基于水生態(tài)系統(tǒng)演化驅(qū)動因子及空間差異性分析

趙雪松

（遼寧省營口水文局，遼寧 營口 115003）

水生態(tài)監(jiān)測是一種了解、分析和評價水生態(tài)的監(jiān)測工作，主要包括水環(huán)境監(jiān)測和水生生物監(jiān)測，與傳統(tǒng)的水環(huán)境監(jiān)測相比，水生態(tài)監(jiān)測是建立在生態(tài)系統(tǒng)完整性基礎(chǔ)上的，通過物理、化學(xué)、水文、生態(tài)和其他技術(shù)手段，以監(jiān)測和測試生態(tài)環(huán)境中的各種要素、生物與環(huán)境之間的關(guān)系，以及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。本文以遼寧省為例，以流域為系統(tǒng)，探討河流水生態(tài)空間轉(zhuǎn)換規(guī)律，為流域水生態(tài)空間尺度提供研究［1-2］。

1 浮游植物與主要驅(qū)動因子CCA

1.1 浮游植物與化學(xué)因子CCA

與主要化學(xué)驅(qū)動因子總磷、活性磷、COD為主導(dǎo)一側(cè)響應(yīng)關(guān)系明顯的浮游植物物種有庫津菱形藻、卵圓雙壁藻，與主要化學(xué)驅(qū)動因子硝酸鹽響應(yīng)關(guān)系顯著的因子為雙頭輻節(jié)藻、篦形短縫藻，如圖1。

圖1 浮游植物群落與化學(xué)因子CCA

浮游植物和所測化學(xué)因子的CCA分析結(jié)果，以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終篩選出浮游植物差異顯著的化學(xué)因子為總磷（p=0.002）、活性磷（p=0.024）、COD（p=0.002）、硝酸鹽（p=0.004）。

1.2 浮游植物與物理因子CCA

與電導(dǎo)率、總?cè)芙夤腆w、水溫相關(guān)性較高的浮游植物物種為齒牙柵藻、尖細(xì)柵藻、羽紋藻，與pH相關(guān)性較高的浮游植物物種為雙頭針桿藻、縊縮異極藻，如圖2［4］。

圖2 浮游植物群落與物理因子CCA

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終篩選出浮游植物差異顯著的物理因子為電導(dǎo)率（p=0.002）、總?cè)芙忸w粒固體（p=0.004）、水溫（p=0.010）、pH（p=0.016）。

1.3 浮游植物與水文因子CCA

尖尾裸藻和端尖月牙藻與水文因子含沙量相關(guān)性較高，橢圓卵囊藻棲息于水體底層，與水文因子水深相關(guān)性較高，如圖3。

圖3 浮游植物群落與水文因子CCA

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終分析結(jié)果顯示浮游植物差異顯著的水文因子為水深（p=0.004）和含沙量（p=0.002）。

2 浮游動物與驅(qū)動因子CCA

2.1 浮游動物與化學(xué)因子CCA

與主要驅(qū)動因子總氮、氨氮響應(yīng)關(guān)系明顯的浮游動物物種有普通表殼蟲、壺狀臂尾輪蟲，與主要化學(xué)驅(qū)動因子COD、總磷響應(yīng)關(guān)系顯著的因子為卵圓前管蟲、盤狀表殼蟲，如圖4［4］。

圖4 浮游動物群落與化學(xué)因子CCA

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終篩選出浮游動物差異顯著的化學(xué)因子為氨氮（p=0.016）、硝酸鹽（p=0.008）、總氮（p=0.006）、總磷（p=0.030）、COD（p=0.044）。

2.2 浮游動物與物理因子CCA

浮游動物枝角類長刺溞與溶解氧相關(guān)性較高，原生動物瓶砂殼蟲與水溫相關(guān)性較高，如圖5［5］。

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終篩選出浮游動物差異顯著的物理因子為溶解氧（p=0.014）、總?cè)芙忸w粒固體（p=0.002）、水溫（p=0.006）、電導(dǎo)率（p=0.022）。

圖5 浮游動物群落與物理因子CCA

2.3 浮游動物與水文因子CCA

長圓砂殼蟲與水文因子水深相關(guān)性較高，蚤累枝蟲、邁氏三肢輪蟲與水文因子含沙量相關(guān)性較高，如圖6［7］。

圖6 浮游動物群落與水文因子CCA

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終分析結(jié)果顯示浮游動物差異顯著的水文因子為水深（p=0.008）、河寬（p=0.014）、流速（p=0.002）和含沙量（p=0.002）。

