王慧麗，萬 安，張曉可*

1.安慶師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，安徽安慶，246011；2.安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)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(jié)構(gòu)的影響

王慧麗1，萬 安2，張曉可1*

1.安慶師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，安徽安慶，246011；2.安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)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(jié)構(gòu)的影響。結(jié)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(jié)構(gòu)

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(wù)功能[1-2]。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多河流水生生物多樣性已嚴(yán)重退化，河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能完整性受到嚴(yán)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(guān)，而流域內(nèi)土地利用格局的改變則常被認(rèn)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(guān)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(xué)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(fēng)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(fù)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(yán)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(yán)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(shè)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(shè)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(dāng)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(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)[11]，功能攝食類群的劃分參考相關(guān)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(jié)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。徽水河和舒溪河分別采集到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(jié)論與討論

河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能與其流域內(nèi)土地利用格局緊密相關(guān)。不同土地利用格局首先作用于生境和河道形態(tài)，進(jìn)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(jié)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(jié)構(gòu)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(guān)，國內(nèi)關(guān)于其他河流底棲動物的研究也有類似結(jié)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(jìn)入河流也會直接導(dǎo)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(yán)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(guān)。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]。徽水河河岸帶林地破壞后減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(yīng)顆粒的不同自上而下依次為撕食者、刮食者和收集者，相應(yīng)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(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了較大變化。因此，本研究結(jié)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(jié)構(gòu)均有重要影響。在可預(yù)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(hù)工作已亟不可待。相關(guān)政府部門也應(yīng)該積極調(diào)整區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)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(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)在保護(hù)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(zé)任編輯：汪材印)

10.3969/j.issn.1673-2006.2015.07.030

2015-03-07

安慶師范學(xué)院人才引進(jìn)基金項目“江河交匯處水生生物群落結(jié)構(gòu)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(xué)。

*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(xué)。

Q9

A

1673-2006(2015)07-0110-04