长江中游宜昌至武汉段底栖动物群落结构特征研究

doi:10.13209/j.0479-8023.2017.112

摘要/Abstract

摘要：

为了解长江中游宜昌至武汉段底栖动物的群落结构特征以及主要影响因素, 分别于2014年春季(4 月)和秋季(10 月)在该江段布设 4 个断面(共29个采样点)和 5 个断面(共 40 个采样点), 进行底栖动物群落监测。春季采集到底栖动物34种, 秋季采集到32种, 均是节肢动物丰度最高, 分别为 56%和 35%。春季物种丰度、密度和生物量均大于秋季, 且春、秋季生物量自上而下逐渐减小。功能摄食类群研究结果表明, 该江段底栖动物以牧食者占绝对优势, 春、秋季牧食者个体数占总个体数的比例分别为 40.25%和 59.3%。生物耐污能力统计结果表明, 该江段以中等敏感类群和耐污类群为主, 武汉断面在两个季节中均以耐污类群为主。5 种功能摄食类群以及三大门类生物现存量与 7 个环境因子的相关性分析结果表明, 春、秋季生物受环境因子的影响差异较大, 总磷、总氮和粒径是影响春季底栖动物群落结构特征的主要环境因子, 而秋季底栖动物主要受pH、溶解氧和透明度的影响。该研究从多个方面较全面地分析长江中游江段底栖动物群落特征, 为开展长江大河深层次研究提供基础性资料。

关键词: 长江中游, 底栖动物, 群落结构, 功能摄食类群, 环境因素

Abstract:

To explore the status of macroinvertebrate communities and the main influencing factors, an investigation was carried out at 29 sampling points (4 sections) and 40 sampling points (5 sections) in the middle reach of the Yangtze River, respectively in April and October in 2014. 34 species were identified in April (spring) and 32 species in October (autumn). Arthropods is the dominant class of macroinvertebrate in both seasons, up to 56% and 35% respectively. Spring’s species abundance, the average density as well as the biomass are the highest in two quarters, and from top to bottom in the middle reach of Yangtze River biomass reduced gradually. The results of functional feeding groups show that collector-gatherers are the main components in the middle reach of Yangtze River in spring (40.25%) and autumn (59.3%). The results of tolerance value show that semi-tolerant to pollution and pollution tolerant organisms are the main components in the middle reach of Yangtze River and Wuhan section has more pollution tolerant organism in the two quarters. The correlation analysis on 5 kinds of functional feeding groups and three kinds of biological standing crop with the 7 environmental factors show that the influence of environmental factors on macroinvertebrate is different in the spring and autumn, TP and TN as well as particle size are the main environmental factors in spring, while in autumn, the benthic animals are mainly affected by pH, dissolved oxygen and transparency. This study has a comprehensive understanding of the benthic fauna from several aspects and can provide basic information for intensive research of the Yangtze River.

Key words: middle reach of the Yangtze River, macroinvertebrate, community structure, functional feeding groups, environmental factors

陈秀粉, 夏炜, 潘保柱, 许旭明, 倪晋仁. 长江中游宜昌至武汉段底栖动物群落结构特征研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2017, 53(5): 973-981.

Xiufen CHEN, Wei XIA, Baozhu PAN, Xuming XU, Jinren NI. Community Structure Characteristics of Macroinvertebrate from Yichang to Wuhan in the Middle Reaches of the Yangtze River[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2017, 53(5): 973-981.

