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2025 , Vol. 23 >Issue 4: 783 - 790

DOI: https://doi.org/10.13248/j.cnki.wetlandsci.20240098

Plankton and macrobenthos status and analysis of resources of the Heishi River, Chongzhou City

  • Zhang Zhiyuan , 1 ,
  • Zhang Zepeng , 2, * ,
  • Ren Jiu 1 ,
  • Hu Jiaxiang 1 ,
  • Chen Jiao 1 ,
  • Wang Xiongyan 1
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Received date: 2024-04-07

  Revised date: 2024-05-06

  Online published: 2026-03-12

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Copyright ©2025 Wetland Science. All rights reserved.
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Abstract

In order to find out the current status of plankton and macrobenthos resources in the Heishi River Basin, Chongzhou City, Sichuan Province, a systematic survey and analysis of the resource status of plankton and macrobenthos and their community structure characteristics were carried out in October 2023 in the basin. The results of the study showed that 125 species of phytoplankton (including variants) from 47 genera in 6 phyla were identified in the Heishi River Basin, with a total mean abundance of 34.11×104 ind./L and a total mean biomass of 0.324 7 mg/L. The diatom phylum had the relatively highest number of species, total mean abundance, and total mean biomass; and there were 30 species of 15 genera of phytoplankton, with a total mean abundance of 19.09 ind./L total mean biomass of 0.053 6 mg/L, of which protozoa had the highest abundance and copepods had the highest biomass, 12 orders and 27 species of macrobenthos, with a total mean abundance of 18.2 ind./m2 and a total mean biomass of 3.223 7 g/m2, of which aquatic insects had the highest number of species and total mean abundance and molluscs had the highest biomass. The structural characteristics of aquatic communities in the Heishi River Basin in Chongzhou City were obvious. Among them, the plankton species and resources were high, and among the phytoplankton, diatoms were absolutely dominant; in terms of macrobenthos, there were more clean-water-loving species in the upstream area, while the middle and lower reaches were dominated by species with higher pollution tolerance. The results of this study can help to better manage the fishery resources in the Heishi River Basin and develop corresponding conservation strategies.

Cite this article

Zhang Zhiyuan , Zhang Zepeng , Ren Jiu , Hu Jiaxiang , Chen Jiao , Wang Xiongyan . Plankton and macrobenthos status and analysis of resources of the Heishi River, Chongzhou City[J]. Wetland Science, 2025 , 23(4) : 783 -790 . DOI: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.20240098

为了改善河湖水体健康状况，中国于2010年前后逐渐对全国各地河湖健康情况进行试点检查，经过十余年的研究与探索，2020年中华人民共和国水利部发布《河湖健康评价指南(试行)》[1]，规范各地河湖健康评价工作。近年来，四川省岷江流域内各市县严格贯彻落实国家主体功能区战略，更加注重构建良好生态体系，着力抓好天然林保护、湿地保护与修复、水土流失治理等重点生态工程，《四川省河流(湖库)健康评价指南》[2]提出，将进一步加强河湖管理保护，在全省开展河流(湖库)健康评价工作。
水生生物是河湖健康评价以及水环境生态系统的重要组成部分，包括鱼类、浮游生物、底栖生物等，其种类的组成、丰度及生物量的变化通过食物链关系，进而影响环境中的其他组成元素与整个水域生态系统，对维护水生生物多样性起到重要的作用[3]。四川省河湖健康评价工作涉及的地区广泛，目前已涵盖多个地区的河流和水库等(包括安宁河、孙水河等)[4-6]。黑石河是流经四川省崇州市的西河一级支流。目前，对于黑石河流域河流健康评价及水生生物的相关研究较少。本研究通过系统的野外调查及数据分析，摸清四川省崇州市黑石河流域水生生物资源现状，研究结果将有效地协助地方政府做好河流管理工作，有助于维护四川省河湖健康的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 采样点设置

