賈麗，黃雪梅，張秋英，陳琪，劉佳欣，白海鋒

（1.濟(jì)南市水文中心，山東 濟(jì)南 250013；2.濟(jì)南天下第一泉風(fēng)景區(qū)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250000；3.大連海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧大連 116023；4.陜西省黃河研究院，陜西 西安 710127）

大明湖（36°40'N，117°01'E）位于山東省濟(jì)南市歷下區(qū)北部，是由濟(jì)南眾多泉水匯流而成，湖水經(jīng)濼水河注入小清河，面積46.0 hm2，平均水深2~3 m[1]。大明湖屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季雨量集中，秋季溫和涼爽，冬季雪少寒冷。湖區(qū)年平均氣溫14.2 ℃，極端最高氣溫42.5 ℃（7 月份），極端最低氣溫-18.9 ℃（1 月份）。年平均日照時(shí)數(shù)為2 444 h，年平均無(wú)霜期251 d，年平均降水量為685 mm，年最大降水量822 mm，年平均相對(duì)濕度65.4% ，年平均風(fēng)速2.7 m/s[2]。

浮游生物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，對(duì)環(huán)境變化敏感。通過(guò)“上行效應(yīng)”調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)平衡，是評(píng)價(jià)水環(huán)境質(zhì)量變化與水生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指示生物[3]。近年來(lái)，隨著大明湖周邊城市化進(jìn)度的加快，人類(lèi)頻繁的社會(huì)活動(dòng)、過(guò)度的養(yǎng)殖捕撈、水體污染和大氣污染等，對(duì)湖區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，導(dǎo)致浮游生物的生存環(huán)境發(fā)生了變化，群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了演替[4]?，F(xiàn)對(duì)大明湖浮游生物群落和多樣性進(jìn)行調(diào)查，擬為濟(jì)南地區(qū)水生生物資源的保護(hù)和水生態(tài)健康評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查時(shí)間及點(diǎn)位

2021 年9—10 月份。設(shè)置4 個(gè)調(diào)查點(diǎn)位（D1—D4）（圖1）。其中，D1 位于湖的西部敞水區(qū)，D2 位于湖的中部敞水區(qū)，D3 位于湖的東部敞水區(qū)，D4 位于小東湖區(qū)。在每個(gè)調(diào)查點(diǎn)位設(shè)置3 個(gè)平行采樣點(diǎn)，共12 個(gè)。

圖1 大明湖調(diào)查點(diǎn)位

1.2 浮游生物采集與種類(lèi)鑒定

根據(jù)大明湖水流及水深的具體情況，以及《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊(cè)》，對(duì)浮游動(dòng)、植物進(jìn)行定性和定量采樣。

浮游植物定性采樣：用25 #浮游生物網(wǎng)采集，在水面下0.5 m 處呈“∞”形拖拽；定量采樣：用5 L有機(jī)玻璃采水器，在水面下0.5 m 處采集水樣1 L?，F(xiàn)場(chǎng)在定性、定量樣品中加入1.5%（體積比）魯哥試劑固定，帶回實(shí)驗(yàn)室，靜置沉淀24 h 后濃縮至30 mL待檢。浮游植物的細(xì)胞計(jì)數(shù)用400 倍生物顯微鏡，種類(lèi)鑒定參照文獻(xiàn)[5]。

浮游動(dòng)物的定性采樣方法同浮游植物。定量采樣：使用5 L 有機(jī)玻璃采水器，采集上、中、下3 層水樣并均勻混合；輪蟲(chóng)和原生動(dòng)物定量采樣方法：從混合水樣中取1 L，加入1.0%（體積比）魯哥試劑固定，帶回實(shí)驗(yàn)室，沉淀24 h 后，濃縮并定容至30 mL。枝角類(lèi)與橈足類(lèi)定量采樣方法：采水器取均勻混合水樣50 L，用25# 浮游生物網(wǎng)過(guò)濾濃縮，用4%的甲醛溶液現(xiàn)場(chǎng)固定后，帶回實(shí)驗(yàn)室鏡檢、分類(lèi)與計(jì)數(shù)，種類(lèi)鑒定參照文獻(xiàn)[6]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 浮游生物群落多樣性

