用浮游及底栖动物的种群结构和数量分布评价河水水质的研究

贾倩，胡亚伟，宋常吉，靳晓辉

1.黄河水利委员会黄河水利科学研究院；2.河南省农村水环境治理工程技术研究中心

经过近年来的发展，我国经济、工业水平得到了很大的提升，但是这并不能改变我国农业大国的本质。为了确保农作物的正常生长，保证北方缺水地区能够正常用水，党中央提出了南水北调战略，各地政府也积极响应号召，因地制宜开展引黄工程。为确保用水健康，需对选择水域的水质进行检测。

一、青石段、卫宁段概况

黄河卫宁段、青石段隶属于宁夏引黄灌溉区域，是我国四大古老灌溉区之一，已有两千多年的灌溉历史，素有‘塞上江南’之美誉。灌区涉及沙坡头、青铜峡、银古桥和石嘴山等地区。

宁夏引黄灌溉区是宁夏主要棉粮油生产基地，是全国十二个主要粮食产区之一，对我国的农业发展起着重要作用。青石段、卫宁段是宁夏引黄灌区水文最为繁复的地带，也是最易进行引黄的区域。

二、黄河卫宁段、青石段水域的水样采集

（一）卫宁段、青石段水域的水样采集时间、地点

本实验小组于2019年6月、9月，在黄河卫宁段、青石段共设置8个采样断面，对水域内浮游及底栖动植物的种群结构和数量分布进行检测，其具体分布为：沙坡头坝下1、沙坡头坝下2、青铜峡坝下1、青铜峡坝下2、银古桥1、银古桥2、石嘴山桥1、石嘴山桥2。

（二）黄河水样的采集方法及相关处理方式

1.目标水域中浮游生物的采集

进行样品采集时，要依据采集样品的体型大小选择最适合的采集工具。例如，使用25号浮游生物网采集小型浮游生物，使用13号生物网采集大型浮游生物。另外，要注意采集的深度和采集的手法，通常要在距表层0.5m处，以20～30cm/s的速度作“∞”形循回，缓慢拖动1至3min，或在水中沿表层托虑1.5～5.0m3水。

进行样品定量的时候，要使用有机玻璃采集器在垂向上中下三层等量采集，其中进行浮游植物定量时共需选取3L水样，进行浮游生物定量时共需选取10L水样，然后将水样进行混合、过滤，选取1L水样装瓶。

采集水样后，要立即添加固定液，对水样中的浮游动植物进行固定，保证其完整性。根据水样中的浮游生物种类不同，要选取不同的固定液进行固定，常用的固定液有鲁哥氏液、福尔马林固定液等。固定完毕，将样品带回实验室，静置沉淀36～48h，用虹吸管小心抽调上清液至剩余20～25mL沉淀物，转入30mL容量瓶中。

2.青石段、卫宁段水域中底栖生物的采集

选取具有代表性的河滩，划定采样区域，剔除其中的石块，使用镊子夹取采集区域中的底栖生物。若底质为砂或泥则用1/16m2和1/40m2改良彼德逊采泥器采集定量样品，每个采样点采集3个重复样品，合为一个样品分析。用40目分样筛小心淘洗和筛取出各类标本，放入编号瓶中用5%福尔马林固定。软体动物的物种鉴定样品用D形踢网进行采集。

（三）目标黄河区域内浮游及底栖生物的种类、密度、生物量的测定

1.青石段、卫宁段的浮游植物的相关生物特性的测定

通过显微镜观察浮游植物的大小、形态，依据藻类分类标准确定样品中的浮游植物的种属，如有可能确定至种。

进行定量分析时，可参照《淡水浮游生物研究方法》等统计方法，精确统计到种的细胞数，然后依据文献中的计算公式将其换算成每升含量。具体操作如下：将30mL容量瓶中的样品液摇匀后，用定量吸管迅速准确吸取0.1mL水样，注入0.1mL玻璃浮游生物计数框中（面积20×20mm2），盖上盖玻片，在10×40倍显微镜下观察100个视野并计数，按照视野计数法，数量特别少时全片计数，每个样品计数2片，取其平均值，每次计数结果与其平均值之差应不大于10%，否则增加计数次数。

浮游植物生物量的计算采用体积换算法，大多数浮游藻类的细胞形状比较规则，可采用形状相似的几何体积公式来计算其体积。由于浮游植物大多悬浮于水中生活，其比重接近于所在水体的比重，即近于1，因此体积值可换算为重量值。形状特殊的种类可分解为几个部分测量，然后将结果相加，使用mg/L表示。

2.青石段、卫宁段浮游动物的相关生物特性的测定

浮游动物的计数主要分为原生动物、轮虫和枝角类与桡足类的计数。其计数方式与浮游植物的统计方法相同，需要先确定细胞数，然后将其转化为每升含量。

显微镜下检测各类浮游动植物的种类、数量、大小，分别计算其密度、生物量。原生动物和轮虫生物量的计算采用体积换算法。枝角类与桡足类生物量的计算采用测量不同种类的体长，用回归方程式求解进行。

3.青石段、卫宁段底栖生物的相关生物特性的测定

于室内用解剖镜和显微镜对底栖动物定性样品进行物种分类鉴定。将所采样品鉴定到属或种，再分种逐一进行数量统计。样品计数时，若标本损坏则只统计头部。标本鉴定后计算，折算成每平方米的密度。用分析天平称重，称重前需将标本放到吸水纸上，吸去虫体表面的水分，称出每种的湿重量，再换算为以平方米为单位的种类密度及生物量。

（四）青石段、卫宁段浮游生物的物种多样性及优势种

1.青石段、卫宁段浮游生物多样性

确定目标黄河水域中的浮游生物的多样性，可使用相关转换公式进行计算，具体方法为：

式中：H为多样性系数，Ni代表第i种浮游生物的数量，N为浮游生物的总数量，S指物种数。

2.青石段、卫宁段浮游生物优势种的确定

浮游生物的优势种判定很简单，根据浮游生物的出现频率及个体数量进行判定，无需进行相关演算。

三、青石段、卫宁段水域中浮游及底栖生物种类

（一）青石段、卫宁段浮游植物的种类

通过实验检测可知，在2019年6月，青石段、卫宁段水域中共含有浮游植物6门28种，主要为硅藻和绿藻。在2019年9月，目标黄河水域中共含有浮游植物5门27种，以硅藻、绿藻为主，偶见甲藻门、隐藻门藻类。（见表1、表2）

表1 6月浮游植物种类组成

表2 9月浮游植物种类组成

（二）青石段、卫宁段浮游植物的密度及生物量

经过计算，发现青石段、卫宁段水域，在6月份浮游植物密度变化范围为16.82-29.97×104个/L，生物量变化范围为0.257-0.438mg/L。浮游植物的多样性指数变化范围是1.283-1.942，优势种类主要为硅藻门，如小环藻、直链藻及等片藻等。（见表3、表4）

表3 6月浮游植物密度与生物量

表4 6月浮游植物多样性指数与优势种