秦岭黑河属黄河二级支流，是西安市主要供水区。位于东经107°43′~108°24′，北纬33°42′~34°13′之间，流域面积2 258 km²，年平均气温约13.2℃。该流域主要有黑河、大蟒河、板房子河、虎豹河等34条河流，位于黑河下游的黑河水库(又名“金盆水库”)自2003年建成蓄水。该流域位于我国生物多样性重点保护区域——秦岭，也是我国重要的水源涵养区。秦岭黑河有国家II级保护鱼类秦岭细鳞鲑(Brachymystax lenok)和陕西省重点保护鱼类多鳞铲颌鱼(Varicorhinus macrolepis) (陕西省动物研究所等, 1987)，浮游植物和浮游动物分别是水生态系统的初级和次级生产者，对维持水生态系统健康具有重要作用(Nõges et al., 2010)。目前未见对黑河流域浮游生物群落结构的报道，本研究探究了春季秦岭黑河流域浮游生物群落结构特征，为该流域的水生生物研究及资源保护与管理提供参考。此外，本调查时间处于该流域水文过程时期的枯水期，因此，本研究结果也代表了秦岭黑河流域枯水期浮游生物群落结构特征。本次调查采样原则上以海拔每升高100 m选择一个样地，共11个样点，分别为金盆水库坝前、库心、入水口3个样点，上游水源地陈河、虎豹河2个样点，板房子乡元潭子、庙沟口、陈家嘴3个样点，以及厚畛子乡清水河、花耳坪、沙坝3个样点(图1)。

1结果与分析

1.1水质监测分析

用HORIBA-U52多功能水质分析仪(日产)对水质现场测定，结果显示，黑河流域水体pH介于7.43~8.33，呈弱碱性，库区浊度明显高于上游水源地，但总体很低，表明该水体无固体颗粒物污染。水体溶解氧随海拔升高有升高趋势，这主要原因是上游河流水浅且水流湍急，有助于提升水体溶氧，而库区水体流动性低。上游水温明显低于库区，尤其在高海拔的厚畛子三个样点最为明显。流域内水体的电导率、氧化还原电位及总溶解氧固体均无明显变化(表1)。

表1秦岭黑河流域水质监测分析 注: A: 样点; B: 水温℃; C: pH; D: ORP/mV; E: 电导率mS/cm; F: 浊度; G: DO mg/L; H: TDS g/L; I: 海拔/m; J: 地理坐标 Table 1 Water quality analysis of Qinling Heihe river basin Note: A: Sample site; B: Temperature℃; C: pH; D: Oxidation reduction potential/mV; E: Conductiveity mS/cm; F: NTU Turbi dity; G: Dissolved oxygen mg/L; H: Total dissolved solids g/L; I: Altitude /m; J: Geographic coordinate

1.2浮游植物组成及分布

11个样点共检出浮游植物5大门类35种(属)，以硅藻门和绿藻门为主。其中硅藻门25种(属)，占总种(属)数的71.43%，绿藻门5种(属)，占总种(属)数的14.29%，蓝藻门1种(属)，占总种(属)数的2.86%，隐藻门2种(属)，占总种(属)数的5.71%，裸藻门3种(属)，占总种(属)数的8.57%。从各样点检测出的种(属)数来看，虎豹河最多，有18种(属)，其中硅藻门藻类达17种(属)，绿藻门仅1种(属)。花耳坪和沙坝最少，均为6种(属)。每个样点均能检测到的藻类仅梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)。裸藻门的血红裸藻(Euglena sanguinea)和膝曲裸藻(Euglena geniculata)仅在花耳坪检测到。沙坝仅检测到硅藻门藻类6种(属) (表2)。

表2各样点浮游植物组成 Table 2 Phytoplankton composition of the sample sites

优势度指数>20%为优势种，>50%为绝对优势种(徐先栋等, 2012)。除虎豹河外，其余所有样点浮游植物组成均有优势种。小席藻(Phorimidium tenus)在陈家嘴水体为绝对优势种(占55.0%)，变异直链藻(Melosira varians)在清水河水体为绝对优势种(占62.5%)。花耳坪水体优势种最多，分别为卡里舟形藻(Navicula cari)、篦形短缝藻(Eunotia pectinalis)和月形短缝藻(Eunotia lunaris) (表3)。

表3各样点浮游植物优势种组成 Table 3 Dominant species composition of the sample sites

1.3浮游植物密度分布

经定量分析，11个样点水体的浮游植物密度在13.0×10⁴~79.5×10⁴ cells/L之间，平均密度为45.39×10⁴ cells/L。其中，硅藻门平均密度34.45×10⁴ cells/L，绿藻门平均密度3.12×10⁴ cells/L，蓝藻门平均密度2.75×10⁴ cells/L，隐藻门平均密度4.78×10⁴ cells/L，裸藻门平均密度0.30×10⁴ cells/L (图2)。

