趙國營，王慶泉，黃小霞，黃佳欣，李家鑫，毛亞寧，孫金輝

(1.天津市寶坻區(qū)畜牧水產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，天津 301800；2.天津農(nóng)學(xué)院 水產(chǎn)學(xué)院,天津 300384)

京津冀是國家發(fā)展中的重要區(qū)域之一，中央已將京津冀協(xié)同發(fā)展定位為“重大國家戰(zhàn)略”，而生態(tài)環(huán)境是京津冀協(xié)同發(fā)展需要面臨的首要問題。京津冀地區(qū)當(dāng)前環(huán)境形勢十分嚴(yán)峻，是全國水資源最短缺，大氣污染、水污染最嚴(yán)重，資源環(huán)境與發(fā)展矛盾最為尖銳的地區(qū)。本次生態(tài)調(diào)查基于京津冀協(xié)同治水背景下的天津市水污染控制與生態(tài)修復(fù)頂層設(shè)計研究重點研究片區(qū)生態(tài)調(diào)查項目。

1 站點確定及采樣方法

1.1 站點確定

我們選定12個位點于2018年10月進(jìn)行了調(diào)查采樣工作。包括：生態(tài)城+漢沽現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)區(qū)片區(qū)(1#)、臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)(2#、3#、4#、5#)、陳臺子排水河匯水區(qū)域(6#、7#、8#、9#、10#)、渤龍湖片區(qū)(11#、12#)。具體監(jiān)測樣點如圖1，具體方位及特征見表1。

圖1 各站點衛(wèi)星圖

表1監(jiān)測點具體情況

監(jiān)測點名稱水深/m底質(zhì)與水草分布情況鹽度/‰1薊運河故道北部1淤泥底質(zhì)21.612勝科污水處理廠上游3淤泥腐殖質(zhì)底質(zhì)2.263臨港濕地1.5淤泥底質(zhì),2.424入海排口上游2淤泥底質(zhì)2.095經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)景觀河道1.5淤泥底質(zhì)3.686侯臺公園橋2.5淤泥底質(zhì)0.967華苑西路橋1淤泥底質(zhì)0.368小南河泵站1砂質(zhì)底質(zhì)0.529小元泵站2淤泥底質(zhì)0.6510陳臺子泵站前1.2淤泥底質(zhì)0.8511濕地多塘4腐殖質(zhì)底質(zhì)少量水草2.2812區(qū)域內(nèi)景觀河道1淤泥底質(zhì)大量水草3.27

1.2 采樣方法

本次研究于2018年9月對天津大港濱海濕地海洋特別保護(hù)區(qū)12個站位大型底棲動物進(jìn)行采樣調(diào)查。用面積為1/20 m2的改良的彼得生采泥器采樣，將采集上泥樣全部倒入塑料盆內(nèi)，經(jīng)40目(篩孔0.42 mm)分樣篩篩洗，將肉眼看得見的動物連同所余雜物全部裝入塑料袋中，并同時放進(jìn)標(biāo)簽(注明：編號、采樣點、時間等)，以5%福爾馬林溶液固定，帶回實驗室進(jìn)行種類鑒定、計數(shù)、稱重。

2 分析方法

由于食性和生活習(xí)性的差異,不同物種在環(huán)境梯度條件下會表現(xiàn)出一定的聚集特征。在分析群落結(jié)構(gòu)時,為了減少機會物種對群落結(jié)構(gòu)分析所得結(jié)果的影響,需要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的優(yōu)化:每個站點豐度小于總豐度1%的物種將會被去除,然后遞補在各個站點豐度超過3%的物種當(dāng)中,以減少機會性物種對群落結(jié)構(gòu)的干擾。群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異,包括豐度與生物量之間的相似性。

底棲動物優(yōu)勢種的確定采用以下公式:

式中;ni;第i種的個體的數(shù)量;N:所有種類的個體總數(shù);fi;i物種的出現(xiàn)頻率。計算的所有結(jié)果中Y值大于0.02的種,即為優(yōu)勢種。

物種多樣性通常被用來表征生物群落以及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性的一種表達(dá)性質(zhì),反映該群落的結(jié)構(gòu)類型和組織水平的高低,發(fā)育階段的穩(wěn)定性和生境差異狀況,具有重要的生態(tài)意義。對生物群落多樣性的分析一般從兩方面著手:一是群落中各個物種的豐富度,二是群落中各個物種的異質(zhì)性,物種的多樣性指數(shù)強調(diào)的物種豐富度和異質(zhì)性的程度具有差異性。

