濟(jì)南地區(qū)豐、枯水期浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)特征

王帥帥，王博涵，金文，韓潔，譚璐，曹龍智

（1.濟(jì)南市水文局，山東濟(jì)南250014；2.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116023；3.萊蕪市水文局，山東萊蕪271103；4.聊城市水文局，山東聊城202000）

濟(jì)南地區(qū)豐、枯水期浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)特征

王帥帥1，王博涵1，金文2，韓潔2，譚璐3，曹龍智4

（1.濟(jì)南市水文局，山東濟(jì)南250014；2.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧省水生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116023；3.萊蕪市水文局，山東萊蕪271103；4.聊城市水文局，山東聊城202000）

本研究于2014年豐水期（5月）和枯水期（11月）調(diào)查了濟(jì)南地區(qū)不同類型水域（泉水、水庫(kù)、城鎮(zhèn)河道、河流和南部山區(qū)等）豐、枯水期浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果表明：濟(jì)南地區(qū)豐水期鑒定出浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種5種、指示種16種；枯水期鑒定出浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種1種，指示種3種。豐水期和枯水期豐富度指數(shù)分別為2.47和1.75。典范對(duì)應(yīng)分析結(jié)果顯示：水溫和溶解氧分別是影響豐、枯水期浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因素。綜合評(píng)價(jià)表明：濟(jì)南地區(qū)水生態(tài)呈中度污染。

濟(jì)南；浮游動(dòng)物；群落結(jié)構(gòu)；環(huán)境因素

浮游動(dòng)物分布廣泛、繁殖迅速,在水域生態(tài)系統(tǒng)要素循環(huán)中起重要作用[1-3]。淡水浮游動(dòng)物主要包括原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類和橈足類。浮游動(dòng)物群落特征可以準(zhǔn)確地反映出水域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的情況[4,5]，在河流生態(tài)和水體污染治理中的重要性已日益受到了重視[6,7]。

本文通過調(diào)查2014年濟(jì)南地區(qū)豐水期和枯水期浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種、指示種和豐富度指數(shù)，研究影響濟(jì)南地區(qū)豐水期和枯水期浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子，旨在為濟(jì)南地區(qū)水體河流健康評(píng)價(jià)提供依據(jù)[8,9]。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)的設(shè)置

2014年豐水期和枯水期，在濟(jì)南地區(qū)共設(shè)置22個(gè)采樣點(diǎn)（水域類型：泉水、水庫(kù)、城鎮(zhèn)河道和河流等），其中：濟(jì)南的南部山區(qū)長(zhǎng)清縣和平陰縣山區(qū)較多，植被較少，共設(shè)立7個(gè)采樣點(diǎn)位；城區(qū)受到的人類活動(dòng)干擾較大，水生植物較少，共設(shè)立6個(gè)采樣點(diǎn)位；在章丘縣共設(shè)立5個(gè)采樣點(diǎn)位；在濟(jì)南北部地區(qū)商河縣和濟(jì)陽縣共設(shè)立4個(gè)采樣點(diǎn)位（圖1）。

圖1 濟(jì)南地區(qū)采樣點(diǎn)位的分布Fig.1The sampling sites in Jinan Region

1.2 樣品采集及處理

用采水器在各水層采集100L的混合水樣，用25#浮游生物網(wǎng)過濾后，將樣本放入100mL的樣本瓶中，加入體積分?jǐn)?shù)為4%的甲醛溶液固定。樣本在室內(nèi)靜置48 h后虹吸上清液，濃縮至30 mL。在顯微鏡（Olympus-CX21）下鑒定浮游動(dòng)物的種類并記數(shù)[10-12]。

用水質(zhì)分析儀（YSI85）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定電導(dǎo)率（Cond）、溶解氧（DO）、水溫（Temp）；用便攜式酸度計(jì)測(cè)定pH；硬度（TD）、鈣離子（Ca2+）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、堿度（Alk）、總磷（TP）、重碳酸鹽（CO42-）、氯離子（Cl-）和總氮（TN）帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定[13]。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

