2012-2022年遼河鐵嶺段水生生物多樣性指數(shù)變化研究

張欣然

(遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003)

遼河鐵嶺段地處遼寧省工業(yè)、農(nóng)業(yè)區(qū)，區(qū)域工業(yè)和農(nóng)業(yè)較為發(fā)達，長期以來遼河鐵嶺段的水生態(tài)環(huán)境一直是生態(tài)環(huán)境部門關(guān)注的重點區(qū)域，尤其是近些年來，國家加大對遼河水生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量力度，通過增大河道水量和降低入河污染物等綜合措施來提高遼河水生態(tài)環(huán)境狀況，使得遼河鐵嶺段水生態(tài)環(huán)境得到較為明顯的改善[1]。在河道水量、水質(zhì)改善的同時，河流水生生物多樣性成為流域水生態(tài)環(huán)境保護和規(guī)劃措施的重點，遼河鐵嶺段從2012年開始布置6個水質(zhì)監(jiān)測斷面定期對著生藻類、底棲動物進行同步觀測，并對其水生生物變化進行分析，取得一定的研究成果[2-6]，但這些成果均未對其河流水生生生物多樣性指數(shù)進行綜合分析，大都局限于某一類指標進行分析，缺乏系統(tǒng)性。近些年來，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)法在國內(nèi)較多河流水生生物多樣性指數(shù)綜合分析研究中取得較好的應用成果[7-15]，該指數(shù)通過對著生藻類進行多樣性指數(shù)的綜合分析，從而提高水生生物多樣性指數(shù)綜合分析的合理性和全面性。為提高遼河鐵嶺段水生生物多樣性指數(shù)分析的合理性，結(jié)合遼寧鐵嶺段6個水質(zhì)近10年著生藻類、底棲動物監(jiān)測情況，對河流水生生物多樣性指數(shù)變化特征進行分析，研究成果對遼河鐵嶺段水生生物多樣性保護和規(guī)劃措施的合理確定具有重要參考價值。

1 水生生物監(jiān)測

1.1 斷面分布

2012-2022年期間，在遼河鐵嶺段布設(shè)6個監(jiān)測斷面開展水生生物監(jiān)測。其中，遼河干流3個斷面，包括福德店、三合屯、珠爾山。一級支流斷面3個，分別為清河清遼斷面、柴河東大橋斷面和凡河黃河子斷面。其中福德店、三合屯、珠爾山3個水質(zhì)監(jiān)測斷面的水質(zhì)保護目標為Ⅵ類，清遼、柴河東大橋及凡河黃河子斷面的水質(zhì)保護目標為Ⅲ類。

1.2 著生藻類監(jiān)測情況

遼河干流斷面及各支流斷面共檢出著生藻類5門40種。其中硅藻門22種，綠藻門9種，藍藻門6種，裸藻門2種，隱藻門1種。福德店著生藻類生物密度為18950cell/cm2，優(yōu)勢種為硅藻門梅尼小環(huán)藻。三合屯斷面著生藻類生物密度為10800cell/cm2，優(yōu)勢種為硅藻門梅尼小環(huán)藻。珠爾山斷面2022年監(jiān)測著生藻類生物密度為5150cell/cm2，優(yōu)勢種為硅藻門雙頭輻節(jié)藻。通江口斷面監(jiān)測著生藻類生物密度為9100cell/cm2，優(yōu)勢種為硅藻門梅尼小環(huán)藻。清遼斷面監(jiān)測著生藻類生物密度為8800cell/cm2，優(yōu)勢種為硅藻門偏腫橋彎藻。東大橋斷面著生藻類生物密度為12900cell/cm2，優(yōu)勢種為硅藻門尖針桿藻。黃河子斷面著生藻類生物密度為21650cell/cm2，優(yōu)勢種為綠藻門實球藻。

1.3 底棲動物監(jiān)測情況

各監(jiān)測斷面主要監(jiān)測底棲動物3門29種。其中節(jié)肢動物門21種，軟體動物門5種，環(huán)節(jié)動物門3種。三合屯、珠爾山、通江口、清遼、黃河子斷面優(yōu)勢種為節(jié)肢動物門斑點小劃蝽，監(jiān)測生物密度均值分別為25、51、18、20、36個/m2；福德店斷面優(yōu)勢種為節(jié)肢動物門紋石蠶，生物密度為44個/m2；東大橋斷面優(yōu)勢種為節(jié)肢動物門山地亞美蜉，生物密度為27個/m2。

1.4 浮游植物監(jiān)測情況

監(jiān)測浮游植物的斷面為柴河、清河兩個斷面，其主要監(jiān)測浮游植物有6門47種，其中綠藻門20種、硅藻門14種、藍藻門6種、裸藻門4種、隱藻門2種、甲藻門1種。柴河斷面浮游植物生物密度為均值為1.2×106cell/L，優(yōu)勢種類均為藍藻門偽魚腥藻。清河監(jiān)測斷面浮游植物生物密度為均值為1.7×106cell/L，優(yōu)勢種類均為硅藻門顆粒直鏈藻。

