滦河流域大型底栖动物群落结构分析_杨志昭.pdf

文章编号：1673-887X(2023)06-0078-04滦河流域大型底栖动物群落结构分析杨志昭1，张子良1，朱弘阳1，王茜1，孔凡青2（1.天津农学院水产学院/天津市水生生态及养殖重点实验室，天津300384；2.生态环境部海河流域北海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心，天津300170）摘要为探究滦河流域大型底栖动物群落结构特征及其影响因素，本研究于2020年和2021年的9月分别对其进行样品采集及水质监测，分析大型底栖动物群落结构特征，并进行水质评价。结果表明：滦河干流大型底栖动物群落结构空间差异明显，优势物种以昆虫纲种类最多；2020年滦河水质评价以清洁和经度污染为主，2021年以一般和重度污染为主，水质污染主要集中在上游和下游河段。关键词滦河；大型底栖动物；群落结构特征；水质评价中图分类号Q958.8文献标志码Adoi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.06.026Community Structure and Diversity of Macrobenthos in the Luanhe River BasinYang Zhizhao1,Zhang Ziliang1,Zhu Hongyang1,Wang Qian1,Kong Fanqing2(1.Key Laboratory of Aquatic-Ecology and Aquaculture of Tianjin/College of Fishery,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China;2.Ecological Environment Monitoring and Scientific Research Centerof Haihe River Basin and Beihai Sea Area,Ministry of Ecological Environment,Tianjin 300170,China)AbstractAbstract：In order to explore the characteristics of macrobenthic community structure and its influencing factors in the Luanhe RiverBasin,samples were collected and water quality was monitored in September 2020 and 2021,respectively,to analyze the characteristics of macrobenthic community structure and evaluate the water quality.The results showed that the community structure of macrobenthos in the Luanhe River was significantly different,and the dominant species were insecta.In 2020,the Luanhe River water quality assessment was mainly clean and longitudinal-polluted.In 2021,the Luanhe River water quality assessment was mainly clean andlongitudinal-polluted.The pollution was mainly concentrated in the upper and lower reaches of the Luanhe River.Key words：Luanhe River,macrobenthos,community structure,water quality assessment滦河流域发源于河北省张家口市巴彦古尔图山北麓，流经河北、内蒙古、辽宁等省(自治区)的25个市(县、旗)，最后注入渤海湾。流域总面积为5.55104km2，河长为888 km1。“引滦入津”工程是我国大型供水工程之一，该项目显著缓解了天津市供水困难，提高生活用水水质，,极大地改善了生态环境，有力地促进了全市经济社会的健康发展,是天津经济、社会生存与发展的“生命线”8，因此，加强滦河水环境生态系统保护和生物多样性保护就显得尤为重要。