2012-2022年遼河鐵嶺段水生生物多樣性指數變化研究

張欣然

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

遼河鐵嶺段地處遼寧省工業、農業區，區域工業和農業較為發達，長期以來遼河鐵嶺段的水生態環境一直是生態環境部門關注的重點區域，尤其是近些年來，國家加大對遼河水生態環境的質量力度，通過增大河道水量和降低入河污染物等綜合措施來提高遼河水生態環境狀況，使得遼河鐵嶺段水生態環境得到較為明顯的改善[1]。在河道水量、水質改善的同時，河流水生生物多樣性成為流域水生態環境保護和規劃措施的重點，遼河鐵嶺段從2012年開始布置6個水質監測斷面定期對著生藻類、底棲動物進行同步觀測，并對其水生生物變化進行分析，取得一定的研究成果[2-6]，但這些成果均未對其河流水生生生物多樣性指數進行綜合分析，大都局限于某一類指標進行分析，缺乏系統性。近些年來，Shannon-Wiener多樣性指數法在國內較多河流水生生物多樣性指數綜合分析研究中取得較好的應用成果[7-15]，該指數通過對著生藻類進行多樣性指數的綜合分析，從而提高水生生物多樣性指數綜合分析的合理性和全面性。為提高遼河鐵嶺段水生生物多樣性指數分析的合理性，結合遼寧鐵嶺段6個水質近10年著生藻類、底棲動物監測情況，對河流水生生物多樣性指數變化特征進行分析，研究成果對遼河鐵嶺段水生生物多樣性保護和規劃措施的合理確定具有重要參考價值。

1 水生生物監測

1.1 斷面分布

2012-2022年期間，在遼河鐵嶺段布設6個監測斷面開展水生生物監測。其中，遼河干流3個斷面，包括福德店、三合屯、珠爾山。一級支流斷面3個，分別為清河清遼斷面、柴河東大橋斷面和凡河黃河子斷面。其中福德店、三合屯、珠爾山3個水質監測斷面的水質保護目標為Ⅵ類，清遼、柴河東大橋及凡河黃河子斷面的水質保護目標為Ⅲ類。

1.2 著生藻類監測情況

遼河干流斷面及各支流斷面共檢出著生藻類5門40種。其中硅藻門22種，綠藻門9種，藍藻門6種，裸藻門2種，隱藻門1種。福德店著生藻類生物密度為18950cell/cm2，優勢種為硅藻門梅尼小環藻。三合屯斷面著生藻類生物密度為10800cell/cm2，優勢種為硅藻門梅尼小環藻。珠爾山斷面2022年監測著生藻類生物密度為5150cell/cm2，優勢種為硅藻門雙頭輻節藻。通江口斷面監測著生藻類生物密度為9100cell/cm2，優勢種為硅藻門梅尼小環藻。清遼斷面監測著生藻類生物密度為8800cell/cm2，優勢種為硅藻門偏腫橋彎藻。東大橋斷面著生藻類生物密度為12900cell/cm2，優勢種為硅藻門尖針桿藻。黃河子斷面著生藻類生物密度為21650cell/cm2，優勢種為綠藻門實球藻。

1.3 底棲動物監測情況

各監測斷面主要監測底棲動物3門29種。其中節肢動物門21種，軟體動物門5種，環節動物門3種。三合屯、珠爾山、通江口、清遼、黃河子斷面優勢種為節肢動物門斑點小劃蝽，監測生物密度均值分別為25、51、18、20、36個/m2；福德店斷面優勢種為節肢動物門紋石蠶，生物密度為44個/m2；東大橋斷面優勢種為節肢動物門山地亞美蜉，生物密度為27個/m2。

1.4 浮游植物監測情況

監測浮游植物的斷面為柴河、清河兩個斷面，其主要監測浮游植物有6門47種，其中綠藻門20種、硅藻門14種、藍藻門6種、裸藻門4種、隱藻門2種、甲藻門1種。柴河斷面浮游植物生物密度為均值為1.2×106cell/L，優勢種類均為藍藻門偽魚腥藻。清河監測斷面浮游植物生物密度為均值為1.7×106cell/L，優勢種類均為硅藻門顆粒直鏈藻。

2 評價方法及標準

shannon-Wiener多樣性指數法用于浮游(著生)植物評價，計算公式為：

(1)

