余 飛， 丁國(guó)際， 鄭樂平， 穆 莉， 張 明

(上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，上海200444)

贛江上游河流眾多，水利資源豐富，為當(dāng)?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)和生活用水、水運(yùn)及旅游事業(yè)等提供了優(yōu)越的條件.流域內(nèi)鎢、稀土、氟鹽化工、臍橙四大產(chǎn)業(yè)集群和一批主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)快速成長(zhǎng)，已形成了一定規(guī)模的工業(yè)格局.資源性工業(yè)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程對(duì)水資源的有效利用和保護(hù)提出了更高的要求.掌握水資源和水環(huán)境的本底，對(duì)完善現(xiàn)有的水環(huán)境管理技術(shù)與方法，實(shí)現(xiàn)流域可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義.

大型底棲動(dòng)物的生命周期相對(duì)較長(zhǎng)，移動(dòng)能力相對(duì)較弱，因而具有一定的穩(wěn)定性.同時(shí)，大型底棲動(dòng)物對(duì)環(huán)境質(zhì)量變化敏感，比較容易采集和易于進(jìn)行種類鑒定，這些特點(diǎn)使其成為了水環(huán)境質(zhì)量的常用指示生物之一［1-3］.此外，底棲動(dòng)物在湖泊和河流等水生態(tài)系統(tǒng)中作為次級(jí)消費(fèi)者，在物質(zhì)和能量循環(huán)中扮演著重要的角色，是了解水生態(tài)系統(tǒng)中污染物的生物積累和遷移的重要一環(huán)［4-8］.國(guó)內(nèi)外已開展了大量利用大型底棲動(dòng)物對(duì)河流健康的評(píng)價(jià)工作.例如，Vannote等［9］利用大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)完整性，進(jìn)行了水生態(tài)功能分區(qū)檢定和河流健康評(píng)價(jià).贛江流域底棲動(dòng)物的調(diào)查和研究，雖然已有較長(zhǎng)的歷史，但主要集中在贛江下游鄱陽湖及周邊連通湖泊［10-13］，流域規(guī)模的調(diào)查和研究較為匱乏.為此，本研究在贛江豐水期對(duì)贛江上游流域的大型底棲動(dòng)物進(jìn)行了調(diào)查，并分析了大型底棲動(dòng)物的多樣性、多維尺度及生境特征等，以期為贛江流域功能分區(qū)和水資源的有效利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 贛江上游流域概況和采樣點(diǎn)布設(shè)

贛江上游流域位于江西省南部贛州市境內(nèi)，山嶺起伏，氣候溫和，水量豐沛，河流縱橫.眾多支流分別匯入章水和貢水，最終在贛州兩江匯入贛江.為了比較詳細(xì)地了解贛江上游流域底棲動(dòng)物的分布特征，依照水生態(tài)功能區(qū)劃分，將上游流域分為A1～A6 6個(gè)區(qū)域(見圖1).A1設(shè)采樣點(diǎn)14個(gè)(編號(hào)為6～19)，涵蓋上猶江、龍華江、章江，其中上猶江和龍華江均建有水利設(shè)施，河灘以沙灘為主;章江沿岸工廠和居民區(qū)密布.A2設(shè)采樣點(diǎn)8個(gè)(編號(hào)為1～5，20，71，75)，涵蓋贛州市轄區(qū)、萬安水庫及上游合流的貢江.這一區(qū)域人為擾動(dòng)較多，水深流急.A3設(shè)采樣點(diǎn)18個(gè)(編號(hào)為21～36，76，78)，涵蓋桃江，上游沿岸有較多的礦工廠.A4設(shè)采樣點(diǎn)7個(gè)(編號(hào)為37～42，77)，涵蓋平江，上游有大型水庫一座，河流底質(zhì)以砂為主.A5設(shè)采樣點(diǎn)16個(gè)(編號(hào)為43～56，72，73)，涵蓋梅江、琴江，梅江上游有水庫，沿岸為山脈，植被覆蓋率高.A6設(shè)采樣點(diǎn)15個(gè)(編號(hào)為57～70，74)，涵蓋綿水、湘水、廉水，其中綿水兩岸植被茂盛，水草豐富.78個(gè)采樣點(diǎn)中的8個(gè)采樣點(diǎn)(編號(hào)為2，3，4，31，41，47，54，57)，由于受到采樣時(shí)水文等條件的影響未能采得樣品，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)被排除.

