小清河濟南段浮游動物多樣性及水質評價

汪中華 王帥帥 韓曉 殷旭旺 白海鋒

摘 ?要：為了解濟南地區浮游動物多樣性及水質狀況，于2019年5月在小清河（濟南段）設置10個采樣點，進行浮游動物群落調查，并利用生物多樣性指數對水質進行評價。結果顯示：小清河（濟南段）共檢測出浮游動物28種屬，其中輪蟲占比例為71.4%，原生動物和枝角類次之，均為10.7%。浮游動物平均密度為7.69個/升，各采樣點位變化范圍為0.24個/升～32.40個/升。采用浮游動物密度進行聚類分析顯示，小清河各采樣點浮游動物可分為2大類群。采樣點位Shannon-Weiner多樣性指數平均值為1.714，Pielou均勻度指數平均值為0.679，豐富度指數平均值為1.288。根據生物種多樣性指數結果對水質狀況進行綜合評價，結果表明小清河（濟南段）水環境質量處于輕-中度污染，因此，需要進一步加強河道污染治理和生態保護。

關鍵詞：小清河;浮游動物;生物多樣性;水質評價

浮游動物作為生態系統食物鏈中的次級生產者，是物質轉化、能量流動和信息傳遞等生態過程中的重要一環[1]，其種類和數量的變動會直接或間接的影響水體中其他水生生物的數量與分布[2]。浮游動物具有種類多、世代時間短、對環境敏感和方便采集等特點[3]，是指示河流水環境質量特征的極佳類群，具有水體理化檢測不可替代的作用[4]。近年來，相關研究顯示，利用浮游動物群落結構的變化和多樣性指數反映水體的富營養化狀況和水質受污染程度具有一定的優勢[5-6]，目前已廣泛應用于湖泊、水庫、河流等水域的水質狀況檢測和評價中[7-9]。

小清河是濟南一條重要的河流，是集多種功能于一體的綜合性河道，其水質直接影響著濟南市區地下水環境。為了更好地治理水污染和修復水環境，需要對河流生態進行全面調查評價。目前對濟南地區水系河流水生態環境的評價多集中在魚類、底棲動物和浮游植物等[10-12]，而對浮游動物的研究較少[13]。基于此，本文通過調查小清河（濟南段）浮游動物的種類組成、豐度和多樣性指數等對其水環境質量進行研究和初步評價，以期為小清河乃至整個濟南地區河流水生態系統健康評價和漁業管理提供基礎理論數據。

1 研究區域及方法

1.1 采樣點位設置

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

于2019年5月，根據小清河的地勢地貌以及工業和人類密集程度，在河流調查區域共設10個調查點位（X1～ X10），其中河流上游（睦里莊-五柳閘）設置2個采樣點（X1 ～ X2），中游（五柳閘-鴨旺口）設置6個采樣點（X3 ～ X8），下游（鴨旺口-辛豐莊）設置2個采樣點（X9 ～ X10），具體位置見圖1。

所有數據統計和聚類分析采用軟件SPSS19.0進行處理。

2 結果與分析

2.1 浮游動物種類組成及密度

小清河濟南段10個采樣點共采集到浮游動物28種，其中，輪蟲有20種，（占比71.4%），橈足類有2種（占比7.2%），原生動物和枝角類一樣，均有3種（均占比10.7%），在浮游動物種類組成中，輪蟲占主導（見圖2）。調查發現，小清河中上游的黃臺橋采樣點浮游動物種類數較多，上游的梁府莊采樣點浮游動物種類數相對較低，沿著河流方向浮游動物的種類數呈現先降后升再降的波動趨勢。

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

2.2 聚類分析

利用浮游動物密度對小清河10個采樣點位進行系統聚類分析，聚類方法采用最短距離法，選定標尺為10。如圖4可見，小清河浮游動物密度組成可分為兩大類群，X1為一大類群，其余采樣點位為第二大類群。

