小清河淄博段浮游動物群落結構特征調查分析

商穎欣， 石 愷， 劉春晶， 曾 丹， 白海鋒

（1.淄博市水文中心， 淄博 255000； 2.大連海洋大學水產與生命學院， 大連 116023 ）

小清河是山東省省內河流，發源于濟南睦里莊，流經濟南、淄博、濱州、東營、濰坊5市的18個縣（區），于壽光羊角溝匯入萊州灣，全長237 km，流域面積10336 km2。小清河是一條防洪、除澇、灌溉等的綜合利用型河道，其淄博段位于恒臺縣與高青縣交界處，在高青縣賈莊村南入境，自西向東至堰頭村出境，淄博段長度46.4 km，小清河流域在淄博市轄區流域面積為3487 km2，占全市總面積58.70%，主要支流有孝婦河和淄河，其貫穿淄博南北。20世紀70～80年代，隨著小清河周邊城鎮化的加劇，河流水量逐年減少，而河道沿岸排污量逐年增多，嚴重損害了河流生態環境，對水生生物的生存和繁衍產生重大影響，導致生物多樣性降低，這不僅破壞了河流生態系統平衡，也對兩岸群眾的生產生活產生了重大影響。

浮游動物是水域生態系統的重要組成部分，其群落結構變化對系統營養轉化、能量流動和信息傳遞等生態過程都有重要影響，是評價水環境質量變化與水生態系統健康的重要指示生物，其多樣性指數等都是評價河流生態系統的重要指標之一[1]。了解和掌握浮游動物群落結構特征和多樣性，有利于調整和保護河流水生態系統健康，更好地為人類提供可持續的高質量生態服務。近年來，為了恢復小清河河優美的生態環境，保障兩岸國家財產和人民群眾生命安全，當地政府對小清河實施了綜合治理（河道拓寬、淤泥清除、關閉排污口以及增建污水處理廠等），治理后的小清河水生態環境狀況明顯得到了改善[2]，但基于浮游生物多樣性的水環境質量研究仍較少。基于此，2022年9月對小清河淄博段浮游動物群落和多樣性進行了調查研究，以期為淄博地區水生生物資源的保護和水生態健康評價提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 調查時間及調查點位

基于小清河淄博段的水文、地質、地貌等特征，于2022年9月對小清河浮游動物進行了分布特征調查，此次調查共設置5個采樣斷面（X1～X5）。其中，采樣斷面X1、X2位于河流上游，采樣斷面X3位于河流中游，采樣斷面X4、X5位于河流下游。每個采樣斷面采集3個平行樣。

1.2 浮游動物樣品采集與鑒定

根據小清河流速、水深及河道形狀等具體情況，在各設定的采樣斷面對浮游動物進行定性和定量采集。浮游動物采集、實驗室鏡檢、物種分類、種類計數等參照相關文獻[3]。

1.3 數據處理與分析

1.3.1 浮游動物優勢種和常見種

優勢種的確定采用優勢度（Y），計算公式:

式中：Ni為第i種生物的個體數，N為所有種類的總個體數，fi為第i種生物出現的頻率。Y≥0.02的物種確定為優勢種，f≥65%的物種確定為常見種。

1.3.2 浮游動物群落多樣性

采用Shannon- Weiner多樣性指數（H′）、Pielou均勻度指數（J）對浮游動物群落進行分析。計算公式：

式中，Pi為第i種的個體數與總個體數的比值；S為樣品中總種類數。

2 調查結果

2.1 浮游動物群落組成

小清河淄博段的浮游動物種類組成見圖1。共鑒定出浮游動物4大類48種（屬），其中有輪蟲34種（屬），占總種類70.83%，有原生動8種，占總種類數16.67%，有橈足類4種，占總種類數8.33%，有枝角類2種，占總種類數4.17%。浮游動物種類組成在不同采樣斷面上存在差異，其中種類數最多的采樣斷面是X4，有28種，采樣斷面X2、X3種類數最少，均有17種（圖2）。

圖1 浮游動物種類空間占比

圖2 浮游動物種類空間變化

從浮游動物群落組成看，小清河淄博段共發現浮游動物優勢種5種：萼花臂尾輪蟲（Brachionus calyciflorus）、角突臂尾輪蟲（Brachionus angularis）、壺狀臂尾輪蟲 （Brachionus urceus）、曲腿龜甲輪蟲（Keratella valga）和長圓疣毛輪蟲（Synchaeta oblonga）；優勢度最高的是萼花臂尾輪蟲，優勢度為0.584。常見種有13種，主要為輪蟲和橈足類，出現頻率最高的是萼花臂尾輪蟲、角突臂尾輪蟲、方形臂尾輪蟲、曲腿龜甲輪蟲、前節晶囊輪蟲、針簇多肢輪蟲和無節幼體，頻率均為100%（表1）。

