曹 然,黎征武,毛建忠,盛 蕭,王旭濤, 鄧培雁

(1.華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院,廣東 廣州 510631; 2.云南省水文水資源局,云南 昆明 650106;3. 珠江流域水環(huán)境監(jiān)測中心, 廣東 廣州 510611)

北江大型底棲無脊椎動物群落結(jié)構(gòu)及水質(zhì)的生物評價

曹 然1,黎征武1,毛建忠2,盛 蕭1,王旭濤3, 鄧培雁1

(1.華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院,廣東 廣州 510631; 2.云南省水文水資源局,云南 昆明 650106;3. 珠江流域水環(huán)境監(jiān)測中心, 廣東 廣州 510611)

對北江25個采樣點的大型底棲無脊椎動物進行采樣調(diào)查,并根據(jù)大型底棲無脊椎動物的群落結(jié)構(gòu)特征對水質(zhì)進行生物評價。研究中共采集到大型底棲無脊椎動物46屬,分別隸屬于15目31科,其中水生昆蟲30屬,占65.22%;軟體動物8屬,占17.39%;環(huán)節(jié)動物6屬,占13.04%;甲殼動物2屬,占4.35%。出現(xiàn)頻率最高的3個種屬分別為多足搖蚊屬(Polypedilum)、巴蛭屬(Barbronia)以及蘇氏尾鰓蚓(Branchiurasowerbyi)。應(yīng)用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Margalef多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、生物學(xué)污染指數(shù)BPI (biotic pollution index)、BI(biotic index)、FBI(family biotic index)、Goodnight-Whitley修正指數(shù)(GBI)7種生物指數(shù)對北江水質(zhì)進行綜合評價。結(jié)果表明:與20世紀(jì)80年代的評價結(jié)果相比,北江的大型底棲無脊椎動物在種類和數(shù)量等多方面均發(fā)生了較大的變化,生物多樣性減少,耐污種所占比例增加,水質(zhì)理化參數(shù)惡化;7種生物指數(shù)的評價結(jié)果存在一定的差異,部分指數(shù)之間存在較高的相關(guān)性,FBI指數(shù)和BPI指數(shù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性更強,適用于北江水質(zhì)的生物評價。在25個采樣點中,6個采樣點水質(zhì)綜合評價等級為較差或極差,16個采樣點水質(zhì)評價等級為一般,3個采樣點水質(zhì)等級為良好,整體水質(zhì)屬于一般的水平。人類活動對河流的水質(zhì)狀況造成了一定的影響。從水質(zhì)生物學(xué)的角度衡量,北江水質(zhì)整體呈現(xiàn)下降趨勢。

大型底棲無脊椎動物;群落結(jié)構(gòu)特征;生物評價;水質(zhì)；北江

近年來,生物評價法已成為河流健康評估中常用的一種重要方法[1]。大型底棲無脊椎動物長期生活在河流底部,是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分,具有生活周期長、遷移能力弱、地區(qū)性強等特點[2]。其對河流水質(zhì)的變化十分敏感[3],因此,以大型底棲無脊椎動物為基礎(chǔ)開發(fā)的生物評價指數(shù)能夠更加準(zhǔn)確地反映河流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。

歐美發(fā)達國家在河流生物評價方面的研究開展較早,現(xiàn)已提出數(shù)十種基于大型底棲無脊椎動物的評價指數(shù)用于河流水質(zhì)評價[4-5],其評價結(jié)果的科學(xué)性也已得到廣泛認(rèn)可。而我國在此方面的研究處于起步階段,在實際應(yīng)用中仍以國外成熟指數(shù)為基礎(chǔ)開展評價工作。目前國內(nèi)外使用較為廣泛的指數(shù)有BMWP (biological monitoring working party)[6]、ASPT (average score per taxon)[7]、B-IBI (benthic index of biological integrity)[8]、BI (biotic index)[9]、FBI (family biotic index)[10]、MMI (multimetric macroinvertebrate index)[11]、BPI (biotic pollution index)[12]、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)[13]、Margalef多樣性指數(shù)[14]、Simpson多樣性指數(shù)[15]、Pielou均勻度指數(shù)[16]以及Goodnight-Whitley修正指數(shù)(GBI)[17]。不同指數(shù)的使用條件和適用范圍都有所不同,在進行河流水質(zhì)評價時,應(yīng)根據(jù)實際情況對不同方法進行比較,并選擇合適的指數(shù),以保證評價結(jié)果準(zhǔn)確可靠[18]。

