济南地区丰、枯水期浮游动物的群落结构特征

王帅帅，王博涵，金文，韩洁，谭璐，曹龙智

（1.济南市水文局，山东济南250014；2.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁省水生生物学重点实验室，辽宁大连116023；3.莱芜市水文局，山东莱芜271103；4.聊城市水文局，山东聊城202000）

济南地区丰、枯水期浮游动物的群落结构特征

王帅帅1，王博涵1，金文2，韩洁2，谭璐3，曹龙智4

（1.济南市水文局，山东济南250014；2.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁省水生生物学重点实验室，辽宁大连116023；3.莱芜市水文局，山东莱芜271103；4.聊城市水文局，山东聊城202000）

本研究于2014年丰水期（5月）和枯水期（11月）调查了济南地区不同类型水域（泉水、水库、城镇河道、河流和南部山区等）丰、枯水期浮游动物群落结构及其与环境因子的关系。结果表明：济南地区丰水期鉴定出浮游动物优势种5种、指示种16种；枯水期鉴定出浮游动物优势种1种，指示种3种。丰水期和枯水期丰富度指数分别为2.47和1.75。典范对应分析结果显示：水温和溶解氧分别是影响丰、枯水期浮游动物群落结构的主要环境因素。综合评价表明：济南地区水生态呈中度污染。

济南；浮游动物；群落结构；环境因素

浮游动物分布广泛、繁殖迅速,在水域生态系统要素循环中起重要作用[1-3]。淡水浮游动物主要包括原生动物、轮虫、枝角类和桡足类。浮游动物群落特征可以准确地反映出水域生态系统环境的情况[4,5]，在河流生态和水体污染治理中的重要性已日益受到了重视[6,7]。

本文通过调查2014年济南地区丰水期和枯水期浮游动物优势种、指示种和丰富度指数，研究影响济南地区丰水期和枯水期浮游动物群落结构的环境因子，旨在为济南地区水体河流健康评价提供依据[8,9]。

1 材料与方法

1.1 采样点的设置

2014年丰水期和枯水期，在济南地区共设置22个采样点（水域类型：泉水、水库、城镇河道和河流等），其中：济南的南部山区长清县和平阴县山区较多，植被较少，共设立7个采样点位；城区受到的人类活动干扰较大，水生植物较少，共设立6个采样点位；在章丘县共设立5个采样点位；在济南北部地区商河县和济阳县共设立4个采样点位（图1）。

图1 济南地区采样点位的分布Fig.1The sampling sites in Jinan Region

1.2 样品采集及处理

用采水器在各水层采集100L的混合水样，用25#浮游生物网过滤后，将样本放入100mL的样本瓶中，加入体积分数为4%的甲醛溶液固定。样本在室内静置48 h后虹吸上清液，浓缩至30 mL。在显微镜（Olympus-CX21）下鉴定浮游动物的种类并记数[10-12]。

用水质分析仪（YSI85）现场测定电导率（Cond）、溶解氧（DO）、水温（Temp）；用便携式酸度计测定pH；硬度（TD）、钙离子（Ca2+）、高锰酸盐指数（CODMn）、碱度（Alk）、总磷（TP）、重碳酸盐（CO42-）、氯离子（Cl-）和总氮（TN）带回实验室进行测定[13]。

1.3 数据分析与处理

香农威纳指数和Margalef种类丰富度指数评价水质标准分为5个等级：0～1为多污型，1～2为α-中污型，2～3为β-中污型，3～4为寡污型，大于4为清洁水体[14,15]。

根据每个种的优势度值（Y）确定轮虫的优势种：Y=（ni/N）×fi

式中：s为浮游动物的种类数；N为浮游动物的总密度，ni为第i种的密度，fi为第i种出现的频率。Y＞0.02的种类则确定为调查的优势种[15]。

对各采样点浮游动物密度数据进行标准化处理，筛选出指示种（P＜0.05）。

先对浮游动物密度进行除趋势对应分析（Detrended correspondence analysis，DCA），得出浮游动物物种的单峰响应值（梯度SD），当SD＞2时，再进行典范对应分析（Canonical correspondence analysis，CCA），并对数据进行999次蒙特卡洛置换检验（Monte Carlopermutation test），判断影响浮游动物群落空间分布特征的环境因子[16,17]。

