濟南流域浮游植物群落生態(tài)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(qū)域，分別于2014年5月、8月和11月對濟南全流域范圍內(nèi)31個樣點的浮游植物群落進行跟蹤調(diào)查，分析濟南流域浮游植物群落生態(tài)分布及時空格局。結(jié)果表明，濟南流域浮游植物類群差異顯著；從濟南全區(qū)域的年物種分布變化上看，濟南市水生態(tài)南北兩側(cè)物種數(shù)多于濟南主城區(qū)，點位平均物種數(shù)為20種，浮游植物總物種數(shù)在5月份達到峰值，隨后逐漸呈現(xiàn)下降的趨勢。

關(guān)鍵詞：浮游植物；生態(tài)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(nèi)許多學(xué)者在濟南開展水文、水利以及水生態(tài)研究調(diào)查測量；其中水生態(tài)調(diào)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(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者，其群落結(jié)構(gòu)、分布特征和空間格局都直接或間接影響著水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能[1-2]；浮游植物是水域生態(tài)系統(tǒng)中一個重要環(huán)節(jié)，浮游植物群落最能真實反映水體的生態(tài)條件和營養(yǎng)狀態(tài)，它與富營養(yǎng)化關(guān)系密切，是整個生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)量循環(huán)和能量流動的基礎(chǔ)[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(zhì)的理化特性，對于流域生態(tài)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(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的研究，能從理論上指導(dǎo)水域生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)和保護[12-13]。本研究通過調(diào)查濟南流域浮游植物的生態(tài)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(shù)支持。

1材料和方法

1.1研究區(qū)域概況

濟南市位于北緯36°40′，東經(jīng)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(qū)匯集形成泉水；濟南市屬于溫帶季風(fēng)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(chǎn)資源和林業(yè)資源豐富；流域生態(tài)系統(tǒng)由于經(jīng)濟發(fā)展和城市化推進被嚴(yán)重破壞，水生物多樣性退化。根據(jù)以往的研究經(jīng)驗和實際情況，本研究在濟南市及其周邊流域共設(shè)定31個調(diào)查站位（如圖1），2014年進行了三次的水生態(tài)取樣調(diào)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(diào)查，采用MAGELLAN全球定位系統(tǒng)（eXplorist-200）現(xiàn)場測定各采樣點經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)樣品瓶中，利用光學(xué)顯微鏡和浮游植物計數(shù)框進行分類、鑒定和計數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，其中香農(nóng)多樣性指數(shù)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(shù)占總個體數(shù)的百分比。

通過數(shù)據(jù)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(guī)律的柱狀圖；而濟南流域浮游植物群落結(jié)構(gòu)圖在ArcMap 9.3上完成。

2結(jié)果

2.1浮游植物群落結(jié)構(gòu)演變特征

濟南市水生態(tài)周年調(diào)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(shù)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(shù)較多，各個點位月變化之間無一致性規(guī)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(yōu)美平列藻、小顫藻、靜水柱胞藻等一些富營養(yǎng)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(zhì)呈現(xiàn)富營養(yǎng)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(yōu)勢物種，屬藍藻門，該物種形成穩(wěn)定群落，優(yōu)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(yōu)勢明顯，達到18 880萬個/L，主要優(yōu)勢物種為小席藻和中華尖頭藻，均屬藍藻門，適合在富營養(yǎng)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(shù)能夠很好的反應(yīng)水體的健康狀態(tài)，在國內(nèi)外多數(shù)流域的調(diào)查中得到廣泛應(yīng)用。一般認(rèn)為香濃維納指數(shù)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(shù)值為3.88，該區(qū)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(qū)域，其香濃維納多樣性指數(shù)值為4.35，該區(qū)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(xiàn)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(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)中重要的一部分，在水域生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞、信息交流中起著不可替代的作用，所以物種出現(xiàn)情況及數(shù)量、密度的大小和多樣性指數(shù)等都直接或間接地影響著濟南水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能；通過分析濟南水域生態(tài)系統(tǒng)浮游植物的時空分布情況，可以掌握濟南市水域的水質(zhì)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(shù)在5月份達到最高值，隨后逐漸呈現(xiàn)下降趨勢，與內(nèi)陸型湖泊浮游植物群落季節(jié)變化相似。從濟南全區(qū)域的年物種分布變化上看，濟南市水生態(tài)南北兩側(cè)物種數(shù)多于濟南主城區(qū)，點位平均物種數(shù)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(yōu)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(yōu)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(cè)，都屬于水庫型流域，優(yōu)勢物種均為藍藻門的浮游植物，這些浮游植物適合在營養(yǎng)鹽含量高的水體中進行大量繁殖，應(yīng)予以足夠重視，定期進行監(jiān)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(yǎng)性物種，當(dāng)水體中進入污染物 ，這些物種就會消失，所以應(yīng)加以重點保護。

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