楊海強，潘保柱，朱朋輝，蔣萬祥，蔣小明，侯易明

(西安理工大學西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點實驗室，西安 710048)

渭河是黃河的第一大支流，擔負著供水、灌溉、生態(tài)、旅游等功能，在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的地位. 秦嶺為典型生態(tài)交錯帶，發(fā)源于其北麓的溪流為渭河南岸的支流，孕育了許多珍稀保護水生生物，是我國重要的生物多樣性保護基地，也是居民生活生產(chǎn)的水源地. 然而近些年來，由于氣候干旱和人類活動的加劇，渭河面臨著水量減少、水質(zhì)退化、生物多樣性降低等問題[1-2]. 秦嶺北麓地區(qū)由于水利工程的建設、區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展及現(xiàn)代化進程的加劇，使得自然水文情勢及水環(huán)境特征發(fā)生改變[3]. 而水生生物受水文情勢、水體理化特征等多種環(huán)境因素的綜合影響，其群落結(jié)構(gòu)對環(huán)境變化的響應具有高度敏感性，能快速反映不同時空尺度上水體的變化特征，是表征河流生態(tài)環(huán)境狀況的重要指標[4-6].

在水生生物中，生活史的全部或大部分時間生活于水體底部且個體大于500 μm的水生動物群被稱之為大型底棲無脊椎動物或大型底棲動物[7]. 大型底棲動物移動能力較弱，生活史較長，各個類群的生境傾向性差異很大，群落結(jié)構(gòu)能夠很好地指示水體環(huán)境質(zhì)量，被廣泛用于環(huán)境響應分析[8-10]及水生態(tài)系統(tǒng)健康評價的研究中[11-14]. 在溫暖濕潤的區(qū)域，受人類干擾小的自然河流大型底棲動物群落明顯特征是生物多樣性相對較高、生物量相對較大[15-16]，而少雨干旱、年內(nèi)一定時期溫度較低的區(qū)域(如渭河流域)，底棲動物一般資源量較低. 渭河干流因其特有的地理位置、氣候條件以及人類活動的影響致使其突顯出高含沙、污染較重等特點，以致水生態(tài)環(huán)境比較脆弱；源于秦嶺的溪流對維系渭河流域生物多樣性起著舉足輕重的作用，然而近年來由于水電站建設、挖沙、部分生活污水流入等原因?qū)е履承┖佣紊鷳B(tài)狀況堪憂. 鑒于大型底棲動物對水生態(tài)健康水平的良好指示作用以及渭河干流和秦嶺北麓溪流的重要性，以底棲動物作為指示生物全面系統(tǒng)地評估此區(qū)域的水生態(tài)健康水平是非常有必要的. 然而，僅殷旭旺等在渭河流域開展過底棲動物群落結(jié)構(gòu)及水體環(huán)境分析的相關(guān)研究[17-18]，其絕大多數(shù)樣點布設于渭河北岸支流，渭河干流和秦嶺北麓支流僅布設15個樣點，且每個樣點只采集了2個平行樣品，由此可見，以往研究比較薄弱，不足以全面地了解渭河干流及源于秦嶺北麓支流的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀.

鑒于此，本研究選取渭河干流全河段及發(fā)源于秦嶺北麓的5條支流作為研究對象，于2017年10月及2018年5月開展了系統(tǒng)的、大尺度的水環(huán)境和水生生物調(diào)查研究. 本文的研究目標為：1)摸清渭河干流及秦嶺北麓典型支流大型底棲動物的群落特征；2)分析渭河干流及秦嶺北麓典型支流大型底棲動物群落差異及其成因；3)以大型底棲動物作為指示生物對渭河干流及秦嶺北麓典型支流進行水質(zhì)生物學評價.