目前針對北江水質(zhì)評價的研究較匱乏,難以對北江水質(zhì)及污染狀況做出合理評價。蘇炳之等[19]曾在1985年采用大型底棲無脊椎動物指數(shù)對北江進行水質(zhì)評價,但年代久遠,評價選用的指數(shù)數(shù)量較少,評價結(jié)果可信度不足。筆者基于北江的大型底棲無脊椎動物調(diào)查數(shù)據(jù)和水質(zhì)數(shù)據(jù),分析比較Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Margalef多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、BPI、BI、FBI、GBI 7種指數(shù)在北江水質(zhì)評價中的實際應(yīng)用效果,探究北江大型底棲無脊椎動物群落結(jié)構(gòu)的變化情況和空間分布特征,以期為北江的水質(zhì)監(jiān)測提供科學(xué)可靠的生物評價結(jié)果,從而深入了解北江河流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。

1 區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況與采樣點

北江發(fā)源于江西省信豐縣石碣大茅山,地跨江西、廣東兩省,是珠江流域的第二大水系。北江屬亞熱帶季風(fēng)型氣候,季風(fēng)影響顯著,陽光充足,熱量豐富。集水面積52 068 km2,干流全長573 km,一級支流包括墨江、錦江、武江、南水、滃江、連江、潖江、濱江和綏江等?；诒苯鞫蔚匦蔚孛布拔廴驹捶植紶顩r,共設(shè)25個采樣點,覆蓋北江干流及所有一級支流,采樣點分布見圖1。

圖1 北江采樣點分布示意圖

1.2 樣品的采集、處理與分析

采樣在枯水期進行,樣品采集參照國際通用的采樣方法,在每個采樣點水深小于1.5 m、長度100 m的采樣區(qū)域內(nèi),選用直徑0.3 m、孔徑500 μm的D型尼龍紗網(wǎng)以掃網(wǎng)法采集大型底棲無脊椎動物樣品,共采集長度為10 m,總面積為3 m2的樣方。采樣時,按樣點內(nèi)各種小生存環(huán)境(水草、靜水區(qū)、流水區(qū)及底質(zhì))出現(xiàn)比例分配小樣方數(shù)[20]。將D型網(wǎng)采集到的底泥樣本倒入水桶,輕輕攪動使底棲動物與底泥分離,過300 μm孔徑篩網(wǎng),重復(fù)上述步驟至水桶中目測無底棲動物存在,再將篩得的底質(zhì)樣本倒入裝清水的白瓷盤仔細挑揀。采集到的大型底棲無脊椎動物樣品裝入廣口瓶中,加體積分?jǐn)?shù)為8%的甲醛溶液固定保存后帶回實驗室鏡檢計數(shù)。室內(nèi)鑒定時,大部分物種鑒定至科或?qū)?少數(shù)根據(jù)相關(guān)資料鑒定至屬或種。

同時采集河流水樣,依據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法(第4版)》[21],現(xiàn)場使用便攜式多參數(shù)水質(zhì)測量儀(YSI)測定水溫、pH值、DO、BOD、CODMn、TN、NH3-N、TP 8項水質(zhì)理化指標(biāo)。

1.3 水質(zhì)生物評價方法

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)[22]、Margalef多樣性指數(shù)[23]、Pielou均勻度指數(shù)[16]、BPI[24]、BI[25]、FBI[26]、GBI[17]的計算公式分別為

