云南谷拉河底棲動物多樣性分布及影響因素研究

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2025.06.006

0 引言

谷拉河是右江水系的重要動脈，地處云南省東南部、廣西西部，百色大型水利樞紐上游，是云南通往“兩廣”的東大門，為滇桂省際河流，干流流經富寧縣城，位于“珠江源及西江北部源頭水保護帶”，其水生生物資源較為豐富，主要保護物種為卷口魚、葉結魚、暗色唇鯪、長臀、斑等。2011年12月，位于谷拉河中下游的“谷拉河特有魚類國家級水產種質資源保護區”被列為第五批國家級水產種質資源保護區，其生態與資源狀況對當地及下游地區的經濟發展、生態系統、人居環境以及社會和諧具有重要的戰略意義。2020年，水利部辦公廳印發了《水利部辦公廳關于印發2020年水生態水環境監測試點工作安排的通知》，谷拉河作為水利部水生態水環境監測試點河流之一，開始進行水質水生態監測。

底棲動物是淡水生態系統的一個重要生態類群，處于水生食物鏈的中間環節，可以促進有機質分解，凈化水體，又可作為魚類的天然優質餌料，在水生生態系統的能量循環和營養流動中起著重要作用[]，其群落結構和多樣性現狀和變化趨勢可以有效反映河流水生態系統狀況。開展河流中底棲動物群落研究，有助于更加全面地認識河流生態系統，進一步了解水生動物與河流系統的相互作用關系，對河流系統的生態保護與恢復具有重要的參考價值和指導意義[2-3] 。

根據2021年谷拉河健康評價結果，谷拉河健康綜合評定為“亞健康”，生物狀況是影響谷拉河健康狀況的主要因素。目前對谷拉河水生生物的研究僅涉及魚類4，對底棲動物的研究未見報道。本文以谷拉河大型底棲動物為研究對象，通過連續3a春、夏兩季對谷拉河底棲動物進行監測，分析評價谷拉河底棲動物多樣性水平和時空分布特征，評估水生態狀況，對底棲動物與環境參數進行相關性檢驗，分析受環境影響因素較大的底棲動物指標以及對底棲動物影響較大的環境參數，從而分析谷拉河水生態狀況受損的主要因素，為該水域的水生生物多樣性保護和水生態系統管理決策提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況與樣點布設

谷拉河位于東經 105^°27^′47^′′～106^°11^′52^′′ ，北緯23^°25^′57^′′～23^°55^′18^′′ ，是珠江流域右江水系上游馱娘江右岸一級支流，發源于富寧縣花甲鄉戈博新寨附近（海拔高程 1 350m ），流域面積 3 362km² ，河長162km ，落差 1339.7m 。流域內多年平均徑流量10.06億 m^3[5] ，水資源時間分布極不均勻，汛期（5～10月）水資源量占全年總量的 78.7% ，枯季（11月至次年4月）水資源量占全年總量的 21.3% 。多年平均降水量為 1110.0mm ;降水量的時間分布極不均勻，汛期降水量占全年總量的 84.4% ，枯季降水量占全年總量的15.6% 。流域內已建、在建小（二）型及以上水庫共9座，總庫容11 874.19 萬 m³ 。

2021～2023 年春季（4＼～5月）和夏季（8＼～9月）連續在谷拉河干流7個樣點開展6次底棲動物監測調查。樣點布設在河道上、中、下游的天然河道、電站匯水區等不同生境，涵蓋砂石、礫石、泥沙、基巖、有機底質等不同底質類型。7個布設樣點從上至下依次是S1（富寧水文站）S2（立地）、S3（平樂大橋）、S4（河邊）、S5（谷拉）、S6（百達壩前）S7（百民），見圖1。

1.2 樣品采集與物種鑒定

參照HJ710.8—2014《生物多樣性觀測技術導則淡水底棲大型無脊椎動物》中的方法采集樣本。淺水區使用索伯網和手抄網，電站匯水區等水深的區域使用彼得生采泥器和D型手抄網進行定量樣品的采集，不同生境的底棲動物在每個樣點定量采樣3～4次。同時，使用踢網、抄網法、拾取法和翻石法等進行定性樣品采集。將采集到的樣品置于白瓷盤中，加入少許清水后借助鑷子、吸管等工具進行初步分揀，不同類型的樣品分類保存于不同的采樣瓶中，按照樣點進行編號，以 75% 的乙醇固定標本后帶回實驗室。采樣時對樣點拍照并記錄整理地理信息和生境信息。

