楊青瑞，陳求穩(wěn)，趙 丹，張新龍

（1.中國水利水電科學(xué)研究院 國家水電可持續(xù)發(fā)展研究中心，北京 100038；2.中國科學(xué)院 生態(tài)環(huán)境研究中心 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室，北京 100085；3.水利部 水文局，北京 100053）

1 研究背景

漓江為珠江水系桂江上游河段的習(xí)稱，發(fā)源于廣西興安縣、資源縣交界處興安縣華江鄉(xiāng)越城嶺貓兒山東北面海拔1 732m的老山界南側(cè)。流經(jīng)靈川、桂林、陽朔，至平樂匯入桂江，全長214km，流域面積12 285km2。其中，貓兒山至桂林為上游，桂林至陽朔為中游，陽朔至平樂為下游（圖1）。漓江流域?qū)儆谟暝葱秃恿?，多年平均徑流?0.3億m3，最小徑流量23.3億m3，最大流量5 252m3/s，多年平均流量128m3/s。每年3—8月為汛期，降雨集中，5—6月水位達到最高，9月—翌年2月底為枯水期，時間長達5個月左右。汛期徑流占全年的80%，枯水期徑流僅為全年的20%，而最枯月1月僅占全年徑流的2%，枯水期缺水現(xiàn)象明顯。近年來，枯水期間漓江兩岸山體裸露日趨嚴重、河道干涸，嚴重影響漓江生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展。因此，桂林市在漓江規(guī)劃了三期補水工程以滿足枯水期用水的需求，目前一期補水工程已經(jīng)完成，枯水期流量達到了30m3/s。

目前，漓江枯水期水庫流量調(diào)節(jié)下岸邊帶植物、魚類與水環(huán)境的變化已有相關(guān)的研究報道[1-6]，但對于大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征的分析還相對較少。大型底棲動物是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其生長、繁殖、群落演替和群落結(jié)構(gòu)的變化與水環(huán)境因子密切相關(guān)[7]，能夠為河流生態(tài)系統(tǒng)的健康評價提供一定的參考。本研究在漓江流域內(nèi)選取代表性的江段，采集大型底棲動物標(biāo)本，分析其群落結(jié)構(gòu)組成以及空間變化特征，以期為評價漓江上游水庫運行所造成的水生生態(tài)影響提供依據(jù)。

圖1 研究江段（上游：甘棠江潭下江段；中游：大圩江段；下游：福利江段）

2 材料與方法

2.1 采樣方法2009年8—9月在漓江流域（圖1）進行了大型底棲動物調(diào)查，共布設(shè)采樣站點150個，其中上游江段長7km（采樣點54個），中游江段長6km（采樣點48個），下游江段長7km（采樣點48個）。采用Peterson改良式采泥器（1/20m2）取樣，現(xiàn)場用鐵篩（網(wǎng)目500μm）篩洗樣品并倒入白瓷盤中，挑出大型底棲動物，放入100ml標(biāo)本瓶中，用5%的甲醛溶液固定。將樣品帶回實驗室，在解剖鏡下鑒定、計數(shù)[8]，并用萬分之一天平稱重（濕重）。

2.2 群落多樣性采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H）、Pielou均勻度指數(shù)（J）、Margalef豐富度指數(shù)（D）和優(yōu)勢度指數(shù)（Y）4個參數(shù)分析漓江大型底棲動物的群落多樣性特征[9-11]：

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)

式中：ni為第i種的總個體數(shù)；N為物種總個體數(shù)；S為總種類數(shù)。

Pielou均勻度指數(shù)

式中：H為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)值；S為樣品中總種類數(shù)。

Margalef豐富度指數(shù)

式中：S為總種類數(shù)；N為物種總個體數(shù)。

優(yōu)勢度指數(shù)

