王 鶴，朱 龍，軒曉博，薛 雪，張 國(guó)，王在照*

(1. 西北農(nóng)林科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100;2. 黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，水生態(tài)與景觀藝術(shù)設(shè)計(jì)院，河南 鄭州450003)

延河發(fā)源于陜西省靖邊縣，是黃河右岸的一級(jí)支流，也是陜北第二條大河，干流總長(zhǎng)286.9 km，流域面積7 725 km，由西北向東南依次流經(jīng)志丹縣、安塞縣和延安城區(qū)，于延長(zhǎng)縣南河溝鄉(xiāng)匯入黃河。流域內(nèi)為典型的溫帶大陸性半干旱氣候，夏季多雨，冬季干旱，降水和溫度從東南到西北呈現(xiàn)明顯梯度變化，6～9月降水量占全年的降水量的75%以上。流域內(nèi)主要為黃土丘陵區(qū)，地形破碎，土質(zhì)疏松，植被稀少，由于河床比降大，區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)烈，生態(tài)環(huán)境較為脆弱。由于延河流域地處延安市腹地，城市布局和居民住房沿河而建，延河成為延安市最重要的工業(yè)、農(nóng)業(yè)水源。作為黃河重要支流，其水域水生生物狀況對(duì)黃河生態(tài)研究具有重要參考價(jià)值。近年來(lái)，延安城市化進(jìn)程的加快導(dǎo)致的排污量增加可能會(huì)加速水域生態(tài)系統(tǒng)的破壞，工業(yè)化生產(chǎn)作業(yè)和過(guò)度捕撈也極有可能造成漁業(yè)資源量的下降。但從水生生物資源現(xiàn)狀及保護(hù)來(lái)看，尚未有人對(duì)延河水生資源現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查研究。目前，對(duì)于延河流域水生資源的研究匱乏，未見有延河水生生物資源的研究報(bào)道，僅見于2014年李亞妮等對(duì)延河安塞縣沿河灣鎮(zhèn)至延安市百米大道段開展的浮游生物的調(diào)查。因此，迫切需要對(duì)延河流域開展系統(tǒng)的水生生物資源調(diào)查。本研究對(duì)延河流域10個(gè)斷面進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)水生生物資源進(jìn)行定性和定量分析，以完善延河水域現(xiàn)狀研究資料，彌補(bǔ)延河漁業(yè)資源資料的空白，通過(guò)與黃河上游水域調(diào)查資料相比較，為保護(hù)延河生態(tài)提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 研究調(diào)查區(qū)域

本次調(diào)查區(qū)域主要為延河流域(安塞區(qū)譚家營(yíng)大橋-延長(zhǎng)縣張家灘鎮(zhèn)董家河村大橋)共設(shè)置具有生境代表的10個(gè)采樣點(diǎn)(見表1)。

1.2 調(diào)查方式

1.2.1 水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 水質(zhì)采樣、保存和分析按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002)》的方法進(jìn)行。

表1 延河采樣點(diǎn)Table 1 Sampling site in Yanhe River

式中：N為1L水樣中浮游植物的數(shù)量(個(gè)/L)；Cs為計(jì)數(shù)框面積(mm)；Fs為視野面積(mm)；Fn為每片計(jì)數(shù)過(guò)的視野數(shù)；V為1L水樣經(jīng)濃縮后的體積(mL)；U為計(jì)數(shù)框容積(mL)；Pn為計(jì)數(shù)所獲得的個(gè)數(shù)。

式中：N為1L水樣中浮游動(dòng)物的數(shù)量(個(gè)/L)；V為采樣體積(L)；v為樣品濃縮后的體積(mL)；C為計(jì)數(shù)樣品體積(mL)；n為計(jì)數(shù)所獲得的個(gè)數(shù)。