實驗室處理包括對樣品分揀、種類鑒定和計數稱量。使用可變倍數體視顯微鏡（江南永新NSZ818）對標本的關鍵形態特征進行檢視和比對。對搖蚊科幼蟲等需要更為細致鑒定的物種，用解剖針解剖并制片后在生物顯微鏡（LeicaDM1000）下觀察鑒定。參考國內相關類群的分類資料（如《中國動物志》《中國經濟動物志》等），對所有類群盡可能鑒定到最小分類單元。

1.3 環境參數的測定

環境參數的測定包括：河流生境特征的現場調查及水質和生物指標的實驗室測定。在采集大型底棲動物樣品的同時，現場測定樣點的生境指標。采用HQ40d便攜式多參數水質分析儀測定水溫 ??^pH 和電導率、溶解氧等水質指標；海拔和地理坐標用海星達vRTK2影像測量系統測定；參考段學花等[對河床底質（漂石、卵石、礫石、粗沙等）與有機底質（苔蘚、大型水生植物、枝葉、有機碎屑等）的分類方法進行生境調查;在各采樣點采集適量水樣，根據樣品類型添加不同的保護劑后于低溫下避光保存， 24h 內帶回實驗室，參照《水和廢水監測分析方法（第四版）》測定水體的化學指標和生物指標，包括總磷、總氮、高錳酸鹽指數、葉綠素a、浮游植物、浮游動物等。谷拉河調查樣點信息見表1。

1.4 數據分析

1.4.1 優勢種分析

采用Berger-Parker優勢度指數 （Y） 確定優勢種，計算公式為

式中： n_i 為第 i 種生物的個體數； N 為總個體數； ?f_i 為 某個種類在樣點中出現的頻率。當 Ygt;0.02 時為優勢 種，Ygt;0.1時為絕對優勢種[6] O

1.4.2 多樣性分析

對采集到的底棲動物用Shannon－Wiener多樣性指數 （H^′） 、Pielou均勻度指數 （J） 、Margalef豐富度指數 （d_M） 、Simpson優勢度指數 （D） 進行生物多樣性分析，計算公式為

J=H^′/log₂S

d_M=（S-1）/lnN

式中： p_i 為第 χ_i 種生物個體數占總個體數的比值； s 為一個取樣點生物的物種總數[6]

1.4.3 水質生物評價

用BMWP指數和BI生物指數評估水生態狀況，計算公式為

式中： SE_i 為第 i 個物種的科級敏感值； t_i 為物種 χ_i 的耐污值。

對兩個指數進行水生態狀況評估，共分為5個等級； BMWP?80，BI?3.5 為優秀； 51?BMWPlt;80，3.5 8.5為很差[7] 。

1.4.4 統計分析

對差異進行顯著性分析，使用Shapiro-Wilk進行數據正態檢驗，若數據符合正態分布且方差齊性，以單因素方差分析（one-wayANOVA）檢驗春季和夏季以及不同位置（上、中、下游）環境參數、底棲動物優勢度、生物密度及樣點生物多樣性指數的差異，位置組間差異顯著時用HSD（honestlysignificantdifference）進行多重比較。若數據符合正態分布但方差不齊，以Welch檢驗判定顯著性水平，位置組間差異顯著時用Tamhane T2 檢驗進行多重比較。對不服從正態分布的數據季節差異采用Mann-WhitneyU檢驗，位置差異采用Kruskal-WallisTest（H）進行非參數檢驗。采用Spearman相關分析對底棲動物與環境參數進行相關性檢驗，分析環境因子影響因素[8] O

2 結果與分析

2.1 環境參數

根據資料監測完整度以及監測數據檢驗情況，選擇浮游植物豐度 ?pH 、溶解氧等16項環境參數進行分析，見表2。

從時間上分析，谷拉河春季裸藻豐度和水溫明顯低于夏季， pH 和氨氮春季明顯高于夏季，其他指標季節差異不顯著。從空間上分析，浮游植物豐度、藍藻豐度、甲藻豐度、水溫、溶解氧、葉綠素a濃度從上游到下游逐漸升高，電導率逐步降低，其他指標空間差異不顯著。

