濟(jì)南市水生態(tài)系統(tǒng)演化主要驅(qū)動(dòng)因子時(shí)空異動(dòng)分析

商書(shū)芹封得華譚 璐劉 鵬郭 偉

濟(jì)南市水生態(tài)系統(tǒng)演化主要驅(qū)動(dòng)因子時(shí)空異動(dòng)分析

商書(shū)芹1封得華2譚 璐3劉 鵬1郭 偉1

在河流、湖庫(kù)等水體中，水生生物群落的組成和數(shù)量結(jié)構(gòu)的變化具有一定規(guī)律，其變化規(guī)律主要受相關(guān)水文、物理、化學(xué)等環(huán)境因子的影響。在不同類型、不同時(shí)期的水體中，起主導(dǎo)作用的環(huán)境因子也有差別。本文應(yīng)用典范對(duì)應(yīng)分析（CCA）方法分析合探討了濟(jì)南市4種水生生物種類組成與水文、理化環(huán)境因子之間的關(guān)系，得出濟(jì)南市水生態(tài)系統(tǒng)演化的主要驅(qū)動(dòng)因子，以期為濟(jì)南市水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

一、水生生物監(jiān)測(cè)

2015年，對(duì)濟(jì)南市全市水域設(shè)置了48個(gè)站點(diǎn)，于5月、9月、10月進(jìn)行了3次水生態(tài)監(jiān)測(cè)調(diào)查，主要調(diào)查了浮游動(dòng)植物、底棲動(dòng)物和魚(yú)類。同時(shí)監(jiān)測(cè)了pH、電導(dǎo)率、混濁度、鐵、鈣、鉀、鈉、氯化物、鉛、汞、鎘等理化因子共39項(xiàng)。濟(jì)南市示意圖及采樣點(diǎn)分布圖見(jiàn)圖1。

圖1 濟(jì)南市示意圖及2015年水生態(tài)采樣點(diǎn)位置圖

二、驅(qū)動(dòng)因子分析

1.魚(yú)類群落演化主要驅(qū)動(dòng)因子

從濟(jì)南魚(yú)類同水文因子的相關(guān)性分析見(jiàn)圖2。2015年5月魚(yú)類與水文地貌因子CCA分析結(jié)果，篩選出濟(jì)南市魚(yú)類分布差異顯著的水文因子為流量、流速。顧小莊浮橋?qū)α髁俊⒘魉僖蜃禹憫?yīng)關(guān)系明顯，敏感魚(yú)類有蛇鮈、寡鱗飄。9月魚(yú)類與水文因子CCA分析結(jié)果，魚(yú)類分布差異顯著的水文因子為流量。顧小莊浮橋?qū)α髁肯鄳?yīng)關(guān)系明顯，敏感魚(yú)類有長(zhǎng)蛇鮈、赤眼鱒。10月魚(yú)類與水文地貌因子CCA分析，魚(yú)類分布差異顯著的水文地貌因子為流量和流速。顧小莊浮橋?qū)α髁肯鄳?yīng)關(guān)系明顯，敏感魚(yú)類為光唇蛇鮈。

濟(jì)南5月魚(yú)類與物理因子CCA分析結(jié)果，對(duì)濟(jì)南市魚(yú)類分布差異顯著的理化因子為渾濁度。其中濼口對(duì)渾濁度因子響應(yīng)關(guān)系明顯，對(duì)應(yīng)敏感魚(yú)類為鮈亞科物種。9月對(duì)濟(jì)南市魚(yú)類分布差異顯著的物理因子為渾濁度。其中顧小莊浮橋?qū)啙岫纫蜃禹憫?yīng)關(guān)系明顯，敏感魚(yú)類為鮈亞科物種。10月對(duì)濟(jì)南市魚(yú)類分布差異顯著的物理因子為渾濁度和透明度。其中顧小莊浮橋?qū)啙岫纫蜃禹憫?yīng)關(guān)系明顯，敏感魚(yú)類物種為鯵，波氏櫛鰕虎魚(yú)、點(diǎn)紋銀鮈和黑鰭腺與透明度響應(yīng)關(guān)系明顯。此次化學(xué)因子與魚(yú)類相關(guān)性不顯著。

2.浮游植物群落演化主要驅(qū)動(dòng)因子

從濟(jì)南浮游植物同水文因子的相關(guān)性分析結(jié)果為此次水文因子與浮游植物分布相關(guān)性不顯著。

濟(jì)南浮游植物同物理因子的相關(guān)性分析見(jiàn)圖3，5月對(duì)濟(jì)南市浮游植物分布差異顯著物理因子為pH、透明度。黃巢水庫(kù)對(duì)pH值響應(yīng)關(guān)系明顯，對(duì)應(yīng)敏感物種為球衣藻。巨野河對(duì)透明度響應(yīng)關(guān)系明顯，對(duì)應(yīng)敏感物種為高山橋彎藻、鐮形纖維藻。9月浮游植物分布差異顯著的物理因子為電導(dǎo)率。巨野河、鴨旺口對(duì)電導(dǎo)率響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為尖布紋藻。10月對(duì)濟(jì)南市浮游植物分布差異顯著的物理因子為電導(dǎo)率和氣溫。巨野河、跺石街對(duì)電導(dǎo)率響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為色球藻。濟(jì)南吳家鋪對(duì)氣溫相應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為優(yōu)美平列藻。