采用Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H′）對(duì)浮游生物物種進(jìn)行分析。計(jì)算公式為：H′=-∑Pilog2Pi。式中：Pi——第i種的個(gè)體數(shù)與總個(gè)體數(shù)的比值。生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 生物多樣性分級(jí)及水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[7]

1.3.2 浮游生物群落優(yōu)勢(shì)種優(yōu)勢(shì)種的確定采用優(yōu)勢(shì)度（Y），計(jì)算公式為：

式中：Ni——第i種生物的個(gè)體數(shù)，個(gè)；N——所有種類(lèi)的總個(gè)體數(shù)，個(gè)；fi——某種浮游生物出現(xiàn)的頻率，%。Y≥0.02 的物種確定為優(yōu)勢(shì)種[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游生物群落組成

大明湖共鑒定出浮游植物5 門(mén)49 種，綠藻門(mén)（24 種）最為豐富，其次是硅藻門(mén)（15 種）、藍(lán)藻門(mén)（6種）、隱藻門(mén)（3 種）和裸藻門(mén)（1 種）（圖2）。各調(diào)查點(diǎn)位浮游植物的門(mén)類(lèi)組成和物種數(shù)存在差異，其中種類(lèi)數(shù)最多的調(diào)查點(diǎn)位是D2（25 種）。

圖2 浮游植物種類(lèi)組成

浮游動(dòng)物共鑒定出4 類(lèi)10 種，其中原生動(dòng)有4 種，占比為40.00%；輪蟲(chóng)3 種，占總種類(lèi)30.00%；枝角類(lèi)和橈足類(lèi)共占30.00%（圖3）。浮游動(dòng)物種類(lèi)組成在不同調(diào)查點(diǎn)位上存在差異，其中種類(lèi)數(shù)最多的調(diào)查點(diǎn)位是D1（6 種）。

圖3 浮游動(dòng)物種類(lèi)組成

2.2 浮游生物密度和生物量

浮游植物密度為9.73×106~40.90×106cells/L，平均密度為26.31×106cells/L，其中藍(lán)藻門(mén)種類(lèi)的密度最大，占比52.87%，其次是綠藻門(mén)（圖4）。生物量為21.561~33.177 mg/L，平均生物量為28.964 mg/L，其中硅藻門(mén)種類(lèi)生物量占62.46%，其次是綠藻門(mén)。浮游植物密度和生物量在各調(diào)查點(diǎn)位存在差異。

圖4 浮游植物密度和生物量占比

浮游動(dòng)物密度為2.80~6.00 ind./L，平均密度為3.80 ind./L，密度主要取決于輪蟲(chóng)，占比62.79%。生物量為0.011~0.028 mg/L，平均生物量為0.018 mg/L，輪蟲(chóng)占總生物量的45.33%（圖5）。浮游動(dòng)物密度和生物量在各調(diào)查點(diǎn)位存在差異。

圖5 浮游動(dòng)物密度和生物量占比

2.3 浮游生物優(yōu)勢(shì)種及多樣性

浮游植物優(yōu)勢(shì)種有8 種。其中綠藻門(mén)4 種，雙棘柵藻（Scenedesmus bicaudatus）、四尾柵藻（Scenedesmus quadricauda）、二形柵藻（Scenedesmus dimorphus）和直角十字藻（Crucigenia rectangularis）；藍(lán)藻門(mén)3 種，微小平裂藻（Merismopedia tenuissima）、點(diǎn)狀平裂藻（Dinoflagellates punctate）和中華尖頭藻（Raphidiopsis sinensia）；硅藻門(mén)1 種，肘狀針桿藻丹麥變種（Synedra ulna var. danica）。

浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種有8 種。其中原生動(dòng)物2 種，球形砂殼蟲(chóng)（Difflugia globulosa）和盤(pán)狀表殼蟲(chóng)（Arcella discoides）；輪蟲(chóng)3 種，萼花臂尾輪蟲(chóng)（Brachionus calyciflorus）、裂足臂尾輪蟲(chóng)（Brachionus diversicornis）和前節(jié)晶囊輪蟲(chóng)（Asplachna priodonta）；枝角類(lèi)1 種，長(zhǎng)額象鼻溞（Bosmina Longirostirs）；橈足類(lèi)2 種，英勇劍水蚤（Cyclops strennus）和無(wú)節(jié)幼體（Nauplius）。

