濟南地區豐、枯水期浮游動物的群落結構特征

王帥帥，王博涵，金文，韓潔，譚璐，曹龍智

（1.濟南市水文局，山東濟南250014；2.大連海洋大學水產與生命學院，遼寧省水生生物學重點實驗室，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）

濟南地區豐、枯水期浮游動物的群落結構特征

王帥帥1，王博涵1，金文2，韓潔2，譚璐3，曹龍智4

（1.濟南市水文局，山東濟南250014；2.大連海洋大學水產與生命學院，遼寧省水生生物學重點實驗室，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）調查了濟南地區不同類型水域（泉水、水庫、城鎮河道、河流和南部山區等）豐、枯水期浮游動物群落結構及其與環境因子的關系。結果表明：濟南地區豐水期鑒定出浮游動物優勢種5種、指示種16種；枯水期鑒定出浮游動物優勢種1種，指示種3種。豐水期和枯水期豐富度指數分別為2.47和1.75。典范對應分析結果顯示：水溫和溶解氧分別是影響豐、枯水期浮游動物群落結構的主要環境因素。綜合評價表明：濟南地區水生態呈中度污染。

濟南；浮游動物；群落結構；環境因素

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

本文通過調查2014年濟南地區豐水期和枯水期浮游動物優勢種、指示種和豐富度指數，研究影響濟南地區豐水期和枯水期浮游動物群落結構的環境因子，旨在為濟南地區水體河流健康評價提供依據[8,9]。

1 材料與方法

1.1 采樣點的設置

2014年豐水期和枯水期，在濟南地區共設置22個采樣點（水域類型：泉水、水庫、城鎮河道和河流等），其中：濟南的南部山區長清縣和平陰縣山區較多，植被較少，共設立7個采樣點位；城區受到的人類活動干擾較大，水生植物較少，共設立6個采樣點位；在章丘縣共設立5個采樣點位；在濟南北部地區商河縣和濟陽縣共設立4個采樣點位（圖1）。

圖1 濟南地區采樣點位的分布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#浮游生物網過濾后，將樣本放入100mL的樣本瓶中，加入體積分數為4%的甲醛溶液固定。樣本在室內靜置48 h后虹吸上清液，濃縮至30 mL。在顯微鏡（Olympus-CX21）下鑒定浮游動物的種類并記數[10-12]。

用水質分析儀（YSI85）現場測定電導率（Cond）、溶解氧（DO）、水溫（Temp）；用便攜式酸度計測定pH；硬度（TD）、鈣離子（Ca2+）、高錳酸鹽指數（CODMn）、堿度（Alk）、總磷（TP）、重碳酸鹽（CO42-）、氯離子（Cl-）和總氮（TN）帶回實驗室進行測定[13]。

1.3 數據分析與處理

香農威納指數和Margalef種類豐富度指數評價水質標準分為5個等級：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]。

根據每個種的優勢度值（Y）確定輪蟲的優勢種：Y=（ni/N）×fi

式中：s為浮游動物的種類數；N為浮游動物的總密度，ni為第i種的密度，fi為第i種出現的頻率。Y＞0.02的種類則確定為調查的優勢種[15]。

對各采樣點浮游動物密度數據進行標準化處理，篩選出指示種（P＜0.05）。

先對浮游動物密度進行除趨勢對應分析（Detrended correspondence analysis，DCA），得出浮游動物物種的單峰響應值（梯度SD），當SD＞2時，再進行典范對應分析（Canonical correspondence analysis，CCA），并對數據進行999次蒙特卡洛置換檢驗（Monte Carlopermutation test），判斷影響浮游動物群落空間分布特征的環境因子[16,17]。

1.4 數據統計分析

在ArcMap 9.3上分析濟南地區采樣圖，用Ori-gin7.5上完成箱型圖分析，用SPSS12.0軟件分析數據的相關性，用Pcord 5.0篩選指示種，用Canoco4.5進行PCA和CCA分析。

表1 濟南地區不同水域豐、枯水期環境因子的比較（平均值±標準差）Tab.1Comparison of environment factors in various waters of Jinan Region during wet and dry season（Mean±SD）

2 結果及分析

2.1 豐水期與枯水期環境因子的比較

表1顯示，除DO和TN外，濟南地區豐水期不同水域的其他環境因子數值均高于枯水期。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物群落結構特征

豐水期在濟南地區不同水域共鑒定出浮游動物73種，其中其中輪蟲物種數最高，共有5種優勢種：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種浮游動物，輪蟲和原生動物物種數最高，只有一種優勢種，為萼花臂尾輪蟲Brachionus calyciflorus（表2）。從優勢種來看，濟南地區浮游動物主要以輪蟲為主，橈足類種類較少（表2）。