魚類資源調(diào)查采用地籠、刺網(wǎng)和電捕儀等漁具實(shí)施捕撈。采用三層刺網(wǎng)(網(wǎng)目依次為2.0 cm、3.5 cm、4.0 cm)沿河流流向方向或回水灣采集；采用地籠在河流回水灣或者河邊水流緩慢處捕捉小個(gè)體魚類和底棲魚類；電捕儀在清澈度高、水流較緩處使用。對(duì)捕獲魚類進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拍照，統(tǒng)計(jì)物種組成和體長(zhǎng)、體重等生物學(xué)數(shù)據(jù)，部分無(wú)法確定種類的個(gè)體用5%的甲醛溶液固定后帶回實(shí)驗(yàn)室分析，大多數(shù)魚類現(xiàn)場(chǎng)分析后放回采樣水域。同時(shí)，沿河走訪釣魚愛好者和漁民。

1.3 物種鑒定方法

浮游植物鑒定參照《中國(guó)淡水藻類-系統(tǒng)、分類及生態(tài)中國(guó)淡水藻志》，浮游動(dòng)物鑒定參考《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊(cè)》，底棲生物鑒定參照《淡水微型生物與底棲動(dòng)物圖譜》，魚類種類鑒定參照《黃河流域魚類圖志》。

1.4 魚類多樣性分析

用香農(nóng)-威納指數(shù)(Shannon-Wiener index，H')、均勻度指數(shù)(Pielou，J')、物種豐富度指數(shù)(Margalef，D')和漁獲物相對(duì)重要度指數(shù)(Index of Relative Importance, IRI)分析漁獲物多樣性。計(jì)算公式如下：

Shannon-wiener指數(shù)(H')計(jì)算公式:

Pielou指數(shù)(J') 計(jì)算公式:

J'= H^'/logS

Margalef指數(shù)(D')計(jì)算公式：

D'=(S-1)/lnN

Index of Relative Importance計(jì)算公式：

IRI=(W+P)*F*100，(P=N/S)

式中：n為種類數(shù)，P為第i種個(gè)體數(shù)與總個(gè)體數(shù)的比值，S為總物種數(shù)量，N為總個(gè)體數(shù)量；N為第i個(gè)漁獲物物種的樣本數(shù)量，W為第i個(gè)漁獲種類的個(gè)體質(zhì)量在全部漁獲物總質(zhì)量W中所占的比例，F(xiàn)為i漁獲物種類出現(xiàn)的頻率。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)理化指標(biāo)

由表2可見，延河各采樣點(diǎn)pH變動(dòng)在7.1～8.0之間，屬于弱堿性水質(zhì)；溶解氧變動(dòng)在7.80～10.68 mg/L之間，電導(dǎo)率變動(dòng)在914～1 186 s/m之間，總磷含量變動(dòng)在0.01～0.48 mg/L之間，總氮含量變動(dòng)在1.50～1.98 mg/L之間，高錳酸鹽指標(biāo)變動(dòng)在3.84～7.04 mg/L之間，葉綠素變動(dòng)在0.20～15.05 mg/m之間。從空間分布來(lái)看，不同采樣點(diǎn)之間各理化因子之間存在差異。其中，S1～S3點(diǎn)的透明度和溫度較其他點(diǎn)低；S1～S3、S7和S8點(diǎn)的CODMn等水質(zhì)指標(biāo)符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其他點(diǎn)水質(zhì)符合Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表2 延河水質(zhì)理化指標(biāo)Table 2 Physicochemical index of water quality in Yanhe River

2.2 浮游植物

2.2.1 種類組成 延河流域共檢出浮游植物7門，61種。其中硅藻門21屬，占比最高，達(dá)34.43%；其次是綠藻門19屬，占總數(shù)的31.15%；S2和S6采樣點(diǎn)檢出浮游植物種類最多，分別有32種和20種，在10個(gè)水域里均出現(xiàn)過(guò)的種類有6種，占總數(shù)的9.84%，各采樣點(diǎn)均以硅藻為主，硅藻為第一優(yōu)勢(shì)類群(圖1)。分布較廣的有顫藻(sp.)、針桿藻(sp.)、脆桿藻(sp.)、舟形藻(sp.)和異極藻(sp.)。