黑石河是四川省崇州市主要的自然水系，其发源于都江堰市柳街乡，向南流经崇州市多个乡镇，最终在三江大桥处与羊马河汇合，流入新津区[7]。根据流域实际情况，在黑石河流设置了6个采样点(图1)。采样点C1和C2位于流域上游，临近都江堰市；采样点C3和C4位于流域中游，经过崇州市市区；采样点C5和C6位于流域下游，经过黑石河公园。
1 Distribution of sampling sites in the Heishi River Basin

黑石河流域采样点分布

1.2 样品的采集与处理

于2023年10月，使用25号浮游生物网(网目0.064 mm)，在水面以每秒20~30 cm的速度作“∞”字形循回缓慢拖动(网内不得有气泡)约5 min左右(视浮游生物多寡而定)，以采集浮游植物样品。将收集的样品装入塑料瓶内，加入少量鲁哥氏液(一般为胶头吸管5滴)固定保存，带回四川水利创新发展研究院水产综合实验室，经48 h沉淀后，吸出上清液，留存30 mL浓缩液，取0.1 mL置于浮游生物计数框中，在显微镜下进行浮游植物计数、鉴定，并通过视野法计算浮游植物的丰度和生物量[8-9]。
浮游动物采用25号或13号浮游生物网(网目0.112 mm)，在水面下0.5~1.0 m水深处，缓慢作“∞”字形循回拖动5 min左右。将采得的样品装入塑料瓶中，加入5%的甲醛溶液固定，带回实验室后，在显微镜和解剖镜下进行种类计数、鉴定。浮游动物生物量则采用体积法及体长−体质量回归方程式进行估算[10]。
在每个采样点，根据生境特点，在浅水处石块中，采用60号索伯网(surber，30 cm×30 cm)随机采集大型底栖动物样品，每个采样点采集3次。将采集到的样品筛选后，置于白色解剖盘中分拣，用99%的乙醇溶液固定，并保存在50 mL的样品瓶中，带回实验室后，在显微镜和解剖镜下鉴定标本至种(属)分类单元，使用万分之一电子天平(0.000 1 g)称其质量，并依照采样面积计算大型底栖动物丰度及生物量。
浮游植物种类的鉴定参照《中国淡水藻类系统、分类及生态》[8]。浮游动物中原生动物种类鉴定参照《微型生物监测新技术》[11]，轮虫种类鉴定参照《中国淡水轮虫志》[12]，枝角类种类鉴定参照《中国动物志：淡水枝角类》[13]，桡足类种类鉴定参照《中国动物志：淡水桡足类》[14]。大型底栖动物种类鉴定参照《中国小蚓科研究》[15]和《水生昆虫学》 [16]。
在现场采样时，同时使用YSI水质分析仪，同步测定各采样点的水温及pH。

1.3 指标选取及计算公式

1.3.1 优势种

采用优势度指数(Y)，确定浮游植物和浮游动物的优势种。优势度指数计算公式为：
\begin{document}$ \mathit{Y=f} _{ \mathit{i} } \mathrm{\times } \mathit{P} _{ \mathit{i} } $\end{document}
式(1)中，fi为第i种物种的出现频率；Pi为第i种物种个体数量占总个体数量的比例。将Y>0.02的物种确定为优势种[17]。
采用相对重要性指数(IRI)，确定大型底栖动物的优势种。相对重要性指数计算公式为：
\begin{document}$ \mathit{IRI} \mathrm{=(} \mathit{W} \mathrm+ \mathit{N} \mathrm{)\times } \mathit{F} $\end{document}
式(2)中，W为相对生物量，即某一物种的生物量占底栖动物总生物量的百分比；N为相对丰度，即该物种的丰度占底栖动物总丰度的百分比；F为该物种出现的频率。将IRI>1000的物种定为优势种；IRI为>100~1 000的物种为重要种；IRI为10~100的物种为常见种；IRI为<10的物种为少见种[18-19]。

1.3.2 多样性指数

选择Shannon-Wiener多样性指数(H')[20]、Pielou均匀度指数(J)[21]和Margalef丰富度指数(d)[22]，分析水生生物群落物种的多样性，其计算公式详见文献[20-22]。