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域概況及樣點設置

渭河是黃河最大的支流，發(fā)源于甘肅省渭源縣鳥鼠山，主要流經(jīng)甘肅省的天水市、陜西省的寶雞、咸陽、西安、渭南等地，至渭南市潼關(guān)縣匯入黃河，全長818 km，流域面積13.43萬km2. 該流域位于東西走向的秦嶺北部，其上段流經(jīng)黃土高原溝壑區(qū)，挾帶大量的泥沙，河道山峽相間縱橫，下段主要為秦隴山區(qū)，流域地貌復雜. 渭河年際徑流量變化表現(xiàn)為北部大，南部??；季節(jié)變化明顯，干流以秋季流量最大，約占年徑流的38%～40%[19]. 近些年來，渭河流域非點源污染物排放量增大，加上關(guān)中地區(qū)水資源缺乏，大多數(shù)城市供水，工農(nóng)業(yè)用水主要來源于渭河干流和支流，導致渭河生態(tài)需水量減少且多年來生態(tài)環(huán)境建設不足，嚴重降低了渭河的生態(tài)自凈能力[20-21].

本研究于2017年10月及2018年5月共兩次以渭河干流和秦嶺北麓的石頭河、黑河、灞河、石堤河、羅敷河5條典型支流作為研究對象，開展了系統(tǒng)的、大尺度的生態(tài)調(diào)查. 在具有不同生境、流速、水深的地方布設具有代表性的采樣點，干流共設15個采樣點，每條支流各設5個采樣點，每個采樣點均采集5個平行樣品，兩次調(diào)查共采集到400個樣品. 研究區(qū)域及調(diào)查河流見圖1.

圖1 渭河干流及秦嶺北麓支流采樣點分布 (W-渭河干流，ST-石頭河，H-黑河，B-灞河，SD-石堤河，LF-羅敷河)Fig.1 Distribution of sampling sites in the Weihe River mainstream and its tributaries from the northern Qinling Mountains

1.2 樣品采集與處理

在各個水生態(tài)調(diào)查位點處選取河流代表河段100 m范圍內(nèi)，用篩網(wǎng)孔徑420 μm、網(wǎng)口寬度30 cm的手持D型網(wǎng)采集大型底棲動物，每個樣方面積為0.3 m2. 采集到的底棲動物于室內(nèi)進行人工挑揀，分揀出的底棲動物標本放入50 mL的樣品瓶中，并加入濃度為75%的酒精固定. 將樣品帶回實驗室后依照國內(nèi)外相關(guān)參考資料在體視鏡和顯微鏡下進行種類鑒定[22-24]、計數(shù)和稱濕重. 鑒定完成的底棲動物，繼續(xù)放回樣品瓶中，方便后期鑒定和復核.

1.3 環(huán)境因子測定

1.4 水質(zhì)生物評價

利用Margalef豐富度指數(shù)(R)和生物指數(shù)BI進行水質(zhì)生物評價[28].

(1)

式中，ni是樣本中第i種的個體數(shù)；ti是樣本中第i個分類單元的耐污值；N是樣本總個體數(shù).

參考Karr等[29-32]使用的水質(zhì)生物評價指數(shù)值與分值的轉(zhuǎn)化方法，計算BI指數(shù)水質(zhì)評價分級標準. 具體選擇方法為：應用所有樣點的BI值，通過頻數(shù)分析，以5%分位數(shù)對應的值作為標準，小于該值表示水質(zhì)最清潔(Ⅰ)，對大于該值至最大值的數(shù)值四等分，分值從小到大依次分別代表清潔(Ⅱ)、輕污染(Ⅲ)、中污染(Ⅳ)和重污染(Ⅴ). 計算使用的大型底棲動物耐污值參考文獻[33-36].

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)[37]、Margalef豐富度指數(shù)(R)[38]和Pielou均勻度指數(shù)(J)[39]分析渭河流域底棲動物的多樣性；用Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)(Y)判定優(yōu)勢度[40]：

(2)

R=(S-1)/lnN

(3)

J=H′/log2S

(4)

Y=Pi·fi

(5)

式中，S為樣本中的總物種數(shù)；N為總個體數(shù)；Pi=ni/N，ni為第i種個體數(shù)，Pi為第i種在總數(shù)量中的比例；fi為該種出現(xiàn)的樣點數(shù)占總樣點的百分比.Y≥ 0.02時，該種即為優(yōu)勢種.

