太子河流域底棲動物群落結構及其與環境因子的關系

殷旭旺，韓潔，王博涵，金文，楊璐，陳海，吳丹

（大連海洋大學水產與生命學院，遼寧省水生生物學重點實驗室，遼寧 大連 116023）

太子河流域底棲動物群落結構及其與環境因子的關系

殷旭旺，韓潔，王博涵，金文，楊璐，陳海，吳丹

（大連海洋大學水產與生命學院，遼寧省水生生物學重點實驗室，遼寧 大連 116023）

2012年9月對太子河流域39個采樣點的底棲動物群落和水體環境因子特征進行野外調查，并運用香農威納指數、均勻度指數和典范對應分析等方法分析底棲動物的群落結構。結果表明：在太子河流域共采集到底棲動物61種，以雙翅目、蜉蝣目為主，各采樣點底棲動物平均密度為0.64×103ind/m2，平均生物量為20.03g/m2，香農威納指數和均勻度指數平均值分別為2.14和0.52。典范對應分析表明：影響太子河流域底棲動物群落的主要水體環境因子是總氮、流量和氨氮。綜合分析得出：太子河流域受到了輕度污染。

太子河流域；底棲動物；環境因子

底棲動物常作為河流生態系統中的指示類群，在河流生態系統中有十分重要的生態學作用和意義[1-4]。底棲動物采集方便、有著固定的棲息環境和對水環境干擾較為敏感等優點，常用作水生生物評價指標[4,5]，而水環境的改變會影響底棲動物群落的組成、多樣性及分布，不同的底棲動物對水環境的適應性及水體污染等因素的敏感程度也不同[6-9]。因此，利用底棲動物群落結構特征和優勢物種等參數能準確反應水質情況，在一定程度上反映河流生態系統的健康狀況[10,11]。

太子河是遼寧省本溪市生活用水的主要水源，近年來，關于太子河流域水生生物的調查研究已經有了一定報道[10,11]，但多數關注的是太子河流域的分區狀況及底棲動物群落結構的研究，對底棲動物群落結構與環境因子的研究相對較少。為了更好地研究太子河流域的底棲動物群落特征及其與環境因子的關系，2012年9月在太子河流域進行野外調查，以初步了解太子河流域底棲動物群落結構特征、底棲動物群落與水體環境因子的關系，為太子河流域河流生態學的研究提供一定參考。

1 材料和方法

1.1 采樣點設置

太子河上游位于長白山的山區，海拔均在500m以上，流域內森林茂盛，植被較多，流域內底質多為鵝卵石和石塊，無沖淤，河床穩定。太子河的中上游區域有近百條支流，面積大于100 km2的河流有9條，上游主要底質為鵝卵石，中下游底質為沙石。在太子河流域各城市的代表性支流上，共設置39個采樣點（圖1）[10,11]。

圖1 太子河流域采樣點分布Fig.1 The sampling sites distributed in Taizihe River Basin

1.2 樣品采集及水環境因子測定

在太子河流域各采樣點的100m范圍內，利用索伯網采集2個平行樣本。將采集到的底棲動物與水中的雜質分開，置于100mL樣品瓶中，現場用75%的酒精固定，帶回實驗室。在OLYMPUS顯微鏡或者解剖鏡下鑒定、計數底棲動物，根據資料，將底棲動物鑒定到最低分類單元[12-14]。

在采樣點現場測定水中溶解氧（DO）含量、水體流速（velocity）、流量（flow）、河寬（width）、水深（depth）、水溫（Temp）和pH，采集水樣帶回實驗室中測定總磷（TP）、電導率（Cond）、硬度（TD）、總氮（TN）和氨氮（NH3-N）含量[15-17]。

1.3 數據統計分析

底棲動物群落特征數據用Excel2003進行分析，PCA和CCA在Canoco4.5上進行，利用Biodiversity pro2.0計算香農威納指數和均勻度指數，太子河采樣圖及各點位底棲動物群落結構特征分析用ArcMap完成[15-17]。

2 結果與分析

2.1 太子河流域底棲動物群落結構特征

在太子河流域共鑒定出底棲動物13目61種，物種主要以雙翅目、蜉蝣目為主。雙翅目物種數最高，為21種，蜉蝣目為10種，毛翅目7種，蜻蜓目和基眼目各5種，無吻蛭目和顫蚓目各3種，襀翅目為2種，端足目、吻蛭目、十足目、真瓣鰓目和鞘翅目物種數較少，均為1種。雙翅目密度最高，占總密度的50.23%，其次為顫蚓目，密度占比為22.76%，蜉蝣目占比為21.88%，毛翅目、蜻蜓目、基眼目、襀翅目、十足目、端足目、真瓣鰓目、無吻蛭目、吻蛭目和鞘翅目密度占比較少（表1）。

表1 底棲動物的物種數和密度所占比例Tab.1 The number and density percentage of macrobenthos collected in Taizihe River Basin

太子河流域底棲動物平均物種數為4種，最高在T7點位，為13種。底棲動物密度平均值為0.64×103ind/m2，最高在T31點位，為5.56×104ind/m2。底棲動物生物量平均值為20.03 g/m2，最高在T32點位，為208.98 g/m2。底棲動物平均香農威納指數為2.15，最高點位于T9，為3.32；平均均勻度0.52，最高點位在T7，為0.89（圖2）。

