濟南流域浮游植物群落生態分布及時空格局

楊增元 朱中竹 梁晶晶 孟云飛 李慶南 殷旭旺

摘要：以濟南流域為研究區域，分別于2014年5月、8月和11月對濟南全流域范圍內31個樣點的浮游植物群落進行跟蹤調查，分析濟南流域浮游植物群落生態分布及時空格局。結果表明，濟南流域浮游植物類群差異顯著；從濟南全區域的年物種分布變化上看，濟南市水生態南北兩側物種數多于濟南主城區，點位平均物種數為20種，浮游植物總物種數在5月份達到峰值，隨后逐漸呈現下降的趨勢。

關鍵詞：浮游植物；生態分布；時空格局

濟南市地貌類型特殊，水資源豐富，典型河流較多，國內許多學者在濟南開展水文、水利以及水生態研究調查測量；其中水生態調查的水生生物主要是浮游植物、浮游動物、大型底棲動物和魚類，浮游植物作為水域生態系統的生產者，其群落結構、分布特征和空間格局都直接或間接影響著水域生態系統的結構功能[1-2]；浮游植物是水域生態系統中一個重要環節，浮游植物群落最能真實反映水體的生態條件和營養狀態，它與富營養化關系密切，是整個生態系統物質量循環和能量流動的基礎[3-5]。流域中浮游植物的群落分布狀況和物種多樣性情況，也反映水域水質的理化特性，對于流域生態評價具有重要的意義[6-11]；而且對浮游植物群落深層次的物質循環、能量流動和信息傳遞的研究，能從理論上指導水域生態系統的生態修復和保護[12-13]。本研究通過調查濟南流域浮游植物的生態分布和時空格局，探明濟南流域浮游植物群落狀況，為濟南流域保護、利用和管理提供技術支持。

1材料和方法

1.1研究區域概況

濟南市位于北緯36°40′，東經117°00′；濟南市以泉城著稱，是由于特殊的地貌類型，南北海拔差1 100 m有余，造成了地表水和地下水在城區匯集形成泉水；濟南市屬于溫帶季風氣候，四季分明，年平均氣溫13.8 ℃年，平均降水量685 mm；此外，濟南市水文資源、礦產資源和林業資源豐富；流域生態系統由于經濟發展和城市化推進被嚴重破壞，水生物多樣性退化。根據以往的研究經驗和實際情況，本研究在濟南市及其周邊流域共設定31個調查站位（如圖1），2014年進行了三次的水生態取樣調查。

1.2浮游植物樣品采集

在 2014年5月、8月和11月分別對各個采樣站位進行取樣調查，采用MAGELLAN全球定位系統（eXplorist-200）現場測定各采樣點經緯度；用采水器在河流中層采集浮游植物混合水樣2 L于樣品中，并加入魯哥氏液10～15 mL進行樣品固定，將水樣運送到實驗室沉淀48 h后，進行濃縮、虹吸定容至50 mL倒入50 mL標準樣品瓶中，利用光學顯微鏡和浮游植物計數框進行分類、鑒定和計數。

1.3數據整理、分析和處理

通過顯微鏡鑒定浮游植物之后，整理、分析各樣點的浮游植物數據，其中香農多樣性指數H'的計算：

H'=-ΣPi×log2Pi

其中Pi表示在群落中第i個物種的個體數占總個體數的百分比。

通過數據整理、分析和處理在Microsoft office 2010上完成濟南流域物種、密度年變化規律的柱狀圖；而濟南流域浮游植物群落結構圖在ArcMap 9.3上完成。

2結果

2.1浮游植物群落結構演變特征

濟南市水生態周年調查共鑒定出浮游植物142種，分屬于八大門中。在所鑒定的物種中，硅藻門種類最多，共鑒定出硅藻65種，占整個物種比例的46%；其次是綠藻門的物種，共鑒定出43種，占整個物種比例的30%；位于第三位的是藍藻門，共鑒定出15種，占整個物種比例的11%。從濟南整個流域浮游植物物種年分布狀況來看，濟南市所有點位平均物種數為20種。從各個點位上浮游植物物種分布狀況來看，濟南北部8月份物種數較多，各個點位月變化之間無一致性規律（如圖2）。