图2各样点浮游植物群落结构及其密度 Figure 2 Phytoplankton structure and density of the sample sites

浮游植物密度在各样点变化趋势为：黑河库区密度总体较大，平均为61.57×10⁴ cells/L，最大密度出现在清水河，为86.4×10⁴ cells/L，最小出现在沙坝，为13.0×10⁴ cells/L。黑河库区生物量较大，平均为1.54 mg/L，其它样点中除虎豹河和清水河外均不足1.0 mg/L(表4)。浮游植物生物量变化趋势与密度变化类似，介于0.24~1.73 mg/L，平均生物量为0.97 mg/L。最大生物量出现在清水河，为1.73 mg/L，最小生物量出现在陈家嘴，为0.24 mg/L (表4)。

表4各样点浮游植物密度与生物量 Table 4 Density and biomass of phytoplankton of the sample sites

1.4浮游植物多样性分析

生物多样性指数分析表明，黑河流域水体11个样点浮游植物Shannon-Wiener指数(H')介于2.05~3.03之间，虎豹河水体H'值最大，坝前最小；辛普森多样性指数(D)介于0.59~0.91之间，D值最大出现在虎豹河水体，最小在清水河水体；Pielous均匀度指数(J') 介于0.59~0.89之间。除库区坝前和入水口两个样点J'<0.8之外，其余样点J'值均大于0.8 (表5)。

表5浮游生物多样性指数 Table 5 Diversity index of plankton

1.5浮游动物种类组成及密度分布

11个样点共检出浮游动物4大类19种(属)。其中原生动物8种(属)，占总种(属)数的 42.1%，轮虫7种(属)，占总种(属) 数的36.8%，枝角类和桡足类各2种(属)，各占总种(属)数的10.5%。从各样点分布来看，陈河分布最多，有9种(属)，包括枝角类4种(属)，分别为短棘刺胞虫(Acanthocystis brevicirrhis)、球形砂壳虫(Difflugia globulosa)、盘状匣壳虫(Centropyxis discoides)、小口钟虫(Vorticella microstoma)，轮虫3种(属)，分别为阔口鞍甲轮虫(Lepadella venefica)、爱德里亚狭甲轮虫(Colurella adriatica)、污前翼轮虫(Proales sordida)，枝角类仅透明薄皮溞(Leptodora kindti) 1种(属)，桡足类有汤匙华哲水蚤(Sinocalanus dorrii)一种(属)。元潭子水体浮游动物最单一，仅发现球形砂壳虫(Difflugia globulosa) 1种(属)。

经定量分析，黑河流域11个样点浮游动物密度变幅在1.0~22.8 ind./L之间，平均密度5.85 ind./L。其中，原生动物平均密度为3.08 ind./L；轮虫平均密度为0.38 ind./L；枝角类平均密度为0.19 ind./L；桡足类平均密度为0.33 ind./L。浮游动物生物量变幅在0.6~14.0 mg/L之间。密度和生物量变化趋势基本一致，库区较高，上游水源地较低。坝前浮游动物密度和生物量均最高，分别为22.8 ind./L和14.0 mg/L，元潭子最小，分别为1.0 ind./L和0.6 mg/L (表6; 图3)。

表6各样点浮游动物密度与生物量 Table 6 Density and biomass of zooplankton of the sample sites

图3各样点浮游动物群落结构组成及其密度 Figure 3 Community structure and density of zooplankton of the sample sites

2讨论

2.1浮游植物的组成差异分析

秦岭黑河流域水体以硅藻门为主，黑河库区浮游植物密度总体高于上游地区，这是由于库区静水环境适宜藻类繁殖生长，而上游水体水流湍急，不适宜藻类生长繁殖(洪松和陈静生, 2002)。张军燕等(2009)研究也发现，相对于水流较急的上游河段，水流比较平缓的黄河玛曲大桥段浮游植物密度较高，与我们的结果一致。而王启军等(2015)研究西藏易贡藏布水域发现，海拔2 500 m以下，浮游植物密度和生物量随海拔降低而降低，并推测可能是由于2 500 m以下的河流鱼类资源相对丰富；但该河段相对于上游河段流速却更大，不适宜浮游植物生长繁殖。综合这些研究结果，水体流速比海拔高度对浮游植物密度的影响更为强烈。此外，水温也是影响浮游植物的重要环境因子，其密度一般随温度的升高而增加(赵瑾, 2012)，这与黑河库区水温明显高于上游(表1)的调查结果相一致。但结果也表明，各个样点硅藻门所占比例差异很大(表2)，而且虎豹河和清水河两个点浮游植物密度远高于同样区其它样点，这是由于淡水藻类的种类组成及生长繁殖受其所处的小环境影响密切(施之新等, 1994)。