2 評價方法及標準

shannon-Wiener多樣性指數(shù)法用于浮游(著生)植物評價，計算公式為：

(1)

式中，d-多樣性指數(shù)；S-種類數(shù)；ni-個體數(shù)；N-樣本個體總數(shù)。

底棲動物BI指數(shù)計算公式為：

(2)

式中，ni-第i類分類單元的個體數(shù)；ti-第i類分類單元的納污值；N-樣本總個體數(shù)。

水生生物多樣性指數(shù)按表1進行分類評價。

表1 水生生物多樣性指數(shù)評價標準

3 綜合評價結(jié)果

3.1 著生藻類生物多樣性指數(shù)

結(jié)合各監(jiān)測斷面2012-2022年著生藻類監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合浮游植物多樣性指數(shù)評價方法，對遼河鐵嶺段各監(jiān)測斷面2012-2022年生物多樣性指數(shù)進行綜合分析，結(jié)果見表2。

表2 遼河鐵嶺段2012-2022年生物多樣性指數(shù)分析結(jié)果

2012-2022年期間，各斷面著生藻類生物多樣性指數(shù)均值介于2.7～3.0之間。其中，清遼斷面生物多樣性指數(shù)為3.0，屬于清潔等級；其他5個斷面生物多樣性指數(shù)均小于3.0，屬于輕度污染等級。2012-2022年期間，福德店斷面著生藻類生物多樣性指數(shù)介于2.2～3.4之間，2014-2016年和2018-2020年這6年為清潔等級，其他年份為輕污染等級。三合屯斷面著生藻類生物多樣性指數(shù)介于2.0～3.6之間，2018、2020年為清潔等級，其他年份為輕污染等級。珠爾山斷面著生藻類生物多樣性指數(shù)介于2.2～3.5之間，2016、2018、2019年為清潔等級，其他年份為輕污染等級。清遼斷面著生藻類生物多樣性指數(shù)介于2.4～3.5之間，2014年、2017-2019年、2021年這5年為清潔等級，其余年份均屬于輕污染等級。東大橋斷面著生藻類生物多樣性指數(shù)介于2.4～3.5之間，2014年、2019-2021年均為清潔等級，其余年份均屬于輕污染等級。黃河子斷面著生藻類生物多樣性指數(shù)介于2.3～4.1之間，2014年、2017-2019年為清潔等級，其余年份均為輕污染等級。

3.2 底棲動物BI指數(shù)

在遼河鐵嶺段各監(jiān)測斷面著生藻類生物多樣性指數(shù)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合底棲動物BI指數(shù)計算方法，對遼河鐵嶺段2012-2022年底棲動物指數(shù)進行綜合分析，結(jié)果見表3。

表3 遼河鐵嶺段2012-2022年底棲動物BI指數(shù)分析結(jié)果

2012-2022年期間，福德店斷面底棲動物BI指數(shù)介于3.2～7.2之間，2020-2021年屬于最清潔等級，2014、2018、2020、2022年屬于清潔等級，2019年屬于輕度污染等級，2017年屬于中度污染等；三合屯斷面底棲動物BI指數(shù)介于3.1～7.4之間，2016、2021年屬于最清潔等級，2014、2018、2020、2022年屬于清潔等級，2019年屬于輕污染等級，2017年屬于中度污染等級；珠爾山斷面底棲動物BI指數(shù)介于4.4～7.6之間，2018-2022年屬于清潔等級，2017年屬于輕污染等級，2014年和2016年屬于中度污染等級；清遼斷面底棲動物BI指數(shù)介于3.1～8.0之間，2016年、2019年、2020-2021年屬于最清潔等級，2017年屬于清潔等級，2018、2022年屬于輕度污染等級，2014年屬于中度污染等級；東大橋斷面底棲動物BI指數(shù)介于3.0～7.6之間，2021年為最清潔等級，2017年、2019-2020年為清潔等級，2014、2022年為輕度污染等級，2016、2018年為中度污染等級；黃河子斷面底棲動物BI指數(shù)介于4.5～7.4之間，2022年為清潔等級，2016-2018年和2020-2021年為輕度污染等級，2014、2019年為中度污染等級。

4 主要結(jié)論

(1)遼河干流各斷面生物多樣性指數(shù)、底棲動物BI指數(shù)均總體呈現(xiàn)遞增變化，其中硅藻門梅尼小環(huán)藻為主要優(yōu)勢藻類，主要優(yōu)勢底棲動物為節(jié)肢動物門斑點小劃蝽。

(2)在進行生物多樣性指數(shù)評估時，要對監(jiān)測斷面的著生藻類、浮游植物、底棲動物結(jié)合區(qū)域河段實際情況進行合理分類，確定主要優(yōu)勢種類后在進行分類統(tǒng)計，從而提高多樣性指數(shù)評估的合理性。

(3)不同季節(jié)水質(zhì)污染程度對于斷面多樣性指數(shù)影響較大，在后續(xù)研究應重點關(guān)注季節(jié)水質(zhì)以及溫度對河流多樣性指數(shù)的影響。