2 结果与分析

2.1 水温和pH

四川省崇州市黑石河流域各采样点中，采样点C2的水温相对最高，采样点C1的相对最低(表1)。各采样点水体基本呈碱性，其中采样点C2水体pH相对最高，采样点C3和C4水体pH相对最低。
1 Water temperature and pH of sampling sites in the Heishi River Basin

黑石河流域各采样点水温和pH

采样点水温/℃pH
C116.89.17
C220.89.19
C318.38.98
C417.98.98
C518.39.08
C617.79.07

2.2 水生生物种类组成

四川省崇州市黑石河流域浮游植物群落组成中，硅藻门为绝对优势种群，浮游植物群落结构为硅藻−蓝藻型(图2a)。在采样点C1~C6分别采集到浮游植物48种、43种、38种、56种、60种、41种，共鉴定出浮游植物6门47属125种，其中硅藻门23属93种，种数最多，占种类总数的74.4%；其次为蓝藻门12属14种，占11.2%；绿藻门8属13种，占10.4%；裸藻门2属3种，占2.4%；金藻门和隐藻门均为1属1种，各占0.8%。浮游动物鉴定出的种类较多，表现为流速较慢的河流水体浮游动物群落特征(原生动物的丰度通常较高[14])。在采样点C1~C6分别采集到浮游动物5种、4种、6种、13种、10种、7种(图2b)，共鉴定出浮游动物15属30种，其中原生动物7属18种，占浮游动物种类总数的60.0%；轮虫5属5种，占16.7%；枝角类2属4种，占13.3%；桡足类1属3种，占10.0%。在采样点C1~C6分别采集到大型底栖动物7种、6种、8种、4种、8种、3种(图2c)，共鉴定出大型底栖动物12目27种，其中节肢动物门6目18种，种类最多，占总种类总数的66.7%；软体动物门3目5种，占18.5%；环节动物门3目4种，占14.8%。
2 Taxonomic map of phytoplankton, zooplankton and macrobenthos in the Heishi River Basin

黑石河流域浮游植物、浮游动物和大型底栖动物种类组成

2.3 水生生物优势种

如表2所示，黑石河流域浮游植物优势种的优势度指数在0.02~0.06之间，其中8种为硅藻门，1种为蓝藻门；浮游动物优势种的优势度指数在0.03~0.12之间，为枝角类和桡足类。而根据大型底栖动物的相对重要指数，黑石河流域大型底栖动物优势类群为水生昆虫和软体动物(表3)。
2 Zooplankton dominant species and their dominance indices in the Heishi River Basin

黑石河流域浮游生物优势种及其优势度指数

生物类群优势种出现
频率fi		优势度
指数Y
浮游植物短小曲壳藻 Achnanthes curta0.50.04
近缘曲壳藻 Achnanthes affinis0.70.06
克里格辐节藻 Stauroneis kriegeri0.50.03
施密斯辐节藻 Stauroneis smithii0.30.02
双头辐节藻 Stauroneis anceps0.30.02
系带舟形藻 Navicula cincta0.80.05
钝脆杆藻 Fragilaria capucina0.80.02
普通等片藻 Diataoma vulgare0.80.03
线形棒条藻 Rhabdoderma lineare1.00.02
浮游动物钩足平直溞 Pleuroxus hamulatus0.20.12
广布中剑水蚤 Mesocyclops leuckarti0.30.03
3 Dominant species of macrobenthos and their relative importance indices in the Heishi River Basin

黑石河流域大型底栖动物优势种及其相对重要指数

大型底栖动物优势种相对重要指数IRI
摇蚊科幼虫 Chironomidae larva995
划蝽科幼虫Corixidae larva123
瘦蟌 Ischnura sp.103
锯齿新米虾 Neocaridina denticulata1 778
颤蚓 Tubifex sp.112
萝卜螺 Radix sp.152
纹沼螺 Parafossarulus striatulus634
环棱螺 Bellamya sp.2 142