2.2濟南水域浮游植物密度分布年變化

從濟南整個流域浮游植物密度比例年分布狀況來看（如圖3），5月份濟南整個流域浮游植物密度最低，進入8月份浮游植物總密度達到最高，達到7億個/L，到11月份浮游植物的總密度略有下降。其中藍藻門的總密度在全年中所占比例始終最大，各次占所鑒定浮游植物總密度的比例都在45%以上，其中密度高的物種有優美平列藻、小顫藻、靜水柱胞藻等一些富營養化藻類；位于第二位的是硅藻門，綠藻門總密度位于第三位，從整體上看，濟南整體水質呈現富營養化趨勢。從濟南整個流域浮游植物密度年分布狀況來看，濟南市浮游植物整體平均密度值為9 400萬個/L。在8月份，位于濟南北部水域的營子閘，在8月份浮游植物密度最高，達到15 600萬個/L，其中小顫藻為優勢物種，屬藍藻門，該物種形成穩定群落，優勢度明顯。在11月份，位于濟南南部崮頭水庫浮游植物密度優勢明顯，達到18 880萬個/L，主要優勢物種為小席藻和中華尖頭藻，均屬藍藻門，適合在富營養化的水體中大量繁殖。

2.3濟南水域浮游植物多樣性分布年變化

香濃維納多樣性指數能夠很好的反應水體的健康狀態，在國內外多數流域的調查中得到廣泛應用。一般認為香濃維納指數大于3的點位，水體的健康程度較高。濟南整個流域全年浮游植物多樣性平均值為2.2，健康狀況一般。月變化不大，從5月份濟南整個流域浮游植物多樣性來看，點位劉家堡橋多樣性最高，香濃維納多樣性指數值為3.88，該區域浮游植物物種種類多，各物種密度低，多樣性豐富，水體的健康程度較好。從8月份濟南整個流域浮游植物多樣性來看，垛石街附近河流多樣性最高，垛石街位于濟南北部區域，其香濃維納多樣性指數值為4.35，該區域浮游植物物種種類多，密度低，多樣性豐富。進入11月份，濟南全流域浮游植物仍然保持較高的多樣性，多樣性最大值出現在濟南黃臺橋，多樣性值為359。在全年里位于并渡口、臥虎山水庫附近的支流一直顯示了較高的浮游植物多樣性（如圖4）。

3討論

濟南市是特殊的地貌類型以及各水域不同程度的污染狀況等，都是造成濟南水域生態系統的獨特性的原因，同時，也是浮游植物空間分布差異的主要原因；浮游植物是水生態系統中重要的一部分，在水域生態系統能量傳遞、信息交流中起著不可替代的作用，所以物種出現情況及數量、密度的大小和多樣性指數等都直接或間接地影響著濟南水域生態系統的結構和功能；通過分析濟南水域生態系統浮游植物的時空分布情況，可以掌握濟南市水域的水質狀況和污染情況，及時采取措施予以保護。濟南浮游植物群落總物種數在5月份達到最高值，隨后逐漸呈現下降趨勢，與內陸型湖泊浮游植物群落季節變化相似。從濟南全區域的年物種分布變化上看，濟南市水生態南北兩側物種數多于濟南主城區，點位平均物種數為20種。在8月份，位于濟南北部水域的營子閘密度最高，小顫藻為優勢物種；在11月份，位于濟南南部崮頭水庫浮游植物密度最高，主要優勢物種為小席藻和中華尖頭藻。這兩個點位分別位于濟南的南、北兩側，都屬于水庫型流域，優勢物種均為藍藻門的浮游植物，這些浮游植物適合在營養鹽含量高的水體中進行大量繁殖，應予以足夠重視，定期進行監測防控，控制污染源的滲入。從濟南全流域浮游植物多樣性分布狀況來看，并渡口、臥虎山水庫附近的支流浮游植物多樣性較高，主要物種為放射舟形藻、曲殼藻、二形柵藻、鐮形纖維藻等貧營養性物種，當水體中進入污染物 ，這些物種就會消失，所以應加以重點保護。

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