豐富度指數(shù)Margalefs.index結(jié)合了樣本中物種數(shù)量和豐度的信息,并指出某些動物豐度中的物種數(shù)量,計算公式為:

d=(S-1)/lnN

式中:S:所得底棲動物種類數(shù);N:所有種類的個體總數(shù)。

本次分析還使用了Goodnight修正指數(shù),計算方法如下;

GBI=(N-Ni)/N

式中:N:底棲動物個體總數(shù);Ni:寡毛類個體總數(shù)。

這2種指數(shù)計算方法可以有效的推測物種多樣性及檢測區(qū)域的生物指數(shù)與水質(zhì)情況。根據(jù)以上數(shù)據(jù)對比國家標(biāo)準(zhǔn)可以得出生物指數(shù)與水質(zhì)等級標(biāo)準(zhǔn)。

表2 生物指數(shù)與水質(zhì)等級標(biāo)準(zhǔn)

注：Ⅰ代表清潔,Ⅱ代表輕污染,Ⅲ代表中污染,Ⅳ代表重污染,Ⅴ代表嚴(yán)重污染。

3 結(jié)果

3.1 種類組成

2018年9月鑒定出大型底棲生物共3門10種，其中軟體動物4種，環(huán)節(jié)動物4種，水生昆蟲2種，大型底棲生物種類組成見表3。

表3 大型底棲生物種類組成

3.2 優(yōu)勢種

優(yōu)勢種按照優(yōu)勢度 Y≥0.02為界來確定，2018 年 9 月該保護(hù)區(qū)僅有一個絕對優(yōu)勢種即囊螺，其優(yōu)勢度指數(shù) Y 值為 0.212。

其中華苑西路橋(7#)、小元泵站(9#)、這2個監(jiān)測點的軟體動物為優(yōu)勢群體，勝科污水處理廠上游(2#)、小南河泵站(8#)陳臺子泵站前(10#)這3個監(jiān)測點的優(yōu)勢群體為環(huán)節(jié)動物，

3.3 生物組成及空間分布

在2018年對天津水系底棲動物的調(diào)查研究中，發(fā)現(xiàn)各監(jiān)測點底棲動物種類數(shù)量存在明顯的差異。其中在小南河泵站(8#)發(fā)現(xiàn)7種大型底棲動物，而在勝科污水處理廠上游(2#)和侯臺公園橋(6#)只發(fā)現(xiàn)了1種，其余各點發(fā)現(xiàn)的底棲動物種類在這兩者之間。

各監(jiān)測點底棲動物種類在組成上也有一定的差異，其中只在薊運河故道北部(1#)采集到寡毛類的日本刺沙蠶，在小元泵站(9#)采集到蛭綱的醫(yī)蛭，除去薊運河故道北部(1#)，勝科污水處理廠上游(2#)這兩個監(jiān)測點未采集到搖蚊幼蟲，其他監(jiān)測點均有分布。具體見表4。

表4各點底棲生物種類，豐度及生物量組成

底棲生物種類生物量/g·m-2豐度/ind·m-21水絲蚓,沙蠶0.4881002水絲蚓0.002803搖蚊幼蟲,囊螺,靜水錐實螺0.364604搖蚊幼蟲,囊螺,靜水錐實螺0.608605搖蚊幼蟲,扁旋螺,囊螺0.972806搖蚊幼蟲0.006207搖蚊幼蟲,囊螺0.7381608水絲蚓,顫蚓,搖蚊幼蟲,囊螺,耳蘿卜螺,靜水錐實螺,蜻蜓幼蟲307.78409囊螺,扁旋螺,搖蚊幼蟲,醫(yī)蛭。180.52436010顫蚓,水絲蚓,搖蚊幼蟲,囊螺156.2262011搖蚊幼蟲,耳蘿卜螺1.284012囊螺,耳蘿卜螺5.2840

3.4 底棲動物的密度和生物量

分別對天津水系12個監(jiān)測點的底棲動物進(jìn)行分類鑒定，得出其年豐度為205.33 ind./m2，其中環(huán)節(jié)動物和水生昆蟲，軟體動物所占的比例相差不大，軟體動物占總密度最大，為42%，而環(huán)節(jié)動物占總密度其次，為38%，水生昆蟲占的20%；底棲動物年平均生物量密度為59.69 g/m2，其中軟體動物所占百分比最大，軟體動物為86%，環(huán)節(jié)動物次之，占11%，水生昆蟲相對密度來說所占比率相對較少，為3%，如表5所示。