2.4 水生生物的生物资源量

黑石河流域采样点C1~C6浮游植物丰度分别为25.70×104 ind./L、17.88×104 ind./L、9.90×104 ind./L、92.91×104 ind./L、54.21×104 ind./L和4.08×104 ind./L(图3a)；各采样点浮游植物生物量分别为0.212 2 mg/L、0.103 2 mg/L、0.034 3 mg/L、1.110 1 mg/L、0.455 7 mg/L和0.033 0 mg/L(图3a)。浮游植物总平均丰度为34.11×104 ind./L，总平均生物量为0.324 7 mg/L。其中，硅藻门的总平均丰度和总平均生物量均最高，分别为25.62×104 ind./L和0.303 4 mg/L；其次为蓝藻门，分别为6.77×104 ind./L和0.014 5 mg/L；隐藻门的总平均丰度最低，为0.03×104 ind./L，金藻门的平均生物量最低，为0.000 5 mg/L。在6个采样点中，采样点C6浮游植物的丰度和生物量最低，采样点C4最高。
3 Abundance and biomass of aquatic organisms at sampling sites in the Heishi River basin

黑石河流域各采样点水生生物丰度和生物量

采样点C1~C6浮游动物丰度分别为15.16 ind./L、17.18 ind./L、24.80 ind./L、23.21 ind./L、25.71 ind./L和8.48 ind./L(图3b)；各采样点浮游动物生物量分别为0.000 7 mg/L、0.000 6 mg/L、0.012 7 mg/L、0.268 6 mg/L、0.035 1 mg/L和0.003 7 mg/L。浮游动物总平均丰度为19.09 ind./L，总平均生物量为0.053 6 mg/L。其中，原生动物总平均丰度最高，为16.27 ind./L，但其总平均生物量最低，为0.001 3 mg/L；桡足类总平均丰度最低，为0.79 ind./L；枝角类总平均生物量最高，为0.042 0 mg/L。在6个采样点中，采样点C6浮游动物丰度和生物量最低，采样点C5最高。
采样点C1~C6大型底栖动物丰度分别为12.0 ind./m2、8.0 ind./m2、11.0 ind./m2、20.0 ind./m2、44.0 ind./m2和14.0 ind./m2(图3c)；各采样点大型底栖动物生物量分别为0.217 4 g/m2、4.928 7 g/m2、0.666 1 g/m2、0.125 5 g/m2、10.873 9 g/m2和2.530 5 g/m2。大型底栖动物的总平均丰度为18.2 ind./m2，总平均生物量为3.223 7 g/m2。其中，节肢动物门总平均丰度最高，为13.5 ind./m2；环节动物门最低，仅为1.0 ind./m2；软体动物门总平均生物量最高，为2.359 6 g/m2；环节动物门最低，仅为0.021 0 g/m2。在6个采样点中，采样点C2大型底栖动物丰度和生物量最低，采样点C5的最高。

2.5 生物多样性

对于黑石河流域浮游植物、浮游动物和大型底栖动物，浮游植物群落的Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数相对最高，大型底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数和Margalef丰富度指数相对最低，Pielou均匀度指数在3类生物中差异不大(表4)。
4 Aquatic biodiversity in the Heishi River Basin

黑石河流域水生生物多样性

生物类群Shannon-Wiener
多样性指数		Pielou
均匀度指数		Margalef
丰富度指数
注：表中数据为平均值±标准误差。
浮游植物3.08±0.830.79±0.173.78±0.63
浮游动物1.55±0.570.80±0.132.25±1.38
大型底栖动物1.41±0.730.79±0.251.89±1.08