由于掌握水生生物的群落特征是科学制定生物多样性保护策略的基础，为探究滦河流域大型底栖动物群落结构特征及其影响因素，本研究于2020年9月和2021年9月对滦河流域的水质和大型底栖动物开展了现场采样调查与研究，并综合考察了各取样地点和河段间大型底栖动物组成，对滦河大型底栖动物群落构成进行多样性分析，以期为滦河水环境生态系统保护和可持续发展提供技术支持和理论依据。1材料与方法1.1样品的采集与处理按照功能范围及其附近居民的聚集情况，滦河流域共设8个采样点，2020年9月和2021年9月进行了2次调查，各采样位置的详细信息见表1。表1滦河各点位基本状况Tab.1 Basic conditions of each point of the Luanhe River河段上游中游下游点位S1S2S3S4S5S6S7S8经度115.773 8116.557 1117.095 9117.963 1118.285 8118.306 1118.765 3119.140 5纬度41.699 241.877 841.582 341.017 540.390 840.201 739.748 939.461 9注：S1：闪电河中桥；S2：白城子；S3：郭家屯；S4：上二道河子；S5：潘家口水库；S6：大黑汀水库；S7：滦县大桥；S8：姜各庄。每个采样点随机选择100 m的采样河段，利用金属网筛，将采集的沉积物样品过滤清洗，分拣出底栖动物样品，最后使用75%的乙醇进行固定保存。样品的鉴定、计量和称质量收稿日期2023-03-09作者简介杨志昭（1996-），男，江苏人，硕士研究生在读，研究方向：水生生物多样性研究。通信作者王茜，E-mail：。调查研究第6期（总第402期）78均在实验室进行。水样和沉积物样品分别采用有机玻璃采水器和抓泥斗采集。1.2数据处理1.2.1底栖动物群落结构及优势度指数分析计算各样点群落结构通过对密度和比例，最后通过Ex-cel 2016软件进行统计。通过计算底栖动物的优势度，辨别滦河流域中存在的优势物种，见公式（1）：Y=()ni/N fi.（1）式中：ni第 i 种物种的丰度；N样品总丰度；fi物种i在各站点出现的频率，取Y0.02的物种作为该区域优势种11。1.2.2生物指数评价及水质变化趋势预测水生生物终身或某一发育阶段生活在水中，水环境中各种因素变化必定引起生物个体、种群或群落结构，乃至生理、生化特征的变化。生物学评价能较客观地反映水质状况及其变化程度。本研究主要应用生物学评价中的科级生物指数（family biotic index，FBI）和生物多样性指数来对水质进行评价。（1）科级生物指数。科级生物指数)计算结果较为准确，而且操作较为简单12，计算见公式（2）：FBI=inni tiN.（2）式中：ti第i种生物的耐污值。FBI水质生物评价标准见表213。表2FBI水质生物评价标准Tab.2 Biological assessment criteria for water quality of FBIFBI极清洁（I）0.003.75很清洁（II）3.764.25清洁（III）4.265.00一般（IV）5.015.75轻度污染（V）5.766.50污染（VI）6.517.25重度污染（VII）7.2610.00（2）生物多样性指数。多样性指数包括Shannon多样性指数（H）、Margalef物种丰富度指数（D）和Pielou均匀度指数（J）。其计算公式如下:H=-i=1sPilnPi.（3）D=()S-1 lnN.（4）J=-i=1SPilnPilnS.（5）式中：Pi第i个物种的数量与所有物种总个体数的比值；S物种总数；ni第i个物种数量；N总个体数。可将大型底栖动物群落的H和D分为5个等级，用于评价水体环境质量，见表36。2结果与分析2.1大型底栖动物分布状况分析2.1.1物种组成及优势种2020年期间，在滦河流域共采集到底栖动物样品47种，分属5纲14目；2021年期间，在滦河流域共采集到底栖动物样品45种，分属5纲13目。群落组成图见图1。表3水环境质量评价标准Tab.3 Evaluation of water environment quality指数H4，D4.03H4.02H3，2.5D4.01H2，D2.50H1，D上游中游，而2021年分布密度总体呈下降趋势，为上游中游下游；从物种分布密度组成来看，2020年和2021年昆虫纲和甲壳纲总体上占绝对优势，各样点物种分布密度及密度组成变化见图2和图3。