浮游植物H′為2.123~2.937，平均值為2.554，最高值出現(xiàn)在D1 調(diào)查點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在D3 調(diào)查點(diǎn)位；浮游動(dòng)物H′為1.664~2.521，平均值為1.935，最高值出現(xiàn)在D1 調(diào)查點(diǎn)位，最小值出現(xiàn)在D2 調(diào)查點(diǎn)位（圖6）。參照生物多樣性指數(shù)水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[7]，依據(jù)浮游植物和浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)，大明湖秋季水質(zhì)呈現(xiàn)中污染。

圖6 浮游生物Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)

3 討論

浮游生物的生活史與湖泊的自然水文密切相關(guān)，其種類(lèi)、密度和多樣性直接影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。本次調(diào)查共鑒定浮游生物59 種，以綠藻和原生動(dòng)物占主導(dǎo)，優(yōu)勢(shì)種主要為中華尖頭藻、四尾柵藻、萼花臂尾輪蟲(chóng)和前節(jié)晶囊輪蟲(chóng)，其種類(lèi)組成具有典型的北方湖庫(kù)浮游生物群落結(jié)構(gòu)特征[9-10]。相比2015 年大明湖調(diào)查的36 種浮游植物[11]，本次調(diào)查的浮游植物種類(lèi)數(shù)有所增加，而與同一區(qū)域的小清河濟(jì)南段28 種浮游動(dòng)物[12]相比，本次調(diào)查種類(lèi)數(shù)相對(duì)較少。種類(lèi)及優(yōu)勢(shì)種間的差異主要與該湖泊所處的地理位置和生態(tài)環(huán)境有關(guān)。

浮游生物多樣性指數(shù)是表示生物群落內(nèi)種類(lèi)多樣性的程度的量綱數(shù)值，通過(guò)結(jié)合生物種類(lèi)、數(shù)量等參數(shù)，客觀地反映生境對(duì)生物產(chǎn)生的綜合累積效應(yīng)，多樣性指數(shù)越高，群落結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定[13]。本次調(diào)查中，大明湖浮游生物多樣性指數(shù)為1.664~2.937，平均值2.245，整體處于較好水平；綜合浮游植物和浮游動(dòng)物水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，該湖區(qū)水質(zhì)處于中污染狀態(tài)，與2017 年大明湖（1.144）[14]水質(zhì)相比，有很大提高，與小清河濟(jì)南段春季水質(zhì)（2.740）[15]基本相同。整體看來(lái)，與濟(jì)南其他水域相比，大明湖水質(zhì)有所提高。

大明湖是由城內(nèi)泉水和河水匯流而成的天然湖泊，其清潔水源主要來(lái)自市區(qū)諸泉的匯聚。據(jù)分析，大明湖每天需要清潔水源3.83×104m3，經(jīng)過(guò)擴(kuò)建后，總面積由74.0 hm2擴(kuò)大到103.4 hm2，新增水面11.7 hm2，湖內(nèi)環(huán)境容量有所提高[16]。近幾年，雖然經(jīng)過(guò)底泥疏浚、環(huán)湖截污、種植水生植物和控制漁業(yè)發(fā)展等一系列綜合整治措施，湖區(qū)透明度提高，水體富營(yíng)養(yǎng)化得到緩解，但由于湖區(qū)內(nèi)水體流動(dòng)速度較慢，蘊(yùn)含豐富營(yíng)養(yǎng)鹽的內(nèi)源沉積物污染源仍然存在，湖水富營(yíng)養(yǎng)化反彈頻繁。因此，首先應(yīng)繼續(xù)加大治污力度，收集和攔截全部排向大明湖的生活污水，實(shí)現(xiàn)污水的“零入湖”。同時(shí)增加湖區(qū)噴水設(shè)施，加強(qiáng)水體與空氣的交換，提高水體的自?xún)裟芰?。其次，根?jù)湖庫(kù)水體保護(hù)要求，在湖區(qū)種植水生植物等，增強(qiáng)水體的生態(tài)調(diào)節(jié)能力，減少內(nèi)源沉積污染物的潛在污染。此外，在保護(hù)水環(huán)境質(zhì)量的同時(shí)，通過(guò)科學(xué)增殖放流，合理利用水體，以漁凈水，為濟(jì)南市水生態(tài)保護(hù)和區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。