小清河淄博段浮游动物群落结构特征调查分析

商颖欣， 石 恺， 刘春晶， 曾 丹， 白海锋

（1.淄博市水文中心， 淄博 255000； 2.大连海洋大学水产与生命学院， 大连 116023 ）

小清河是山东省省内河流，发源于济南睦里庄，流经济南、淄博、滨州、东营、潍坊5市的18个县（区），于寿光羊角沟汇入莱州湾，全长237 km，流域面积10336 km2。小清河是一条防洪、除涝、灌溉等的综合利用型河道，其淄博段位于恒台县与高青县交界处，在高青县贾庄村南入境，自西向东至堰头村出境，淄博段长度46.4 km，小清河流域在淄博市辖区流域面积为3487 km2，占全市总面积58.70%，主要支流有孝妇河和淄河，其贯穿淄博南北。20世纪70～80年代，随着小清河周边城镇化的加剧，河流水量逐年减少，而河道沿岸排污量逐年增多，严重损害了河流生态环境，对水生生物的生存和繁衍产生重大影响，导致生物多样性降低，这不仅破坏了河流生态系统平衡，也对两岸群众的生产生活产生了重大影响。

浮游动物是水域生态系统的重要组成部分，其群落结构变化对系统营养转化、能量流动和信息传递等生态过程都有重要影响，是评价水环境质量变化与水生态系统健康的重要指示生物，其多样性指数等都是评价河流生态系统的重要指标之一[1]。了解和掌握浮游动物群落结构特征和多样性，有利于调整和保护河流水生态系统健康，更好地为人类提供可持续的高质量生态服务。近年来，为了恢复小清河河优美的生态环境，保障两岸国家财产和人民群众生命安全，当地政府对小清河实施了综合治理（河道拓宽、淤泥清除、关闭排污口以及增建污水处理厂等），治理后的小清河水生态环境状况明显得到了改善[2]，但基于浮游生物多样性的水环境质量研究仍较少。基于此，2022年9月对小清河淄博段浮游动物群落和多样性进行了调查研究，以期为淄博地区水生生物资源的保护和水生态健康评价提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 调查时间及调查点位

基于小清河淄博段的水文、地质、地貌等特征，于2022年9月对小清河浮游动物进行了分布特征调查，此次调查共设置5个采样断面（X1～X5）。其中，采样断面X1、X2位于河流上游，采样断面X3位于河流中游，采样断面X4、X5位于河流下游。每个采样断面采集3个平行样。

1.2 浮游动物样品采集与鉴定

根据小清河流速、水深及河道形状等具体情况，在各设定的采样断面对浮游动物进行定性和定量采集。浮游动物采集、实验室镜检、物种分类、种类计数等参照相关文献[3]。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 浮游动物优势种和常见种

优势种的确定采用优势度（Y），计算公式:

式中：Ni为第i种生物的个体数，N为所有种类的总个体数，fi为第i种生物出现的频率。Y≥0.02的物种确定为优势种，f≥65%的物种确定为常见种。

1.3.2 浮游动物群落多样性

采用Shannon- Weiner多样性指数（H′）、Pielou均匀度指数（J）对浮游动物群落进行分析。计算公式：

式中，Pi为第i种的个体数与总个体数的比值；S为样品中总种类数。

2 调查结果

2.1 浮游动物群落组成

小清河淄博段的浮游动物种类组成见图1。共鉴定出浮游动物4大类48种（属），其中有轮虫34种（属），占总种类70.83%，有原生动8种，占总种类数16.67%，有桡足类4种，占总种类数8.33%，有枝角类2种，占总种类数4.17%。浮游动物种类组成在不同采样断面上存在差异，其中种类数最多的采样断面是X4，有28种，采样断面X2、X3种类数最少，均有17种（图2）。

图1 浮游动物种类空间占比

图2 浮游动物种类空间变化

从浮游动物群落组成看，小清河淄博段共发现浮游动物优势种5种：萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）、角突臂尾轮虫（Brachionus angularis）、壶状臂尾轮虫 （Brachionus urceus）、曲腿龟甲轮虫（Keratella valga）和长圆疣毛轮虫（Synchaeta oblonga）；优势度最高的是萼花臂尾轮虫，优势度为0.584。常见种有13种，主要为轮虫和桡足类，出现频率最高的是萼花臂尾轮虫、角突臂尾轮虫、方形臂尾轮虫、曲腿龟甲轮虫、前节晶囊轮虫、针簇多肢轮虫和无节幼体，频率均为100%（表1）。