4003002001000S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8寡毛纲甲壳纲昆虫纲蛭纲腹足纲S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S81 5001 0005000a.2020年大型底栖动物密度b.2021年大型底栖动物密度寡毛纲甲壳纲昆虫纲蛭纲腹足纲图2各样点密度变化Fig.2 Density changes of each sample point调查研究第6期（总第402期）农业技术与装备79100%80%60%40%20%0%S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8寡毛纲甲壳纲昆虫纲蛭纲腹足纲寡毛纲甲壳纲昆虫纲蛭纲腹足纲20202021S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8100%80%60%40%20%0%图3各样点密度组成变化Fig.3 Density composition changes of each sample point2.1.3水质生物评价计算FBI指数并依据标准进行评价，结果见表5。从时间上看，滦河2021年水质综合状况较优于2020年。从空间上看，2020年期间污染重点集中在上游的S2、中游的S4及下游的S5、S8点位；2021年期间污染重点集中在上游的S1、S2，及下游的S6点位。表5滦河点位水质评价Tab.5 Point water quality evaluation of Luanhe River样点S1S2S3S4S5S6S7S82020年FBI指数4.466.974.586.508.825.705.767.77评价结果IIIVIIIIVVIIIVVVII2021年FBI指数6.487.953.875.175.717.305.393.18评价结果VVIIIIIVIVVIIIVI2.2多样性指数根据生物多样性指数对不同点位进行水质评价，结果见表6。表6各样点物种多样性指数Tab.6 Species diversity index of each sampling point样点S1S2S3S4S5S6S7S82020年D2.31.70.82.11.50.52.21.8J0.70.90.50.80.410.80.6H2.90.81.33.11.213.22评价结果中等差较差.2021年D0.82.11.20.810.90.41.7J0.80.30.60.20.910.40.7H1.81.31.80.52.11.60.62.4评价结果较差较差较差.3讨论张海萍等72011年对滦河流域的大型底栖动物开展过调查监测，发现优势类群主要是节肢动物门的昆虫纲，这与本研究中昆虫纲的数量占比最高相一致。熊伟唯5等提出大型底栖动物的分布与河流水量和生境相关联，而水量丰沛将有助于河流生态系统的稳定。在本研究中，2021年的物种丰富度较2020年有所提高，表明2021年间滦河干流群落结构更加复杂，更加稳定。通过现场调查发现，相比于2020年，2021年期间滦河干流的水量和生境复杂性有明显上升趋势，同时，增加水量可以加强生态系统的稳定性。马秀娟等11研究显示，由于底栖动物种类之间存在一定的差异，所以生物指数结果会出现一定的波动性。而在本研究中，从FBI生物指数的评价结果来看，滦河水质在2021年和2020年以一般为主，但滦河的中上游水体在2个时期内都遭受了不同程度的破坏，滦河流域上游和中游河道的底质物类型以细砂和泥沙为主。同期的水体环境质量都比下游还要较差，再加上农作物面源污染和水产养殖污染，使得河流的衔接度较差，且流速偏低，而上游及中游部分河道纳污的功能稍显欠缺，所以2个时期的水体生态评估结果都为下游水平明显高于上游。此结果表明近年来对滦河沿岸的生态整治与生态恢复均有一定进展，并采用对大型底栖动物的FBI指数评估法，可评估滦河流域的水体质量。陈泽豪等6提出 Shannon生物多样性指数和 Margalef生物丰富度指数可用来评价水体环境质量。本次调查结果表明，水环境质量同时处在较差和差的阶段，水域也遭受了一定范围的破坏，该流域中人们居住地的农作物种植相对密集，但由于村庄附近的生活污水、农业种植垃圾的污染，而造成了水域富营养化。目前人为活动导致的水体富营养化是限制滦河底栖动物多样化与发展的重大生态因素之一。沉积物与水体环境中的氮磷等环境因素和大规模底栖动物栖息密度有关，而过度的养分盐和植物中有机质也会干扰大规模底栖动物的种群组成。4结论由于滦河流域内自然条件和人类活动强度存在空间差异，河流大型底栖动物群落收到多种因素的综合影响。本文主要通过多样性指数对大型底栖动物群落及水环境进行评价，结果表明滦河流域大型底栖动物群落结构空间差异明显，滦河干流水质评价2021年较2020年得到了改善，但上游和下游的河段还有很大的提升空间，还需加强生态环境保护意识，对滦河流域的水环境治理起推动作用。参考文献1田鹏,钱昶,林佳宁,等.