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

式中:H為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)值;dM為Margalef多樣性指數(shù)值;J為Pielou均勻度指數(shù)值;IBP為BPI值;IB為BI值;IFB為FBI值;IGB為GBI值;N是樣本總個體數(shù);Ni為物種i的個體數(shù);Pi為物種i的個體數(shù)占樣本總個體數(shù)的比例;S為物種豐富度;N1為寡毛綱、蛭綱和搖蚊科個體總數(shù);N2為多毛綱、甲殼綱及除搖蚊科以外的其他水生昆蟲的個體總數(shù);N3為軟體動物門個體總數(shù);ti是物種i的耐污值;nj是科j的個體數(shù);Noil為樣本中寡毛綱個體總數(shù)。

1.4 評價分級標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)合已有研究成果[15,18,27],7種大型底棲無脊椎動物指數(shù)評價水質(zhì)的分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.5 統(tǒng)計分析

7種大型底棲無脊椎動物評價指數(shù)的正態(tài)性檢驗利用K-S檢驗,其評價指數(shù)均符合正態(tài)分布,故采用Pearson相關(guān)性分析方法對指數(shù)間的相關(guān)性進行分析評價。所有分析方法均利用SPSS 19. 0軟件操作完成。

表1 生物評價指標(biāo)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 大型底棲無脊椎動物群落結(jié)構(gòu)與分布

2.1.1 物種組成

調(diào)查中采集到的底棲動物共15目31科46屬,分別隸屬于節(jié)肢動物門的昆蟲綱和甲殼綱、軟體動物門的腹足綱和瓣鰓綱以及環(huán)節(jié)動物門的蛭綱和寡毛綱。其中,水生昆蟲共6目17科30屬,占物種總數(shù)的65.22%;軟體動物共4目8科8屬,占物種總數(shù)的17.39%;環(huán)節(jié)動物3目4科6屬,占物種總數(shù)的13.04%;甲殼動物2目2科2屬,占物種總數(shù)的4.35%。25個采樣點中,出現(xiàn)頻率最高的3個種屬分別為多足搖蚊屬(Polypedilum)、巴蛭屬(Barbronia)以及蘇氏尾鰓蚓(Branchiurasowerbyi)。

2.1.2 群落結(jié)構(gòu)

在物種組成方面,各采樣點的種群結(jié)構(gòu)特征也不盡相同。將所有物種歸為水生昆蟲、環(huán)節(jié)動物、軟體動物和甲殼動物4大類,北江各采樣點的大型底棲無脊椎動物群落結(jié)構(gòu)分布見圖2。其中,以水生昆蟲為主的采樣點可達15個,以環(huán)節(jié)動物為主的采樣點有8個。由此可以看出,水生昆蟲和環(huán)節(jié)動物為北江底棲動物群落結(jié)構(gòu)中的主要組成部分。

圖2 各采樣點大型底棲無脊椎動物群落結(jié)構(gòu)分布

2.1.3 數(shù)量變化

由調(diào)查結(jié)果可以看出,各采樣點的大型底棲無脊椎動物個體總數(shù)存在較大的差異。在25個采樣點中,S10采樣點采集到的大型底棲無脊椎動物數(shù)量最多,達到601只,其次是S21采樣點的367只,其余采樣點的大型底棲無脊椎動物數(shù)量均在200只以下,最少的是S23、S24采樣點,僅有11只。整體來看,大型底棲無脊椎動物的個體總數(shù)從S1至S25采樣點呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢,具體分布見圖3。

表2 北江各采樣點水質(zhì)生物評價結(jié)果

圖3 各采樣點大型底棲無脊椎動物個體總數(shù)分布

2.1.4 物種豐富度

北江各采樣點物種豐富度的分布見圖4。所有采樣點的平均物種豐富度為7種,最大值出現(xiàn)在S21采樣點,為17種,最小值出現(xiàn)在S15、S16、S24 3個采樣點,物種豐富度僅為3種。