5月對(duì)濟(jì)南市浮游植物分布差異顯著的化學(xué)因子為鉀離子、鈣離子。石河對(duì)鉀離子響應(yīng)關(guān)系明顯，其中敏感物種為衣藻，劉家鋪對(duì)鈉離子響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為斜生柵藻、整齊盤(pán)星藻。9月對(duì)濟(jì)南市浮游植物分布差異顯著的化學(xué)因子為鈉離子。石河對(duì)鉀離子響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為衣藻，大賀家鋪對(duì)鈉離子響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為寬扁裸藻、普通肋縫藻。10月對(duì)濟(jì)南市浮游植物分布差異顯著的化學(xué)因子為硬度。

3.浮游動(dòng)物群落演化主要驅(qū)動(dòng)因子

從濟(jì)南浮游動(dòng)物同水文因子的相關(guān)性分析得出此次水文因子與浮游動(dòng)物分布相關(guān)性不顯著。

從濟(jì)南浮游動(dòng)物同物理因子的相關(guān)性分析可以看出（見(jiàn)圖4），5月浮游動(dòng)物與物理因子CCA分析篩選出對(duì)濟(jì)南市浮游動(dòng)物分布差異顯著的物理因子為電導(dǎo)率，其中潘廟閘對(duì)電導(dǎo)率響應(yīng)關(guān)系明顯，對(duì)應(yīng)敏感物種為矩形龜甲輪蟲(chóng)。9月對(duì)濟(jì)南市浮游動(dòng)物分布差異顯著的物理因子為水溫，其中宅科對(duì)水溫響應(yīng)關(guān)系明顯，對(duì)應(yīng)敏感物種為半球法帽蟲(chóng)。10月對(duì)濟(jì)南市浮游動(dòng)物分布差異顯著的物理因子為pH和渾濁度，其中黃巢水庫(kù)對(duì)pH響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為肋型尖額溞。杜張水庫(kù)對(duì)渾濁度響應(yīng)關(guān)系相對(duì)明顯，敏感物種為盤(pán)狀匣殼蟲(chóng)。

從濟(jì)南浮游動(dòng)物同化學(xué)因子的相關(guān)性分析可以看出（見(jiàn)圖4），5月對(duì)浮游動(dòng)物分布差異影響顯著的化學(xué)因子為高錳酸鉀指數(shù)和硬度。北田家和高錳酸鉀指數(shù)響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為壺狀臂尾輪蟲(chóng)。巨野河和硬度響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為蹄形腔輪蟲(chóng)。9月對(duì)濟(jì)南市浮游動(dòng)物分布差異影響顯著的化學(xué)因子為硝酸鹽。梁府莊和北全福莊對(duì)硝酸鹽響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為杯鐘蟲(chóng)和暗小異尾輪蟲(chóng)。10月對(duì)濟(jì)南市浮游動(dòng)物分布差異影響顯著的化學(xué)因子為硝酸鹽。梁府莊和北全福莊對(duì)硝酸鹽響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為杯鐘蟲(chóng)。

4.底棲動(dòng)物群落演化主要驅(qū)動(dòng)因子

從濟(jì)南底棲動(dòng)物同水文因子的相關(guān)性分析得出此次水文因子和物理因子與底棲動(dòng)物分布相關(guān)性均不顯著。

從濟(jì)南底棲動(dòng)物同化學(xué)因子的相關(guān)性分析可以看出（見(jiàn)圖5），5月底棲動(dòng)物與化學(xué)因子CCA分析篩選出對(duì)濟(jì)南市浮游植物分布差異影響顯著的化學(xué)因子為鉀離子。石河對(duì)鉀離子響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為霍夫水絲蚓。9月對(duì)濟(jì)南市浮游植物分布差異影響顯著的化學(xué)因子為鈉離子。明輝路橋?qū)︹c離子響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為直緣蘿卜螺。10月對(duì)濟(jì)南市浮游植物分布差異影響顯著的化學(xué)因子為高錳酸鉀指數(shù)和亞硝酸鹽。鴨旺口對(duì)高錳酸鉀指數(shù)響應(yīng)關(guān)系明顯，敏感物種為錐筍螺。

圖2 2015年濟(jì)南5月、9月、10月魚(yú)類影響因子分析圖

圖3 2015年濟(jì)南5月、9月、10月浮游植物影響因子分析圖

圖4 2015年濟(jì)南5月、9月、10月浮游動(dòng)物影響因子分析圖

圖5 2015年濟(jì)南5月、9月、10月底棲動(dòng)物影響因子分析圖

三、結(jié)論

通過(guò)對(duì)濟(jì)南水生態(tài)系統(tǒng)4種生物類群與水文水質(zhì)因子的相關(guān)性分析，2015年驅(qū)動(dòng)魚(yú)類、浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物種群時(shí)空變化的主要水文、物理、化學(xué)因子分別是：

（1）魚(yú)類：流量、流速；渾濁度。常清區(qū)顧小莊浮橋?qū)α髁俊⒘魉僖蜃禹憫?yīng)明顯；天橋區(qū)濼口對(duì)混濁度因子響應(yīng)關(guān)系明顯。

（2）浮游植物：pH、透明度；鉀離子、鈣離子。商河縣桿子行閘和水深響應(yīng)關(guān)系最為明顯。

（3）浮游動(dòng)物：電導(dǎo)率；高錳酸鉀指數(shù)和硬度。商河縣潘廟閘對(duì)電導(dǎo)率響應(yīng)關(guān)系明顯；濟(jì)陽(yáng)縣北田家和高錳酸鉀指數(shù)響應(yīng)關(guān)系明顯，歷城區(qū)巨野河和硬度響應(yīng)關(guān)系明顯。

（4）底棲動(dòng)物：鉀離子。歷城區(qū)石河對(duì)鉀離子響應(yīng)關(guān)系明顯。

（作者單位：1.山東省濟(jì)南市水文局250023 2.山東省水文局 250002 3.萊蕪市水文局 271103）