圖1 延河流域浮游植物種類組成和空間分布Fig. 1 Composition and distribution of phytoplankton in Yanhe River

2.2.2 浮游植物密度及空間分布 延河流域浮游植物總平均密度為0.87×10ind/ L，最大值出現(xiàn)延安市區(qū)內(nèi)的S5點(diǎn)，密度為1.39×10ind/L，最小值出現(xiàn)在下游的S10點(diǎn)，密度為0.41×10ind/L(表3)。

2.3 浮游動(dòng)物

2.3.1 種類組成 延河流域共檢出浮游動(dòng)物4門，41種。其中輪蟲動(dòng)物門22種，占比最高，達(dá)53.65%；其次是原生動(dòng)物門12種，占總數(shù)的29.27%；S3和S4采樣點(diǎn)檢出浮游動(dòng)物種類最多，分別有23種和22種，在10個(gè)水域里均出現(xiàn)過(guò)的種類有1種，為晶囊輪蟲()，各采樣點(diǎn)均以輪蟲動(dòng)物為主(圖2)。分布較廣的有晶囊輪蟲()、十指平甲輪蟲()和盤狀表殼蟲()。從空間分布上看，從上游(S1)至下游(S10)輪蟲逐漸減少，而原生動(dòng)物逐漸變?yōu)閮?yōu)勢(shì)類群，二者呈現(xiàn)此消彼長(zhǎng)的的趨勢(shì)，顯示出它們之間具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

表3 延河流域浮游植物密度空間分布Table 3 Distribution of phytoplankton density in Yanhe River

2.3.2 浮游動(dòng)物密度及空間分布 延河流域浮游動(dòng)物平均密度為196.8個(gè)/L，S5采樣點(diǎn)最低，密度為112個(gè)/L，最大值出現(xiàn)S10點(diǎn)，密度為338個(gè)/L(見表4)。整體來(lái)看，各采樣點(diǎn)間的浮游動(dòng)物密度有些差異，延河流域浮游動(dòng)物密度空間上是S10>S4>S3>S6>S2>S8 >S9=S1>S7>S5。水體整體浮游動(dòng)物密度體現(xiàn)了延河的緩流水特征。

圖2 延河流域浮游動(dòng)物組成和空間分布Fig. 2 Composition and distribution of zooplankton in Yanhe River

表4 延河流域浮游動(dòng)物密度空間分布Table 4 Distribution of zooplankton density in Yanhe River

2.4 魚 類

2.4.1 魚類名錄 本次調(diào)查共捕獲魚類8種，209尾，隸屬1目2科6屬(表5)。從魚類種類的比例來(lái)看，鰍科魚類最多，共有5種，占延河魚類種類的62.5%，是延河魚類的主要組成部分。S3、S4和S5采樣點(diǎn)魚類種類最多，分別為5種、5種和6種。各采樣點(diǎn)分布最廣的魚類種類為泥鰍和大鱗副泥鰍。

2.4.2 漁獲物相對(duì)重要度指數(shù) 延河流域漁獲物相對(duì)重要度指數(shù)見表6，根據(jù)相對(duì)重要度指數(shù)值劃分，延河流域泥鰍和大鱗副泥鰍為優(yōu)勢(shì)種魚類，東方高原鰍、棒花和棒花鮈為常見種，達(dá)里湖高原鰍和花斑副沙鰍為延河流域稀有種。

表5 延河魚類種類組成Table 5 Composition of fish species in Yanhe River

2.4.3 漁獲物多樣性分析 從空間位置上看，S3、S4和S7位點(diǎn)的魚類數(shù)量最多，而在上游S1和S2位點(diǎn)并未捕獲到魚種(表7)。漁獲物生物多樣性指數(shù)顯示，S5位點(diǎn)的物種豐富度(D')和多樣性指數(shù)(H')最高，表明S5采樣點(diǎn)魚類種群多樣性較好，生態(tài)環(huán)境可能優(yōu)于其他采樣點(diǎn)。