對渭河干流和秦嶺北麓典型支流的兩次大型底棲動物采樣數(shù)據(jù)做平均處理，用兩個季度的平均值反映底棲動物一整年的情況. 對服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，使用單因素方差分析(One-way ANOVA)比較環(huán)境參數(shù)、生物多樣性指數(shù)、底棲動物不同種類類群的密度和生物量在不同河流間(渭河干流和5條支流)的差異性. 若組間差異顯著，則用LSD法(方差齊性)和Games-Howell法(方差不齊)進行多重比較. 對不服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)則利用Kruskal-Wallis Test(H)進行非參數(shù)檢驗. 最后，采用Pearson相關(guān)性分析和多元線性逐步回歸分析(Multiple linear regression analysis)探究底棲動物的群落特征與環(huán)境因子的關(guān)系. 以上分析均在IBMSPSS 25.0軟件中進行. 繪圖使用的軟件為OriginPro 9.1.

2 結(jié)果

2.1 水環(huán)境特征

本次調(diào)查共監(jiān)測環(huán)境因子19項，調(diào)查結(jié)果如表1. 對不同河流間環(huán)境因子的差異性分析表明，水溫、濁度、電導率、pH、總磷、總氮、氨氮、硝酸鹽氮、淤泥、沙和卵石底質(zhì)等環(huán)境參數(shù)在渭河干流及秦嶺北麓典型支流間具有顯著差異(P<0.01)，而其他環(huán)境參數(shù)在調(diào)查河流間的差異不顯著(P>0.05).

表1 渭河流域調(diào)查河流的環(huán)境參數(shù)*

*同一行上標不同小寫字母表示存在顯著差異(P<0.05).

2.2 底棲動物物種組成

調(diào)查期間于渭河干流及秦嶺北麓典型支流40個樣點采集并鑒定大型底棲動物210種，隸屬于5門8綱75科187屬，其中節(jié)肢動物192種(昆蟲綱187種，蛛形綱1種，甲殼綱4種)，環(huán)節(jié)動物11種(寡毛綱9種，蛭綱2種)，軟體動物5種，扁形動物1種，線蟲動物1種.

在渭河干流與5條秦嶺北麓典型支流的大型底棲動物中，底棲動物的物種數(shù)表現(xiàn)為支流多于干流，且以水生昆蟲為絕對優(yōu)勢的類群. 渭河干流底棲動物物種數(shù)為68種，水生昆蟲占84.1%；石頭河的物種數(shù)為107種，水生昆蟲占89.7%；黑河的物種數(shù)為109種，水生昆蟲占91.7%；灞河的物種數(shù)為80種，水生昆蟲占88.8%；石堤河的物種數(shù)為70種，水生昆蟲占88.6%；羅敷河的物種數(shù)為63種，水生昆蟲占87.3%.

由優(yōu)勢度指數(shù)分析表明(表2)，四節(jié)蜉屬一種(Baetissp.)在6條河流中均為絕對優(yōu)勢種，霍甫水絲蚓(Limnodrilushoffmeisteri)作為優(yōu)勢種均出現(xiàn)在渭河干流、灞河及石堤河中，韋特直突搖蚊(Orthocladiuswetternsis)作為優(yōu)勢種均出現(xiàn)在渭河干流及灞河中，其余優(yōu)勢種在調(diào)查河流中僅出現(xiàn)1次.

表2 渭河流域調(diào)查河流中底棲動物的優(yōu)勢種

2.3 底棲動物的密度和生物量

渭河干流和秦嶺北麓典型支流中大型底棲動物各種類類群的密度、生物量及百分比如表3所示，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，底棲動物總密度和昆蟲綱的密度表現(xiàn)為石頭河最高、渭河干流最低；在6條調(diào)查河流不同種類類群中，對水環(huán)境質(zhì)量具有良好指示作用的EPT類(E：蜉蝣目，P：襀翅目，T：毛翅目)均為絕對優(yōu)勢的類群，密度和生物量占比均以羅敷河最高，分別達78.3%和92.1%. 對調(diào)查河流不同河流間各種類類群差異性分析顯示，寡毛綱的生物量、腹足綱的密度和生物量在調(diào)查河流間無顯著差異(P> 0.05)外，其他種類類群的密度和生物量在調(diào)查河流間均具有顯著差異(P< 0.05).

