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濟(jì)南市玫瑰湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查及水質(zhì)初步評價

2023-09-04 15:58:28黃雪梅郭偉劉志凱陳俊玲白海鋒
江西水產(chǎn)科技 2023年4期
關(guān)鍵詞:浮游植物群落結(jié)構(gòu)水質(zhì)評價

黃雪梅 郭偉 劉志凱 陳俊玲 白海鋒

文章編號:1006-3188(2023)04-046-05

摘要:為了掌握濟(jì)南市水域的生物資源狀況,于2020年秋季調(diào)查分析了濟(jì)南玫瑰湖浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征。共采集到浮游植物6門47種,其中綠藻門種類數(shù)最多,占浮游植物總種類數(shù)的38.30%,硅藻門次之,占比為31.91%。浮游植物優(yōu)勢種主要為四尾柵藻、雙對柵藻、四角十字藻、小席藻、細(xì)小平裂藻、湖泊鞘絲藻。浮游植物密度和生物量變化范圍分別為104.49~793.47×104cell/L、0.40~39.10mg/L,平均值分別為402.72×104cell/L、9.84mg/L。浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)平均值分別為3.085、0.780。生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評價結(jié)果表明,湖區(qū)水質(zhì)整體處于輕污染-清潔狀態(tài)。建議進(jìn)一步加強玫瑰湖水文連通、增加蓄水量,合理增殖放流慮食性魚類,充分利用餌料生物,以魚養(yǎng)水,為區(qū)域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

關(guān)鍵詞:玫瑰湖;浮游植物;群落結(jié)構(gòu);多樣性;水質(zhì)評價

中圖分類號:TS254.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者,是營養(yǎng)轉(zhuǎn)化、能量流動和信息傳遞等生態(tài)過程中重要的環(huán)節(jié),其種類和數(shù)量的變動會影響水體中其它水生生物的群落結(jié)構(gòu),其具有種類多、世代時間短、對環(huán)境敏感和方便采集等特點,常被選作指示河流水環(huán)境質(zhì)量特征的生物類群[1]。濟(jì)南市位于華北平原中部,是北方典型的特大型城市,其流域面積8177 km2,地勢南高北低,西高東低,海拔高程為20~988m。受地勢影響,濟(jì)南河流多呈單側(cè)樹枝狀自北向南依次分布著徒駭河、黃河、小清河三條河流。獨特的地理地勢與地質(zhì)環(huán)境形成了境內(nèi)豐富的泉水資源,河流與泉水共同構(gòu)成了濟(jì)南市生態(tài)水網(wǎng)。然而,近年來隨著城市現(xiàn)代化的推進(jìn),濟(jì)南市逐步成為了因人類活動的劇烈擾動使原有的優(yōu)質(zhì)水生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞的城市[2]。因此,開展?jié)鲜兴鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價具有重大意義,也是濟(jì)南市生態(tài)文明建設(shè)亟待開展的工作?;诖?020年對濟(jì)南市典型湖庫進(jìn)行浮游植物多樣性調(diào)查及水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價,以期為濟(jì)南地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)及水生態(tài)健康評價提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1調(diào)查區(qū)域及采樣點設(shè)置

玫瑰湖濕地位于濟(jì)南市平陰縣境內(nèi),所在區(qū)域包括了4大濕地類型:湖泊濕地、河流濕地、沼澤濕地及人工濕地。濕地總面積453hm2,其中玫瑰湖水域面積400hm2。湖泊所處位置屬暖溫帶半濕潤大陸季風(fēng)氣候,冬季寒冷干燥,夏季降水頻繁。年平均氣溫13.6℃,年平均降水量631mm[3]。根據(jù)玫瑰湖的氣候、水文及地勢地貌特征,于2020年9~10月在玫瑰湖設(shè)置6個調(diào)查點(M1~M6),其中調(diào)查點M1位于出水口,調(diào)查點M2位于進(jìn)水口、調(diào)查點M3、M4位于湖中央敞水區(qū)、調(diào)查點M5、M6位于湖叉區(qū)(見圖1)。