2.2 底棲動物群落結構

2.2.1 底棲動物豐富度及優勢種

2021～2023 年在谷拉河干流共檢出底棲動物114種，隸屬3門6綱18目60科。節肢動物門最多，有74種（其中水生昆蟲70種，甲殼動物4種）；軟體動物門27種，環節動物門12種，其中，指示優良水體的大型底棲動物EPT類群（蜉目Ephemer-optera，嘖翅目Plecoptera，毛翅目Trichoptera）[amp;上游（樣點S1、S2）種類較多，中游和下游種類較少，物種數最多的是樣點S2，共有21種，指示水質較好，與水質評價結果基本一致。

調查分析顯示，谷拉河底棲動物豐富度在時間上差異不明顯，春季檢出80種，夏季檢出78種；空間上差異明顯，從上游到下游逐漸減少，上游最多，共檢出93種，中游共檢出42種，下游共檢出28種，各點位春、秋兩季物種檢出種數見圖2。

Berger-Parker優勢度指數分析結果顯示，谷拉河底棲動物優勢種共有15種，其中以節肢動物門水生昆蟲類的搖蚊科一種Chironomidaesp.、甲殼動物類的匙指蝦一種Atyidae sp.、環節動物門的水絲蚓屬一種Limnodrilussp.為絕對優勢種，見表3。

谷拉河底棲動物春季和夏季的優勢度存在一定變化，但兩者差異不顯著（配對樣本T檢驗結果相關性p=0.067 ，大于0.05），檢驗結果顯示兩季之間的優勢度相關性不顯著，優勢度均值不存在顯著差異。

2.2.2 底棲動物生物密度

谷拉河底棲動物生物密度平均值為400.15ind/m² ，其生物密度最高達 3933.33ind/m² （S2，夏季）。從門類分布上看，密度最大的門類為水生昆蟲和環節動物，水生清潔昆蟲EPT類群密度S2最高，夏季平均密度達 1272.02ind/m² ，S2次之，其他樣點基本未出現EPT類群，指示水生態一定程度受損。

從時間上分析，春季平均密度為 ，夏季平均密度為 502.92ind/m² 。根據單因素方差分析結果，底棲動物總密度以及水生昆蟲、甲殼動物、軟體動物、環節動物、EPT類群密度隨季節變化不顯著，檢驗結果 p 均大于0.05。

從空間上分析，上游平均密度為 918.31ind/m² ，中游為 249.75ind/m² ，下游為 107.59ind/m² ，密度在空間上呈逐漸遞減的變化。根據單因素方差分析結果，軟體動物和環節動物密度在空間上沒有顯著性差異，總密度、水生昆蟲、甲殼動物、EPT類群密度在空間上均呈現顯著差異（單因素方差分析結果 p 分別為0.03，0.03，0.02，0.03，均小于0.05），多重比較結果顯示，總密度上游和中、下游均有顯著性差異，中游和下游沒有顯著性差異，水生昆蟲和EPT類群密度上游和中游有顯著性差異，與下游均沒有顯著性差異，甲殼動物密度上游和下游有顯著性差異，與中游沒有顯著性差異，見圖3。

2.2.3 物種多樣性評價

谷拉河底棲動物Shannon-Wiener多樣性指數 H^′ 均值為1.42，最高為3.48（S2，2023年春季），最低為0（S3，S4，S6，S7均有出現）;Pielou均勻度指數 J 均值為0.59，最高為1（S4，S6）、最低為0（S3，S4，S6，S7均有出現）。

Margalef豐富度指數 d_u 均值為1.88，最高為6.16（S2，2023年春季），最低為0（S6，2022年夏季）。

Simpson優勢度指數 D 均值為0.55，最高為0.99（S1，S6 均有出現），最低為0（S4，S6，S7均有出現）。從時間上分析，4個指數春季和夏季有一定變化，但變化不顯著，季節差異性檢驗 P 值均大于0.05；從空間分析，Pielou均勻度指數 J 和Simpson優勢度指數 D 空間差異不顯著，Shannon-Wiener多樣性指數 H^′ 和Margalef豐富度指數 d_u 空間差異顯著，從上游到下游兩個指數逐漸降低，多重比較結果顯示，兩個指數上游和中游、下游均有顯著性差異，中游和下游沒有顯著性差異。綜合評價谷拉河上游底棲動物多樣性較高，中、下游多樣性較低，見表4。