表3 渭河流域調(diào)查河流底棲動物各類群的密度(ind./m2)和生物量(g/m2)以及其占比*

2.4 生物多樣性

在渭河干流中，H′、R和J的均值分別為1.16、1.69和0.77，范圍分別在0.27～2.07、0.47～3.16和0.51～0.97之間. 在發(fā)源于秦嶺北麓典型支流中，H′、R和J均值分別為1.86、3.28和0.74，范圍分別在0.93～2.85、1.42～6.73和0.53～0.90之間. 在空間尺度上，調(diào)查河流中H′和R變化規(guī)律表現(xiàn)出高度的一致性(圖2)，且除J的差異性在不同河流間不顯著外(P> 0.05)，H′和R的差異性均極顯著(P< 0.001). 在具體河流中，石頭河、黑河的H′和R指數(shù)值要明顯高于其他河流，且5條秦嶺北麓典型支流的H′和R指數(shù)值均高于渭河干流.

圖2 調(diào)查河流各采樣點底棲動物多樣性指數(shù)Fig.2 Macroinvertebrate diversity indices of each site in studied rivers

2.5 水質(zhì)生物學評價

2.5.1 基于Margalef豐富度指數(shù)的水質(zhì)評價 由Margalef豐富度指數(shù)水質(zhì)等級劃分標準(表4)進行的水質(zhì)評價結(jié)果顯示(圖3)，在渭河干流和秦嶺北麓典型支流的40個樣點上，最清潔(Ⅰ)、清潔(Ⅱ)、輕污染(Ⅲ)和中污染(Ⅳ)的樣點數(shù)量分別為9個、12個、3個和16個，水質(zhì)評價等級為重污染(Ⅴ)的樣點數(shù)為0個. 從調(diào)查河流不同河流間來看，渭河干流水質(zhì)較差，水質(zhì)等級處于輕污染(Ⅲ)及以上的樣點僅占27.0%；秦嶺北麓溪流中的石頭河、黑河、灞河、石堤河水質(zhì)較好，水質(zhì)等級處于清潔(Ⅱ)及以上的樣點均占80%.

2.5.2 基于底棲動物BI指數(shù)的水質(zhì)評價 根據(jù)水質(zhì)生物評價指數(shù)值與分值的轉(zhuǎn)化方法，計算得出BI指數(shù)最小值為2.45，最大值為8.22，5%分位數(shù)為2.47，再由水質(zhì)評價分級標準劃分水質(zhì)等級，得出BI指數(shù)的水質(zhì)評價標準(表4).

由BI指數(shù)法進行的水質(zhì)評價結(jié)果顯示(圖3)，在渭河干流和秦嶺北麓典型支流的40個采樣點中，水質(zhì)評價為最清潔(Ⅰ)、清潔(Ⅱ)、輕污染(Ⅲ)、中污染(Ⅳ)和重污染(Ⅴ)的采樣點數(shù)量分別為2個、16個、13個、6個和3個. 從不同調(diào)查河流間來看，渭河干流比秦嶺北麓典型支流水質(zhì)明顯要差，大多數(shù)采樣點水質(zhì)為輕污染(Ⅳ)到重污染(Ⅴ)，污染較為嚴重；秦嶺北麓典型支流的水質(zhì)明顯要好，在5條支流的25個采樣點中，有64.0%的采樣點水質(zhì)等級處于清潔(Ⅱ)及以上.

表4 生物評價指數(shù)與水質(zhì)等級劃分標準

圖3 Margalef豐富度指數(shù)和BI指數(shù)水質(zhì)評價結(jié)果Fig.3 Results of water quality evaluation by Margalef index and BI method

2.6 底棲動物與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

大型底棲動物的群落特征與環(huán)境因子的Pearson相關(guān)性分析(表5)表明，水溫、濁度、流速、電導率、溶解氧、pH、總氮、氨氮、硝酸鹽氮、葉綠素a等水環(huán)境因子以及淤泥、沙、卵石和大石等底質(zhì)因子對底棲動物的群落特征具有顯著影響(P< 0.05)，其他環(huán)境因子對底棲動物群落特征影響不顯著(P> 0.05).