圖4 各采樣點底棲動物物種豐富度分布

2.2 水質(zhì)生物評價

各采樣點水質(zhì)生物評價結(jié)果見表2。根據(jù)7種大型底棲無脊椎動物指數(shù)的評價結(jié)果,可以得到北江的水質(zhì)屬于一般的水平。25個采樣點中水質(zhì)等級為極差有2個,水質(zhì)等級為較差有4個,水質(zhì)評價等級為一般的采樣點有16個,水質(zhì)等級為良好的采樣點有3個,沒有水質(zhì)極佳的采樣點。

2.3 水質(zhì)理化指標(biāo)

水質(zhì)理化指標(biāo)能夠反映河流水質(zhì)的瞬時狀態(tài)。對北江的水質(zhì)理化指標(biāo)進行分析,根據(jù)GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對其進行評價?？梢钥闯?DO、BOD、CODMn3個理化指標(biāo)滿足Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),而TP、NH3-N、TN 3個指標(biāo)分別滿足Ⅱ類、Ⅲ類和Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),表明北江水體已受到氮、磷污染的影響。綜合各個指標(biāo)的評價結(jié)果來看,北江水質(zhì)基本滿足Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。北江各水質(zhì)理化指標(biāo)統(tǒng)計值見表3。

表3 北江水質(zhì)理化指標(biāo)統(tǒng)計值 mg/L

2.4 不同生物評價指數(shù)比較

所選的7種大型底棲無脊椎動物指數(shù)對北江水質(zhì)的生物評價結(jié)果分布情況見圖5。雖然部分指數(shù)的評價結(jié)果分布存在相似之處,如BI和FBI等,但大部分指數(shù)的評價結(jié)果總體上仍有較大差異,對河流整體水質(zhì)的評價結(jié)果也不盡相同。如Shannon-Wiener指數(shù)的評價結(jié)果中占比重最大的等級為極差,Margalef指數(shù)的評價結(jié)果中占比重最大的等級為較差,FBI和BPI的評價結(jié)果中占比重最大的等級為一般,BI的評價結(jié)果中占比重最大的等級為良好,而Pielou均勻度指數(shù)和GBI的評價結(jié)果中占比重最大的等級為極佳。

圖5 不同生物評價指數(shù)評價結(jié)果分布

對7個指數(shù)分別成對進行Pearson相關(guān)性分析,以定量描述不同指數(shù)間評價結(jié)果的相關(guān)性,分析結(jié)果見表4。其中,BI、FBI、GBI之間具有極高的相關(guān)性,Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和BPI之間也均具有較高的相關(guān)性。除此之外,7個指數(shù)之間無其他顯著相關(guān)性。

表4 各生物評價指數(shù)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)

注： **為p<0.01;*為p<0.05;相關(guān)系數(shù)大于0.4表示兩者具有顯著相關(guān)性。

在BI、FBI、GBI 3個指數(shù)中,GBI與BI和FBI呈顯著負(fù)相關(guān),而BI和FBI均以物種的耐污值為基礎(chǔ)進行計算,總體呈顯著正相關(guān)。在Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和BPI 4個指數(shù)中,BPI與其他3個指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān),而Shannon-Wiener指數(shù)與Margalef指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)之間則具有較高的正相關(guān)性,Margalef指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)也呈顯著正相關(guān),但相關(guān)性相對較弱。

