阿坝州黄河流域大型底栖动物多样性及水质生物学评价

摘要 2021年5月对阿坝州黄河上游、黑河、白河3条河流的大型底栖动物以及水质样本进行采集，并对其物种优势度、Shannon-Wiener指数以及BI指数进行分析。结果表明，阿坝州黄河流域共采集到2门17种底栖生物，其中节肢动物有14种，软体动物有3种，一般耐污种钩虾（Gammaridea）在3条河流中均为优势种。Shannon-Wiener指数结果显示，阿坝州黄河干流、黑河、白河Shannon-Wiener指数分别为2.50、2.53、2.0 水体均属于轻度污染水质标准;3条河流的BI指数分别为3.81、4.93和4.29，均属于清洁水质标准;水质指标理化分析结果显示，3条河流均属于国家II类水质标准。综合分析可得，阿坝州黄河上游水质均处于清洁的健康状态。

关键词 阿坝州黄河流域;大型底栖动物;水质生物学;水环境

中图分类号 X824文献标识码 A文章编号 0517-6611（2022）19-0095-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.19.022

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Diversity of Macrozoobenthos and Biological Evaluation of Water Quality in the Yellow River Basin of Aba Prefecture

HU Jia-xiang， LIU Hao-xiang， ZHANG Zhi-yuan et al

（Sichuan Water Conservancy College， Chengdu， Sichuan 611231）

Abstract In May， 202macrobenthos and water quality samples were collected from the upper reaches of the Yellow River， Hei River and Bai River in Aba Prefecture， and their species dominance， Shannon-Wiener index and BI index were analyzed.The results showed that a total of 17 species of macrozoobenthos were collected in 3 rivers， belonging to the phylum Arthropods and Molluscs. Among them， there are 14 species of arthropods， 3 species of molluscs， and general pollution-resistant species of hook shrimp （Gammaridea） was the dominant species in all 3 rivers. The Shannon-Wiener index results showed that the Shannon-Wiener indexes of the main stream of the Yellow River， Hei River and Bai River in Aba Prefecture were 2.50， 2.53 and 2.02 respectively， and the water bodies belonged to the slightly polluted water quality standard.The BI indexes of the three rivers were 3.84.93 and 4.29 respectively， which belonged to the clean water quality standard.The physical and chemical analysis results of water quality indicators showed that the three rivers belonged to the national grade II water quality standard.Comprehensive analysis shows that the water quality of the upper reaches of the Yellow River in Aba Prefecture is in a clean and healthy state.

Key words Yellow River Basin in Aba Prefecture;Macrozoobenthos;Water quality biology;Water environment

黄河是位于我国北方区域的大河，是我国第二大河流，流域面积为1.21×105 km2[1]。近年来，由于植被退化严重，黄河流域水土流失、水资源短缺以及水体污染等情况日益严重，逐渐成为生态环境较为脆弱的水域之一[2]。阿坝州黄河流域为多种高原名贵、特有的鱼类提供重要的产卵、索饵和越冬场所[3-4]，是我国高原水生生物宝贵的种质资源库。白河是黄河上游的大支流之一，位于四川北部阿坝藏族自治州境内，发源于红原县壤口乡与刷经寺镇之间，北流入若尔盖县，在唐克镇北约7 km处流入黄河，长约150 km，形成九曲黄河第一湾。与白河相邻的黑河同属黄河上游大支流之一，位于黄河流域最南部，流经川北若尔盖高原，两河分水岭低矮，无明显流域界，呈现同谷异水的景观，加之流域特性基本相同，被称为白河的“姊妹河”。

底栖生物是淡水生态系统的常见群体[5]，由于对水体环境变化极为敏感，其种类繁多，生活周期较长，迁移能力差，只能被动地耐受和适应环境变化。因此，底栖动物的优势种、多样性及群落结构等均可作为衡量水环境的重要指标[6-7]，是评价河流生态环境健康的重要手段之一[8-9]。目前，国内有较多关于利用底栖动物对水体环境评估的研究。陆晓晗等[10]利用典范分析和指示物种学等分析法对付瞳河流域进行综合评估，认为其整体处于中度污染水平;胡晓静等[11]对北京境内潮河与白河底栖动物研究表明，潮河和白河水质整体为优;侯易明等[12]利用冗余分析法和底栖动物生物指数等方法对汉江上游干流和秦岭南麓典型支流的底栖动物的研究显示，流速、总磷和电导率均为影响汉江干支流底栖动物群体结构的关键环境因子;王涛等[13]对崇明岛大型底栖动物研究发现，该类河大型底栖动物组成及分布受河流水文及生境条件、水质特征等多种因素影响。

该研究通过对阿坝州黄河上游、黑河与白河两条支流河流进行大型底栖动物群落的调查取样，旨在探究黑河与白河大型底栖动物群落特征，为该区域水生生态系统保护提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概括及样点设置

黄河发源于青海省巴颜喀拉山麓的约古宗列盆地。黄河从河源而下，向南东方向经青海的玛多、达日、岗龙、门堂、木西合（甘肃），到达四川阿坝州边缘，经四川省阿坝县、若尔盖县后，于玛曲县黑河口处出境进入甘肃境内，阿坝州黄河流域总面积为1.7 万km2。该研究调查区域定在黄河上游干流延丹村段以及两条支流黑河、白河3条河流。