圖1 贛江上游流域采樣點(diǎn)Fig.1 Survey station of upper Ganjiang River basin

1.2 采樣時(shí)間和采樣方法

大型底棲動(dòng)物的調(diào)查在2009年6—7月間實(shí)施.

對(duì)定量樣品，在水深處使用彼得遜采泥器采樣，在淺水處或岸邊使用定量框采樣，每個(gè)采樣點(diǎn)樣品采集3次;對(duì)定性樣品使用D型網(wǎng)采樣.使用60目篩網(wǎng)對(duì)采集得到的泥樣進(jìn)行淘洗，挑出大型底棲動(dòng)物置于白瓷盤中供鑒定、計(jì)數(shù)、稱量使用.樣品放入含有6%甲醛溶液的樣品瓶中保存.對(duì)大型底棲動(dòng)物的鑒定盡可能到種的水平［14-15］.

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

2 結(jié)果與討論

2.1 大型底棲動(dòng)物的種類和出現(xiàn)率

從贛江上游流域的70個(gè)采樣點(diǎn)共采集到33種大型底棲動(dòng)物.這些底棲動(dòng)物隸屬于3門5綱11科17屬，其中軟體動(dòng)物門23種，占69.7%;環(huán)節(jié)動(dòng)物門7種，占21.2%;節(jié)肢動(dòng)物門3種，占9.1%.A1～A6檢出的大型底棲動(dòng)物種類數(shù)依次為12，10，18，10，11和25種.可見，A6檢出的種類數(shù)明顯多于其他區(qū)域，并且只有在A6檢出較多對(duì)水質(zhì)和生境變化較為敏感的軟體動(dòng)物門雙殼綱珠蚌科底棲動(dòng)物.

上游流域出現(xiàn)率大于20%的大型底棲動(dòng)物有河蜆(Corbicula fluminea)、耳型河螺(Rivularia auriculata)、刻紋蜆(Corbicula largillierti)、閃蜆(Corbicula nitens)和霍甫斯水絲蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)，相應(yīng)的出現(xiàn)率依次為44.7%，30.3%，25.0%，25.0%，24.2%.但是，只有耳型河螺、河蜆、霍甫斯水絲蚓在6個(gè)區(qū)域均被檢出，刻紋蜆和閃蜆僅分別在5個(gè)和4個(gè)區(qū)域被檢出.因此，從上游流域角度看，耳型河螺、河蜆、霍甫斯水絲蚓是最常見的大型底棲動(dòng)物，其中耳型河螺和霍甫斯水絲蚓較為適應(yīng)在細(xì)砂淤泥底質(zhì)和流速較緩的環(huán)境中生長(zhǎng)，而河蜆則適宜在粗砂、中砂底質(zhì)環(huán)境中生長(zhǎng)，對(duì)其他水文條件的要求不苛刻.

2.2 豐度和生物量

贛江上游流域及其6個(gè)區(qū)域內(nèi)，大型底棲動(dòng)物的豐度和生物量如圖2所示.可見，上游流域大型底棲動(dòng)物的平均豐度為95 ind/m2，其中A6的豐度最高，為120 ind/m2;A3位居第二，為108 ind/m2;低于平均豐度的區(qū)域有A1，A4和A5.豐度大小排序與種類數(shù)多寡排序相一致，其中A5的豐度最小，只有60 ind/m2，而A6的豐度比A5高一倍.這表明，即使在贛江上游流域分成較大的6個(gè)區(qū)域水平，豐度的分布也存在較大空間差異.

