贛江上游流域豐水期大型底棲動物群落的分布特征

余 飛， 丁國際， 鄭樂平， 穆 莉， 張 明

(上海大學環(huán)境與化學工程學院，上海200444)

贛江上游河流眾多，水利資源豐富，為當?shù)氐墓まr(nóng)業(yè)和生活用水、水運及旅游事業(yè)等提供了優(yōu)越的條件.流域內鎢、稀土、氟鹽化工、臍橙四大產(chǎn)業(yè)集群和一批主導產(chǎn)業(yè)快速成長，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)化進程對水資源的有效利用和保護提出了更高的要求.掌握水資源和水環(huán)境的本底，對完善現(xiàn)有的水環(huán)境管理技術與方法，實現(xiàn)流域可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義.

大型底棲動物的生命周期相對較長，移動能力相對較弱，因而具有一定的穩(wěn)定性.同時，大型底棲動物對環(huán)境質量變化敏感，比較容易采集和易于進行種類鑒定，這些特點使其成為了水環(huán)境質量的常用指示生物之一［1-3］.此外，底棲動物在湖泊和河流等水生態(tài)系統(tǒng)中作為次級消費者，在物質和能量循環(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］.國內外已開展了大量利用大型底棲動物對河流健康的評價工作.例如，Vannote等［9］利用大型底棲動物的群落結構完整性，進行了水生態(tài)功能分區(qū)檢定和河流健康評價.贛江流域底棲動物的調查和研究，雖然已有較長的歷史，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)模的調查和研究較為匱乏.為此，本研究在贛江豐水期對贛江上游流域的大型底棲動物進行了調查，并分析了大型底棲動物的多樣性、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數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 贛江上游流域概況和采樣點布設

贛江上游流域位于江西省南部贛州市境內，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.為了比較詳細地了解贛江上游流域底棲動物的分布特征，依照水生態(tài)功能區(qū)劃分，將上游流域分為A1～A6 6個區(qū)域(見圖1).A1設采樣點14個(編號為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施，河灘以沙灘為主;章江沿岸工廠和居民區(qū)密布.A2設采樣點8個(編號為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)域人為擾動較多，水深流急.A3設采樣點18個(編號為21～36，76，78)，涵蓋桃江，上游沿岸有較多的礦工廠.A4設采樣點7個(編號為37～42，77)，涵蓋平江，上游有大型水庫一座，河流底質以砂為主.A5設采樣點16個(編號為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設采樣點15個(編號為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個采樣點中的8個采樣點(編號為2，3，4，31，41，47，54，57)，由于受到采樣時水文等條件的影響未能采得樣品，在數(shù)據(jù)統(tǒng)計時被排除.

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

1.2 采樣時間和采樣方法

大型底棲動物的調查在2009年6—7月間實施.

對定量樣品，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，每個采樣點樣品采集3次;對定性樣品使用D型網(wǎng)采樣.使用60目篩網(wǎng)對采集得到的泥樣進行淘洗，挑出大型底棲動物置于白瓷盤中供鑒定、計數(shù)、稱量使用.樣品放入含有6%甲醛溶液的樣品瓶中保存.對大型底棲動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 結果與討論

2.1 大型底棲動物的種類和出現(xiàn)率

從贛江上游流域的70個采樣點共采集到33種大型底棲動物.這些底棲動物隸屬于3門5綱11科17屬，其中軟體動物門23種，占69.7%;環(huán)節(jié)動物門7種，占21.2%;節(jié)肢動物門3種，占9.1%.A1～A6檢出的大型底棲動物種類數(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檢出較多對水質和生境變化較為敏感的軟體動物門雙殼綱珠蚌科底棲動物.