3 討 論

大型底棲無脊椎動物在種類、數(shù)量等方面的變化是河流生態(tài)健康狀況的重要指標(biāo),其群落結(jié)構(gòu)能夠反映出人類活動對環(huán)境造成的負(fù)面影響[28]。北江的底棲動物以水生昆蟲為主要類群,軟體動物也占據(jù)較高的比例。搖蚊科、顫蚓科以及蛭綱的底棲動物出現(xiàn)頻率較高,在大部分采樣點均有出現(xiàn)。搖蚊科和顫蚓科的物種均為典型的耐污種,對有機污染有較強的耐受能力,這表明北江各采樣點均已受到不同程度的污染。在物種多樣性方面,北江的平均物種豐富度僅為7種,處于一個較低的水平,體現(xiàn)出北江的河流生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差,容易受到人類活動和環(huán)境變化的干擾。蘇炳之等[19,29]曾在20世紀(jì)80年代對北江底棲動物群落結(jié)構(gòu)進行調(diào)查,并對北江水質(zhì)做了初步評價,他們在北江的7個采樣點共采集到底棲動物73屬85種,其中河蜆、淡水殼菜、日本沼蝦、中華圓田螺等物種為優(yōu)勢種,評價結(jié)果顯示,當(dāng)時的北江已經(jīng)受到了一定程度的污染,并對底棲動物的群落結(jié)構(gòu)造成了影響。相比之下,筆者采集到的物種類別有所減少,物種多樣性水平降低,顫蚓、搖蚊等耐污種所占的比例增加,表明北江受到有機污染的影響加劇,北江水質(zhì)呈現(xiàn)不斷下降的趨勢。

綜合比較其他學(xué)者在東江[12]、秦淮河[20]、松花江[15]、上海世博園后灘濕地[30]、湖北省大型湖泊[31]等國內(nèi)多個地區(qū)各類水體的相關(guān)研究成果,可以發(fā)現(xiàn),不同地區(qū)的底棲動物群落結(jié)構(gòu)與水體水質(zhì)之間的響應(yīng)關(guān)系也存在諸多相似之處。不同種屬的底棲動物對各種污染物的耐受能力和敏感程度均不相同,特定種群在數(shù)量、類別方面的變化及出現(xiàn)頻率的差異與水質(zhì)等級之間聯(lián)系密切。在各類水體中,水生昆蟲在種類和數(shù)量上優(yōu)勢明顯,但多數(shù)昆蟲綱生物對水質(zhì)優(yōu)劣的指示作用并不顯著,僅以搖蚊科生物作為各類污染水體中的優(yōu)勢類群,對有機污染有較強的指示性。以寡毛綱為代表的軟體動物雖然在底棲動物群落結(jié)構(gòu)中僅占據(jù)很小的比例,但該類群的底棲動物耐污性強,常常成為污染水體的優(yōu)勢物種。在對湖北省大型湖泊底棲動物群落結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn),軟體動物作為優(yōu)勢物種經(jīng)常出現(xiàn)在面積較大的湖泊中,且物種類別豐富,而搖蚊幼蟲和寡毛綱生物則多為小型湖泊的優(yōu)勢種,其物種數(shù)也相對較少[31]。分析表明,水體有機污染加劇對河流、湖泊的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會造成影響,水體DO、有機物濃度等指標(biāo)也會發(fā)生相應(yīng)改變[32],這使得水體中的優(yōu)勢生物類群逐漸向寡毛綱、搖蚊科等適應(yīng)能力更強的物種轉(zhuǎn)變,物種多樣性水平也大幅降低。因此,進行水質(zhì)評價時,在使用水質(zhì)理化指標(biāo)和生物評價指數(shù)的基礎(chǔ)上,可以同時參考底棲動物的群落結(jié)構(gòu)組成和物種豐富度進行分析,能夠幫助研究者對各類水體的水質(zhì)狀況有更加全面、科學(xué)的認(rèn)知。