1.2 数据分析法

1.2.1 优势度指数。底栖动物的优势度可以表示种类在群落中的状态，对河流健康分析有一定的意义。指数计算公式为：

Y=Pi×fi

Pi=ni/N

式中，Pi为第i类底栖动物的个体数目;ni占底栖动物个体数目N的比例;fi为第i种在各个采样点出现的频率;当Y>0.0 表示该物种为优势种。

1.2.2 生物多样性指数。Shannon-Wiener 多样性指数（H）是通过描述大型底栖动物的群落物种组成来反映河流水质污染的程度。Shannon-Wiener多样性指数的计算公式为：

H=- Si=1-Pilog2Pi

式中，H为底栖动物生物多样性指数，S为采集点的物种总数。

采用孙瑜旸等[14]提出的评价标准为0

1.2.3 BI指数分析法。BI指数分析法是根据不同大型底栖动物耐污值不同，通过计算耐污值进而对水质进行评价的一种方法，计算公式为：

BI= ni=1niti/N

式中，ni是第i种分类单元的个体数（个）;ti为第i种分类单元的耐污值;N为各监测点底栖动物个体总数（个）;n为各监测点底栖动物物种总分类单元数（个）。

参照王备新[15]建议的评价标准如下：BI< 5.5，清洁;5.5≤BI≤6.6轻污染;6.6

2 结果与分析

2.1 水体理化指标

黄河上游干流及其支流黑、白河各常规理化指标结果如表1。表1表明，透明度、pH、溶解氧3个指标在各河段之间变化不明显，变异系数为1.515%～8.538%;气温、水温、浊度、亚硝酸盐、流速5个指标在各个河段指教变化较为明显，变异系数为10.583%～29.913%。根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），黄河干流、白河与黑河3条河流水质指标属于国家Ⅱ类水质标准。

2.2 种类组成

该次调查黄河上游支流黑河与白河共采集到17种底栖动物，均属于节肢动物与软体动物。节肢动物大多为水生昆虫与幼虫，种类有14种，占总种类数的82.353%;软体动物有3种，占总种类数的17.647%。

白河与黑河的各个采样点物种种类数分布差异较大，采样点节肢动物种类数均高于软体动物（图1）。在黑河底栖生物种类数最多，共2门8种;黄河干流延丹村段与白河底栖动物种类数量较少，共1门7种。

2.3 底栖动物密度与生物量

由图2可见，黑河的底栖动物密度为850 ind/m 其中节肢动物的密度为730 ind/m 软体动物的密度为120 ind/m2;黄河干流底栖动物密度为180 ind/m 白河底栖动物的密度为400 ind/m 两条河流均为节肢动物，未发现软体动物。3条河流底栖动物密度均以节肢动物占优，且节肢动物均为水生昆虫及幼虫。

由图3可见，黄河干流延丹村段底栖动物生物量为2.505 g/m 黑河的底栖动物生物量为17.114 g/m 其中节肢动物的生物量为12.034 g/m 软体动物的生物量为5.080 g/m2;白河底栖动物生物量为5.005 g/m2。其中，黄河干流延丹村段与白河均为节肢动物，未发现软体动物，且节肢动物生物量均高于软体动物。

2.4 底栖动物优势度分析

底栖动物的优势度可以体现不同种类的底栖动物在整个群落的状态，对河流的健康评价有重要意义。通过对黑河与白河底栖动物优势度的分析，可以更加全面的评价黑、白两河水环境健康状况。

当Y>0.02时，可认为是该水域的优势种。经数据处理后得到黄河干流、黑河与白河底栖动物优势度，筛选出的优势种如表2。

由表2可知，黄河干流的优势种耐污值范围为2.0～9.8，划蝽与摇蚊幼虫耐污值分别为9.0与9.8，属于耐污类群，纹石蚕、钩虾和扁蜉耐污值分别为6.0、4.0与4.0，属于一般耐污类群，拟细裳蜉耐污值为2.0，属于敏感类群。黑河的优势种耐污值为4.0～9.8，球蚬、划蝽与摇蚊幼虫耐污值分别为8.0、9.0与9.8，属于耐污类群;扁卷螺与钩虾耐污值分别为5.0与4.0，属于一般耐污类群。白河的优势种耐污值为3.0～9.8，摇蚊幼虫耐污值为9.8，属于耐污类群;扁蜉、钩虾与四节蜉耐污值为4.0，属于一般耐污类群;蠓科幼虫耐污值为6.0，属于一般耐污类群;大蚊幼虫耐污值为3.0，属于敏感耐污类群。

2.5 底栖动物香浓-维纳指数与BI指数分析

表3为采用BI指数和Shannon-Wiener多样性指数对黄河干流延丹村段、黑河与白河底栖动物数据的处理结果。

BI指数分析结果显示，黄河干流延丹村段BI指数为3.8 为清洁水体标准;黑河BI指数为4.9 为清洁水体标准;白河BI指数为4.29，为清洁水体标准，黄河干流、白河与黑河BI指数都低于5.5，均属于清洁水体。