濟南市水生態系統演化主要驅動因子時空異動分析

商書芹封得華譚 璐劉 鵬郭 偉

濟南市水生態系統演化主要驅動因子時空異動分析

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在河流、湖庫等水體中，水生生物群落的組成和數量結構的變化具有一定規律，其變化規律主要受相關水文、物理、化學等環境因子的影響。在不同類型、不同時期的水體中，起主導作用的環境因子也有差別。本文應用典范對應分析（CCA）方法分析合探討了濟南市4種水生生物種類組成與水文、理化環境因子之間的關系，得出濟南市水生態系統演化的主要驅動因子，以期為濟南市水生態可持續發展提供理論依據。

一、水生生物監測

2015年，對濟南市全市水域設置了48個站點，于5月、9月、10月進行了3次水生態監測調查，主要調查了浮游動植物、底棲動物和魚類。同時監測了pH、電導率、混濁度、鐵、鈣、鉀、鈉、氯化物、鉛、汞、鎘等理化因子共39項。濟南市示意圖及采樣點分布圖見圖1。

圖1 濟南市示意圖及2015年水生態采樣點位置圖

二、驅動因子分析

1.魚類群落演化主要驅動因子

從濟南魚類同水文因子的相關性分析見圖2。2015年5月魚類與水文地貌因子CCA分析結果，篩選出濟南市魚類分布差異顯著的水文因子為流量、流速。顧小莊浮橋對流量、流速因子響應關系明顯，敏感魚類有蛇鮈、寡鱗飄。9月魚類與水文因子CCA分析結果，魚類分布差異顯著的水文因子為流量。顧小莊浮橋對流量相應關系明顯，敏感魚類有長蛇鮈、赤眼鱒。10月魚類與水文地貌因子CCA分析，魚類分布差異顯著的水文地貌因子為流量和流速。顧小莊浮橋對流量相應關系明顯，敏感魚類為光唇蛇鮈。

濟南5月魚類與物理因子CCA分析結果，對濟南市魚類分布差異顯著的理化因子為渾濁度。其中濼口對渾濁度因子響應關系明顯，對應敏感魚類為鮈亞科物種。9月對濟南市魚類分布差異顯著的物理因子為渾濁度。其中顧小莊浮橋對渾濁度因子響應關系明顯，敏感魚類為鮈亞科物種。10月對濟南市魚類分布差異顯著的物理因子為渾濁度和透明度。其中顧小莊浮橋對渾濁度因子響應關系明顯，敏感魚類物種為鯵，波氏櫛鰕虎魚、點紋銀鮈和黑鰭腺與透明度響應關系明顯。此次化學因子與魚類相關性不顯著。

2.浮游植物群落演化主要驅動因子

從濟南浮游植物同水文因子的相關性分析結果為此次水文因子與浮游植物分布相關性不顯著。

濟南浮游植物同物理因子的相關性分析見圖3，5月對濟南市浮游植物分布差異顯著物理因子為pH、透明度。黃巢水庫對pH值響應關系明顯，對應敏感物種為球衣藻。巨野河對透明度響應關系明顯，對應敏感物種為高山橋彎藻、鐮形纖維藻。9月浮游植物分布差異顯著的物理因子為電導率。巨野河、鴨旺口對電導率響應關系明顯，敏感物種為尖布紋藻。10月對濟南市浮游植物分布差異顯著的物理因子為電導率和氣溫。巨野河、跺石街對電導率響應關系明顯，敏感物種為色球藻。濟南吳家鋪對氣溫相應關系明顯，敏感物種為優美平列藻。

5月對濟南市浮游植物分布差異顯著的化學因子為鉀離子、鈣離子。石河對鉀離子響應關系明顯，其中敏感物種為衣藻，劉家鋪對鈉離子響應關系明顯，敏感物種為斜生柵藻、整齊盤星藻。9月對濟南市浮游植物分布差異顯著的化學因子為鈉離子。石河對鉀離子響應關系明顯，敏感物種為衣藻，大賀家鋪對鈉離子響應關系明顯，敏感物種為寬扁裸藻、普通肋縫藻。10月對濟南市浮游植物分布差異顯著的化學因子為硬度。