表1 浮游动物优势种及常见种

2.2 浮游动物密度和生物量

小清河淄博段浮游动物密度范围为44.50个/L～261.00个/L，平均密度为150.10个/L。密度主要取决于轮虫，轮虫密度占浮游动物总密度的95.89%，原生动物、桡足类和枝角类密度相对较小，占比分别为2.45%、1.46%、0.20%，（图3）。浮游动物密度在采样断面存在差异，采样断面X1密度最高，采样断面X3密度最低（图4）。

图3 浮游动物种类密度百分比

图4 浮游动物密度空间变化

浮游动物平均生物量为0.3327 mg/L，变化范围为0.0942 mg/L～0.5578 mg/L。浮游动物生物量主要取决于轮虫，其生物量占总生物量的91.80%，桡足类、枝角类和原生动物生物量相对较小，占比分别为4.74%、3.38%、0.08%（图5）。浮游动物生物量的空间变化与密度一致，采样断面X1生物量最大，采样断面X3生物量最小（图6）。

图5 浮游动物种类生物量百分比

图6 浮游动物生物量空间变化

2.3 浮游动物多样性

小清河淄博段浮游动物Shannon-Wiener多样性指数（H′）平均值为2.369，变化区间为2.123～2.538，最高值出现在采样断面X3，最小值出现在采样断面X2（图7）。Pielou均匀度指数（J）变化区间为0.483～0.634，平均值为0.552，最高值出现在采样断面X3，最小值出现在采样断面X4（图7）。参照生物多样性指数水质评价标准[4]，小清河淄博段秋季水质整体处于轻度污染状态。

图7 浮游动物多样性指数空间变化

3 分析与讨论

3.1 浮游动物群落结构特征

本次调查出小清河淄博段有浮游动物48种，以轮虫占主导，优势种主要为萼花臂尾轮虫、角突臂尾轮虫、壶状臂尾轮虫、曲腿龟甲轮虫、长圆疣毛轮虫，其种类组成具有典型的北方河流浮游动物群落结构特征[5]。浮游动物种类数与小清河济南段[6]的浮游动物种类相比多20种，但与济南市其它湖库和湿地浮游动物种类调查结果[7]相比差别不大，种类组成的差异主要在于不同水体在特定时期可能会演替出不同的生物群落结构。本次调查显示，小清河淄博段浮游动物密度和生物量的主要贡献者是轮虫，表明浮游动物个体趋于小型化，组成结构趋于简单化，这与小清河水域生态环境的变化有关。在水域生态系统中，小型浮游生物的生长周期短，繁殖速度快，在适宜的温度和营养盐供给条件下，其大量繁殖抑制了大型浮游生物的生长繁殖，最终在水体生态位中占据了绝对优势[8]。浮游动物的群落结构及其组成的变化，直接反映着其生活水体的环境质量和水生态状况，其群落结构和动态作为水域生态系统健康的指示者被广泛应用于各种水生态研究评价中。

3.2 浮游动物多样性及水质评价

本次调查显示，小清河淄博段浮游动物多样性指数平均值为2.369，变化范围在2.123～2.538，整体处于相对较高水平，多样性指数空间变化不大。根据浮游动物水质评价标准显示小清河淄博段水质处于轻污染状态。2005年宋尚波[9]通过采用理化指标评价小清河淄博段水环境质量为劣Ⅴ类，本次调查结果与其相比水质量得到了大幅提高。从小清河淄博段水环境质量时间序列来看，小清河淄博段目前的水质相比2019年之前的水质[10]均有提高，这表明持续加强小清河水文连通、补给小清河水量、减少生活污水排放以及降低人为干扰等措施在一定程度上对改善小清河淄博段的污染状况起到了积极作用。生物群落是否稳定一般通过种群多样性来衡量，本文引用Shannon-Weiner多样性指数和Pielou均匀度指数指数对小清河淄博段浮游动物多样性进行分析研究，能够更好地为淄博的水生态环境评价提供数据支撑。

3.3 小清河淄博段生态保护的意义

小清河是淄博市主要的过境河流，是城市水系规划的重要组成部分。随着沿河两岸工农业快速发展，小清河逐渐变成了一条“污河”。从2003年开始淄博市对小清河整治高度重视，开始组织实施了小清河水环境综合整治工程。通过河道综合整治（河道疏浚、河床清淤、坡边硬化、修建污水处理厂等）、河岸生态绿化、水源涵养和补给等综合举措，让水质变清变活。到2010年底，小清河干流及主要支流鱼类等水生生物的生长得到了一定程度恢复，水草覆盖率获得了提高，水生态质量得到了提升。到2021年，小清河经过十几年的持续整治和环境优化，河流湿地功能得到了恢复，生物多样性出现了大幅提高，水生态服务价值实现了重大增长。小清河水环境质量的改善，对流域生态环境的提升提供了支撑，也为区域人民生活质量提高提供了保障。因此，研究河流水生生物群落结构及其多样性可为淄博市水生态保护和区域高质量发展提供支撑。