濟(jì)南市水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況時空分布

朱中竹李 萌曹龍智，3賈 麗王 瑾

濟(jì)南市水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況時空分布

朱中竹1李 萌2曹龍智1，3賈 麗1王 瑾1

健康的生態(tài)系統(tǒng)不僅能夠保持其結(jié)構(gòu)的完整性和功能的穩(wěn)定性，而且具有抵抗干擾和恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能的能力，并能夠提供合乎自然和人類需求的生態(tài)服務(wù)。水資源作為一種多用途的有限再生資源，對維持全球生態(tài)系統(tǒng)的健康具有無可替代的重要作用。經(jīng)近幾年的修復(fù)，水生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況有一定改善。然而，水生態(tài)系統(tǒng)是由無機(jī)環(huán)境及處于其中的所有生命構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，單一的水質(zhì)或生物指標(biāo)不能明確反應(yīng)其健康狀況，所以對水生態(tài)系統(tǒng)健康的評價逐漸受到關(guān)注。

本項目在2015年5月、9月、10月對濟(jì)南市重要河流、湖泊、水庫及泉域進(jìn)行了3次全面的水生態(tài)監(jiān)測調(diào)查，獲取了全市魚類、浮游植物、浮游動物、底棲動物分布狀況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，通過對數(shù)據(jù)的整理分析，利用水生生物綜合健康指數(shù)對濟(jì)南水域進(jìn)行健康評價，并分析了水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的時空分布，為濟(jì)南市水生態(tài)文明建設(shè)提供參考。

一、研究區(qū)概況及采樣點分布

濟(jì)南是山東省省會，位于山東省中西部，南依泰山，北跨黃河，地處中緯度地帶，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)型氣候。市區(qū)多年平均降雨量618mm，多年平均徑流總量達(dá)5.87億m3。地形分為北部臨黃帶，中部山前平原帶及南部丘陵山區(qū)帶三帶。境內(nèi)主要有黃河、小清河和徒駭馬頰河三大水系，水網(wǎng)密集，水生態(tài)系統(tǒng)類型復(fù)雜。圖1為采樣點分布圖。

圖1 采樣點分布示意圖

二、采樣方法及結(jié)果分析

1.采樣方法

浮游動植物樣品采集按照國家標(biāo)準(zhǔn)及生態(tài)學(xué)調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方法進(jìn)行，分為定性和定量調(diào)查。浮游動物采樣完成后按1.5%體積比例加入魯哥氏液固定，浮游植物按5%體積比例加入甲醛溶液固定。

底棲動物采樣工具是索伯網(wǎng)和彼得遜采泥器，參照目前國內(nèi)外比較有代表性的采樣方法進(jìn)行。采樣過程中如發(fā)現(xiàn)采泥器不完全閉合等現(xiàn)象，需重新采樣，樣品采集完成后，在封口瓶中加70%酒精密封保存。

魚類采樣根據(jù)采樣點水深選擇相應(yīng)的采樣方法。采樣完成后立即進(jìn)行現(xiàn)場鑒定，不能確定的保存后帶回實驗室鑒定。

2.采樣結(jié)果分析

（1）魚類群落結(jié)構(gòu)時空變化

2015年共鑒定魚類8科40種。年度物種值10月最大，其次為5月，9月最低。鯉科種類最多，共鑒定出鯉科26種；其次是鰍科和鯵科，各鑒定出3種。

（2）浮游植物群落結(jié)構(gòu)時空變化

2015年共鑒定出浮游植物8門104種。硅藻門種類最多，共鑒定出52種；其次綠藻門，鑒定出32種；第三是藍(lán)藻門，鑒定出16種。年度內(nèi)所有點位平均物種數(shù)為21種。從各點位上浮游植物物種分布狀況來看，大多點位隨著季節(jié)變化物種數(shù)呈現(xiàn)逐漸降低趨勢。