2.3 浮游動物多樣性指數

小清河濟南段浮游動物Shannon-Weiner多樣性指數變化幅度較大，最大值出現在下游巨野河采樣點，指數值為2.654，最小值出現上游吳家鋪采樣點，指數值為0.113，多樣性指數（H′）平均值為1.717。浮游動物Pielou均勻度指數（J）變化幅度較小，平均值為0.679，除了X1采樣點外，其余采樣點浮游動物均勻度指數均大于0.5小于1.0。浮游動物豐富度指數（M）變化幅度較大，平均值為1.288，除X7、X9、X10外，其余采樣點浮游動物豐富度指數均小于2（見圖5）。參照浮游生物多樣性指數水質評價標準，結合三種多樣性指數對監測位點的水質進行評價：小清河濟南段各采樣點的水質除了X2、X5、X8和X9點位出現β-中污染外，其他采樣點位水質均為α-中污染或重污染。

3 討論

3.1 浮游動物多樣性空間變化

浮游動物是一種個體較小，具有較短的世代交替周期，對環境變化反應迅速地水生生物，因此，近年來國內外很多學者關注于用浮游動物評價水體生態系統健康程度[24-25]。有研究顯示，隨著水體富營養化程度提高，浮游動物種類減少，豐度增加，多樣性指數降低，群落結構趨于簡單，其穩定性降低[26]。浮游動物對水環境變化的敏感性，使得其群落結構的變化和多樣性的調查已成為水域生態系統調查的重要內容。

小清河流域是濟南的重要河流，也是流經濟南的主要地表水源，是濟南典型的資源型缺水的季節性河道，具有防洪、排水、航運以及養殖等功能，影響著濟南人民的生活以及工業發展，增加了居民的收入也保證了濟南市的安全。小清河濟南段沿途的工業種類齊全，行業眾多，主要是以造紙、醫藥、化工、食品制造為主的行業[27]。近年來，由于很多企業受到資金短缺的影響，大部分廢水未經處理直接排放到小清河，其中大量有毒有害物質勢必會對河道水生生物的棲息、繁殖和生長造成影響，使其群落結構和多樣性在空間分布上發生很大變化。調查結果顯示，浮游動物豐富度指數（M）變化幅度最大，Shannon-Weiner多樣性指數（H′）次之，Pielou均勻度指數（J）變化幅度最小。小清河多樣性空間變化趨勢與同一黃河流域的北洛河水系[28]變化不同，這可能由于地理環境與人為干擾程度存在差異所致。同時，通過對浮游生物密度進行聚類，結果發現，除采樣點X1外，其余采樣點位之間具有較高的自然屬性，說明這樣的水環境具有相似的浮游動物類群。調查發現X1采樣點處于小清河上游，距離市區較遠，因此受人為干擾較少，污染程度相對較低，水體浮游動物類群與其他采樣點位存在空間異質性，其浮游動物物種多樣性也存在空間差異，這種系統聚類結果與同一黃河流域的涇河水系調查結果[29]存在一定差距，這主要是因為涇河上游到下游存在較大的海拔差，海拔對浮游動物的多樣性具有較大影響。

3.2 浮游動物對水質的總體評價

浮游動物物種多樣性指數通常用來反映河段生物種群組成的豐富度和種群結構的穩定性，在特定的水環境條件下能相對地反映出河段水質的污染情況，Pielou均勻度指數是反映生物總個體數分配的均勻程度，指數越大表示中間個體數分布越均勻，Margalef物種豐富度指數是表示群落種類的豐富程度，一般情況下，在健康的環境種類豐富度高，在受污染環境中種類豐富度較低。根據浮游生物多樣性指數水質評價標準評價小清河濟南段水質，Shannon-Weiner多樣性指數（H′）顯示水環境質量為α-中污染，均勻度指數（J）顯示水質為輕度污染，豐富度指數（M）顯示水質為α-中污染。小清河濟南段的水質狀況較同流域的馬頰河水系的水質[30]受污染嚴重。綜合以上三種多樣性指數評價結果分析，小清河濟南段除個別采樣點的水質處于輕度污染或β-中污染外，其他采樣點水環境受外來人為污染（尤其是工業污染）程度比較嚴重。

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（責任編輯：常 順）