2.2.4 水質生物評價

谷拉河BMWP指數總體均值為42，BI生物指數總體均值為5.6，水生態綜合評價分級均為中等。從時間上分析，兩個指數春季和夏季水質生物變化不顯著，BMWP指數春季平均值為40，夏季平均值為44，水生態分級評價均為中等，BI指數春季平均值為5.6，分級評價為中等，夏季平均值為5.5，分級評價為良好；從空間分析，BMWP指數谷拉河上游（S1，S2）分級評價結果在優秀和良好之間，其余中游和下游評價結果均為較差和中等，BI指數空間差異不顯著，除S1春季和S4夏季評價結果為較差外，其余站點基本都為良好和中等，見圖4。

2.2.5 底棲動物與環境因子相關性分析

采用浮游植物豐度、水溫、 pH 等16項環境參數與底棲動物密度、底棲動物生物多樣性指數等12項指標進行相關性分析，Shapiro-Wilk數據正態檢驗結果顯示各變量間不符合正態分布，因此采用Spearman相關分析方法，結果見表5。

密度分析結果表明：底棲動物密度指標中，甲殼動物密度與浮游植物豐度、藍藻豐度、水溫、溶解氧、葉綠素呈負相關；EPT類群密度與隱藻豐度、裸藻豐度、甲藻豐度、溶解氧、葉綠素呈負相關；軟體動物密度與甲藻豐度、氨氮呈負相關；環節動物和總密度均與甲藻密度呈負相關；水生昆蟲總密度與環境因子相關性不大，顯著性水平 p 均大于0.05。多樣性指數相關性分析結果表明：Shannon-Wiener多樣性指數 H^′ 與環境參數無顯著相關，顯著性水平p 均大于0.05；Pielou均勻度指數 J 與總氮呈負相關；Margalef豐富度指數 d_u 與裸藻豐度、甲藻豐度呈負相關，與 ΔpH 呈正相關；Simpson優勢度指數 D 與 ΔpH 呈正相關，與總磷、氨氮、總氮呈負相關；BM-WP指數與隱藻豐度、甲藻豐度、溶解氧呈負相關；BI指數與溶解氧呈正相關，與總氮呈負相關。綜合來看，谷拉河底棲動物各項指標中甲殼動物密度、EPT類群密度、Simpson優勢度指數 D 受環境因子影響較大，與4＼～5項環境指標顯著相關；環境因子中，甲藻豐度、溶解氧、總氮對底棲動物影響較大，其中甲藻豐度有6項、溶解氧有4項、總氮有3項底棲動物指標與之呈顯著相關。

表5底棲動物與環境條件相關性系數

3討論

3.1 底棲動物空間分布評價

研究結果顯示，用底棲動物指示的谷拉河水生態狀況上游河段明顯優于中、下游河段。調查顯示，谷拉河干流上共建有7個梯級電站，S1上游有城關電站，S1和S2之間有普廳河電站，S2和S3之間有歸朝二級電站，S3和S4之間有歸朝一級電站和洞平電站，S4和S5之間有谷拉電站，S6位于百達電站壩前。河流中下游段受梯級電站影響，河流“碎片化”嚴重，連通性一定程度上受阻，部分電站匯水區還存在漁業污染（S4，S7）。根據底棲動物種類、密度，多樣性指標評價，上游河段均明顯優于中下游河段，指示優良水體的EPT類群種類和密度上游河段也顯著高于下游河段。在上游河段中，樣點S2底棲動物水質生物評價結果明顯優于S1，BMWP評價結果兩季結果一致，S1為良好，S2為優秀；BI評價結果中S1春季為較差、夏季為中等，S2兩季均為良好。經分析，樣點S1經過人口密集的富寧縣城，城鎮生活污染也對谷拉河水生態造成一定影響，不同的水質水生態狀況影響了底棲動物的生存狀況。

3.2 底棲動物季節分布評價

通過比對分析 2021～2023 年春夏兩季底棲動物的群落結構特征，發現兩季的底棲動物種類數量、優勢種、密度、多樣性指數等均沒有顯著差異變化，這可能與采樣時間、采樣條件等有關系，本研究所選擇的采樣未包括4個季度，很可能遺漏一些四季變化活躍的類群或種類。