（3）浮游動物群落結(jié)構(gòu)時空變化

2015年共鑒定浮游動物4類56種。其中5月鑒定到的物種數(shù)最多，在所鑒定的物種中，輪蟲種類最多，共鑒定出輪蟲22種；其次是原生動物；第三、第四位的是枝角類和橈足類。年度各點位平均浮游動物物種數(shù)為8種。從各個點位上物種分布狀況來看，5月大部分浮游動物物種數(shù)比較高，整體變化規(guī)律受季節(jié)變化影響不明顯。

（4）底棲動物群落結(jié)構(gòu)時空變化

2015年共鑒定底棲動物19科42種。整個流域底棲動物平均物種數(shù)為6個，各月鑒定到的物種數(shù)變化不大，10月略多。在所鑒定的物種中，腹足綱種類最多，共鑒定出14種；其次是雙翅目，雙翅目中主要的優(yōu)勢物種為搖蚊幼蟲。濟(jì)南南北兩側(cè)流域的物種數(shù)明顯高于市中心，平均物種數(shù)最多的為并渡口，位于濟(jì)南南部山區(qū)，共鑒定出底棲動物11種，主要物種有東方蜉、四節(jié)蜉、河蜆和環(huán)陵螺。

三、水生態(tài)系統(tǒng)健康評價

利用水生生物綜合健康指數(shù)對濟(jì)南水域進(jìn)行健康評價。水生生物綜合健康指數(shù)由四大指數(shù)構(gòu)建，浮游植物健康指數(shù)、浮游動物健康指數(shù)采用香濃維納多樣性指數(shù)；底棲動物健康指數(shù)、魚類健康指數(shù)采用IBI生物完整性指數(shù)。對各個點位指數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，通過累加除權(quán)，最終獲得濟(jì)南水生生物綜合健康指數(shù)。

把四大生物類群各個健康評價指數(shù)除以自身95%分位數(shù)再相加，得到結(jié)果相加除以指標(biāo)數(shù)，再放大100倍，最終得到濟(jì)南水域水生生物健康評價指數(shù)。以該指數(shù)75%分位數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，大于75%分位數(shù)為生物總體健康，小于75%分位數(shù)分成三等分，最終確定濟(jì)南市水生態(tài)生物健康標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)對濟(jì)南各采樣點位進(jìn)行水生態(tài)系統(tǒng)健康評價。

2015年濟(jì)南市水生態(tài)系統(tǒng)健康評價結(jié)果如圖2，濟(jì)南全流域水生生物健康狀況一般，南北兩側(cè)明顯好于中部區(qū)域；位于中部區(qū)域的趵突泉和大明湖水源礦物質(zhì)含量高，浮游植物、浮游動物健康評價良好，底棲動物、魚類評價較差；南部山區(qū)并渡口、臥虎山水庫上游支流常年生物健康狀況良好。

圖2 2015年濟(jì)南水生態(tài)系統(tǒng)健康評價結(jié)果圖

四、結(jié)論

2015年濟(jì)南流域共鑒定出魚類8科40種，浮游植物8門104種，浮游動物4類56種，底棲動物19科42種，各物種隨季節(jié)變化規(guī)律不同。通過水生生物綜合健康指數(shù)對濟(jì)南水域進(jìn)行健康評價，從總體健康狀況分布來看，濟(jì)南市南北兩側(cè)健康狀況要明顯好于市中心，但由于缺乏地下水健康評價標(biāo)準(zhǔn)，以地下水為補給來源的趵突泉和大明湖水源礦物質(zhì)含量高，水生生物少，評價不夠合理，需進(jìn)一步發(fā)展適合地下水健康的評價標(biāo)準(zhǔn)對以泉為補給來源的水體健康進(jìn)行深入評價■

（作者單位：1.山東省濟(jì)南市水文局250023 2.棗莊市水文局 277800 3.聊城市水文局 252000）

濟(jì)南市水生態(tài)時空變異驅(qū)動機(jī)制及自動監(jiān)測模式；山東省水利廳、山東省財政廳“水生態(tài)文明試點科技支撐計劃”資助。）