻的生长,且其水体自净能力低,营养盐难以循环并在水中累积使甲藻门大量繁殖[39].由此可见,受水库影响断面水体环境更适宜浮游植物生长,因此其现存量高于自然河道断面.也正是由于上述原因,受水库影响断面群落结构更加复杂.其中多年调节水库(龙羊峡水库)和年调节水库(刘家峡水库)库区断面的密度和生物量均表现为从库尾到库首呈递增的趋势,主要是因为水库水体长时间流动缓慢甚至静止,越靠近库首水体越深越接近湖泊生境,其现存量也自然呈现为库首最高,库尾最低的情况,同时因其水体透明度较高促进了藻类繁殖,使其库区浮游植物现存量较大;而不完全年调节水库(三门峡水库和小浪底水库)各库区断面密度及生物量则表现与之相反的递减趋势,可能是因为水体环境的不稳定性导致的,不定时、不定量的水库调节致使库首及库中水体很难达到浮游植物群落稳定的时间限制,唯有直接汇入上游来水的库尾水体中浮游植物现存量最高;日调节水库(青铜峡水库和万家寨水库)由于水滞留时间短,水交换率大,库尾、库中及库首的水环境特征差异不大,故库区内各断面浮游植物密度和生物量并无太大差异,且与临近自然河道断面相近.因此,受水体交换率、营养盐含量和水体环境稳定性等因素影响,不同调节性能的水库库区断面浮游植物现存量呈现出不完全年调节水库＞多年调节水库和年调节水库＞日调节水库的规律.此外,日调节水库和不完全年调节水库的坝下断面水文条件较为稳定,且作为过渡型水体同时存在适宜生长于湖泊与河流性浮游植物,因此其现存量高于库区断面;而多年调节水库和年调节水库坝后水体水量少且含沙量高,其中刘家峡坝下断面总固体悬浮物(TSS)含量在1000mg/L 左右,因此其现存量低于库区断面可能是因为TSS 含量较高导致水体透明度降低,且促进了浮游植物的絮凝沉降,不利于浮游植物生长繁殖.

3.2 黄河干流浮游植物多样性与水质评价

物种多样性是衡量一定区域内群落演替方向和稳定程度的客观指标,能够有效地反映水生态环境的改变,是常用的水质评价标准[40].为更科学合理确定河流生态环境状况,本文中物种多样性由Shannon-Wiener 多样性指数、Margalef 丰富度指数和Pielou 均匀度指数共同表示.分析各多样性指数发现其两季均值普遍较高,反映了黄河干流源区至河口浮游植物群落结构较为复杂,有较强的抵抗外部环境改变和内部群落变动的能力[41],且群落中物种较为丰富且数目分配较均匀,说明其群落结构向复杂、稳定的方向发展并处于较完整状态[42].根据水质评价结果进行分析,时间尺度上各河段物种多样性指数多为秋季大于春季,可能是由于秋季为丰水期,较大的来水量提高了水体的自净能力,因此秋季水体质量整体优于春季.空间尺度上,人类活动干扰的不断加剧导致自然河道断面中悬浮物、氮、磷等水环境因子含量发生变化,对浮游植物多样性产生影响,进而改变其水质状况[43].

根据近五年《黄河水资源公报》(下文简称《公报》)中对干流水资源质量评价,其水质评价结果均显示为Ⅰ类、Ⅱ类水占总评价河段的一半以上,整体水质良好,这与本文采用以浮游植物为指示生物的水质生物评价结果一致.其中,《公报》水质评价结果显示青海段多为Ⅰ-Ⅱ类水,本文水质生物评价结果则为无-轻度污染,两种结果均说明黄河干流青海段水质状况良好,主要因其地处高寒地带,受人类活动影响较小.而甘宁蒙段因两岸分布着大面积引黄灌溉区,农业面源污染加剧了水质污染,因此Ⅲ类水在该区域的占比增加,其水质生物评价结果也显示为轻-中度污染.对于黄河干流的中下游区域,《公报》中对其水质综合评价明显较差,大部分河段长为Ⅲ-Ⅳ类水,同样在水质生物评价中其结果较其他河段水质也呈现为污染加剧的状态,其中山西-陕西段因水土保持生态工程的实施,减少了水中泥沙及其他悬浮物的含量,水质产生较大改善作用,但目前仍为轻度污染;而河南-山东段水质因受工农业污染和水坝建设影响较大,呈现中度污染状态.由此看出,黄河干流中自然河道断面水质状态具有明显的空间异质性.

受水库影响断面的多样性指数均在不同程度上低于其临近自然河道断面,且各多样性指数最低值均出现在受水库影响断面.通过Li 等[44]对澜沧江-湄公河中游梯级水电站建坝前后浮游植物群落的研究发现,水库蓄水区流速减缓、悬浮物沉积、水温升高以及透明度增大等环境条件变化,对蓄水区浮游植物群落组成与现存量产生巨大影响,而单一的生物多样性指数无法准确评估其水质状态.由此可见,基于生物多样性指数的水质评价更适用于湖泊、河流等浅水水体,而在进行深水水库的水质评价时存在局限性,因此各水库多样性指数降低并不能代表其水质恶化.从总体上看,黄河全段受海拔、含沙量、水资源利用率等多方面的影响,虽具有较高连通性,但不同区域的浮游植物群落结构特征仍存在差异,表明其水域生态环境情况也不尽相同,因此在进行黄河生态环境保护时不仅要注重整体性,同时要做到因地制宜.

近年来,针对黄河流域日益突出的生态环境问题,开展了增殖放流、调水调沙、水土保持等一系列生态保护工作并取得了一定成效.但若要根本上实现生态的保护与修复,还原真实生态现状、明确生态结构至关重要.浮游植物作为水生态系统中重要的初级生产者之一,其群落结构发生变化时将影响其他较高营养级水生生物发生相应变化,且可直接反映水生态环境的健康状况.本文通过对黄河干流源区至河口浮游植物群落的调查,从时间和空间尺度上分别对自然河道断面和受水库影响断面进行了浮游植物物种数、密度、生物量、优势种及多样性指数变化趋势的分析,明确了其非自然径流模式下的群落结构特征,并利用多样性指数对黄河干流水质进行评价,为修复黄河流域生态系统功能与保护结构的完整性提供数据基础支撑,为黄河流域的水生态管理与保护提供科学依据.

4 结论

4.1 黄河干流浮游植物种类较为而丰富,全河段共鉴定8 门130 属350 种,其中秋季(307 种)物种数高于春季(229 种),硅藻和绿藻门均占比较大,且自源区至河口呈现由硅藻-绿藻型向硅藻-绿藻-蓝藻型转变的趋势.

4.2 调查结果显示受水库影响断面浮游植物的现存量大于临近自然河道断面;且水库中浮游植物的现存量主要受调节性能的影响,本研究中呈现为不完全调节水库＞多年调节水库和年调节水库＞日调节水库的规律.此外,多年调节水库和年调节水库坝下断面浮游植物现存量低于库区,而日调节水库和不完全年调节水库坝下浮游植物现存量高于库区.

4.3 黄河干流浮游植物多样性在各采样断面中呈现显著差异性.因此,其水质生物评价结果也存在一定空间异质性,其中青海段水质为无-轻度污染,甘宁蒙段为轻-中度污染,山西-陕西段为轻度污染,河南-山东段为中度污染.