不同土地利用方式對皖南山區(qū)河流底棲動物群落結構的影響

王慧麗，萬 安，張曉可*

1.安慶師范學院生命科學學院，安徽安慶，246011；2.安慶師范學院資源環(huán)境學院，安徽安慶，246011

不同土地利用方式對皖南山區(qū)河流底棲動物群落結構的影響

王慧麗1，萬 安2，張曉可1*

1.安慶師范學院生命科學學院，安徽安慶，246011；2.安慶師范學院資源環(huán)境學院，安徽安慶，246011

以徽水河和舒溪河為例，研究了不同土地利用方式對皖南山區(qū)河流底棲動物群落結構的影響。結果表明：(1)兩條河流共采集底棲動物55種，其中徽水河和舒溪河分別為38和46種。隨著土地利用方式由林地變?yōu)檗r(nóng)田，環(huán)節(jié)動物種數(shù)所占比例增大，而水生昆蟲種數(shù)所占比例減少。(2)從密度和生物量上看，兩條河流也存在明顯差異，舒溪河1～3級河流底棲動物密度和生物量均高于徽水河。(3)優(yōu)勢種分析表明，兩條河流雖然存在一些相同優(yōu)勢種，但徽水河常見優(yōu)勢種河蜆(Corbiculafluminea)在舒溪河中卻不占優(yōu)勢，而舒溪河常見優(yōu)勢種紋石蛾(Hydropsychesp.)在徽水河中也不占優(yōu)勢。(4)兩條河流都主要以刮食者為主要功能攝食類群，但舒溪河從1級到3級河流，直接收集者和過濾收集者密度均表現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，而徽水河則表現(xiàn)出先增后降的趨勢；舒溪河刮食者和撕食者生物量占有較高比重，而徽水河刮食者和過濾收集者則占有較大比重。

徽水河；舒溪河；土地利用；底棲動物；群落結構

河流作為淡水生態(tài)系統(tǒng)的基本類型之一，其重要功能之一是維持水生生物多樣性；另外具有生態(tài)功能和服務功能[1-2]。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，許多河流水生生物多樣性已嚴重退化，河流生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能完整性受到嚴重破壞。因此，維持河流生態(tài)系統(tǒng)健康已成為近年來河流管理的主要內(nèi)容之一。

河流生態(tài)健康與其流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀態(tài)密切相關，而流域內(nèi)土地利用格局的改變則常被認為是影響河流健康的主要環(huán)境因子之一[3]。土地利用格局改變對水生生物群落特征的影響已有報道[4-5]，但關于河流底棲動物方面，特別是土地利用格局改變對山區(qū)河流底棲動物影響的研究尚少見報道[3]。底棲動物作為淡水生態(tài)系統(tǒng)中的主要類群之一，因其生活史較長、對污染較為敏感、能夠反映水體長期健康狀況而被廣泛應用于河流健康評價[6]。本研究選擇皖南山區(qū)兩條不同河流底棲動物作為研究對象，在局域尺度上初步探討土地利用格局改變對底棲動物群落結構和物種多樣性的影響，以期為山區(qū)河流的管理和健康評價提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

皖南山區(qū)位于安徽省長江以南，面積2.6×104km2，約占全省面積的1/5。本區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L氣候，年均降雨量在1 100～2 500 mm之間，年均溫度在15.5℃～16.0℃。區(qū)域內(nèi)水系復雜、河流眾多，主要有青弋江、新安江、水陽江、秋浦河、九華河和清通河等河流。隨著人類活動的加劇，區(qū)域內(nèi)許多河流生態(tài)健康均面臨嚴重威脅。舒溪河和徽水河均屬于青弋江水系，舒溪河位于青弋江的上游，全長40 km，流域面積244 km2，目前人為干擾較小，河岸帶土地利用還是以林地為主；徽水河位于青弋江的中游，是青弋江流域最大的支流，目前人為干擾嚴重，河岸帶土地利用已經(jīng)由林地變?yōu)檗r(nóng)田。因此，本研究選擇青弋江流域兩條支流——舒溪河和徽水河作為研究對象，每條河流各設置9個樣點，樣點分布見圖1。

1.2 研究方法

本研究分別在徽水河和舒溪河1～3級河流各設置3個樣點。河流級別的劃分采用以下方法：最小的支流稱為一級河流，兩個同級別河流匯合后引起河流級別的上升，而當一條低級別河流匯入高級別河流后，其對河流級別的影響忽略[7]。