由圖2可見，大型底棲動(dòng)物的生物量分布特征與豐度分布特征存在明顯的差異.上游流域的平均生物量為176.0 g/m2.A1～A5的生物量均在平均生物量以下，其中A3的生物量最小，僅為97.7 g/m2; A6的生物量最高，達(dá)到了368.0 g/m2，比平均生物量高1倍以上.單位面積上單位個(gè)體的重量也以A6為最高，這是因?yàn)锳6檢出較多數(shù)量的體重相對(duì)較重的雙殼綱珠蚌科底棲動(dòng)物，這可能與此區(qū)域的自然條件未受到嚴(yán)重?cái)_動(dòng)有關(guān).

2.3 優(yōu)勢(shì)種

優(yōu)勢(shì)度是表示一個(gè)種在生物群落中的地位與作用的測(cè)定度.衡量?jī)?yōu)勢(shì)度的指標(biāo)主要有豐度、生物量及頻率.通常小個(gè)個(gè)體種類在豐度上占有優(yōu)勢(shì)，大個(gè)個(gè)體則在生物量上占有優(yōu)勢(shì).考慮到大型底棲動(dòng)物在個(gè)體大小上有很大的差異，本研究分別分析了豐度優(yōu)勢(shì)度(Y)與生物量?jī)?yōu)勢(shì)度(Y')，并定義優(yōu)勢(shì)度大于0.02的種為優(yōu)勢(shì)種.由表1和表2可見，在上游流域中，河蜆和耳型河螺無論是Y值還是Y'值均處于最高或較高的水平，因此，河蜆和耳型河螺是贛江上游流域的主要優(yōu)勢(shì)種.

圖2 大型底棲動(dòng)物的豐度和生物量Fig.2 Abundance and biomass of macrobenthos

在6個(gè)區(qū)域中，A2和A6的優(yōu)勢(shì)種分布特征比較特別.A2中河蜆的Y值和Y'值均為最高，且分別達(dá)到了0.47和0.28，具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì).A6的優(yōu)勢(shì)種在豐度和生物量上與其他5個(gè)區(qū)域均有所不同.

已有一些文獻(xiàn)指出，霍甫斯水絲蚓的豐度與有機(jī)物污染的程度呈正相關(guān)［16-17］.A1和A3中的霍甫斯水絲蚓的Y值分別為0.04與0.10，均是豐度上的優(yōu)勢(shì)種，提示了A1和A3存在一定程度的有機(jī)物污染.此外，有文獻(xiàn)指出，庫區(qū)內(nèi)水的流速降低和泥沙沉積量的加大可為寡毛類底棲動(dòng)物提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境［18-20］.A1的上游建有較多的水庫，這與該區(qū)域中霍甫斯水絲蚓成為優(yōu)勢(shì)種是否有關(guān)有待進(jìn)一步的調(diào)查.不過，由于大型底棲動(dòng)物中寡毛類底棲動(dòng)物的濕重很小，所有區(qū)域的寡毛類底棲動(dòng)物均未能成為生物量上的優(yōu)勢(shì)種.

表1 豐度優(yōu)勢(shì)度Y＞0.02的大型底棲動(dòng)物種類及其優(yōu)勢(shì)度Table 1 Species and abundance dominance of macrobenthos which abundance dominance Y＞0.02

表2 生物量?jī)?yōu)勢(shì)度Y'＞0.02的大型底棲動(dòng)物種類及其優(yōu)勢(shì)度Table 2 Species and biomass dominance of macrobenthos which biomass dominance Y'＞0.02

2.4 多樣性和均勻度

圖3為A1～A6底棲動(dòng)物的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H'和Pielou均勻度指數(shù)J.可見，二者的變化特征很相似.由于H'是反映豐度和均勻度的綜合指標(biāo)，H'和J的相似意味著J是影響H'的主要因素.6個(gè)區(qū)域中，A3和A6的H'值分別為2.40和2.36，J值分別為0.814和0.788，均處于H'和J值的最高水平范圍，表明了這2個(gè)區(qū)域有著相對(duì)較好的大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu).A2的H'和J值明顯小于其他區(qū)域，分別僅為0.432和0.188，這是因?yàn)楹油樖窃搮^(qū)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，從而使得均勻度指數(shù)變小，多樣性指數(shù)也變小，提示此區(qū)域的水環(huán)境可能受到了嚴(yán)重影響，大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)較為單一.