通過多元逐步回歸分析篩選出對渭河流域底棲動物密度、生物量、多樣性指數(shù)和BI指數(shù)變化相對重要的水環(huán)境參數(shù)，建立最優(yōu)多元線性回歸方程. 由表6可知，底棲動物密度的回歸方程有淤泥1個因子入選；底棲動物生物量的回歸方程有電導率1個因子入選；底棲動物的H′有硝酸鹽氮、pH、濁度和流速共4個因子入選；底棲動物的R有硝酸鹽氮、pH、氨氮、大石共4個因子入選；底棲動物的J有流速1個因子入選；BI指數(shù)有葉綠素a、淤泥和氨氮共3個因子入選. 方程的第一個自變量是因變量的絕對影響因子，表明淤泥、電導率、硝酸鹽氮、流速、葉綠素a這5種環(huán)境因子對底棲動物群落特征變化起決定性作用. 經(jīng)F檢驗，方差分析F值的顯著水平P<0.05，表明回歸顯著.

表5 渭河流域調(diào)查河流底棲動物群落特征與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)(r)和概率水平(P)

表6 底棲動物群落特征與環(huán)境因子的逐步回歸分析

3 討論

3.1 渭河干流及秦嶺北麓典型支流大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征

渭河流域共鑒定大型底棲動物210種，水生昆蟲占89.0%，這與殷旭旺等[18]于2013年在渭河全流域共45個樣點的調(diào)查結(jié)果相似(水生昆蟲占78.4%)，但本研究所鑒定的物種數(shù)要高于其調(diào)查的116種，這可能歸因于秦嶺水系中底棲動物的多樣性高. 研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)查河流中不同河流間的優(yōu)勢種具有較大的差異性，渭河干流、石頭河均有5種優(yōu)勢種，黑河有3種優(yōu)勢種，灞河、石堤河有4種優(yōu)勢種，羅敷河優(yōu)勢種較少，僅2種，四節(jié)蜉屬一種(Baetissp.)作為優(yōu)勢種均出現(xiàn)在6條河流中. 5條源于秦嶺北麓典型支流的物種數(shù)(平均86種)要高于渭河干流的69種，豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)也都高于渭河干流，這說明了秦嶺山區(qū)支流的大型底棲動物生物資源量較為豐富，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要好于渭河干流. 密度和生物量是衡量底棲動物現(xiàn)存量的重要指標[41]，渭河干流底棲動物的密度和生物量為125.6 ind./m2和0.289 g/m2，而支流底棲動物的密度和生物量處于159.1～616.3 ind./m2和0.376～5.265 g/m2之間，并且EPT類水生昆蟲是造成干支流密度和生物量具有顯著差異的主要類群. 渭河干流及秦嶺北麓典型支流底棲動物群落組成具有很大區(qū)別，這主要歸因于干支流的自然背景及人類活動造成的污染不同.