2013年8月對徽水河和舒溪河1～3級河流進行了底棲動物調(diào)查。每個樣點在河流的左、中、右采用索伯網(wǎng)分別進行一次定量采集。樣品使用60目篩網(wǎng)篩洗后放置于白色解剖盤中，逐個挑出底棲動物，然后用10%的福爾馬林溶液固定。樣品帶回實驗室逐個鑒定、計數(shù)和稱重。根據(jù)已有鑒定資料[8-10]，大部分物種鑒定到屬或種，少部分鑒定到科。底棲動物濕重的測定使用萬分之一天平，優(yōu)勢種以相對密度或相對生物量≥10%作為標準[11]，功能攝食類群的劃分參考相關資料[10,12]。所有數(shù)據(jù)分析與處理均在SPSS 13.0中完成。

2 結果與分析

2.1 種類組成

兩條河流共采集底棲動物55種，隸屬于4門6綱。其中環(huán)節(jié)動物7種，軟體動物8種，節(jié)肢動物39種，扁形動物1種?；账雍褪嫦臃謩e采集到38和46種，不同級別河流底棲動物種類組成見圖2(A)?；账?、2、3級河流種數(shù)分別為27、25和25種，而舒溪河1、2、3級河流種數(shù)分別為33、33和27種。就不同類群而言，隨著土地利用方式由林地(舒溪河)變?yōu)檗r(nóng)田(徽水河)，環(huán)節(jié)動物所占比例增大，而水生昆蟲所占比例減少(圖2(B))。

圖2 不同級別河流底棲動物種類組成(A)及所占比例(B)

2.2 密度和生物量

徽水河底棲動物密度和生物量分別為386 ind.·m-2和25.27 g·m-2，其中環(huán)節(jié)動物、軟體動物和節(jié)肢動物在密度上分別占3.1%、54.6%和42.2%，在生物量上分別占0.5%、94.3%和5.3%。舒溪河底棲動物密度和生物量分別為577 ind.·m-2和35.58 g·m-2，其中環(huán)節(jié)動物、軟體動物和節(jié)肢動物在密度上分別占1.1%、30.3%和68.7%，在生物量上分別占0.6%、87.7%和11.8%。不同級別河流底棲動物密度和生物量如圖3所示。

圖3 不同級別河流底棲動物密度和生物量對比

徽水河1、2、3級河流底棲動物密度分別為341、518、300 ind.·m-2，而舒溪河則為599、822、309 ind.·m-2?；账?、2、3級河流底棲動物生物量分別為5.72、517.78、300.00 g·m-2，而舒溪河則為6.30、66.75、33.71 g·m-2。隨著土地利用方式由林地變?yōu)檗r(nóng)田，底棲動物的密度和生物量均表現(xiàn)出降低的趨勢。

2.3 優(yōu)勢種

不同級別河流底棲動物優(yōu)勢種見表1。雖然兩條河流存在一些相同優(yōu)勢種(如短溝蜷Semisulcospirasp.)，但仍存在一定差異。無論從相對密度還是相對生物量上來看，河蜆(Corbiculafluminea)都是徽水河各級河流的優(yōu)勢種，而在舒溪河中則不占優(yōu)勢地位。而舒溪河中常見優(yōu)勢種紋石蛾(Hydropsychesp.)在徽水河中也不占優(yōu)勢。

表1 不同級別河流底棲動物優(yōu)勢種對比

2.4 功能攝食類群

徽水河底棲動物主要功能攝食類群為刮食者，其密度和生物量分別為224 ind.·m-2和4.08 g·m-2；其次為過濾收集者，密度和生物量分別為87 ind.·m-2和1.67 g·m-2。舒溪河主要功能攝食類群也為刮食者，其密度和生物量分別為285 ind.·m-2和32.96 g·m-2；但處于第二位的從密度上看是過濾收集者(151 ind.·m-2)，從生物量上來看則是捕食者(0.67 g·m-2)。

圖4顯示了不同級別河流各功能攝食類群的密度和生物量。從密度上看，舒溪河從1級到3級河流，直接收集者和過濾收集者均表現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，而徽水河則表現(xiàn)出先增后降的趨勢。從生物量來看，舒溪河刮食者和撕食者占有較高比重，而徽水河則是刮食者和過濾收集者占有較高比重。