2.5 多維尺度分析

以上結(jié)果表明，流域內(nèi)大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)在空間上具有顯著差異.為此，結(jié)合樣點(diǎn)生境條件，對(duì)底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行多維尺度分析.圖4為多維尺度分析結(jié)果.可見，贛江上游樣點(diǎn)大致可以分為如下3類.

第1類樣點(diǎn)的數(shù)量最多，以A2，A4區(qū)域較多，主要分布在各支流中下游或是河流匯合處，底質(zhì)以粗砂為主，擾動(dòng)強(qiáng)烈，適宜河蜆的濾食特征.該區(qū)域檢出的物種以河蜆或同科生物占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，底棲敏感生物類群幾近消失，物種數(shù)也較少，這與這些區(qū)域位于水利設(shè)施下游和采砂活動(dòng)密集有關(guān).

第2類主要分布在A1西部區(qū)域和A3南部區(qū)域，底質(zhì)以淤泥為主.該區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富，企業(yè)排出的廢水對(duì)大型底棲動(dòng)物群落的影響較大，區(qū)域內(nèi)主要物種為霍甫斯水絲蚓、耳蘿卜螺等對(duì)重金屬和水體富營(yíng)養(yǎng)化有耐受力的物種.

第3類主要分布在A5，A6區(qū)域的上游或中游.這些樣點(diǎn)岸上植被豐富，水中水草茂盛，大型底棲動(dòng)物主要以耳型河螺為代表.水生植物給腹足綱生物提供了棲息、掩蔽和捕食的場(chǎng)所，符合Thomas［21］提出的螺-草互利理論.該區(qū)域中采集到的大型底棲動(dòng)物種類數(shù)最多，豐度和生物量最高，多樣性指數(shù)也處于最高水平，這也許與該區(qū)域河流受到人為擾動(dòng)相對(duì)最少有關(guān).

圖3 大型底棲動(dòng)物的多樣性指數(shù)H'和均勻度指數(shù)JFig.3 Shannon-Wiener index H'and Pielou species evenness index J of macrobenthos

圖4 多維尺度分析Fig.4 Analyse on multidimensional scaling

本研究結(jié)果與2007年胡茂林等［22］對(duì)贛江中游泰和段部分采樣點(diǎn)的考察結(jié)果相比，主要種類的差異較大.這是因?yàn)樘┖投嗡O(shè)采樣點(diǎn)沿江而下，生境與上游樣點(diǎn)大不相同，因此，所反映的水文狀況(流速、底質(zhì))也具有較大差異.2009年6月，方亞紅等［23］對(duì)贛江下游袁河流域進(jìn)行了大型底棲動(dòng)物考察.相較而言，本考察采得的軟體動(dòng)物較多而水生昆蟲較少，各采樣點(diǎn)豐度和生物量均大于下游袁河，優(yōu)勢(shì)種和生物多樣性指數(shù)H'近似，這可能是與上游流域與下游流域所受到的影響類型和影響程度類似有關(guān).

3 結(jié)束語

贛江上游大型底棲動(dòng)物總體上處于一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境，物種比較豐富，群落結(jié)構(gòu)均勻，生物密度和生物量均較大.但是，個(gè)別區(qū)域所面對(duì)的人類干擾壓力很大.例如，建有較多水壩筑壩的區(qū)域及河床挖沙活動(dòng)廣泛的區(qū)域，底棲敏感生物類群幾近消失，物種數(shù)也較少.礦山使大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，耐污種占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì).

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