表1 浮游動物優勢種及常見種

2.2 浮游動物密度和生物量

小清河淄博段浮游動物密度范圍為44.50個/L～261.00個/L，平均密度為150.10個/L。密度主要取決于輪蟲，輪蟲密度占浮游動物總密度的95.89%，原生動物、橈足類和枝角類密度相對較小，占比分別為2.45%、1.46%、0.20%，（圖3）。浮游動物密度在采樣斷面存在差異，采樣斷面X1密度最高，采樣斷面X3密度最低（圖4）。

圖3 浮游動物種類密度百分比

圖4 浮游動物密度空間變化

浮游動物平均生物量為0.3327 mg/L，變化范圍為0.0942 mg/L～0.5578 mg/L。浮游動物生物量主要取決于輪蟲，其生物量占總生物量的91.80%，橈足類、枝角類和原生動物生物量相對較小，占比分別為4.74%、3.38%、0.08%（圖5）。浮游動物生物量的空間變化與密度一致，采樣斷面X1生物量最大，采樣斷面X3生物量最小（圖6）。

圖5 浮游動物種類生物量百分比

圖6 浮游動物生物量空間變化

2.3 浮游動物多樣性

小清河淄博段浮游動物Shannon-Wiener多樣性指數（H′）平均值為2.369，變化區間為2.123～2.538，最高值出現在采樣斷面X3，最小值出現在采樣斷面X2（圖7）。Pielou均勻度指數（J）變化區間為0.483～0.634，平均值為0.552，最高值出現在采樣斷面X3，最小值出現在采樣斷面X4（圖7）。參照生物多樣性指數水質評價標準[4]，小清河淄博段秋季水質整體處于輕度污染狀態。

圖7 浮游動物多樣性指數空間變化

3 分析與討論

3.1 浮游動物群落結構特征

本次調查出小清河淄博段有浮游動物48種，以輪蟲占主導，優勢種主要為萼花臂尾輪蟲、角突臂尾輪蟲、壺狀臂尾輪蟲、曲腿龜甲輪蟲、長圓疣毛輪蟲，其種類組成具有典型的北方河流浮游動物群落結構特征[5]。浮游動物種類數與小清河濟南段[6]的浮游動物種類相比多20種，但與濟南市其它湖庫和濕地浮游動物種類調查結果[7]相比差別不大，種類組成的差異主要在于不同水體在特定時期可能會演替出不同的生物群落結構。本次調查顯示，小清河淄博段浮游動物密度和生物量的主要貢獻者是輪蟲，表明浮游動物個體趨于小型化，組成結構趨于簡單化，這與小清河水域生態環境的變化有關。在水域生態系統中，小型浮游生物的生長周期短，繁殖速度快，在適宜的溫度和營養鹽供給條件下，其大量繁殖抑制了大型浮游生物的生長繁殖，最終在水體生態位中占據了絕對優勢[8]。浮游動物的群落結構及其組成的變化，直接反映著其生活水體的環境質量和水生態狀況，其群落結構和動態作為水域生態系統健康的指示者被廣泛應用于各種水生態研究評價中。

3.2 浮游動物多樣性及水質評價

本次調查顯示，小清河淄博段浮游動物多樣性指數平均值為2.369，變化范圍在2.123～2.538，整體處于相對較高水平，多樣性指數空間變化不大。根據浮游動物水質評價標準顯示小清河淄博段水質處于輕污染狀態。2005年宋尚波[9]通過采用理化指標評價小清河淄博段水環境質量為劣Ⅴ類，本次調查結果與其相比水質量得到了大幅提高。從小清河淄博段水環境質量時間序列來看，小清河淄博段目前的水質相比2019年之前的水質[10]均有提高，這表明持續加強小清河水文連通、補給小清河水量、減少生活污水排放以及降低人為干擾等措施在一定程度上對改善小清河淄博段的污染狀況起到了積極作用。生物群落是否穩定一般通過種群多樣性來衡量，本文引用Shannon-Weiner多樣性指數和Pielou均勻度指數指數對小清河淄博段浮游動物多樣性進行分析研究，能夠更好地為淄博的水生態環境評價提供數據支撐。

3.3 小清河淄博段生態保護的意義

小清河是淄博市主要的過境河流，是城市水系規劃的重要組成部分。隨著沿河兩岸工農業快速發展，小清河逐漸變成了一條“污河”。從2003年開始淄博市對小清河整治高度重視，開始組織實施了小清河水環境綜合整治工程。通過河道綜合整治（河道疏浚、河床清淤、坡邊硬化、修建污水處理廠等）、河岸生態綠化、水源涵養和補給等綜合舉措，讓水質變清變活。到2010年底，小清河干流及主要支流魚類等水生生物的生長得到了一定程度恢復，水草覆蓋率獲得了提高，水生態質量得到了提升。到2021年，小清河經過十幾年的持續整治和環境優化，河流濕地功能得到了恢復，生物多樣性出現了大幅提高，水生態服務價值實現了重大增長。小清河水環境質量的改善，對流域生態環境的提升提供了支撐，也為區域人民生活質量提高提供了保障。因此，研究河流水生生物群落結構及其多樣性可為淄博市水生態保護和區域高質量發展提供支撐。