上游流域出現(xiàn)率大于20%的大型底棲動物有河蜆(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個區(qū)域均被檢出，刻紋蜆和閃蜆僅分別在5個和4個區(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物，其中耳型河螺和霍甫斯水絲蚓較為適應在細砂淤泥底質和流速較緩的環(huán)境中生長，而河蜆則適宜在粗砂、中砂底質環(huán)境中生長，對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個區(qū)域內，大型底棲動物的豐度和生物量如圖2所示.可見，上游流域大型底棲動物的平均豐度為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.單位面積上單位個體的重量也以A6為最高，這是因為A6檢出較多數(shù)量的體重相對較重的雙殼綱珠蚌科底棲動物，這可能與此區(qū)域的自然條件未受到嚴重擾動有關.

2.3 優(yōu)勢種

優(yōu)勢度是表示一個種在生物群落中的地位與作用的測定度.衡量優(yōu)勢度的指標主要有豐度、生物量及頻率.通常小個個體種類在豐度上占有優(yōu)勢，大個個體則在生物量上占有優(yōu)勢.考慮到大型底棲動物在個體大小上有很大的差異，本研究分別分析了豐度優(yōu)勢度(Y)與生物量優(yōu)勢度(Y')，并定義優(yōu)勢度大于0.02的種為優(yōu)勢種.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)勢種.

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

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

已有一些文獻指出，霍甫斯水絲蚓的豐度與有機物污染的程度呈正相關［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)勢種，提示了A1和A3存在一定程度的有機物污染.此外，有文獻指出，庫區(qū)內水的流速降低和泥沙沉積量的加大可為寡毛類底棲動物提供適宜的生長環(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)勢種是否有關有待進一步的調查.不過，由于大型底棲動物中寡毛類底棲動物的濕重很小，所有區(qū)域的寡毛類底棲動物均未能成為生物量上的優(yōu)勢種.

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

表2 生物量優(yōu)勢度Y'＞0.02的大型底棲動物種類及其優(yōu)勢度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，H'和J的相似意味著J是影響H'的主要因素.6個區(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個區(qū)域有著相對較好的大型底棲動物群落結構.A2的H'和J值明顯小于其他區(qū)域，分別僅為0.432和0.188，這是因為河蜆是該區(qū)域的絕對優(yōu)勢種，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)境可能受到了嚴重影響，大型底棲動物群落結構較為單一.

2.5 多維尺度分析

以上結果表明，流域內大型底棲動物群落結構在空間上具有顯著差異.為此，結合樣點生境條件，對底棲動物群落結構進行多維尺度分析.圖4為多維尺度分析結果.可見，贛江上游樣點大致可以分為如下3類.

第1類樣點的數(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，底質以粗砂為主，擾動強烈，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優(yōu)勢，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)域位于水利設施下游和采砂活動密集有關.

第2類主要分布在A1西部區(qū)域和A3南部區(qū)域，底質以淤泥為主.該區(qū)域礦產(chǎn)資源豐富，企業(yè)排出的廢水對大型底棲動物群落的影響較大，區(qū)域內主要物種為霍甫斯水絲蚓、耳蘿卜螺等對重金屬和水體富營養(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.這些樣點岸上植被豐富，水中水草茂盛，大型底棲動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相對最少有關.

圖3 大型底棲動物的多樣性指數(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

本研究結果與2007年胡茂林等［22］對贛江中游泰和段部分采樣點的考察結果相比，主要種類的差異較大.這是因為泰和段所設采樣點沿江而下，生境與上游樣點大不相同，因此，所反映的水文狀況(流速、底質)也具有較大差異.2009年6月，方亞紅等［23］對贛江下游袁河流域進行了大型底棲動物考察.相較而言，本考察采得的軟體動物較多而水生昆蟲較少，各采樣點豐度和生物量均大于下游袁河，優(yōu)勢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.

3 結束語

贛江上游大型底棲動物總體上處于一個良好的生長環(huán)境，物種比較豐富，群落結構均勻，生物密度和生物量均較大.但是，個別區(qū)域所面對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.礦山使大型底棲動物群落結構發(fā)生了變化，耐污種占有絕對優(yōu)勢.

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