2.2浮游动物的组成差异分析

秦岭黑河流域浮游动物主要由原生动物和轮虫类组成，种类比较单一。各样点中，黑河库区浮游动物密度和生物量普遍高于上游。龚迎春等(2012)研究西藏尼洋河流域浮游动物群落结构发现，海拔高度似乎不是决定浮游动物能否生存的关键因素。这主要是由于库区较高密度的浮游植物为浮游动物提供了充足的饵料。其次，相对于上游湍急的水流，静水水体更适宜浮游动物生存(张军燕等, 2009)。此次研究只能反映秦岭黑河春季和枯水期浮游生物群落结构特征，其它季节或其它水文过程时期浮游生物群落结构特征有待进一步研究。

2.3秦岭黑河流域水质状况分析

贫营养型水体的浮游植物以金藻为主，中营养型水体的浮游植物以硅藻为主，富营养型水体以绿藻、蓝藻为主(Negro et al., 2000; Kamenir et al., 2004)，本研究结果表明春季(枯水期)秦岭黑河流域浮游植物以硅藻为主，因此该流域为中营养型水体。另外，据浮游植物密度水平可评价水体营养状况(沈治蕊等, 1997)，密度小于3×10⁵ cells/L为贫营养型水体，介于3×10⁵~10×10⁵ cells/L为中营养型水体，大于10×10⁵ cells/L为富营养型水体。从浮游植物生物量来划分，小于1~1.5 mg/L为贫营养型水体，1~5 mg/L为中营养型水体，5~10 mg/L为富营养型水体(何志辉, 1987)，本次调查11个样点的浮游植物密度介于1.3×10⁵~7.9×10⁵ cells/L之间，平均密度为4.5×10⁵ cells/L，生物量介于0.24~1.73 mg/L之间，平均生物量为0.97 mg/L。可见，春季(枯水期)秦岭黑河流域水体清瘦，处于贫-中营养型水体。

3材料与方法

3.1浮游生物采样及鉴定

浮游植物、原生动物及轮虫定量样品用采水器采集1 L，加入20 mL鲁哥氏液固定，带回实验室后静置24 h，浓缩至50 mL；浮游甲壳类(枝角类、桡足类)用水生-80型采水器采水50 L，用25号浮游生物网(300目)过滤，浓缩液用5%甲醛固定。浮游生物的种类鉴定及现存量计算参照金相灿等(1990)和胡鸿钧(2006)的方法。

3.2数据处理

采用Excel 2007进行数据统计和作图，采用Shannon-Wiener指数(Hˊ) (Shannon, 1948)、均匀度指数(Jˊ) (Pielou, 1996)和优势度指数(D)对浮游生物群落特征进行分析。

3.2.1生物多样性指标计算公式：

Shannon-Wiener多样性指数(Hˊ)：       (1)

式中Hˊ为样本中的信息容量(bit/个体)，即种的多样性指数，S为物种总数，p_i为第i种物种个体数占群落总个体数的比例。

Pielous’均匀度(Jˊ)：         (2)

式中Jˊ为均匀度，S为检测样点中浮游植物总种数，Hˊ为Shannon-Wiener多样性指数，Hˊ_MAX为Hˊ的最大。

优势度采用Simpson指数(D)法分析：     (3)

式中D为优势指数；n_i为某样点中第i种的个数；N为某样点中浮游动/植物的总个数。

3.2.2浮游动、植物密度的计算

浮游植物密度参照姜雪芹等(2009)的方法计算:       (4)

式中：N为浮游植物密度(cells/L)；Gs为计数框面积(mm²)；Fs为1个视野的面积(mm²)；Fn为计数的视野数；V为1 L水样沉淀后浓缩的体积(mL)；U为计数框容积(一般为0.1 mL)；Pn为1个视野下所计得浮游植物的数(个)。

浮游动物密度参照张觉民和何志辉(1991)的方法计算：    (5)

式中:V为水样沉淀浓缩后的体积(Ml)；C为计数框的容积(mL)；W为采水样体积(1 L)；P为镜视各类浮游动物个数(2片平均数)。

作者贡献

张建禄是本研究的主要执行人，主要负责野外采样、数据整理及文章撰写；王开锋是本研究的实验设计人；沈红保和张军燕负责浮游生物的鉴定；边坤、苟妮娜和靳铁治参加了水样的野外采集工作，并对本研究数据分析及论文撰写、修改提供重要建议。

致谢

本研究由陕西省科学院重点项目(2013K-01)和陕西省科技统筹创新工程计划项目(2013KTCL03-13)共同资助。本研究野外采样得到陕西黑河珍稀水生野生动物省级自然保护区工作人员和金盆水库管理人员的大力支持，陕西省动物研究所王启军老师对本文章进行了认真修稿。

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