1.2 浮游植物采集與種類鑒定

依據(jù)《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊》[4]及《水生生物學(xué)》[5]進(jìn)行浮游植物樣品定性采集,樣品鑒定分析參照《中國淡水生物圖譜》[6]及《中國淡水藻類》[7]。浮游植物定性用浮游生物網(wǎng)(55μm網(wǎng)目)采集,在水面下0.5m處呈“∞”型拖拽;定量樣品用5L有機玻璃采水器在水面下0.5m處采集水樣1L,定性、定量樣品現(xiàn)場加入1.5%魯哥試劑固定,將收集到的樣品帶回實驗室靜置沉淀24h后濃縮至30mL待檢。在400倍生物顯微鏡下進(jìn)行種類鑒定分類與計數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Pielou均勻度指數(shù)(J)和優(yōu)勢度(Y)對浮游植物物種進(jìn)行分析。計算公式[8]分別為:

H′=-∑Pilog2Pi

Pi=ni/N

J=H′/log2S

Y=(Ni/N)fi

式中,Pi為第i種的個體數(shù)與總個體數(shù)的比值;ni為第i種個體數(shù);N為所有種個體數(shù);S為樣品中總種類數(shù);fi為第i種生物在采樣點出現(xiàn)的頻率。

浮游植物多樣性指數(shù)水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 浮游植物種類組成

調(diào)查共發(fā)現(xiàn)浮游植物6門47種,其中綠藻門18種,占總種類數(shù)的38.30%;硅藻門15種,占總種類數(shù)的31.91%;藍(lán)藻門6種,占總種類數(shù)的12.77%;隱藻門3種,占總種類數(shù)的6.38%;裸藻門3種,占總種類數(shù)的6.38%;甲藻門2種,占總種類數(shù)的4.26%(圖2)。浮游植物種類組成在區(qū)域空間上變化如圖3所示,調(diào)查點位M4種類數(shù)最多,有24種,其次是調(diào)查點位M1,有21種,調(diào)查點位M3,有17種,調(diào)查點位M6,有16種,調(diào)查點位M5,有15種,調(diào)查點位M2種類數(shù)最少,有7種。6個調(diào)查點位浮游植物種類組成均以綠藻和硅藻占主導(dǎo),綠藻占比分別為38.10%(M1)、57.14%(M2)、35.29%(m3)、33.33%(M4)、28.57%(M5)、50.00%(M6)。

2.2 浮游植物優(yōu)勢種

濟(jì)南市玫瑰湖浮游植物優(yōu)勢種以綠藻門和藍(lán)藻門種類為主,其中綠藻門優(yōu)勢種3種,分別為四尾柵藻、雙對柵藻、四角十字藻;藍(lán)藻門優(yōu)勢種3種,分別為小席藻、細(xì)小平裂藻、湖泊鞘絲藻。浮游植物優(yōu)勢度最高的是雙對柵藻,6個調(diào)查點位均有出現(xiàn),優(yōu)勢度為0.151;其次是細(xì)小平裂藻,優(yōu)勢度為0.124;優(yōu)勢度隨后是小席藻、湖泊鞘絲藻、四尾柵藻,優(yōu)勢度分別為0.061、0.049、0.038,優(yōu)勢度最小的是四角十字藻,優(yōu)勢度為0.029。