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

濟南地區不同水域豐水期和枯水期共篩選出17種浮游動物指示種（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境指示種，對水質評價起重要作用。豐水期比枯水期多，為16種，枯水期為3種（表4）。

表2 濟南地區不同水域浮游動物優勢種的季節變化Tab.2The seasonal change in main dominant species of zooplanktonin various waters of Jinan Region

圖2 濟南地區不同水域不同時期浮游動物的密度Fig.2The density of zooplankton in various waters of Jinan Region in wet and dry season

圖3 濟南地區不同水域豐、枯水期浮游動物群落結構特征的比較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 濟南地區不同水域豐、枯水期浮游動物指示種Tab.4The indicator species of zooplankton in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons

濟南地區豐水期、枯水期水文環境因子主成份分析（PCA）結果表明，豐水期兩主軸變化分數大于0.6的水文環境因子為TN、Ca2+、CO42-、Alk、TD、Cond和Cl-；枯水期兩軸變化分數大于0.6的水文環境因子為TN、Ca2+、CO42-、Alk、TD、Cond和Cl-和CODMn。兩個時期共同水環境驅動因子為TN、Ca2+、CO42-、Alk、TD、Cond和Cl-（圖4）。

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

CCA與指示種分析結果表明（圖5）：豐水期指示種數量多，種類豐富，結構復雜，豐水期主要影響指示種的驅動因子是水溫（P=0.046，F=2.03）和溶解氧（P=0.047，F=1.83）。巢居法帽蟲、長肢多肢輪蟲、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溶解氧響應關系明顯，獨角聚花輪蟲對水溫響應關系較為明顯；而枯水期指示種種類和數量減少，群落結構發生了很大的變化，影響浮游動物群落指示種的主要驅動因子是溶解氧（P=0.022，F=3.43）、高錳酸鉀指數（P=0.037，F=4.16）和總氮（P=0.044，F=2.9），近親擬劍水蚤對溶解氧和總氮響應關系明顯，巢居法帽蟲對高錳酸鉀指數響應關系明顯。

圖5 濟南地區不同水域豐（A）、枯水期（B）浮游動物典范對應性分析Fig.5Canonical correspondence analysis between macroinvertebrates and hydrological environmental factors in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons

3 討論

本次調查,在濟南地區不同水域中共鑒定出4類86種浮游動物，接近尼洋河流域（78種）[18]，豐水期73種，枯水期28種，輪蟲為優勢種。豐、枯水期各采樣點位浮游動物的平均密度為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，利于其生長于繁殖[19-21]。濟南地區水體中也出現了多種富營養化水體的指示物種，如前節晶囊輪蟲Asplanchna priodonta、椎尾水輪蟲Epiphanes senta、卵形鞍甲輪蟲Lepadella ovalis等[22,23]。豐水期和枯水期優勢種皆為輪蟲，大部分優勢種均為耐污性種類，如臂尾輪蟲、龜甲輪蟲等[22,23]，這也表明濟南地區水體營養化，受到一定程度的污染。濟南地區不同水域豐水期平均香農威納指數為2.76，枯水期為1.85，濟南地區豐、枯水期的平均Margalf豐富度指數分別為2.47和1.75，說明濟南地區豐水期水體整體為β-中污染，枯水期為α-中污染。綜合評價得出結論：濟南地區水體呈中度污染。

溫度、pH、溶解氧、電導率、葉綠素a等是影響浮游動物的重要環境因素，其中溫度對浮游動物生長、發育、繁殖、群落結構組成起重要作用。此次調查顯示，豐水期溫度升高，浮游動物種類、數量、密度比較溫度低的枯水期要多很多。這說明浮游動物的群落結構在不同時期有演替現象。溶解氧可以維持浮游動物正常的生理活動，溶解氧含量下降會引起水中浮游動物的死亡，是豐水期和枯水期的主要驅動因子。高錳酸鉀指數是環境監測中的重要指標，在枯水期高錳酸鉀指數對浮游動物影響僅次于溶解氧，說明枯水期水體中的有機物污染對浮游動物的影響加劇。研究表明，水溫、流量和pH是影響渭河流域浮游動物分布的主要環境因素[24]，水溫、葉綠色a、pH、營養鹽、鹽度是影響滴水湖浮游動物群落結構的主要環境因素[25]，如此可見，不同環境因素在不同的水體中，對浮游動物群落結構的影響不同。

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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、山東省財政廳"水生態文明試點科技支撐計劃"（SSTWMZCJH-SD02）;濟南市水生態時空變異驅動機制及自動監測模式.

王帥帥（1989-），男，助理工程師，從事水環境監測研究.E-mail:suihuoyouqing@126.com

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