表6 延河魚類相對(duì)重要度指數(shù)Table 6 IRI of fish in Yanhe River

表7 魚類多樣性指數(shù)及生態(tài)優(yōu)勢(shì)度的空間變化Table 7 Spatial variation of fish diversity index and ecological dominance

3 討 論

3.1 延河流域水質(zhì)特點(diǎn)與浮游植物關(guān)系

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838-2002)》,延河流域水質(zhì)指標(biāo)中，除溶解氧在各采樣點(diǎn)滿足I類水標(biāo)準(zhǔn)，高錳酸鉀指數(shù)在S1、S2和S3采樣點(diǎn)滿足Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)外，其余各指標(biāo)大體滿足IV類水標(biāo)準(zhǔn)。而IV類主要適用于一般工業(yè)用水及人體非直接接觸的娛樂(lè)區(qū)用水，說(shuō)明延河流域水質(zhì)存在一定程度污染，這與周夢(mèng)公等對(duì)延河水質(zhì)污染現(xiàn)狀分析相一致。一般情況下，當(dāng)水體總氮和總磷濃度分別超過(guò)0.2 mg/L和0.02 mg/L,水體容易出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，結(jié)合本次調(diào)查結(jié)果，延河流域存在嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化隱患。總氮在整個(gè)調(diào)查流域內(nèi)呈現(xiàn)較高的水平，且顯著高于周夢(mèng)公等2016年的檢測(cè)結(jié)果，表明隨著城市化的進(jìn)展延河有機(jī)污染不斷加劇。

浮游生物是水生態(tài)系統(tǒng)生物資源的重要組成部分，對(duì)維持水域環(huán)境生態(tài)平衡起著重要的作用，浮游生物的群落組成反應(yīng)了水體所處的營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。水域環(huán)境中藻類的數(shù)量和種類在一定程度上可以直接反應(yīng)水體污染狀況，其中，中營(yíng)養(yǎng)和富營(yíng)養(yǎng)化水體中綠藻門和硅藻門種類占比較大。本研究結(jié)果顯示，延河流域浮游植物組成中硅藻門和綠藻門分別占浮游植物組成的34.43%和31.15%，進(jìn)一步證實(shí)延河水域處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

3.2 延河流域浮游生物多樣性分析

本次調(diào)查共采集到延河流域浮游植物61種，浮游動(dòng)物41種，多于李亞妮等2014年的調(diào)查結(jié)果(浮游植物23種、浮游動(dòng)物11種)，這種差異可能是由于采樣點(diǎn)位置和檢測(cè)方法的差異所致。與李亞妮等前期研究結(jié)果相比，本次調(diào)查中，新發(fā)現(xiàn)的浮游植物種類中，耐有機(jī)污染的種類如顫藻屬、微囊藻屬和裸藻屬幾乎在每個(gè)采樣點(diǎn)均有發(fā)現(xiàn)，這進(jìn)一步提示延河流域處于嚴(yán)重的有機(jī)污染狀態(tài)。浮游動(dòng)物作為水生生物食物鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其物種多樣性對(duì)維持整流域生物多樣性具有重大意義。本次調(diào)查中延河浮游動(dòng)物組成以輪蟲動(dòng)物門為主，其次是原生動(dòng)物門，而枝角類和橈足類出現(xiàn)的種類較少，浮游動(dòng)物趨向小型化。這種小型化趨勢(shì)可能是由于浮游動(dòng)物面臨較大的捕食壓力所致，而浮游動(dòng)物的小型化將會(huì)導(dǎo)致浮游動(dòng)物對(duì)浮游植物的控制力減弱，加速流域富營(yíng)養(yǎng)化。同時(shí)，本次調(diào)查中各采樣點(diǎn)分布較廣的晶囊輪蟲()、十指平甲輪蟲()和盤狀表殼蟲()均是首次在延河流域被報(bào)道發(fā)現(xiàn)。