2.3 浮游植物密度和生物量

玫瑰湖浮游植物密度和生物量百分組成如圖4、圖5所示。浮游植物密度平均值為402.72×104cell/L,變化范圍為104.49~793.47×104cell/L,其中藍(lán)藻門密度占比最高,占浮游植物總密度的46.62%,其次是綠藻門,占比為35.68%,硅藻門占比第三,隱藻門占比第四,占比分別為12.16%、3.92%,裸藻門和甲藻門占比較小,合計占比為1.62%。調(diào)查點位M1的浮游植物密度為506.12×104cell/L,藍(lán)藻門密度占比最高,占M1浮游植物密度的45.81%;調(diào)查點位M2的浮游植物密度為104.49×104cell/L,綠藻門密度占比最高,占M2浮游植物密度的84.37%;調(diào)查點位M3的浮游植物密度為793.47×104cell/L,藍(lán)藻門密度占比最高,占M3浮游植物密度的68.31%;調(diào)查點位M4的浮游植物密度為447.35×104cell/L,藍(lán)藻門密度占比最高,占M4浮游植物密度的50.37%;調(diào)查點位M5的浮游植物密度為297.14×104cell/L,藍(lán)藻門密度占比最高,占M5浮游植物密度的36.26%;調(diào)查點位M6的浮游植物密度為267.76×104cell/L,綠藻門密度占比最高,占M6浮游植物密度的63.41%。

浮游植物生物量平均值為9.84mg/L,變化范圍為0.40~39.10mg/L,其中隱藻門占比最大,為46.82%,其次是藍(lán)藻門,占比為34.25%,硅藻門占比第三,甲藻門占比第四,占比分別為11.52%、2.99%,裸藻門和綠藻門占比較小,合計占比為4.42%。調(diào)查點位M1的浮游植物生物量為2.15mg/L,硅藻門生物量占比最高,占M1浮游植物生物量的59.94%;調(diào)查點位M2的浮游植物生物量為0.41mg/L,裸藻門生物量占比最高,占M2浮游植物生物量的64.93%;調(diào)查點位m3的浮游植物生物量為2.92mg/L,硅藻門生物量占比最高,占M3浮游植物生物量的45.89%;調(diào)查點位M4的浮游植物生物量為39.10mg/L,藍(lán)藻門生物量占比最高,占M4浮游植物生物量的50.43%;調(diào)查點位M5的浮游植物生物量為12.30mg/L,隱藻門生物量占比最高,占M5浮游植物生物量的86.02%;調(diào)查點位M6的浮游植物生物量為2.17mg/L,硅藻門生物量占比最高,占M6浮游植物生物量的47.00%。

2.4 浮游植物多樣性指數(shù)

玫瑰湖浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)、Pielou均勻度指數(shù)(J)空間變化見圖6。多樣性指數(shù)平均值為3.085,變化范圍為2.039~3.581;均勻度指數(shù)平均值為0.780,變化范圍為0.667~0.882。其中多樣性指數(shù)最大值出現(xiàn)在調(diào)查點位M1,最小值出現(xiàn)在調(diào)查點位M2;均勻度指數(shù)最大值出現(xiàn)在調(diào)查點位M6,最小值出現(xiàn)在調(diào)查點位M2。根據(jù)浮游植物多樣性指數(shù)水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn),對玫瑰湖水質(zhì)進(jìn)行綜合評價,評價結(jié)果顯示玫瑰湖水質(zhì)為輕污染-清潔。

3 分析與討論

3.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)