香農(nóng)威納指數(shù)和Margalef種類豐富度指數(shù)評(píng)價(jià)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分為5個(gè)等級(jí)：0～1為多污型，1～2為α-中污型，2～3為β-中污型，3～4為寡污型，大于4為清潔水體[14,15]。

根據(jù)每個(gè)種的優(yōu)勢(shì)度值（Y）確定輪蟲的優(yōu)勢(shì)種：Y=（ni/N）×fi

式中：s為浮游動(dòng)物的種類數(shù)；N為浮游動(dòng)物的總密度，ni為第i種的密度，fi為第i種出現(xiàn)的頻率。Y＞0.02的種類則確定為調(diào)查的優(yōu)勢(shì)種[15]。

對(duì)各采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物密度數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，篩選出指示種（P＜0.05）。

先對(duì)浮游動(dòng)物密度進(jìn)行除趨勢(shì)對(duì)應(yīng)分析（Detrended correspondence analysis，DCA），得出浮游動(dòng)物物種的單峰響應(yīng)值（梯度SD），當(dāng)SD＞2時(shí)，再進(jìn)行典范對(duì)應(yīng)分析（Canonical correspondence analysis，CCA），并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行999次蒙特卡洛置換檢驗(yàn)（Monte Carlopermutation test），判斷影響浮游動(dòng)物群落空間分布特征的環(huán)境因子[16,17]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

在ArcMap 9.3上分析濟(jì)南地區(qū)采樣圖，用Ori-gin7.5上完成箱型圖分析，用SPSS12.0軟件分析數(shù)據(jù)的相關(guān)性，用Pcord 5.0篩選指示種，用Canoco4.5進(jìn)行PCA和CCA分析。

表1 濟(jì)南地區(qū)不同水域豐、枯水期環(huán)境因子的比較（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）Tab.1Comparison of environment factors in various waters of Jinan Region during wet and dry season（Mean±SD）

2 結(jié)果及分析

2.1 豐水期與枯水期環(huán)境因子的比較

表1顯示，除DO和TN外，濟(jì)南地區(qū)豐水期不同水域的其他環(huán)境因子數(shù)值均高于枯水期。豐水期和枯水期的pH、DO、Cond、TD、Alk、CO42-、Cl-、Ca2+和CODMn相關(guān)性顯著（P＜0.05），水溫和總磷無顯著差異（P＞0.05）。

2.2 豐水期和枯水期浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征

豐水期在濟(jì)南地區(qū)不同水域共鑒定出浮游動(dòng)物73種，其中其中輪蟲物種數(shù)最高，共有5種優(yōu)勢(shì)種：萼花臂尾輪蟲Brachionus calyciflorus、卵形彩胃輪蟲Chromogaster ovalis、角突臂尾輪蟲B.angularis、曲腿龜甲輪蟲Keratella valga和長(zhǎng)肢多肢輪蟲Polyarthra dolichopteria，枝角類和橈足類種類較少。枯水期鑒定出28種浮游動(dòng)物，輪蟲和原生動(dòng)物物種數(shù)最高，只有一種優(yōu)勢(shì)種，為萼花臂尾輪蟲Brachionus calyciflorus（表2）。從優(yōu)勢(shì)種來看，濟(jì)南地區(qū)浮游動(dòng)物主要以輪蟲為主，橈足類種類較少（表2）。

豐水期濟(jì)南地區(qū)不同水域浮游動(dòng)物的密度平均為39.77ind./L，最高值在J22石河采樣點(diǎn)，密度最低點(diǎn)位為J9趵突泉?？菟诟∮蝿?dòng)物密度較少，平均值為4.99ind./L，最高點(diǎn)在J15相公莊點(diǎn)位，最低點(diǎn)在J19大賀家鋪（圖2）。豐水期和枯水期浮游動(dòng)物物種數(shù)量和密度差異性較大（P＜0.05）。濟(jì)南地區(qū)不同水域浮游動(dòng)物豐水期的平均香農(nóng)威納指數(shù)為2.76，枯水期則為1.85，二者差異性顯著（P＜0.05）。濟(jì)南地區(qū)不同水域浮游動(dòng)物豐水期平均豐富度指數(shù)為2.47，枯水期為1.75，二者相關(guān)性均不顯著（P＞0.05）（圖3）。