圖4 不同級別河流各功能攝食類群的密度和生物量

3 結論與討論

河流生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能與其流域內(nèi)土地利用格局緊密相關。不同土地利用格局首先作用于生境和河道形態(tài)，進而影響到水文和營養(yǎng)物質(zhì)的動態(tài)，最終作用于水生生物的時空分布格局[3]。本研究結果表明，隨著土地利用方式由林地變?yōu)檗r(nóng)田，山區(qū)河流底棲動物多樣性和群落結構均發(fā)生了較為明顯的變化。在多樣性方面，徽水河為38種，明顯低于舒溪河的46種，且舒溪河1～3級河流多樣性也均高于徽水河。這可能主要跟徽水河水質(zhì)退化、棲息地多樣性喪失有關，國內(nèi)關于其他河流底棲動物的研究也有類似結論[3-4]。目前，徽水河農(nóng)業(yè)用地主要集中在河岸帶區(qū)域，河岸帶原有林地的消失不僅減弱了對外源營養(yǎng)物質(zhì)的攔截功能，還影響河岸帶的穩(wěn)定性。另外，大量農(nóng)業(yè)面源污染物(包括營養(yǎng)物質(zhì)、農(nóng)藥和沖積物)進入河流也會直接導致水質(zhì)的惡化。

已有研究表明，與自然河流相比，以農(nóng)業(yè)用地為主河流的敏感種會明顯減少，而耐污種數(shù)量卻大大增加[13]。本研究中兩條河流環(huán)節(jié)動物都主要以寡毛類為主，而大部分寡毛類均屬于耐污種，常用于指示淡水水體的污染程度[14]。本研究中徽水河環(huán)節(jié)動物所占比例明顯高于舒溪河，這表明徽水河已經(jīng)受到更為嚴重的污染。隨著土地利用方式的轉(zhuǎn)變，徽水河1～3級河流底棲動物密度和生物量也均低于舒溪河，這可能也是由于徽水河水質(zhì)退化以及棲息地多樣性減少造成的。就優(yōu)勢種而言，兩條河流目前還都以軟體動物和水生昆蟲為主，但徽水河主要優(yōu)勢種河蜆在舒溪河中并不占優(yōu)勢，而舒溪河優(yōu)勢種紋石蛾在徽水河中也不占優(yōu)勢，這可能主要跟兩條河流底質(zhì)環(huán)境和營養(yǎng)水平有關。有研究表明，河蜆適宜在砂底質(zhì)中生存，而底質(zhì)中的植物碎屑不利于其生長[15]?；账雍影稁Я值仄茐暮鬁p少了樹木凋落物的輸入，因此其底質(zhì)中植物碎屑的含量會明顯降低。此外，一些研究還表明，河蜆多分布于流動且營養(yǎng)物質(zhì)相對豐富的水體[16]，徽水河營養(yǎng)水平的提高可能也會增加其優(yōu)勢地位。而紋石蛾則多分布于清潔、碎屑豐富的流動水體[17]，因此擁有較高郁閉度的舒溪河為紋石蛾的生存提供了良好條件。

兩條河流不同功能攝食類群也存在差異。按照經(jīng)典的河流連續(xù)統(tǒng)理論，隨著河流級別的增加，群落中優(yōu)勢類群因利用相應顆粒的不同自上而下依次為撕食者、刮食者和收集者，相應的直接收集者和過濾收集者會呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，而刮食者則呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢[18]。本研究中，舒溪河1～3級河流各功能攝食類群變動趨勢基本與此一致，而徽水河則與此明顯不同，這也說明徽水河底棲動物群落結構已經(jīng)發(fā)生了較大變化。因此，本研究結果表明河岸帶土地利用格局的改變對底棲動物多樣性和群落結構均有重要影響。在可預見的未來，人類對皖南山區(qū)河流的干擾只會增加而不會減少，盡快開展山區(qū)河流的保護工作已亟不可待。相關政府部門也應該積極調(diào)整區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟結構，引導沿岸居民發(fā)展綠色、生態(tài)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)，最終實現(xiàn)當?shù)亟?jīng)濟在保護水生生物資源和生態(tài)系統(tǒng)健康的前提條件下獲得可持續(xù)發(fā)展。

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(責任編輯：汪材印)

10.3969/j.issn.1673-2006.2015.07.030

2015-03-07

安慶師范學院人才引進基金項目“江河交匯處水生生物群落結構研究”(K05000130032)。

王慧麗(1985-)，女，河南安陽人，助教，主要研究方向：生態(tài)學。

*通訊作者：張曉可(1961-)，河南禹州人，博士，講師，主要研究方向：淡水生態(tài)學。

Q9

A

1673-2006(2015)07-0110-04