3.2 渭河干流及秦嶺北麓典型支流大型底棲動物與環(huán)境因子的關(guān)系

大量研究表明，底質(zhì)是影響大型底棲動物群落分布的重要環(huán)境因子，因為絕大多數(shù)底棲動物都需要依附于底質(zhì)度過其大部分的生活史[42]. 相關(guān)性分析結(jié)果顯示，淤泥底質(zhì)顯著降低了渭河干支流底棲動物的現(xiàn)存量和多樣性水平(P<0.05)，而卵石和大石等大石塊底質(zhì)類型對底棲動物的生物量及多樣性水平呈顯著的正相關(guān)關(guān)系(P<0.01). 在本研究中，渭河干流樣點的底質(zhì)類型多以淤泥和沙為主，這種細碎的底質(zhì)以及簡單的小生境會直接降低EPT類底棲動物的現(xiàn)存量. 而支流樣點則具有較多的卵石及大石，微生境異質(zhì)性高，為大型底棲動物提供了更多的生存空間以及捕食、避難和產(chǎn)卵場所[43]，這些都有助于底棲動物抵御外界環(huán)境的干擾并維系其較高的多樣性及豐富度水平. 河流中的大型底棲動物受水體污染脅迫的響應比較敏感，水質(zhì)的改變會影響其群落的時空分布[44]. 一般而言，水體透明度越高，底棲動物的生物多樣性越高. 濁度是通過影響光照透射率從而影響附著藻類和浮游植物的生長，最終影響以此為食的底棲動物[45-46]. 本研究也發(fā)現(xiàn)，底棲動物的多樣性指數(shù)與濁度呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系，濁度水平較低的秦嶺北麓支流底棲動物的多樣性和豐富度指數(shù)均要高于渭河干流. pH過高或過低都會影響底棲動物的生存，多數(shù)大型底棲無脊椎動物喜生存于略偏堿性的水體中，而酸性水體對其生存不利[47-48]. 渭河干流及秦嶺北麓5條典型支流pH的差異性不大(pH 7.6～8.5)，水體均呈弱堿性，說明渭河流域水體的酸堿性在一定范圍內(nèi)是適合底棲動物生存的.

相關(guān)性分析結(jié)果表明，pH與H′和R指數(shù)具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明水體的酸堿性對維持底棲動物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有重要意義. 水體中溶解的各種陰陽離子的濃度決定了水體電導率的高低，而較多的研究也證明水生生物類群受電導率的影響顯著，特別是對底棲動物物種生存和群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[49-50]. 殷旭旺等[18]在渭河流域底棲動物的研究中發(fā)現(xiàn)電導率顯著影響了底棲動物的空間分布，本文的研究結(jié)果也證實了這一結(jié)論. 除此之外，本文研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)電導率與BI值呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明底棲動物對電導率的變化反應較敏感，使得水體中耐污耐受性物種增多. 這與趙茜等對渾太河流域底棲動物的研究結(jié)果一致，電導率的升高顯著降低了大型底棲動物敏感物種的的出現(xiàn)頻率[51].

本研究調(diào)查的40個樣點水質(zhì)監(jiān)測的結(jié)果表明，渭河干流及5條支流中水體N、P等營養(yǎng)鹽水平較高，人為干擾造成的營養(yǎng)鹽污染較為嚴重，且干流受污染程度要高于支流. 四節(jié)蜉往往在輕度污染的水體中占優(yōu)勢，而顫蚓和搖蚊幼蟲容易在中度-重度污染水體中占優(yōu)勢[28]. 在調(diào)查河流中四節(jié)蜉作為絕對優(yōu)勢的物種出現(xiàn)，霍甫水絲蚓和搖紋幼蟲作為優(yōu)勢種均出現(xiàn)在了N、P濃度最高的渭河干流、灞河和石堤河中. 襀翅目、線蟲等清潔種則只出現(xiàn)在水質(zhì)較為清潔，人類干擾較小的支流中，在渭河干流中沒有分布. 這表明人類干擾已對渭河干支流底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征產(chǎn)生了較大的影響. 研究結(jié)果也顯示，N、P等營養(yǎng)鹽水平與底棲動物的多樣性指數(shù)呈負相關(guān)關(guān)系，硝酸鹽氮濃度是影響底棲動物多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)的絕對影響因子，說明調(diào)查河流水體營養(yǎng)鹽污染導致了底棲動物生物多樣性的降低.

N、P等營養(yǎng)鹽水平的變化在一定程度上也會影響藻類的生長，而葉綠素a濃度作為衡量藻類密度及生物量的重要指標之一，與藻類含量變化密切相關(guān). 水體中適量的藻類可以為底棲動物提供充足的食物來源，促進其生長和繁殖，提高物種豐度和生物量；而藻類含量到達一定閾值后，含量越高溶解氧濃度會越低，會致使底棲動物敏感種的多樣性和物種豐富度下降[52]. 相關(guān)性分析表明，葉綠素a與底棲動物的物種多樣性呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系(P<0.01). 但本研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)查河流的溶解氧濃度較高(平均值9.2 mg/L)，且葉綠素a濃度與溶解氧濃度之間并無明顯的相關(guān)性(r=0.077，P=0.637)；但與電導率、總氮和硝酸鹽氮濃度呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與水深、流速呈顯著負相關(guān)(P<0.05). 說明葉綠素a濃度的變化并不是造成底棲動物多樣性降低的直接原因. 推測其原因，一方面這可能是因為喜急流、高溶解氧的EPT類的物種多樣性會隨著流速的降低、水深的增加而發(fā)生明顯下降，另一方面還是因為營養(yǎng)鹽水平的增高以及電導率的增加造成底棲動物整體多樣性的降低. 此外，本文研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，調(diào)查河流中底棲動物的群落特征與水深、水溫、流速、溶解氧等水環(huán)境因子沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，這主要是因為這4種水環(huán)境因子在采樣點間的變化梯度差異性不大造成的.