通過不同水質(zhì)理化指標(biāo)對北江水質(zhì)進行評價的結(jié)果表明,北江水質(zhì)已受到氮、磷污染的影響,出現(xiàn)了水體富營養(yǎng)化的現(xiàn)象。從水質(zhì)等級的評定結(jié)果來看,生物評價指數(shù)和水質(zhì)理化指標(biāo)對北江水質(zhì)的評價結(jié)果基本一致。比較而言,兩種方法在本質(zhì)上仍存在著一定的差異。水質(zhì)理化指標(biāo)在水質(zhì)評價中的應(yīng)用已較為成熟,其評價結(jié)果精確度高,易于量化,可以通過建立統(tǒng)一的水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)對不同水體的水質(zhì)進行比較和管理[33]。但水質(zhì)理化指標(biāo)具有較強的隨機性,一次采樣僅能代表該時段的瞬時水質(zhì),其評價結(jié)果的代表性和科學(xué)性需要進一步驗證。生物評價注重水質(zhì)對水生生物和河流生態(tài)系統(tǒng)的影響,能夠體現(xiàn)污染物在較長時段內(nèi)對河流水質(zhì)的累積影響,評價結(jié)果更為準(zhǔn)確和科學(xué)。而生物評價也存在一定的不足,其評價結(jié)果更傾向于定性描述水質(zhì)狀況,難以給出定量分析。因此,在實際應(yīng)用中,可將兩種方法結(jié)合使用,優(yōu)勢互補,能夠提高評價結(jié)果的科學(xué)性和可靠性,系統(tǒng)、全面地評價河流水質(zhì)狀況。

采用大型底棲無脊椎動物評價指數(shù)評價河流水質(zhì)時,選用的指數(shù)不同,得到的評價結(jié)果往往存在一定的差異。筆者選擇了7種國內(nèi)外常用的生物評價指數(shù)分別對北江水質(zhì)進行評價,綜合評價結(jié)果認(rèn)為北江的水質(zhì)屬于一般的水平。根據(jù)各個指數(shù)的單一評價結(jié)果也可以看出,北江的物種多樣性水平較低,耐污種在底棲動物群落中占據(jù)一定優(yōu)勢。該結(jié)果與通過底棲動物群落結(jié)構(gòu)的變化特征推斷得到的水質(zhì)等級基本一致。

由于生物評價指數(shù)構(gòu)建的基礎(chǔ)依據(jù)和計算原理不同,所選用的7種指數(shù)得到的水質(zhì)評價結(jié)果存在一定程度上的不同。由相關(guān)性分析可以看出,Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Margalef多樣性指數(shù)以及Pielou均勻度指數(shù)以群落結(jié)構(gòu)和物種豐富度為依據(jù)進行計算,3個指數(shù)之間具有較高的相關(guān)性,其評價結(jié)果主要反映的是河流生態(tài)系統(tǒng)在物種多樣性方面的好壞程度,并未考慮不同物種耐污能力、敏感性的差異以及群落結(jié)構(gòu)中耐污種和清潔種的比例變化,對水質(zhì)的變化沒有直觀的反映,在實際應(yīng)用中應(yīng)與其他類別的生物指數(shù)相結(jié)合,綜合評價河流水質(zhì)及健康狀況。BI和FBI之間具有極高的相關(guān)性,2個指數(shù)以底棲動物對河流污染狀況的耐受程度為依據(jù)進行計算,同時考慮了物種多樣性和不同生物耐污能力的差異,對河流水質(zhì)的評價更為準(zhǔn)確和科學(xué)。且相比BI而言,FBI對物種類別的劃分更加細致,其評價結(jié)果與真實水平也更為接近,可信度相對較高。GBI的計算主要考慮寡毛綱生物的物種分布,而在北江的底棲動物群落中,水生昆蟲在種類上和數(shù)量上均占據(jù)著較大優(yōu)勢,由于北江部分河段的生境不適合寡毛綱生物的生存,寡毛綱生物的分布受到一定影響,在多個采樣點分布極少或未曾出現(xiàn),因此GBI的評價結(jié)果也受到一定影響,準(zhǔn)確性存在一定偏差。BPI則綜合考慮了不同物種的影響,同時對物種類別和耐污能力均予以考量,評價結(jié)果的準(zhǔn)確性也得到了提高?？傮w來看,FBI和BPI更加適用于北江的水質(zhì)生物評價。