濟(jì)南地區(qū)不同水域豐水期和枯水期共篩選出17種浮游動(dòng)物指示種（P＜0.05）。如卵形鞍甲輪蟲、螺形龜甲輪蟲、曲腿龜甲輪蟲、近親擬劍水蚤等均為環(huán)境指示種，對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)起重要作用。豐水期比枯水期多，為16種，枯水期為3種（表4）。

表2 濟(jì)南地區(qū)不同水域浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種的季節(jié)變化Tab.2The seasonal change in main dominant species of zooplanktonin various waters of Jinan Region

圖2 濟(jì)南地區(qū)不同水域不同時(shí)期浮游動(dòng)物的密度Fig.2The density of zooplankton in various waters of Jinan Region in wet and dry season

圖3 濟(jì)南地區(qū)不同水域豐、枯水期浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征的比較Fig.3Comparison of community structure of zooplanktons in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons注：M，豐水期；m，枯水期

表4 濟(jì)南地區(qū)不同水域豐、枯水期浮游動(dòng)物指示種Tab.4The indicator species of zooplankton in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons

濟(jì)南地區(qū)豐水期、枯水期水文環(huán)境因子主成份分析（PCA）結(jié)果表明，豐水期兩主軸變化分?jǐn)?shù)大于0.6的水文環(huán)境因子為TN、Ca2+、CO42-、Alk、TD、Cond和Cl-；枯水期兩軸變化分?jǐn)?shù)大于0.6的水文環(huán)境因子為TN、Ca2+、CO42-、Alk、TD、Cond和Cl-和CODMn。兩個(gè)時(shí)期共同水環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子為TN、Ca2+、CO42-、Alk、TD、Cond和Cl-（圖4）。

圖4 濟(jì)南地區(qū)不同水域豐（A）、枯水期（B）水文環(huán)境因子主成分分析Fig.4Principal component analysis of hydrological environmental factors in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons

CCA與指示種分析結(jié)果表明（圖5）：豐水期指示種數(shù)量多，種類豐富，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，豐水期主要影響指示種的驅(qū)動(dòng)因子是水溫（P=0.046，F(xiàn)=2.03）和溶解氧（P=0.047，F(xiàn)=1.83）。巢居法帽蟲、長(zhǎng)肢多肢輪蟲、近親擬劍水蚤、弧形彩胃輪蟲、曲腿龜甲輪蟲和卵形鞍甲輪蟲對(duì)溶解氧響應(yīng)關(guān)系明顯，獨(dú)角聚花輪蟲對(duì)水溫響應(yīng)關(guān)系較為明顯；而枯水期指示種種類和數(shù)量減少，群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，影響浮游動(dòng)物群落指示種的主要驅(qū)動(dòng)因子是溶解氧（P=0.022，F(xiàn)=3.43）、高錳酸鉀指數(shù)（P=0.037，F(xiàn)=4.16）和總氮（P=0.044，F(xiàn)=2.9），近親擬劍水蚤對(duì)溶解氧和總氮響應(yīng)關(guān)系明顯，巢居法帽蟲對(duì)高錳酸鉀指數(shù)響應(yīng)關(guān)系明顯。

圖5 濟(jì)南地區(qū)不同水域豐（A）、枯水期（B）浮游動(dòng)物典范對(duì)應(yīng)性分析Fig.5Canonical correspondence analysis between macroinvertebrates and hydrological environmental factors in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons

