秋季濟南地區魚類群落結構及其與環境因子的關系

楊柏賀 ，馬思琦 ，王汨 ，徐宗學 ，殷旭旺

（1.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；2.北京師范大學水科學研究院水沙科學教育部重點實驗室，北京 100875）

人類活動對河流環境的影響改變了水體環境因子，也影響了河流生態系統中水生生物群落結構[1,2]。魚類處在河流生態系統中食物鏈的頂端，對維持河流生態系統的穩定具有十分重要的作用[3,4],其豐度、分布及功能群受一系列環境因子的影響[5,6]，魚類群落結構對水體環境因子的變化敏感性各不相同。因此，研究影響魚類群落結構的主要環境因子，對于恢復河流生態系統起著十分重要的作用[7,8]。

近些年來，濟南地區人類活動的干擾對魚類群落產生了一系列的影響，包括濟南地區魚類的物種組成、生境、耐受性和敏感性等。因此，本文通過研究魚類群落和環境因子之間的關系，旨在找出人類活動造成的環境因子改變對魚類群落的影響，以期為濟南地區生態系統的保護和修復提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地區

濟南是一座歷史悠久的古老城市，因為泉水眾多，而被稱為“泉城”，濟南的“泉、山、河、湖、城”渾然一體，使得這座城市更加顯得靈韻十足。濟南位于山東省的中西部，處于魯中南低山丘陵和魯西北面沖積平原的交接帶上，南面為泰山的山地，北面臨近黃河，東面鄰淄博的博山區等地，南面依泰安的泰山區及萊蕪市等地，西面連接的是聊城的東阿縣，北面與濟陽縣隔著黃河相望。地理坐標為北緯36°1'～37°4'，東經 116°12'～117°44'。濟南地區泉水及景點較多，各采樣點位分布較為均勻。主要集中在城市及鄉鎮地區。根據濟南市的水文監測點位的分布情況，選擇23個代表性點位進行采樣調查。

圖1 2014年和2015年秋季濟南地區采樣點的分布Fig.1 The sampling sites in Jinan River Region in autumn

1.2 數據收集及分析

1.2.1 魚類樣品采集

2014年11月和2015年11月，在濟南地區23個點位用電魚法和掛網法配合使用，采集魚類樣品（圖1）。可涉水采樣點位，采用電魚法采集。采樣人肩背電源，手持電極和抄網，沿河一側緩慢行走采樣，采樣時間在30min左右。不可涉水采樣的點位，選取掛網法和電魚法配合一同進行。電魚只在河岸邊淺水水域進行；掛網布設在深水區，掛網在水中放置1h左右，保證獲得較為全面的樣品。

采集的魚類，依據參考文獻，現場鑒定種類，鑒定后將魚類樣品放生。現場不能準確鑒定的樣品，選取5尾形態完整、無鱗片損壞的魚，用紗布包裹，制成標本，浸泡于密閉的甲醛溶液盒中，帶回實驗室進一步鑒定。

1.2.2 數據分析

用魚類物種數、個體數量、香農威納指數和均勻度指數作為濟南地區魚類群落結構特征參數，用Excel 2003計算魚類群落結構參數；用BioDiversity Pro計算香農威納指數和均勻度指數，用SPSS 16.0對環境因子特征參數和魚類群落結構進行單因素方差分析和相關性分析，環境因子和魚類群落功能群進行典范對應分析（canonical correspondence analysis，CCA）。

2 結果與分析

2.1 魚類物種組成及其群落結構

2014年和2015年秋季在濟南地區分別采集到1 049尾和1 529尾魚類，計5目25種和6目28種。2014年采集到鯉形目19種，占總魚類個體數量的89.61%，鱸形目和鯰形目各2種，分別占總魚類個體數量的1.14%，合鰓魚目和鲇形目各1種，合鰓魚目魚類個體數量占總魚類個體數量的1.72%，鲇形目魚類個體數量占總魚類個體數量的4.67%。2015年采集到鯉形目19種，鱸形目5種，鳉形目、鮭形目、合鰓魚目和鲇形目各1種，鯉形目魚類個體數量占總魚類個體數量的67.17%，鱸形目魚類個體數量占總魚類個體數量的26.42%，鲇形目魚類個體數量占總魚類個體數量的0.07%，合鰓魚目魚類個體數量占總魚類個體數量的0.07%，鳉形目魚類個體數量占總魚類個體數量的6.15%，鮭形目魚類個體數量占總魚類個體數量的0.12%（圖2）。

2014年在濟南地區各點位采集到的魚類物種數平均值為4種，個體數為45.61尾，魚類生物量平均值為314.83g/m2，各點位魚類香農威納指數平均值為1.45，均勻度指數平均值為0.72；2015年各點位采集到魚類物種數平均值為6種，個體數量為66.48尾，生物量平均值為364.12g/m2，各點位魚類香農威納指數平均值為1.81，均勻度指數平均值為0.74。2014年和2015年魚類物種數、個體數量及生物量無顯著相關性（P＞0.05），魚類香農威納指數和均勻度指數無顯著相關性（P＞0.05）。