表5 底棲生物豐度及生物量組成

3.5 多樣性指數(shù)

多樣性指數(shù)顯示天津周邊水質(zhì)狀態(tài)較好，具體指數(shù)見表6。

表6 多樣性指數(shù)

4 數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測點的底質(zhì)、水深以及周邊的生態(tài)環(huán)境，包括水草類型與分布、水文條件等都對底棲動物的群落結(jié)構(gòu)分布有影響，華苑西路橋(7#)、小元泵站(9#)、這2個監(jiān)測點的軟體動物為優(yōu)勢群體，這些點的大型水生生物較多，主要因為這幾個監(jiān)測點水底生長水草較多，且在周邊岸邊還出現(xiàn)大量蘆葦，這與軟體動物的習(xí)性有關(guān)，其喜歡棲息在水草較多處；薊運河故道北部(1#)、勝科污水處理廠上游(2#)、小南河泵站(8#)，小元泵站(9#)、陳臺子泵站前(10#)、5個監(jiān)測點都有環(huán)節(jié)動物出現(xiàn)，日本刺沙蠶只有在其中薊運河故道北部(1#)這個站點出現(xiàn)，因為在所有采樣點中只有這個監(jiān)測點的鹽度大于20‰，符合日本刺沙蠶的生長環(huán)境，在小元泵站(9#)發(fā)現(xiàn)醫(yī)蛭，究其原因是因為此區(qū)域發(fā)現(xiàn)大量螺類，給它們寄生提供條件。其中的勝科污水處理廠上游(2#)、小南河泵站(8#)陳臺子泵站前(10#)這3個監(jiān)測點的優(yōu)勢群體為環(huán)節(jié)動物，這三點水流較快，都為出水口，據(jù)現(xiàn)場記錄，這兩點的水色為褐色和黑色，其有機質(zhì)含量豐富，這也是導(dǎo)致寡毛類占優(yōu)勢的原因；除了薊運河故道北部(1#)、勝科污水處理廠上游(2#)監(jiān)測點沒有水生昆蟲存在，搖蚊幼蟲在其他監(jiān)測點都有分布，其中小南河泵站(8#)、小元泵站(9#)、陳臺子泵站前(10#)3個監(jiān)測點的水生昆蟲較多，其中主要以搖蚊幼蟲為主，蜻蜓幼蟲僅在小南河泵站(8#)監(jiān)測點被發(fā)現(xiàn)，據(jù)現(xiàn)場記錄，這些點的透明度相對較高，但水深都較淺、底層溶解氧量相對較高，這可能是影響其存在較多的主要因素。

結(jié)合現(xiàn)場對監(jiān)測點周邊環(huán)境的記錄，本次調(diào)查得出影響漳衛(wèi)南運河水系底棲動物群落結(jié)構(gòu)變化的重要因子主要有底質(zhì)環(huán)境、河水深度、水草的分布以及水體溶解氧含量。不同的環(huán)境因子對大型底棲動物的生長、繁殖以及種類組成起著至關(guān)重要的影響。其中在勝科污水處理廠上游(2#)、侯臺公園橋(6#)、等2個監(jiān)測點的水深較深，然而其底棲動物生物量普遍較小，這與馬徐發(fā)(2004)的研究結(jié)果相一致，

在影響底棲動物群落結(jié)構(gòu)的影響因子中，水深是其中一個重要的因素。而像華苑西路橋(7#)、小元泵站(9#)等2個監(jiān)測點軟體動物較多點，其大型水生植物包括菹草、金魚藻等大量出現(xiàn)，同時還出現(xiàn)大量蘆葦，這些都表明了底棲動物的分布與環(huán)境因子的關(guān)系密不可分，然而其影響機理和綜合影響還將有待進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

本次調(diào)查研究分析了大型底棲生物種類的組成、優(yōu)勢種、豐度、生物量和多樣性等群落特征及其隨季節(jié)和海域的變化規(guī)律,旨在為天津周邊地區(qū)大型底棲生物生態(tài)研究以及人類干擾活動對該區(qū)域大型底棲生物的影響提供基礎(chǔ)資料。