3 討論

本次調(diào)查,在濟(jì)南地區(qū)不同水域中共鑒定出4類86種浮游動(dòng)物，接近尼洋河流域（78種）[18]，豐水期73種，枯水期28種，輪蟲為優(yōu)勢(shì)種。豐、枯水期各采樣點(diǎn)位浮游動(dòng)物的平均密度為38.77ind./L和3.99ind./L，豐水期輪蟲豐度最大，這可能是由于浮游植物在豐水期豐度較高，大多為輪蟲偏愛種類，利于其生長(zhǎng)于繁殖[19-21]。濟(jì)南地區(qū)水體中也出現(xiàn)了多種富營(yíng)養(yǎng)化水體的指示物種，如前節(jié)晶囊輪蟲Asplanchna priodonta、椎尾水輪蟲Epiphanes senta、卵形鞍甲輪蟲Lepadella ovalis等[22,23]。豐水期和枯水期優(yōu)勢(shì)種皆為輪蟲，大部分優(yōu)勢(shì)種均為耐污性種類，如臂尾輪蟲、龜甲輪蟲等[22,23]，這也表明濟(jì)南地區(qū)水體營(yíng)養(yǎng)化，受到一定程度的污染。濟(jì)南地區(qū)不同水域豐水期平均香農(nóng)威納指數(shù)為2.76，枯水期為1.85，濟(jì)南地區(qū)豐、枯水期的平均Margalf豐富度指數(shù)分別為2.47和1.75，說明濟(jì)南地區(qū)豐水期水體整體為β-中污染，枯水期為α-中污染。綜合評(píng)價(jià)得出結(jié)論：濟(jì)南地區(qū)水體呈中度污染。

溫度、pH、溶解氧、電導(dǎo)率、葉綠素a等是影響浮游動(dòng)物的重要環(huán)境因素，其中溫度對(duì)浮游動(dòng)物生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、群落結(jié)構(gòu)組成起重要作用。此次調(diào)查顯示，豐水期溫度升高，浮游動(dòng)物種類、數(shù)量、密度比較溫度低的枯水期要多很多。這說明浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)在不同時(shí)期有演替現(xiàn)象。溶解氧可以維持浮游動(dòng)物正常的生理活動(dòng)，溶解氧含量下降會(huì)引起水中浮游動(dòng)物的死亡，是豐水期和枯水期的主要驅(qū)動(dòng)因子。高錳酸鉀指數(shù)是環(huán)境監(jiān)測(cè)中的重要指標(biāo)，在枯水期高錳酸鉀指數(shù)對(duì)浮游動(dòng)物影響僅次于溶解氧，說明枯水期水體中的有機(jī)物污染對(duì)浮游動(dòng)物的影響加劇。研究表明，水溫、流量和pH是影響渭河流域浮游動(dòng)物分布的主要環(huán)境因素[24]，水溫、葉綠色a、pH、營(yíng)養(yǎng)鹽、鹽度是影響滴水湖浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因素[25]，如此可見，不同環(huán)境因素在不同的水體中，對(duì)浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響不同。

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Community Structure of Zooplankton in Jinan River Basin During Wet and Dry Seasons

WANG Shuai-shuai1,WANG Bo-han2,JIN Wen2,HAN Jie2,TAN Lu3,CAO Long-zhi4
（1.Jinan Hydrographic Office,Jinan 25001,China;2.Liaoning Provincial Key Laboratory for Hydrobiology,College of Fisheries and Life Science,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China;3.Laiwu Hydrographic Office,Laiwu 271103,China;4.Liaocheng Hydrographic Office,Liaocheng 202000,China）

The community structure characteristics of zooplankton were investigated in 22 sampling sites in various waters including spring,reservirors and raceway in Jinan river basin during dry season（May）and wet season（November）,2014.During wet season, there were 5 dominant species of zooplanktons,and 16 indicator species;during dry season,with Shannon-wiener Index of 2.47 and there were 1 dominant species of zooplanktons,and 4 indicator species,with Shannon-wiener Index of 1.75.Margalef Index and Canonical correspondence analysis revealed that the water temperature and dissolved oxygen are important environmental factors affecting zooplankton community structure during the two periods,respectively,indicating that the water in Jinan river is found to be moderately polluted.

Jinan;zooplankton;community structure;environmental factor

S932.8

A

1005-3832（2017）02-0026-06

2016-10-12

山東省水利廳、山東省財(cái)政廳"水生態(tài)文明試點(diǎn)科技支撐計(jì)劃"（SSTWMZCJH-SD02）;濟(jì)南市水生態(tài)時(shí)空變異驅(qū)動(dòng)機(jī)制及自動(dòng)監(jiān)測(cè)模式.

王帥帥（1989-），男，助理工程師，從事水環(huán)境監(jiān)測(cè)研究.E-mail:suihuoyouqing@126.com

王博涵（1991-)，男.E-mail:wangbohan08@163.com