利用大型底棲無脊椎動物指數(shù)進行水質(zhì)生物評價也有其局限性。BI、FBI等在計算時使用物種耐污值作為依據(jù),但我國在物種耐污值方面的研究長期處于落后的水平,對于局部地區(qū)耐污值的研究僅見王備新等[34]對我國東部地區(qū)、王建國等[35]對廬山地區(qū)、邢樹威等[36]對遼寧地區(qū)、趙瑞等[37]對遼河流域等相關(guān)研究工作,針對其他江河流域進行水質(zhì)生物評價時需要參考國內(nèi)外其他地區(qū)相關(guān)研究的耐污值數(shù)據(jù)。由于地理位置和生活環(huán)境的不同以及人類活動的影響,物種耐污值在不同地區(qū)之間均存在一定差異,這會對河流水質(zhì)生物評價的最終結(jié)果造成很大的影響,評價結(jié)果的準(zhǔn)確性也需要進一步驗證。

4 結(jié) 論

對北江的25個采樣點的大型底棲無脊椎動物的生物評價的結(jié)果表明,北江水質(zhì)整體水平一般,物種多樣性水平相對較低,底棲動物以多足搖蚊屬、巴蛭屬以及蘇氏尾鰓蚓為主。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Margalef多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、BPI、BI、FBI、GBI 7種生物評價指數(shù)中,FBI和BPI的準(zhǔn)確性和科學(xué)性更強,適用于北江水質(zhì)的生物評價。與20世紀(jì)80年代的評價結(jié)果相比,耐污種所占的比例增加,北江的水質(zhì)整體呈現(xiàn)下降趨勢。

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Benthic macroinvertebrate community structure and bioassessment of water quality of Beijiang River

CAO Ran1, LI Zhengwu1, MAO Jianzhong2, SHENG Xiao1, WANG Xutao3, DENG Peiyan1(1.SchoolofChemistryandEnvironment,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510631,China;

2.HydrologyandWaterResourcesBureauofYunnanProvince,Kunming650106,China;3.PearlRiverWaterEnvironmentMonitoringCenter,Guangzhou510611,China)

Water quality bioassessment was conducted based on the community structure of benthic macroinvertebrates investigated at 25 sampling sites in the Beijiang River. In this study, 46 genera of macroinvertebrates belonging to 31 families and 15 orders were identified, among which aquatic insects (30 genera), mollusks (eight genera), annelids (six genera), and crustaceans (two genera) accounted for 65.22%, 17.39%, 13.04%, and 4.35% of the total, respectively.Polypedilum,Barbronia, andBranchiurasowerbyiwere the dominant species among all the benthic macroinvertebrates. The Shannon-Wiener index, Margalef index, Pielou index, biotic pollution index (BPI), biotic index (BI), family biotic index (FBI), and Goodnight-Whitley modified index (GBI) were used to comprehensively evaluate the water quality of the Beijiang River. The results show that the variety and the number of macroinvertebrates during the study period had changed remarkably compared with those in the 1980s. The biodiversity had decreased, the proportion of pollution-tolerant species had increased, and the water quality had deteriorated according to physical and chemical parameters. The evaluation results of the seven biological indices showed a certain difference. Some of the indices had significant correlations between each other. The BPI and FBI indices were more adaptable to the water quality bioassessment of the Beijiang River due to their accuracy and rationality. The water quality was at low or extremely low levels at six sites, at moderate levels at 16 sites, and at high levels at three sites, indicating that the water quality at all the 25 sites was at a moderate level on the whole. Human activities had some influence on the water quality of the river. The overall water quality of the Beijiang River showed a downward trend based on water quality bioassessment.

benthic macroinvertebrates; community structure features; biological assessment; water quality; Beijiang River

10.3880/j.issn.1004-6933.2017.04.013

廣東省水利科技創(chuàng)新項目(2014-16)

曹然(1993—),男,碩士研究生,研究方向為環(huán)境生態(tài)學(xué)。E-mail: ryan.cao@foxmail.com

鄧培雁,教授,博士。E-mail: dpy213@126.com

X826

A

1004-6933(2017)04-0080-08

2016-09-10 編輯：王 芳)