式中：ni為第i種的總個體數(shù)；N為物種總個體數(shù)；fi為第i種在各站位出現(xiàn)的頻率，以Y＞0.02作為優(yōu)勢種。

2.3 豐度/生物量比較曲線豐度/生物量曲線（即ABC曲線）是將豐度和生物量優(yōu)勢度曲線繪制在同一個坐標(biāo)系中，通過對比兩條曲線的分布情況來判斷大型底棲動物群落受干擾的程度。圖中X軸是依種類豐度或生物量的重要性的相對種數(shù)排序，Y軸是豐度或生物量優(yōu)勢度的累積百分比。對于不受干擾的群落，豐度曲線比生物量曲線平滑，繪出的圖形是生物量的優(yōu)勢度曲線始終位于豐度曲線之上；當(dāng)群落處于中等程度干擾時，豐度和生物量曲線接近重合，或者出現(xiàn)部分交叉；當(dāng)群落處于嚴重干擾時，豐度曲線位于生物量曲線之上[12]。本文ABC曲線的繪制使用PRIMER5.2軟件進行。

3 結(jié)果與分析

3.1 大型底棲動物種類組成及分布本次調(diào)查中共采集大型底棲動物3門6綱24種（包括中華顫蚓Tubifex sinicus、霍甫水絲蚓Limnodrilus hoffmeisteri claparede、扁蛭Glossiphonia complanata、蟌Caenagrion、赤卒Crocothemis servillia Drury、扁蜉Epeorus vitreus、蜉蝣Ephemera、細蜉Caenis、小蜉Ephemerella、豉蟲Gyrinus japonicus、龍虱cybister、搖蚊Chironomidae、紋石蠶Hydropsychidae、細足米蝦Caridinanilotica gracilipes、耳蘿卜螺Radix auricularia、旋螺Gyraulus conwexiusculus、膀胱螺Physa fontinalis、福壽螺Ampullaria gigas spix、銅銹環(huán)棱螺Bellamya aeruginosa、中國圓田螺Cipangopaludina chinensis、梨形環(huán)棱螺Bellamya purificata、黑龍江短溝蜷Semisulcospira amurensis、河蜆Corbicula fluminea、湖沼股蛤Limnoperna lacustris），其中昆蟲綱10種（占41.7%），腹足綱8種（占33.3%），其他4綱（寡毛綱、蛭綱、甲殼綱、瓣鰓綱）共6種（占25.0%），各江段中均為昆蟲綱和腹足綱占優(yōu)勢（表1）。以優(yōu)勢度指數(shù)Y＞0.02作為判別標(biāo)準(zhǔn)，上游優(yōu)勢種為扁蜉、紋石蠶、河蜆、中國圓田螺和黑龍江短溝蜷；中游優(yōu)勢種為扁蜉、小蜉、紋石蠶、河蜆、梨形環(huán)棱螺和黑龍江短溝蜷；下游優(yōu)勢種為扁蜉、紋石蠶、河蜆和黑龍江短溝蜷。其中，扁蜉、紋石蠶、河蜆和黑龍江短溝蜷全流域優(yōu)勢種。

表1 漓江大型底棲動物種類組成

3.2 密度與生物量

圖2 漓江大型底棲動物密度空間差異

圖3 漓江大型底棲動物生物量空間差異

圖4 漓江大型底棲動物密度組成比例

圖5 漓江大型底棲動物生物量組成比例

3.2.1 大型底棲動物密度和生物量分布 漓江大型底棲動物平均總密度與平均總生物量分別為682個/m2和157.77g/m2（圖2、圖3）。其中，漓江上、中、下游平均密度分別為483個/m2、779個/m2和787個/m2，平均生物量依次為91.39g/m2、167.95g/m2和222.28g/m2。對比漓江各江段大型底棲動物平均密度和平均生物量，均為下游最高、中游次之、上游最低。密度組成中，上游以昆蟲綱所占比例最大，為52.4%，腹足綱次之；中游和下游均以腹足綱所占比例最大，分別為56.6%和58.0%，昆蟲綱次之（圖4）。生物量組成中，上游、中游和下游均為腹足綱所占比例最大，依次為76.1%、77.7%和67.2%，寡毛綱次之（圖5）。從空間分布來看，腹足綱密度呈現(xiàn)上游＜中游＜下游的趨勢，昆蟲綱密度則呈現(xiàn)完全相反的變化；腹足綱生物量呈現(xiàn)下游＜上游＜中游的趨勢，寡毛類生物量則從上游到下游依次遞增。

