小清河濟(jì)南段浮游動(dòng)物多樣性及水質(zhì)評(píng)價(jià)

汪中華 王帥帥 韓曉 殷旭旺 白海鋒

摘 ?要：為了解濟(jì)南地區(qū)浮游動(dòng)物多樣性及水質(zhì)狀況，于2019年5月在小清河（濟(jì)南段）設(shè)置10個(gè)采樣點(diǎn)，進(jìn)行浮游動(dòng)物群落調(diào)查，并利用生物多樣性指數(shù)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示：小清河（濟(jì)南段）共檢測(cè)出浮游動(dòng)物28種屬，其中輪蟲占比例為71.4%，原生動(dòng)物和枝角類次之，均為10.7%。浮游動(dòng)物平均密度為7.69個(gè)/升，各采樣點(diǎn)位變化范圍為0.24個(gè)/升～32.40個(gè)/升。采用浮游動(dòng)物密度進(jìn)行聚類分析顯示，小清河各采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物可分為2大類群。采樣點(diǎn)位Shannon-Weiner多樣性指數(shù)平均值為1.714，Pielou均勻度指數(shù)平均值為0.679，豐富度指數(shù)平均值為1.288。根據(jù)生物種多樣性指數(shù)結(jié)果對(duì)水質(zhì)狀況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果表明小清河（濟(jì)南段）水環(huán)境質(zhì)量處于輕-中度污染，因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)河道污染治理和生態(tài)保護(hù)。

關(guān)鍵詞：小清河;浮游動(dòng)物;生物多樣性;水質(zhì)評(píng)價(jià)

浮游動(dòng)物作為生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的次級(jí)生產(chǎn)者，是物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量流動(dòng)和信息傳遞等生態(tài)過(guò)程中的重要一環(huán)[1]，其種類和數(shù)量的變動(dòng)會(huì)直接或間接的影響水體中其他水生生物的數(shù)量與分布[2]。浮游動(dòng)物具有種類多、世代時(shí)間短、對(duì)環(huán)境敏感和方便采集等特點(diǎn)[3]，是指示河流水環(huán)境質(zhì)量特征的極佳類群，具有水體理化檢測(cè)不可替代的作用[4]。近年來(lái)，相關(guān)研究顯示，利用浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的變化和多樣性指數(shù)反映水體的富營(yíng)養(yǎng)化狀況和水質(zhì)受污染程度具有一定的優(yōu)勢(shì)[5-6]，目前已廣泛應(yīng)用于湖泊、水庫(kù)、河流等水域的水質(zhì)狀況檢測(cè)和評(píng)價(jià)中[7-9]。

小清河是濟(jì)南一條重要的河流，是集多種功能于一體的綜合性河道，其水質(zhì)直接影響著濟(jì)南市區(qū)地下水環(huán)境。為了更好地治理水污染和修復(fù)水環(huán)境，需要對(duì)河流生態(tài)進(jìn)行全面調(diào)查評(píng)價(jià)。目前對(duì)濟(jì)南地區(qū)水系河流水生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)多集中在魚類、底棲動(dòng)物和浮游植物等[10-12]，而對(duì)浮游動(dòng)物的研究較少[13]。基于此，本文通過(guò)調(diào)查小清河（濟(jì)南段）浮游動(dòng)物的種類組成、豐度和多樣性指數(shù)等對(duì)其水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行研究和初步評(píng)價(jià)，以期為小清河乃至整個(gè)濟(jì)南地區(qū)河流水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)和漁業(yè)管理提供基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)。

1 研究區(qū)域及方法

1.1 采樣點(diǎn)位設(shè)置

小清河位于魯北平原南部，發(fā)源于濟(jì)南諸泉，西起睦里莊，自西向東與黃河平行橫貫濟(jì)南，流經(jīng)濟(jì)南市區(qū)、章丘、淄博、濰坊、濱州、東營(yíng)5市地的10個(gè)縣、市、區(qū)，從辛豐莊出濟(jì)南界，在濰坊壽光羊口流入萊州灣，全長(zhǎng)237km，流域面積10336km2[14]。小清河濟(jì)南段從睦里莊斷面到辛豐莊斷面，全長(zhǎng)30km，沿途經(jīng)馬鞍山、五柳閘、還鄉(xiāng)店、大碼頭、鴨旺口、從辛豐莊出濟(jì)南界，地勢(shì)南高北低。小清河（濟(jì)南段）主要匯入的支流有東洛河、西洛河、興濟(jì)河、全福河、工商河以及章丘縣境內(nèi)的繡江河。