1.4 数据统计分析

在ArcMap 9.3上分析济南地区采样图，用Ori-gin7.5上完成箱型图分析，用SPSS12.0软件分析数据的相关性，用Pcord 5.0筛选指示种，用Canoco4.5进行PCA和CCA分析。

表1 济南地区不同水域丰、枯水期环境因子的比较（平均值±标准差）Tab.1Comparison of environment factors in various waters of Jinan Region during wet and dry season（Mean±SD）

2 结果及分析

2.1 丰水期与枯水期环境因子的比较

表1显示，除DO和TN外，济南地区丰水期不同水域的其他环境因子数值均高于枯水期。丰水期和枯水期的pH、DO、Cond、TD、Alk、CO42-、Cl-、Ca2+和CODMn相关性显著（P＜0.05），水温和总磷无显著差异（P＞0.05）。

2.2 丰水期和枯水期浮游动物群落结构特征

丰水期在济南地区不同水域共鉴定出浮游动物73种，其中其中轮虫物种数最高，共有5种优势种：萼花臂尾轮虫Brachionus calyciflorus、卵形彩胃轮虫Chromogaster ovalis、角突臂尾轮虫B.angularis、曲腿龟甲轮虫Keratella valga和长肢多肢轮虫Polyarthra dolichopteria，枝角类和桡足类种类较少。枯水期鉴定出28种浮游动物，轮虫和原生动物物种数最高，只有一种优势种，为萼花臂尾轮虫Brachionus calyciflorus（表2）。从优势种来看，济南地区浮游动物主要以轮虫为主，桡足类种类较少（表2）。

丰水期济南地区不同水域浮游动物的密度平均为39.77ind./L，最高值在J22石河采样点，密度最低点位为J9趵突泉。枯水期浮游动物密度较少，平均值为4.99ind./L，最高点在J15相公庄点位，最低点在J19大贺家铺（图2）。丰水期和枯水期浮游动物物种数量和密度差异性较大（P＜0.05）。济南地区不同水域浮游动物丰水期的平均香农威纳指数为2.76，枯水期则为1.85，二者差异性显著（P＜0.05）。济南地区不同水域浮游动物丰水期平均丰富度指数为2.47，枯水期为1.75，二者相关性均不显著（P＞0.05）（图3）。

济南地区不同水域丰水期和枯水期共筛选出17种浮游动物指示种（P＜0.05）。如卵形鞍甲轮虫、螺形龟甲轮虫、曲腿龟甲轮虫、近亲拟剑水蚤等均为环境指示种，对水质评价起重要作用。丰水期比枯水期多，为16种，枯水期为3种（表4）。

表2 济南地区不同水域浮游动物优势种的季节变化Tab.2The seasonal change in main dominant species of zooplanktonin various waters of Jinan Region

图2 济南地区不同水域不同时期浮游动物的密度Fig.2The density of zooplankton in various waters of Jinan Region in wet and dry season

图3 济南地区不同水域丰、枯水期浮游动物群落结构特征的比较Fig.3Comparison of community structure of zooplanktons in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons注：M，丰水期；m，枯水期

表4 济南地区不同水域丰、枯水期浮游动物指示种Tab.4The indicator species of zooplankton in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons

济南地区丰水期、枯水期水文环境因子主成份分析（PCA）结果表明，丰水期两主轴变化分数大于0.6的水文环境因子为TN、Ca2+、CO42-、Alk、TD、Cond和Cl-；枯水期两轴变化分数大于0.6的水文环境因子为TN、Ca2+、CO42-、Alk、TD、Cond和Cl-和CODMn。两个时期共同水环境驱动因子为TN、Ca2+、CO42-、Alk、TD、Cond和Cl-（图4）。

图4 济南地区不同水域丰（A）、枯水期（B）水文环境因子主成分分析Fig.4Principal component analysis of hydrological environmental factors in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons

CCA与指示种分析结果表明（图5）：丰水期指示种数量多，种类丰富，结构复杂，丰水期主要影响指示种的驱动因子是水温（P=0.046，F=2.03）和溶解氧（P=0.047，F=1.83）。巢居法帽虫、长肢多肢轮虫、近亲拟剑水蚤、弧形彩胃轮虫、曲腿龟甲轮虫和卵形鞍甲轮虫对溶解氧响应关系明显，独角聚花轮虫对水温响应关系较为明显；而枯水期指示种种类和数量减少，群落结构发生了很大的变化，影响浮游动物群落指示种的主要驱动因子是溶解氧（P=0.022，F=3.43）、高锰酸钾指数（P=0.037，F=4.16）和总氮（P=0.044，F=2.9），近亲拟剑水蚤对溶解氧和总氮响应关系明显，巢居法帽虫对高锰酸钾指数响应关系明显。