3.3 延河流域魚類種類及多樣性

延河水域共調(diào)查有8種魚類分布，魚類資源比較匱乏，采集到的魚類主要是鰍科和鯉科魚類，其中鰍科占大多數(shù)，而不論是鰍科還是鯉科魚類均以小型化魚類為主，當(dāng)?shù)鼐用穹磻?yīng)調(diào)查區(qū)域內(nèi)多年未見有大型魚類出現(xiàn)，因此延河調(diào)查漁獲物結(jié)果可在一定程度上反映出魚類群落中小型魚類明顯占主導(dǎo)趨勢(shì)，這和黃河中上游魚類種群小型化趨勢(shì)相一致。根據(jù)相對(duì)重要度指數(shù)值劃分，延河流域泥鰍和大鱗副泥鰍為優(yōu)勢(shì)種魚類，東方高原鰍、棒花和棒花鮈為常見種，達(dá)里湖高原鰍和花斑副沙鰍為延河流域稀有種。通過(guò)與黃河中游魚類組成相比較，發(fā)現(xiàn)達(dá)里湖高原鰍和花斑副沙鰍為延河特有魚類。

生物入侵將會(huì)會(huì)嚴(yán)重破壞全球生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，魚類入侵大多是由有意引種或者隨有意引種的無(wú)意帶入造成的，入侵種進(jìn)入水域系統(tǒng)后將會(huì)與土著魚類競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)位，嚴(yán)重破壞魚類種群結(jié)構(gòu)。侯淑敏等研究表明：大鱗副泥鰍和麥穗魚為黃河陜西段入侵物種。而本次調(diào)查研究結(jié)果表明大鱗副泥鰍為延河流域優(yōu)勢(shì)種，因此，推測(cè)大鱗副泥鰍的成功入侵可能破壞了延河原有魚類結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于延河魚類資源缺乏前期的研究基礎(chǔ)，達(dá)里湖高原鰍和花斑副沙鰍是否同樣作為入侵種出現(xiàn)在延河流域也值得進(jìn)一步關(guān)注。

調(diào)查區(qū)域魚類空間分布存在一定差異，其中S3、S4和S7位點(diǎn)的魚類數(shù)量最多，這可能與該采樣點(diǎn)浮游生物種類豐富有關(guān)，而在上游S1和S2采樣點(diǎn)在本次調(diào)查中并未捕獲到魚類，通過(guò)走訪當(dāng)?shù)鼐用?，了解到S1和S2采樣點(diǎn)上游正在開展防洪整治工程，工程的開展可能驅(qū)趕了S1和S2采樣點(diǎn)的魚類。漁獲物生物多樣性指數(shù)顯示，S5位點(diǎn)的物種豐富度和多樣性指數(shù)最高，表明S5采樣點(diǎn)魚類種群多樣性較好，生態(tài)環(huán)境可能優(yōu)于其他采樣點(diǎn)。

4 結(jié) 論

本次調(diào)查結(jié)果表明，延河流域水質(zhì)整體處于Ⅲ-Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查區(qū)域內(nèi)水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，浮游動(dòng)植物中耐污種分布廣泛，魚類組成以鰍科魚類為主，結(jié)構(gòu)單一。而黃河中上游地區(qū)是我國(guó)生態(tài)環(huán)境較為脆弱的地區(qū)，延河流域河床比降大，區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)烈，同時(shí)接收了大量的城市污水，生態(tài)環(huán)境極易受到破壞。同時(shí)，由于優(yōu)勢(shì)種鰍科魚類生長(zhǎng)緩慢、性成熟相對(duì)晚和繁殖力低的特點(diǎn)，一旦資源遭受破壞，難以在短期內(nèi)恢復(fù)，因此需加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)管和魚類資源的研究和保護(hù)力度。