于2019年5月，根據(jù)小清河的地勢(shì)地貌以及工業(yè)和人類密集程度，在河流調(diào)查區(qū)域共設(shè)10個(gè)調(diào)查點(diǎn)位（X1～ X10），其中河流上游（睦里莊-五柳閘）設(shè)置2個(gè)采樣點(diǎn)（X1 ～ X2），中游（五柳閘-鴨旺口）設(shè)置6個(gè)采樣點(diǎn)（X3 ～ X8），下游（鴨旺口-辛豐莊）設(shè)置2個(gè)采樣點(diǎn)（X9 ～ X10），具體位置見(jiàn)圖1。

所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和聚類分析采用軟件SPSS19.0進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游動(dòng)物種類組成及密度

小清河濟(jì)南段10個(gè)采樣點(diǎn)共采集到浮游動(dòng)物28種，其中，輪蟲有20種，（占比71.4%），橈足類有2種（占比7.2%），原生動(dòng)物和枝角類一樣，均有3種（均占比10.7%），在浮游動(dòng)物種類組成中，輪蟲占主導(dǎo)（見(jiàn)圖2）。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小清河中上游的黃臺(tái)橋采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物種類數(shù)較多，上游的梁府莊采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物種類數(shù)相對(duì)較低，沿著河流方向浮游動(dòng)物的種類數(shù)呈現(xiàn)先降后升再降的波動(dòng)趨勢(shì)。

調(diào)查期間，小清河濟(jì)南段各采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物密度為0.24個(gè)/升～32.40個(gè)/升，平均密度7.69個(gè)/升（圖3）。其中，原生動(dòng)物密度占浮游動(dòng)物總密度的48.96%，輪蟲密度占浮游動(dòng)物總密度的36.59%，枝角類密度占浮游動(dòng)物總密度的12.50%，橈足類密度占浮游動(dòng)物總密度的2.08%。原生動(dòng)物在X1采樣點(diǎn)的密度最高為32.24個(gè)/升，以普通表殼蟲為主要組成種類，輪蟲在X5采樣點(diǎn)的密度最高為19.88個(gè)/升，以四角平甲輪蟲、萼花臂尾輪蟲、方形臂尾輪蟲、前節(jié)晶囊輪蟲為主要組成種類，枝角類在X2采樣點(diǎn)的密度最高為4.80個(gè)/升，以多刺裸腹溞為主要種類，橈足類在X5采樣點(diǎn)的密度最高為0.64個(gè)/升，以橈足幼蟲為主要種類。各采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物密度存在差異。

2.2 聚類分析

利用浮游動(dòng)物密度對(duì)小清河10個(gè)采樣點(diǎn)位進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，聚類方法采用最短距離法，選定標(biāo)尺為10。如圖4可見(jiàn)，小清河浮游動(dòng)物密度組成可分為兩大類群，X1為一大類群，其余采樣點(diǎn)位為第二大類群。

2.3 浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)

小清河濟(jì)南段浮游動(dòng)物Shannon-Weiner多樣性指數(shù)變化幅度較大，最大值出現(xiàn)在下游巨野河采樣點(diǎn)，指數(shù)值為2.654，最小值出現(xiàn)上游吳家鋪采樣點(diǎn)，指數(shù)值為0.113，多樣性指數(shù)（H′）平均值為1.717。浮游動(dòng)物Pielou均勻度指數(shù)（J）變化幅度較小，平均值為0.679，除了X1采樣點(diǎn)外，其余采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物均勻度指數(shù)均大于0.5小于1.0。浮游動(dòng)物豐富度指數(shù)（M）變化幅度較大，平均值為1.288，除X7、X9、X10外，其余采樣點(diǎn)浮游動(dòng)物豐富度指數(shù)均小于2（見(jiàn)圖5）。參照浮游生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合三種多樣性指數(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)位點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)：小清河濟(jì)南段各采樣點(diǎn)的水質(zhì)除了X2、X5、X8和X9點(diǎn)位出現(xiàn)β-中污染外，其他采樣點(diǎn)位水質(zhì)均為α-中污染或重污染。