滦河流域大型底栖动物生物完整性指数健康评价J.中国环境监测,2019,35(4):50-58.2张亚.滦河流域鱼类和大型底栖动物群落空间异质性及健康评价研究D.武汉:华中农业大学,2018.3戴纪翠,倪晋仁.底栖动物在水生生态系统健康评价中的作用分析J.生态环境,2008,17(5):2107-2111.4司马文卉,胡小凤,沈占峰,等.大清河流域水生态安全评价指标体系构建J.给水排水,2021,57(1):90-95+102.5熊伟唯,李卫明,陈圣盛,等.玛瑙河干流大型底栖动物群落结构特征分析及水生态评价J.环境科学研究,2022,35(5):1257-1267.（下转第83页）调查研究杨志昭，张子良，朱弘阳，等：滦河流域大型底栖动物群落结构分析第6期（总第402期）80三部门和高校应专心帮扶，为需要的企业和农户提供技术扶持，搞好科研创新。4.2加强合作，互惠互助，共同打造产业发展新格局在全面推进共同富裕的今天，单一主体治理已无法满足多元市场的需求，多元主体协调配合、稳步发力才是全面推进乡村产业振兴的必由之路。在乡村特产的助销路径中，相关产品的权威检测、产品生产许可证的审批、对接市场的要求等，都需要各主体积极合作。从产品生产到包装销售、从传统渠道到电商物流、从供应链的开拓到产业链的升级都要求各主体间紧密合作、互惠共赢5。4.3应积极运用新兴产业的力量助力乡村产业发展各主体还需借助当前新兴产业的强大力量满足乡村产业庞大的市场需求。现阶段流量的去中心化趋势和区块链技术的升级，都为乡村产业发展提供了新的路径。新媒体平台的蓬勃发展和乡镇企业IP、个人IP的构建都为乡村特产路径提供了新的思路。5结语本文以多元主体协同治理乡村特产助销路径为落脚点，探讨各主体协同治理推动产业升级的新思路。农户、乡镇企业、政府、第三部门和高校只有在满足市场要求的同时，为产业供给注入新的力量才能形成互惠共赢、风险共担、成果共享的新发展格局，才能打造美丽乡村、实现乡村振兴和共同富裕，为“农户-企业-政府-社会”一体化蓬勃发展提供新的路径，促进乡村经济高质量发展。参考文献1丁煌,任洋.农村电商公共服务体系建设何以破解农副产品产销困境来自贵州省全链条型服务体系的实践证据J.贵州财经大学学报,2022(1):66-74.2中共中央 国务院关于做好二二二年全面推进乡村振兴重点工作的意见J.中华人民共和国国务院公报,2022(7):5-13.3张晓艳,吕娟.基于共同富裕的农村相对贫困多元协同治理J/OL.太原理工大学学报(社科学版):1-72023-01-31.http:/ 解难题 开新局 金融服务为乡村振兴注入“新动能”N.雅安日报,2022-01-05(008).5古飞婷,易法敏.电商服务促进农村电商持续发展的研究基于主体参与的视角J.南方农村,2022,38(4):23-30.6陈泽豪,杨文,王颖,等.白洋淀大型底栖动物群落结构及其与环境因子关系J.生态学杂志,2021,40(7):2175-2185.7张海萍,武大勇,王赵明,等.不同尺度因子对滦河流域大型底栖无脊椎动物群落的影响J.生态学报,2014,34(5):1253-1263.8王海英,武丹,卞少伟,等.近五年引滦入津工程天津段水质评价研究J.生态科学,2014,33(3):520-526.9杨蓉,刘波,王东霞,等.基于不同方法的水生态健康评估以北京市典型水体为例J.中国环境监测,2022,38(1):165-174.10王琰,吴阿娜,汤琳.基于底栖动物完整性指数的长江口-杭州湾潮间带水生态状况评价J.中国环境监测,2022,38(1):72-85.11马秀娟,沈建忠,孙金辉,等.天津于桥水库大型底栖动物群落结构及其水质生物学评价J.生态学杂志,2012,31(9):2356-2364.12李金京,李卫明,粟一帆,等.长江支流桥边河大型底栖动物群落结构及水质生物评价J.环境科学学报,2020,40(8):3020-3027.13李鑫,邓培雁,刘威.柳江流域大型底栖动物群落结构及其与水质因子的关系J.华南师范大学学报(自然科学版),2021,53(5):53-61.14刘小雪,桑国庆,王海军,等.微山湖大型底栖动物群落结构及主要环境因子J.济南大学学报(自然科学版),2022,36(3):330-337.15孙徐阳,李卫明,粟一帆,等.香溪河流域水生态系统健康评价J.环境科学研究,2021,34(3):599-606.16张葵,王军,葛奕豪,等.基于大型底栖动物完整性指数的伊犁河健康评价及其对时间尺度变化的响应J.生态学报,2021,41(14):5868-5878.17Karr JR.Assessment of Biotic 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