2.2 魚類群落與環境因子的關系

2014年和2015年秋季濟南地區水環境因子比較如表1所示。由表1可知，2014年水溫平均值為13.02℃，堿性水體，平均pH為8.09；2015年水溫平均溫度為13.45℃，堿性水體，pH平均值高于2014年，為8.29，2014年DO含量高于2015年，其他水環境因子 Temp（水溫）、Cond（電導率）、pH、Ca2+、TD、Alk、TN、NH3-N、TP 和 CODMn含量均低于 2015年。2014年和2015年Cond、TD和CODMn呈顯著相關性（P＜0.01），其他8種水環境因子均無相關性（P＞0.05）。

圖2 秋季濟南地區魚類種類組成及其所占比例Fig.2 Species composition of fish in number and percentage in Jinan River in autumn

圖3 2014年和2015年秋季濟南地區魚類群落結構特征的比較分析Fig.3 Comparison of community structure of fishes in autumn in 2014 and 2015

濟南地區2014年和2015年水環境因子主成分分析結果表明：2014年秋季篩選出主要影響兩主軸的水環境因子為 TN、TP、Temp 、CODMn和 Cond；2015年秋季篩選出主要影響兩主軸的水環境因子為 TN、CODMn、NH3-N、Cond 和 TP（圖 4）。

表1 2014年和2015年濟南地區水環境因子數值（平均值±標準差）Tab.1 The environmental factors in waters in Jinan Region in autumn of 2014 and 2015（Mean± SD）

魚類群落和環境因子的CCA分析結果表明（圖5）：2014年：主要影響魚類群落結構的環境因子是水溫（P=0.02）和 TN（P=0.04），TN 對第二軸影響較大，水溫對第一軸影響較大；2015年：主要影響浮游動物群落的環境因子是 TP（P=0.02）和 TN（P=0.03），TP和TN對第二軸影響較大。

3 討論

2014年和2015年秋季在濟南地區分別采集到25種和28種魚類，魚類群落結構相似，均以鯉科為主要優勢類群，相對敏感的魚類有赤眼鱒Squaliobarbus curriculus、馬口魚 Opsariichthys bidens、清徐胡Huigobio chinssuensis和黃顙魚Pelteobagrus fulvidraco等，清潔生物物種如褐櫛虎魚Ctenogobius brunneus、條Hemiculter leucisculus等，2014年特有魚類為鯰形目，2015年特有魚類為鳉形目、鮭形目，2014年魚類個體數量為45.61尾，低于2015年66.48尾。濟南市內魚類密度和種類相對較少，濟南北部和南部地區魚類種類和密度相對較多。2014年秋季和2015年秋季魚類香農威納指數平均值為1.45和1.81，香農威納指數相對較低，說明水體受到了一定程度的污染[9-11]。

圖4 2014年和2015年秋季濟南地區水環境因子主成分分析（PCA）Fig.4 Principal component analysis of hydrological environmental factors in Jinan Region in autumn between 2014 and 2015

圖5 2014年和2015年秋季濟南地區魚類和環境因子之間的關系Fig.5 Concordance correlations between fish and factors in Jinan Region in 2014 and 2015

人類活動的干擾引起入河污染物和顆粒物增加，改變了水中環境因子。濟南地區南部山區環境較好，魚類的物種數和密度都相對較多；濟南中部地區受到人為感染較為嚴重，魚類種類和密度相對較少；北部地區由于人類的活動影響，魚類相比于南部山區相對較少。總磷、總氮、高錳酸鉀指數和電導率是共同影響2014年和2015年魚類群落結構的主要環境因子。濟南地區魚類群落結構與環境因子的典范對應分析結果表明，2014年水溫和總氮等是影響魚類群落結構的主要因子，水溫與魚類群落結構呈正相關性，對魚類的分布起到一定作用[12,13]。氮磷含量過高，說明水體呈富營養化狀態，總氮與魚類群落結構呈負相關性，對魚類群落的分布及生長繁殖起到一定作用[14,15]。2015年總磷和總氮是影響魚類群落結構的主要因子，總磷與魚類群落呈正相關性，總氮與魚類群落呈正相關性。高錳酸鉀指數是監測環境的重要指標，2014年和2015年高錳酸鉀指數平均值大于4，含量過高，說明水體中的有機物污染對魚類群落結構的影響有加劇趨勢。

本次調查發現，濟南市區受到人為干擾較為嚴重，希望有關部門能夠采取相應措施。呼吁市民不要隨意排放生活污水，工廠及有關企業將廢水處理后排放，希望部分地區進行水質定期檢測。