調(diào)查發(fā)現(xiàn)濟(jì)南玫瑰湖水體中浮游植物物種組成以綠藻和硅藻占主導(dǎo),水體呈現(xiàn)出綠-硅藻型,這與國內(nèi)已報道的相關(guān)湖泊、水庫、池塘等相對靜止的水體研究結(jié)果相似[10-12]。由于綠藻和硅藻具有快速適應(yīng)水環(huán)境變化等特點,使其能迅速在水體中占據(jù)優(yōu)勢。浮游植物群落結(jié)構(gòu)趨于小型化的特征,很大程度上與湖區(qū)周邊城鎮(zhèn)發(fā)展及農(nóng)業(yè)開發(fā)密切相關(guān)。此外,浮游植物生活史過程與湖泊的自然水文密切相關(guān),部分種類對于湖泊污染、溫度變化、人為擾動等都極為敏感,其群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性等極易受到環(huán)境變化的影響,呈現(xiàn)出較強的空間異質(zhì)性。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)玫瑰湖浮游植物種類相比白云湖多6種,比大明湖和朱各務(wù)水庫分別少64種和9種,生物密度相比白云湖低72.36%,相比雪野湖高44.35%[13],種類數(shù)和密度低于同一區(qū)域的小清河30.90%和73.02%[14],與同一區(qū)域濟(jì)西濕地水體相比種類數(shù)高59.57%,密度低75.71%[15]。此次調(diào)查發(fā)現(xiàn),玫瑰湖區(qū)中央敞水區(qū)的M3和M4調(diào)查點的浮游植物現(xiàn)存量較其他調(diào)查點存在顯著差異,說明人為活動的干擾對浮游植物的生長繁殖存在較大影響。浮游植物優(yōu)勢種調(diào)查顯示,玫瑰湖浮游植物主要以綠藻和藍(lán)藻為優(yōu)勢種,優(yōu)勢種有6種,優(yōu)勢度變化范圍在0.029~0.151之間,表明其群落結(jié)構(gòu)相對比較穩(wěn)定,有一定的緩沖能力,能對水環(huán)境變化快速響應(yīng),形成新的穩(wěn)定的浮游植物群落結(jié)構(gòu)。水體相對靜止的湖庫可為浮游植物的生長提供一個相對穩(wěn)定的生存環(huán)境,相比河流具有較復(fù)雜的生物群落結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。因此,在湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的研究中,常常將浮游植物作為重要的指示物種和健康評價體系指標(biāo)廣泛應(yīng)用。

3.2 浮游植物多樣性及水質(zhì)評價

研究表明,生物多樣性指數(shù)是表示生物群落內(nèi)種類多樣性的程度的量綱數(shù)值,通過結(jié)合生物種類、數(shù)量等參數(shù)比較客觀地反映生境對生物產(chǎn)生的綜合累積效應(yīng),多樣性指數(shù)在一定程度上可以反映水質(zhì)好壞狀況,數(shù)值越大,表明浮游植物群落結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,水質(zhì)相對較好,反之則相對較差[8]。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn),玫瑰湖生物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均相對較高,多樣性指數(shù)變化范圍在2.04~3.58之間,與2019年的調(diào)查結(jié)果相比多樣性指數(shù)值增加了114.38%,與濟(jì)西濕地調(diào)查結(jié)果相比多樣性指數(shù)高36.12%[13,15],與徒駭河和小清河相比較,多樣性指數(shù)分別高7.60%、12.59%[16-17]。多樣性指數(shù)的差異與湖區(qū)生境密不可分,生境發(fā)生變化,生物群落多樣性在空間上會隨之作出響應(yīng),以便較快適應(yīng)新的生境。根據(jù)生物多樣性水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn),Shannon-Wiener多樣性指數(shù)和評價顯示玫瑰湖水質(zhì)狀況為輕污染-清潔,水環(huán)境質(zhì)量優(yōu)于白云湖(β-中污染)、小清河(α-中污染)和濟(jì)西濕地(β-中污染)[13]。與以往調(diào)查結(jié)果相比,玫瑰湖的浮游生物水質(zhì)評價結(jié)果變化較大,水質(zhì)從2019的β-中污染提高到2020年的輕污染,表明湖區(qū)環(huán)境治理和生態(tài)保護(hù)對生物多樣性的提高及水環(huán)境的改善具有重要意義。因此,建立健全湖庫流域綜合治理長效機制,開展湖區(qū)分級保護(hù)區(qū)劃定工作,在保護(hù)區(qū)禁止一切不利于保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的經(jīng)濟(jì)社會活動和生產(chǎn)方式能很好的保護(hù)水生態(tài)環(huán)境。同時,在湖區(qū)淺水區(qū)通過種植水生植物,增強水體的生態(tài)調(diào)節(jié)能力。通過合理增殖放流慮食性魚類,充分利用水體,以魚養(yǎng)水,為區(qū)域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

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*通訊作者:白海鋒,E-mail:99953397@qq.com

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