式中，d-多樣性指數；S-種類數；ni-個體數；N-樣本個體總數。

底棲動物BI指數計算公式為：

(2)

式中，ni-第i類分類單元的個體數；ti-第i類分類單元的納污值；N-樣本總個體數。

水生生物多樣性指數按表1進行分類評價。

表1 水生生物多樣性指數評價標準

3 綜合評價結果

3.1 著生藻類生物多樣性指數

結合各監測斷面2012-2022年著生藻類監測數據，結合浮游植物多樣性指數評價方法，對遼河鐵嶺段各監測斷面2012-2022年生物多樣性指數進行綜合分析，結果見表2。

表2 遼河鐵嶺段2012-2022年生物多樣性指數分析結果

2012-2022年期間，各斷面著生藻類生物多樣性指數均值介于2.7～3.0之間。其中，清遼斷面生物多樣性指數為3.0，屬于清潔等級；其他5個斷面生物多樣性指數均小于3.0，屬于輕度污染等級。2012-2022年期間，福德店斷面著生藻類生物多樣性指數介于2.2～3.4之間，2014-2016年和2018-2020年這6年為清潔等級，其他年份為輕污染等級。三合屯斷面著生藻類生物多樣性指數介于2.0～3.6之間，2018、2020年為清潔等級，其他年份為輕污染等級。珠爾山斷面著生藻類生物多樣性指數介于2.2～3.5之間，2016、2018、2019年為清潔等級，其他年份為輕污染等級。清遼斷面著生藻類生物多樣性指數介于2.4～3.5之間，2014年、2017-2019年、2021年這5年為清潔等級，其余年份均屬于輕污染等級。東大橋斷面著生藻類生物多樣性指數介于2.4～3.5之間，2014年、2019-2021年均為清潔等級，其余年份均屬于輕污染等級。黃河子斷面著生藻類生物多樣性指數介于2.3～4.1之間，2014年、2017-2019年為清潔等級，其余年份均為輕污染等級。

3.2 底棲動物BI指數

在遼河鐵嶺段各監測斷面著生藻類生物多樣性指數分析結果的基礎上，結合底棲動物BI指數計算方法，對遼河鐵嶺段2012-2022年底棲動物指數進行綜合分析，結果見表3。

表3 遼河鐵嶺段2012-2022年底棲動物BI指數分析結果

2012-2022年期間，福德店斷面底棲動物BI指數介于3.2～7.2之間，2020-2021年屬于最清潔等級，2014、2018、2020、2022年屬于清潔等級，2019年屬于輕度污染等級，2017年屬于中度污染等；三合屯斷面底棲動物BI指數介于3.1～7.4之間，2016、2021年屬于最清潔等級，2014、2018、2020、2022年屬于清潔等級，2019年屬于輕污染等級，2017年屬于中度污染等級；珠爾山斷面底棲動物BI指數介于4.4～7.6之間，2018-2022年屬于清潔等級，2017年屬于輕污染等級，2014年和2016年屬于中度污染等級；清遼斷面底棲動物BI指數介于3.1～8.0之間，2016年、2019年、2020-2021年屬于最清潔等級，2017年屬于清潔等級，2018、2022年屬于輕度污染等級，2014年屬于中度污染等級；東大橋斷面底棲動物BI指數介于3.0～7.6之間，2021年為最清潔等級，2017年、2019-2020年為清潔等級，2014、2022年為輕度污染等級，2016、2018年為中度污染等級；黃河子斷面底棲動物BI指數介于4.5～7.4之間，2022年為清潔等級，2016-2018年和2020-2021年為輕度污染等級，2014、2019年為中度污染等級。

4 主要結論

(1)遼河干流各斷面生物多樣性指數、底棲動物BI指數均總體呈現遞增變化，其中硅藻門梅尼小環藻為主要優勢藻類，主要優勢底棲動物為節肢動物門斑點小劃蝽。

(2)在進行生物多樣性指數評估時，要對監測斷面的著生藻類、浮游植物、底棲動物結合區域河段實際情況進行合理分類，確定主要優勢種類后在進行分類統計，從而提高多樣性指數評估的合理性。

(3)不同季節水質污染程度對于斷面多樣性指數影響較大，在后續研究應重點關注季節水質以及溫度對河流多樣性指數的影響。