3 讨　论

四川省崇州市黑石河流域浮游植物资源调查结果显示，硅藻和蓝藻是该流域浮游植物群落的最重要类群，其次为绿藻和裸藻，其他藻类丰度值较低(图3a)，这与国内外河流的浮游植物群落组成结构大致相同[23-26]。在本调查结果中，硅藻的种类、丰度和生物量均高于其他种类，符合中国南方地区河流浮游植物群落的特征[23]。同时，硅藻属于耐低温藻类[27]，硅藻占优与野外采样时间、水温及水流湍急程度有一定的关系[28]。本研究发现，浮游植物优势种曲壳藻科的优势度较高。曲壳藻科一般生长在没有污染的河流和湖泊中，经常附着在河流、湖泊底部岩石和植物上，对清洁水、轻度污染水源有重要的指示作用[29]。
黑石河水流较缓慢，比较适宜浮游动物的生存[30]。在淡水生态系统中，浮游动物的丰度与其水环境中的滞留时间呈正相关关系[31]，因此，黑石河中浮游动物的种类数量、丰度和生物量都较高。其中，原生动物的平均丰度值最高，桡足类最低，而生物量却表现相反(图3b)。原生动物为重量较轻的小型浮游动物，虽然丰度值较高，但生物量却低于大型甲壳类浮游动物桡足类[32]。本次调查中发现，黑石河中下游靠近黑石河公园水域浮游动物资源量高于其他采样河段，其中，采样点C5原生动物生物量远高于其他采样点，采样点C4大型甲壳类浮游动物桡足类生物量最高。同样在黑石河中下游浮游植物的丰度与生物量均较上游高。造成浮游生物显著空间分布差异的原因可能是黑石河上游流速湍急，而黑石河中下游存在黑石河公园，水域宽阔，水温相对上游较高，流速较缓，且人口相对密集，工农业较发达，存在外源性营养物质的输入，因此黑石河中下游流域更加利于浮游生物的生长与繁殖[33]。这种空间分布差异的结果与王慧博等[34]对红旗河的研究结果相同，其原因可能与流域的流速以及外源性营养物质输入有关，且部分河流研究分析表明，可能与浮游植物有从上游向下游聚集态势有关[35]。
大型底栖动物生境条件主要影响其群落结构组成，栖息生境不同的底栖动物，其群落结构特征也会有所不同[36]。本次调查结果显示，黑石河上游采集到的大型底栖动物种类多为耐污能力较差的种类，而黑石河中下游采集到的大型底栖动物种类为部分软体动物及摇蚊科幼虫等耐污能力较强的种类(图2)，且耐污能力较强的大型底栖动物生物量相较于黑石河大型底栖动物生态类群占绝对优势。因此，黑石河流域大型底栖动物群落同样具有较明显的空间分布差异，黑石河上游水流较湍急，且部分河段均有护坡，不利于大型底栖动物的固着和摄食，其生物量相对较小；中游河段流速较缓，水体中有机碎屑较高，大型底栖动物生物量逐渐增大；下游河段存在黑石河公园，人口相对密集，存在外源性营养物质，且流速缓慢，大型底栖动物生物量表现最高[37]。
黑石河流域上游地区居民较少，主要从事小面积农业生产，对流域水体污染较少，经显微镜观察与鉴定，藻类色素鲜明且生长较好，大型底栖动物多为喜洁净水体动物，水环境状况较好[38]。而中下游地区人口密度较高，存在黑石河公园，且工业较发达，外源性营养物质输入较多，水体营养盐含量较高，导致浮游生物与大型底栖动物资源量较高，且耐污能力较强的大型底栖动物占绝对优势种。综合水生生物调查结果，崇州市黑石河内中下游地区污染较上游地区较重。

4 结论与建议

四川省崇州市黑石河流域浮游植物中硅藻占绝对优势，浮游动物中的原生动物丰度较高，大型底栖动物以水生昆虫为主，且上游地区与中下游地区物种耐污能力呈现明显的变化，上游地区喜洁净水体物种较多，而中下游以耐污能力较强的种类居多。
针对崇州市黑石河水生生物资源养护工作提出以下建议：(1)严格控制区域内生产与生活污水的处理与排放；(2)建立水生生物资源及水生态环境监测机制，加强流域内生态综合管理；(3)涉及流域内工程建设，应采取生态友好型施工工艺，秉承可持续生态保护与修复理念。

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