圖2 太子河流域底棲動物群落結構特征的分析Fig.2 The community structure ofmacrobenthos in Taizihe River Basin

2.2 太子河流域底棲動物群落與環境因子的相關性

2.2.1 太子河流域水環境因子特征

由表2可知，太子河流域平均水溫為19.34℃，水體為堿性，平均河寬為39.83m，平均水深為60.53m，水體平均流速為0.50m/s，平均流量20.80m3/s（表2）。

表2 太子河流域水環境因子（平均值±標準差）Tab.2 The environmental factors（Mean±SD）in Taizihe River Basin

2.2.2 太子河流域底棲動物群落結構水環境因子的相關性

對太子河流域12種水文和水環境因子進行主成分分析（PCA），篩選出溶解氧、總氮、河寬、氨氮和流量5個水環境主要因子（圖3）。

太子河流域底棲動物密度和環境因子的CCA分析結果顯示（圖4）：在太子河流域總氮（P=0.008， F=1.90）、流量（P=0.009，F=1.78）和氨氮（P=0.04，F=1.43）是主要影響底棲動物群落的環境因子。氨氮、總氮和溶解氧對第二軸影響較大，流速、河寬對第一軸影響較大（圖4），河寬及溶解氧對底棲動物群落結構也有一定的影響。

圖3 太子河流域水體環境因子主成分分析（PCA）Fig.3 Principal com ponent analysis of hydrological environmental factors in Taizihe River Basin

圖4 太子河流域底棲動物群落與環境因子的CCA排序圖Fig.4 Canonical correspondence analysis of species-environmental relationship in Taizihe River Basin

3 討論

調查發現：太子河流域共有61種底棲動物，雙翅目物種數和密度最高，其次為蜉蝣目，雙翅目主要以搖蚊為主，T3、T4等點位密度高。搖蚊幼蟲為典型的耐污種[18,19]，說明太子河流域部分地區受到了污染。大多數蜉蝣目物種為清潔種，如韋氏四節蜉Baetisvaillanti等，說明太子河流域部分地區水體質量相對較好。太子河流域上游大部分地區為鵝卵石底質，水質清澈，生境較好，底棲動物物種數，及香農威納指數相對較高；中下游大部分地區為沙石底，生境較上游差，底棲動物物種數及香農威納指數相對較低。底棲動物群落香農威納指數常被作為評價水體質量的工具來評價水體的質量[13]。太子河流域底棲動物群落的香農威納指數變化為2～3，平均為2.14。香農威納指數的范圍為2～2.5為輕度污染[20]，表明太子河流域水體為輕度污染。

典范對應分析表明：太子河流域底棲動物受到溶解氧、總氮、河寬、氨氮含量和流量的影響較為嚴重，其中主要影響底棲動物群落結構的環境因子是流量和總氮、氨氮含量。河流中的總氮的含量是評價水體中營養物質污染程度的重要指標[21]。此次調查中總氮平均含量為3.70mg/L，氨氮含量平均值為0.94mg/L，流量平均值為0.50m/s，其對底棲動物群落結構起主要作用，與底棲動物群落呈正相關性，對太子河流域底棲動物的繁殖及分布起重要作用。研究表明：水體流量減少會導致底棲動物對生境的適宜性降低，影響底棲動物群落的密度、生物量及多樣性指數等特征[22,23]。太子河流域不同區域的水體流量不同，底棲動物群落的分布也不同。氨氮抑制底棲動物群落的生長，降低底棲動物的繁殖率，對太子河流域底棲動物的影響很大。溶解氧和河寬均對底棲動物群落有一定影響。溶解氧對底棲動物群落結構呈負相關性，含量較低甚至導致底棲動物的死亡；河寬對底棲動物群落結構呈正相關性。太子河流域溶解氧含量較高，平均值為9.44mg/L，適合底棲動物群落的生長與繁殖。

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Macrobenthic Community and Relationship with Environmental Factors in Taizi River Basin

YIN Xu-wang,HAN Jie,WANG Bo-han,JINWen,YANG Lu,CHEN Hai,WU Dan
（Liaoning Provincial Key Laboratory for Hydrobiology,College of Fisheriesand Life Science,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China）

Themacrobenthic community structure was surveyed in 39 sapling sites in Taizihe River Basin in September of 2012 to show the relationship between the community structure of the macrobenths and the associated environmental factors by Shannon-Weiner index,Pielou index ofmacroinvertebrate and Canonicalcorrespondence analysis.Therewere 61macrobentic specieswere found in Taizihe River Basin,w ith average density of 0.64×103ind/m2,Shannon-Wiener index of 2.14 and Pielou index of 0.52. Canonical correspondence analysis revealed thatmacrobenthic community structurewas heavily determ ined by levels of totalnitrogen（TN）and NH3-N,and water current.The findings indicate that thewater in TaiziRiver Basinwas found to be lightly polluted.

Taizihe River Basin;macrobenthos;environmental factor

S932.8

A

1005-3832（2017）03-0040-05

2016-12-20

殷旭旺（1980-），男，副教授，從事水域生態學研究.E-mail:yinxuwang@dlou.edu.cn