3 討論

3.1 浮游動(dòng)物多樣性空間變化

浮游動(dòng)物是一種個(gè)體較小，具有較短的世代交替周期，對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)迅速地水生生物，因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者關(guān)注于用浮游動(dòng)物評(píng)價(jià)水體生態(tài)系統(tǒng)健康程度[24-25]。有研究顯示，隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化程度提高，浮游動(dòng)物種類減少，豐度增加，多樣性指數(shù)降低，群落結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單，其穩(wěn)定性降低[26]。浮游動(dòng)物對(duì)水環(huán)境變化的敏感性，使得其群落結(jié)構(gòu)的變化和多樣性的調(diào)查已成為水域生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查的重要內(nèi)容。

小清河流域是濟(jì)南的重要河流，也是流經(jīng)濟(jì)南的主要地表水源，是濟(jì)南典型的資源型缺水的季節(jié)性河道，具有防洪、排水、航運(yùn)以及養(yǎng)殖等功能，影響著濟(jì)南人民的生活以及工業(yè)發(fā)展，增加了居民的收入也保證了濟(jì)南市的安全。小清河濟(jì)南段沿途的工業(yè)種類齊全，行業(yè)眾多，主要是以造紙、醫(yī)藥、化工、食品制造為主的行業(yè)[27]。近年來(lái)，由于很多企業(yè)受到資金短缺的影響，大部分廢水未經(jīng)處理直接排放到小清河，其中大量有毒有害物質(zhì)勢(shì)必會(huì)對(duì)河道水生生物的棲息、繁殖和生長(zhǎng)造成影響，使其群落結(jié)構(gòu)和多樣性在空間分布上發(fā)生很大變化。調(diào)查結(jié)果顯示，浮游動(dòng)物豐富度指數(shù)（M）變化幅度最大，Shannon-Weiner多樣性指數(shù)（H′）次之，Pielou均勻度指數(shù)（J）變化幅度最小。小清河多樣性空間變化趨勢(shì)與同一黃河流域的北洛河水系[28]變化不同，這可能由于地理環(huán)境與人為干擾程度存在差異所致。同時(shí)，通過(guò)對(duì)浮游生物密度進(jìn)行聚類，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除采樣點(diǎn)X1外，其余采樣點(diǎn)位之間具有較高的自然屬性，說(shuō)明這樣的水環(huán)境具有相似的浮游動(dòng)物類群。調(diào)查發(fā)現(xiàn)X1采樣點(diǎn)處于小清河上游，距離市區(qū)較遠(yuǎn)，因此受人為干擾較少，污染程度相對(duì)較低，水體浮游動(dòng)物類群與其他采樣點(diǎn)位存在空間異質(zhì)性，其浮游動(dòng)物物種多樣性也存在空間差異，這種系統(tǒng)聚類結(jié)果與同一黃河流域的涇河水系調(diào)查結(jié)果[29]存在一定差距，這主要是因?yàn)闆芎由嫌蔚较掠未嬖谳^大的海拔差，海拔對(duì)浮游動(dòng)物的多樣性具有較大影響。

3.2 浮游動(dòng)物對(duì)水質(zhì)的總體評(píng)價(jià)

浮游動(dòng)物物種多樣性指數(shù)通常用來(lái)反映河段生物種群組成的豐富度和種群結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在特定的水環(huán)境條件下能相對(duì)地反映出河段水質(zhì)的污染情況，Pielou均勻度指數(shù)是反映生物總個(gè)體數(shù)分配的均勻程度，指數(shù)越大表示中間個(gè)體數(shù)分布越均勻，Margalef物種豐富度指數(shù)是表示群落種類的豐富程度，一般情況下，在健康的環(huán)境種類豐富度高，在受污染環(huán)境中種類豐富度較低。根據(jù)浮游生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)小清河濟(jì)南段水質(zhì)，Shannon-Weiner多樣性指數(shù)（H′）顯示水環(huán)境質(zhì)量為α-中污染，均勻度指數(shù)（J）顯示水質(zhì)為輕度污染，豐富度指數(shù)（M）顯示水質(zhì)為α-中污染。小清河濟(jì)南段的水質(zhì)狀況較同流域的馬頰河水系的水質(zhì)[30]受污染嚴(yán)重。綜合以上三種多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果分析，小清河濟(jì)南段除個(gè)別采樣點(diǎn)的水質(zhì)處于輕度污染或β-中污染外，其他采樣點(diǎn)水環(huán)境受外來(lái)人為污染（尤其是工業(yè)污染）程度比較嚴(yán)重。

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（責(zé)任編輯：常 順）