3 底棲動物與驅(qū)動因子CCA

3.1 底棲動物與化學(xué)因子CCA

與主要驅(qū)動因子總磷響應(yīng)關(guān)系明顯的底棲動物物種有霍甫水絲蚓、克拉泊水絲蚓、褐色趨流搖文和梨型環(huán)棱螺，如圖7。

圖7 底棲動物群落與化學(xué)因子CCA

3.2 底棲動物與物理因子CCA

與電導(dǎo)率相關(guān)性較高的底棲動物物種為寬體扁蛭，與溶解氧相關(guān)性較高的底棲動物物種為扁蜉、四節(jié)蜉，這類底棲動物只適應(yīng)在溶解氧高的水體里，如圖8［8］。

圖8 底棲動物群落與物理因子CCA

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終篩選出底棲動物差異顯著的化學(xué)因子為總磷（p=0.02）。

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終分析結(jié)果顯示底棲動物沒有差異顯著的物理因子，對底棲動物相對差異顯著的物理因子為電導(dǎo)率（p=0.098）。

3.3 底棲動物與水文因子CCA

一些底棲蝦類與含沙量相關(guān)性較高，底棲蝦類主要代表物種為秀麗白蝦、中華小長臂蝦；與流速相關(guān)性較高的底棲動物物種為石蠅、四節(jié)蜉，其中石蠅為底棲動物積翅目物種，為典型清潔物種，適應(yīng)高流速水體，如圖9。

圖9 底棲動物群落與水文因子CCA

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終分析結(jié)果顯示底棲動物差異顯著的水文因子為河寬（p=0.002）和含沙量（p=0.002）。

4 魚類與驅(qū)動因子CCA

4.1 魚類與化學(xué)因子CCA

對化學(xué)因子總磷、COD比較敏感的魚類主要為鯉科魚類；雷氏七鰓鰻、棒花鮈與魚類主要驅(qū)動因子硝酸鹽相應(yīng)關(guān)系明顯，如圖10。

圖10 魚類群落與化學(xué)因子CCA

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終篩選出底棲動物差異顯著的化學(xué)因子為總磷（p=0.002）、COD（p=0.002）和硝酸鹽（p=0.006）。

4.2 魚類與物理因子CCA

與電導(dǎo)率直接相關(guān)性高的魚類物種不是很明顯，相對相關(guān)性較高的魚類為遼寧棒花、犬首鮈，與溶解氧相關(guān)性較高的魚類物種為裸項櫛鰕虎魚、刺鰍，這類魚類適應(yīng)激流、溶解氧高的水體里，如圖11［8］。

圖11 魚類群落與物理因子CCA

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終分析結(jié)果顯示魚類差異顯著的物理因子為電導(dǎo)率（p=0.002）。

4.3 魚類與水文因子CCA

與含沙量相關(guān)性較高的底棲魚類不多，主要代表物種為簡氏下鱵、貝氏鲹，與河寬、水深相關(guān)性較高的魚類物種為香鯽、框鱗鏡鯉，如圖12。

圖12 魚類群落與水文因子CCA

以p<0.05差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Monte-Carlo篩選，最終分析結(jié)果顯示魚類差異顯著的水文因子為河寬（p=0.006）和含沙量（p=0.002）。

5 結(jié)語

對遼寧省內(nèi)主要水系進(jìn)行水生態(tài)監(jiān)測與調(diào)查，根據(jù)實地監(jiān)測，了解水生態(tài)現(xiàn)狀及存在問題，根據(jù)水生態(tài)空間監(jiān)測結(jié)果，構(gòu)建水生態(tài)空間轉(zhuǎn)換模型，應(yīng)用空間地理信息系統(tǒng)，通過計算模擬，擬合出水生態(tài)空間轉(zhuǎn)換帶，根據(jù)水生態(tài)空間分布特征，重新布設(shè)水生態(tài)調(diào)查點(diǎn)位，為下一步研究水生態(tài)時空轉(zhuǎn)換規(guī)律研究提供基礎(chǔ)支撐［9］。