3.3 渭河干流及秦嶺北麓典型支流水質(zhì)生物評價

水質(zhì)生物評價是指通過對水體中水生生物的調(diào)查或?qū)λ锏闹苯訖z測來評價水體的生物學質(zhì)量[53]. 本文選用底棲動物Margalef豐富度指數(shù)和BI指數(shù)對渭河干流及秦嶺北麓典型支流的水體進行評價. 評價結(jié)果顯示，渭河干流水質(zhì)基本呈輕度-中度污染狀態(tài)，5條秦嶺北麓典型支流基本呈無污染-輕度污染狀態(tài). 水質(zhì)評價結(jié)果既有相似性又有差異性. 在渭河流域的40個采樣點上，兩種水質(zhì)評價結(jié)果趨勢相同，有27.5%的采樣點2種水質(zhì)評價結(jié)果一致，有92.5%的采樣點水質(zhì)評價等級差異不超過兩級，具體差異為Margalef豐富度指數(shù)法水質(zhì)評價結(jié)果稍微優(yōu)于BI指數(shù)法. 從渭河干流與支流間來看，2種水質(zhì)評價結(jié)果均顯示秦嶺北麓典型支流水質(zhì)要好于渭河干流. 群落豐富度指數(shù)法的水質(zhì)評價結(jié)果顯示，石堤河和灞河中的采樣點水質(zhì)評價等級多為清潔(II)及以上，而BI生物指數(shù)法卻顯示2條河流的水質(zhì)評價多為輕污染(III)及以下. 造成2種評價結(jié)果差異的原因主要是兩種水質(zhì)評價方法的評價方式和評價內(nèi)容不同. 物種多樣性指數(shù)水質(zhì)評價方法是通過研究群落中各物種的組成情況來反映水體受環(huán)境污染的脅迫對群落造成的影響，而BI指數(shù)既考慮了底棲動物的物種多樣性又考慮了底棲動物的耐污能力[54]. 石堤河和灞河的物種豐富度指數(shù)值相對較高，說明了河流中底棲動物的物種數(shù)較為豐富；但BI指數(shù)值也高，說明在這2條河中底棲動物的敏感性相對于秦嶺水系的其他河流整體較低、耐受性相對較高. 底棲動物行動緩慢、生活場所比較固定，對逆境的逃避較緩慢. 雖然EPT類等清潔物種會隨著污染程度的增加而逐漸消失，但是搖蚊類、霍甫水絲蚓、軟體動物等耐污值較高的物種卻會在不健康的水環(huán)境中存活下來并繁殖，這樣就使得豐富度指數(shù)變化幅度不大. 結(jié)合理化監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，石堤河和灞河的總氮、硝酸鹽氮濃度和電導率等相對于其他支流較高，這與BI指數(shù)反映出的水質(zhì)結(jié)果具有一致性. 這也在一定程度上可以說明，相對于Margalef豐富度指數(shù)法，BI法水質(zhì)評價結(jié)果是對水環(huán)境質(zhì)量更為真實的反映. 因此，河流的水質(zhì)生物評價應該在多樣性指數(shù)評價的基礎上與生物指數(shù)評價相結(jié)合，并參考水環(huán)境參數(shù)檢測結(jié)果，才能更全面更可靠地體現(xiàn)大型底棲動物對流域水生態(tài)環(huán)境的指示情況.