3.浮游動物群落演化主要驅動因子

從濟南浮游動物同水文因子的相關性分析得出此次水文因子與浮游動物分布相關性不顯著。

從濟南浮游動物同物理因子的相關性分析可以看出（見圖4），5月浮游動物與物理因子CCA分析篩選出對濟南市浮游動物分布差異顯著的物理因子為電導率，其中潘廟閘對電導率響應關系明顯，對應敏感物種為矩形龜甲輪蟲。9月對濟南市浮游動物分布差異顯著的物理因子為水溫，其中宅科對水溫響應關系明顯，對應敏感物種為半球法帽蟲。10月對濟南市浮游動物分布差異顯著的物理因子為pH和渾濁度，其中黃巢水庫對pH響應關系明顯，敏感物種為肋型尖額溞。杜張水庫對渾濁度響應關系相對明顯，敏感物種為盤狀匣殼蟲。

從濟南浮游動物同化學因子的相關性分析可以看出（見圖4），5月對浮游動物分布差異影響顯著的化學因子為高錳酸鉀指數和硬度。北田家和高錳酸鉀指數響應關系明顯，敏感物種為壺狀臂尾輪蟲。巨野河和硬度響應關系明顯，敏感物種為蹄形腔輪蟲。9月對濟南市浮游動物分布差異影響顯著的化學因子為硝酸鹽。梁府莊和北全福莊對硝酸鹽響應關系明顯，敏感物種為杯鐘蟲和暗小異尾輪蟲。10月對濟南市浮游動物分布差異影響顯著的化學因子為硝酸鹽。梁府莊和北全福莊對硝酸鹽響應關系明顯，敏感物種為杯鐘蟲。

4.底棲動物群落演化主要驅動因子

從濟南底棲動物同水文因子的相關性分析得出此次水文因子和物理因子與底棲動物分布相關性均不顯著。

從濟南底棲動物同化學因子的相關性分析可以看出（見圖5），5月底棲動物與化學因子CCA分析篩選出對濟南市浮游植物分布差異影響顯著的化學因子為鉀離子。石河對鉀離子響應關系明顯，敏感物種為霍夫水絲蚓。9月對濟南市浮游植物分布差異影響顯著的化學因子為鈉離子。明輝路橋對鈉離子響應關系明顯，敏感物種為直緣蘿卜螺。10月對濟南市浮游植物分布差異影響顯著的化學因子為高錳酸鉀指數和亞硝酸鹽。鴨旺口對高錳酸鉀指數響應關系明顯，敏感物種為錐筍螺。

圖2 2015年濟南5月、9月、10月魚類影響因子分析圖

圖3 2015年濟南5月、9月、10月浮游植物影響因子分析圖

圖4 2015年濟南5月、9月、10月浮游動物影響因子分析圖

圖5 2015年濟南5月、9月、10月底棲動物影響因子分析圖

三、結論

通過對濟南水生態系統4種生物類群與水文水質因子的相關性分析，2015年驅動魚類、浮游植物、浮游動物、底棲動物種群時空變化的主要水文、物理、化學因子分別是：

（1）魚類：流量、流速；渾濁度。常清區顧小莊浮橋對流量、流速因子響應明顯；天橋區濼口對混濁度因子響應關系明顯。

（2）浮游植物：pH、透明度；鉀離子、鈣離子。商河縣桿子行閘和水深響應關系最為明顯。

（3）浮游動物：電導率；高錳酸鉀指數和硬度。商河縣潘廟閘對電導率響應關系明顯；濟陽縣北田家和高錳酸鉀指數響應關系明顯，歷城區巨野河和硬度響應關系明顯。

（4）底棲動物：鉀離子。歷城區石河對鉀離子響應關系明顯。

（作者單位：1.山東省濟南市水文局250023 2.山東省水文局 250002 3.萊蕪市水文局 271103）