3.3 多樣性指標適宜性評價

根據多樣性指標評價結果，Pielou均勻度指數 J 和Simpson優勢度指數 D 空間差異不顯著，這可能與汛期水位上升、水流較急，部分電站匯水區樣點水比較深等因素有關，導致樣品采集困難，從而造成均勻度指數（出現0和1的極端結果）和優勢度指數不能真實反映谷拉河的底棲動物生物多樣性狀況。Shannon-Wiener多樣性指數 H^′ 和Margalef豐富度指數 d_u 空間差異顯著，從上游到下游兩個指數逐漸降低。Shannon-Wiener多樣性指數 H^′ 和Margalef豐富度指數 d_u 與水質生物評價成果基本一致，更適用于谷拉河水生態評價。

3.4 底棲動物與環境因子的關系

本研究中，甲藻豐度、溶解氧和總氮對底棲動物影響較大，藻類的生存、生長和繁殖與水質息息相關，從而影響到底棲動物的生存環境；谷拉河干流水電站較多，攔河筑壩導致水文特征發生變化，如水流流速變緩，水深、水溫、溶解氧、底泥理化性質等發生變化，生態系統的物質轉化和輸送通量以及河流生態環境因此發生改變，從而影響了底棲動物的結構和現存量。除了本研究分析的環境因子，水體營養鹽等因子也是影響底棲動物多樣性及分布格局的主要環境因素。在后續研究中可加強調查和綜合要素分析，深入闡明不同環境對河流底棲動物群落的空間分布格局及關鍵驅動因子的影響程度，為山區河流水生生物多樣性保護提供更充分的科學依據[9]

4結語

谷拉河流域是珠江源及西江北部源頭水保護帶，同時作為國家級水產種質資源保護區，戰略地位十分突出，在地方國民經濟和社會發展中占有舉足輕重的地位和作用，但水電開發、漁業發展、生活污水排放等各種人類活動對谷拉河生態系統結構和功能產生了較大影響。攔河筑壩切斷了河流環境的延續性，改變了水文因素，漁業污染、城鎮生活污染等人為干擾破壞了河流的底質結構，最終損害了生態系統的完整性。因此，建議相關部門嚴格監管電站生態流量的下泄情況，使河段基本生態水量得到保證，同時，嚴格限制小型水電站的建設并加強已建電站的運行監管，加強水域岸線監管，做好城鎮生活污水管網建設，健全污水處理設施。此外，重視網箱養魚帶來的漁業污染，取締非法養殖和非法捕撈等違法行為，使水生生物和魚類多樣性得到恢復，水生態得以可持續發展。

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（編輯：黃文晉）

Abstract：Toanalyzeandstudythewaterecologicalstatusandinfluencing factorsoftheGulaRiverinYunnanProvince，continuousinvestigationsonthebenthicmacroinvertebratesconditionswerecariedoutatsevensectionsofthemainstreamoftheGula River in spring and summer from 2021 to 2023. The α diversity index（Shannon-Wiener，Pielou，Margalef，Simpson）was used tocharacterizethediversitylevelofbenthicmacroinvertebrates，BMWPindexandBindexwereusedtoasessthewaterecologicalstatus，andSpearmancorelationanalysisasusdtotesttheorrlationbetweenbenthicmacrovertebratesadvioen talparameters.Theresultsshowedthatatotalof114benthicmacroinvertebratesspeciesweredetectedintheGulaRiverfrom 2021 to 2023，andtherewerenosignificantdiferencesinthenumberof benthic macroinvertebratesspecies，dominantspecies， density and diversity index between spring and summer.From the spatial analysis，Pielou evenness index （J） and Simpson dominance index （ D ）showed no significant spatial diferences，while the number of benthic macroinvertebrates species，dominant species，density，Shannon-Wienerdiversity index（ H^′ ）andMargalef richness index（ d_u ）showed significant spatial differences. Thediversityofbenthic macroinvertebrates intheupperreachesofGulaRiverwashigherthanthatinthemidleandlowerreaches.Thedistributionofbenthic macroinvertebrates intheupperreachesandthestatusof waterecologywereobviouslybettrthan those in the middleand lower reaches.The density of Coleoptera，EPT group density，Simpson dominance index （D ）and other benthicindicatorseregreatlyaffectedbyenvironmentalfctors.Dinoflagelltesabundance，dissolvedoxygenandtotalitrogenof environmentalparametershadagreatimpactonbenthicmacroinvertebrates.Thedevelopmentofcascadepowerstation，fishery pollution and domestic polution were the main factors impairing the ecological status of the Gula River.

Key words： benthonic macroinvertebrates；biodiversity； α diversity index；influencing factors；Gula River；Yunnan Province