3.2.2 優(yōu)勢種密度和生物量分布 如表1所示，優(yōu)勢種的密度和生物量空間分布呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。密度組成中，扁蜉平均密度在中游最大，下游最??；紋石蠶平均密度下游最大，中游最?。缓油樅秃邶埥虦向閯t呈現(xiàn)相同的變化趨勢，從上游到下游依次遞增。生物量分布中，除扁蜉外，其他3種平均生物量均呈現(xiàn)如下規(guī)律：上游＜中游＜下游。

圖6 漓江大型底棲動物群落多樣性

3.3 生物多樣性大型底棲動物群落的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和豐富度指數(shù)的平均值分別為2.37、0.61和6.01（圖6）。從分布上來看，各江段多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)從上游到下游依次遞減，最大值分別為2.77和0.73，最小值分別為2.17和0.53，但變化范圍較??；豐富度指數(shù)從上游到下游逐步遞增，變化幅度也較小，最大值為6.45，最小值為5.76。

3.4 ABC曲線根據(jù)漓江上、中、下游3個江段150個采樣點的豐度和生物量數(shù)據(jù)作出ABC曲線（圖7）。由圖7可知，上游大型底棲動物的ABC曲線中生物量曲線始終在豐度曲線的上方，表明上游大型底棲動物群落處于未受干擾的狀態(tài)；其他兩個江段ABC曲線中生物量曲線和豐度曲線在末端均有重疊的現(xiàn)象，表明這兩個江段大型底棲動物群落受到了輕度的干擾。

4 討論與結(jié)論

與以往調(diào)查資料[13-14]比較，本調(diào)查結(jié)果與前人調(diào)查資料基本一致，但漓江大型底棲動物種類數(shù)目較前兩次有所減少。這種差異可能是人類活動加劇或采樣點布置差異造成的。本研究在漓江上、中、下游共設(shè)置采樣點150個，但大部分支流及附屬湖泊中均未設(shè)置采樣點，因此可能導(dǎo)致部分種類遺漏。同時，隨著城市化的發(fā)展和旅游業(yè)開發(fā)步伐的加快，城市中大量生活污水和工農(nóng)業(yè)污水直接排入漓江河道，造成干流中總氮等含量升高[15]。而有關(guān)研究表明：總氮、總磷與氨氮與大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)和組成有著顯著影響[16]。圖7中漓江上中下游ABC曲線的結(jié)果也很好的印證了這一點，漓江流域上游甘棠江屬于山區(qū)河流，受人為干擾較少，而中下游江段流經(jīng)桂林市，人類干擾較為嚴重，并且受到旅游業(yè)的脅迫，水體環(huán)境質(zhì)量有所下降。另外，大型底棲動物生物多樣性指數(shù)從上游到下游依次遞減的趨勢也間接反映出漓江中下游江段受到了不同程度的人為干擾。

圖7 漓江各江段大型底棲動物ABC曲線及w統(tǒng)計值

具體的調(diào)查結(jié)論如下：共采集大型底棲動物3門6綱24種，昆蟲綱與腹足綱為優(yōu)勢類群。漓江大型底棲動物平均總密度與平均總生物量分別為682個/m2和157.77g/m2，對比漓江各江段數(shù)據(jù)，均為下游最高、中游次之、上游最低。全流域優(yōu)勢種扁蜉、紋石蠶、河蜆和黑龍江短溝蜷的密度和生物量空間分布呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律。漓江大型底棲動物群落的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和豐富度指數(shù)的平均值分別為2.37、0.61和6.01。漓江流域大型底棲動物豐度與生物量曲線結(jié)果表明：漓江上游大型底棲動物群落處于未受干擾的狀態(tài)；而在中下游江段則受到了輕度的干擾。建議在漓江流域建立水生生物監(jiān)測系統(tǒng)，對流域內(nèi)水生生物狀況開展定期監(jiān)測以維護漓江流域河流生態(tài)系統(tǒng)健康。

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