图5 济南地区不同水域丰（A）、枯水期（B）浮游动物典范对应性分析Fig.5Canonical correspondence analysis between macroinvertebrates and hydrological environmental factors in various waters of Jinan Region in wet and dry seasons

3 讨论

本次调查,在济南地区不同水域中共鉴定出4类86种浮游动物，接近尼洋河流域（78种）[18]，丰水期73种，枯水期28种，轮虫为优势种。丰、枯水期各采样点位浮游动物的平均密度为38.77ind./L和3.99ind./L，丰水期轮虫丰度最大，这可能是由于浮游植物在丰水期丰度较高，大多为轮虫偏爱种类，利于其生长于繁殖[19-21]。济南地区水体中也出现了多种富营养化水体的指示物种，如前节晶囊轮虫Asplanchna priodonta、椎尾水轮虫Epiphanes senta、卵形鞍甲轮虫Lepadella ovalis等[22,23]。丰水期和枯水期优势种皆为轮虫，大部分优势种均为耐污性种类，如臂尾轮虫、龟甲轮虫等[22,23]，这也表明济南地区水体营养化，受到一定程度的污染。济南地区不同水域丰水期平均香农威纳指数为2.76，枯水期为1.85，济南地区丰、枯水期的平均Margalf丰富度指数分别为2.47和1.75，说明济南地区丰水期水体整体为β-中污染，枯水期为α-中污染。综合评价得出结论：济南地区水体呈中度污染。

温度、pH、溶解氧、电导率、叶绿素a等是影响浮游动物的重要环境因素，其中温度对浮游动物生长、发育、繁殖、群落结构组成起重要作用。此次调查显示，丰水期温度升高，浮游动物种类、数量、密度比较温度低的枯水期要多很多。这说明浮游动物的群落结构在不同时期有演替现象。溶解氧可以维持浮游动物正常的生理活动，溶解氧含量下降会引起水中浮游动物的死亡，是丰水期和枯水期的主要驱动因子。高锰酸钾指数是环境监测中的重要指标，在枯水期高锰酸钾指数对浮游动物影响仅次于溶解氧，说明枯水期水体中的有机物污染对浮游动物的影响加剧。研究表明，水温、流量和pH是影响渭河流域浮游动物分布的主要环境因素[24]，水温、叶绿色a、pH、营养盐、盐度是影响滴水湖浮游动物群落结构的主要环境因素[25]，如此可见，不同环境因素在不同的水体中，对浮游动物群落结构的影响不同。

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Community Structure of Zooplankton in Jinan River Basin During Wet and Dry Seasons

WANG Shuai-shuai1,WANG Bo-han2,JIN Wen2,HAN Jie2,TAN Lu3,CAO Long-zhi4
（1.Jinan Hydrographic Office,Jinan 25001,China;2.Liaoning Provincial Key Laboratory for Hydrobiology,College of Fisheries and Life Science,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China;3.Laiwu Hydrographic Office,Laiwu 271103,China;4.Liaocheng Hydrographic Office,Liaocheng 202000,China）

The community structure characteristics of zooplankton were investigated in 22 sampling sites in various waters including spring,reservirors and raceway in Jinan river basin during dry season（May）and wet season（November）,2014.During wet season, there were 5 dominant species of zooplanktons,and 16 indicator species;during dry season,with Shannon-wiener Index of 2.47 and there were 1 dominant species of zooplanktons,and 4 indicator species,with Shannon-wiener Index of 1.75.Margalef Index and Canonical correspondence analysis revealed that the water temperature and dissolved oxygen are important environmental factors affecting zooplankton community structure during the two periods,respectively,indicating that the water in Jinan river is found to be moderately polluted.

Jinan;zooplankton;community structure;environmental factor

S932.8

A

1005-3832（2017）02-0026-06

2016-10-12

山东省水利厅、山东省财政厅"水生态文明试点科技支撑计划"（SSTWMZCJH-SD02）;济南市水生态时空变异驱动机制及自动监测模式.

王帅帅（1989-），男，助理工程师，从事水环境监测研究.E-mail:suihuoyouqing@126.com

王博涵（1991-)，男.E-mail:wangbohan08@163.com