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图/表 9

参考文献 42

[1]	段学花, 王兆印, 徐梦珍. 底栖动物与河流生态评价.北京: 清华大学出版社, 2010: 47-91
[2]	单云芝, 潘文斌, 蔡如钰. 底栖动物在水质评价中应用的中文文献统计和分析研究. 环境科学与管理, 2015, 40(3): 183-186
[3]	吴东浩, 王备新, 张咏, 等. 底栖动物生物指数水质评价进展及在中国的应用前景. 南京农业大学学报, 2011, 34(2): 129-134
[4]	刘玉, Vermaat J E, Ruyter E D.ISO-BMWP底栖动物监测法在中国河流有机污染评价中的修正及应用. 中山大学学报(自然科学版), 2004, 43(4): 102-105
[5]	潘保柱, 王兆印, 余国安. 长江源和黄河源的大型底栖动物群落特征研究. 长江流域资源与环境, 2012, 21(3): 369-373
[6]	李娣, 牛志春, 王霞, 等. 长江江苏段底栖动物群落结构与多样性分析. 应用与环境生物学报, 2015, 21(1): 96-99
[7]	陶世如, 姜丽芬, 吴纪华, 等. 长江口横沙岛、长兴岛潮间带大型底栖动物群落特征及其季节变化. 生态学杂志, 2009, 28(7): 1345-1348
[8]	李斌, 申恒伦, 张敏, 等. 香溪河流域梯级水库大型底栖动物群落变化及其与环境的关系. 生态学志, 2013, 32(8): 2070-2076
[9]	池仕运, 胡菊香, 陈胜, 等. 三峡库区支流底栖动物群落结构研究. 水生态学杂志, 2011, 32(4): 24-30
[10]	张敏, 邵美玲, 蔡庆华, 等. 丹江口水库大型底栖动物群落结构及其水质生物学评价. 湖泊科学, 2010, 22(2): 281-290
[11]	宋明江, 邓华堂, 朱峰跃, 等. 三峡水库175 m 蓄水后大宁河底栖动物群落结构季节动态. 水生生物学报, 2015, 39(5): 1046-1048
[12]	谢志才, 张君倩, 陈静, 等. 东洞庭湖保护区大型底栖动物空间分布格局及水质评价. 湖泊科学, 2007, 19(3): 289-298
[13]	蔡永久, 姜加虎, 张路, 等. 长江中下游湖群大型底栖动物群落结构及影响因素. 生态学报, 2013, 33(16): 4985-4997
[14]	段学花, 王兆印, 余国安, 等. 以底栖动物为指示物种对长江流域水生态进行评价. 长江流域资源与环境, 2009, 18(3): 241-247
[15]	潘保柱, 王海军, 梁小民, 等. 长江故道底栖动物群落特征及资源衰退原因分析. 湖泊科学, 2008, 20(6): 806-813
[16]	刘绍平, 陈大庆, 黄木桂, 等. 老江河底栖动物变化动态及渔业利用. 湖北农学院学报, 1996, 19(1): 31-34
[17]	李学军, 李思发, 杨和荃, 等. 长江天鹅洲故道和老河故道水生生物多样性的比较研究. 生物多样性, 1996, 4(4): 211-216
[18]	张建清, 王艳慧. 长江中游城市群基本公共服务均等化现状评价与对策研究. 当代经济管理, 2016, 38(1): 69-74
[19]	Brinkhurst R O, Jamieson B G M. Aquatic Oligocha-eta of the world. Edinburgh: Oliver & Boyd, 1971
[20]	Sperber C.A taxonomic study of the Naididae. Zoo-logiska bidrag fram Uppsala, 1948, 28: 270-296
[21]	王洪铸. 中国小蚓类研究——附中国南极长城站附近地区两新种.北京: 高等教育出版社, 2002
[22]	Morse J C, Yang L F, Tian L X.Aquatic insects of China useful monitoring water quality. Nanjing: Hohai University Press, 1994
[23]	Epler J H.Identification manual for the larval Chironomidae (Diptera) of North and South Carolina. Febs Letters, 2001, 81(2): 427-430
[24]	刘月英, 张文珍, 王耀先. 中国经济动物志(淡水软体动物).北京: 科学出版社, 1979
[25]	刘月英, 张文珍, 王耀先. 医学贝类学.北京: 科学出版社, 1993
[26]	Barbour M T, Gerritsen J, Snyder B D, et al.Rapid bioassessment protocols for use in wadeable streams and rivers: periphyton, benthic macroinvertebrates and fish. 2nd ed. Washington, DC: US Environmental Protection Agency, Office of Water, 1999
[27]	刘建康. 高级水生生物学.北京: 科学出版社, 1999: 241-259
[28]	Merritt R W, Cummins K W.An introduction to the aquatic insects of North American. 4th ed. Dubuque: Kendall Hunt Publishing Company Press, 2008
[29]	Hilsenhoff W L.Rapid field assessment of organic pollution with a family-level biotic index. Journal of the North American Benthological Society, 1988, 7(1): 65-68
[30]	Plafkin J L, Barbour M T, Porter K D, et al.Rapid Bioassessment protocols for use in streams and rivers: benthic macroinvertebrates and fish. Washington, DC: US Environmental Protection Agency, Office of Wa-ter, 1989
[31]	Bode R W, Novak M A, Abele L E.Quality assurance work plan for biological stream monitoring in New York State. Albany: NYS Department of Environ-mental Conservation. 1996: 89
[32]	王备新, 杨莲芳. 我国东部底栖无脊椎动物主要分类单元耐污值. 生态学报, 2004, 24(12): 2768-2775
[33]	Biggs B J F, Nikora V I, Snelder T H.Linking scales of flow variability to lotic ecosystem structure and function.River Research and Applications, 2005, 21: 283-298
[34]	Merigoux S, Doledec S.Hydraulic requirements of stream communities: a case study on invertebrates. Freshwater Biology, 2004, 49(5): 600-613
[35]	Haapala A, Muotka T, Laasonen P.Distribution of benthic macroinvertebrates and leaf litter in relation to stream bed retentivity implications for head water stream restoration. Boreal Environmental Research, 2003, 8(1): 19-30
[36]	段学花, 王兆印, 程东升, 等. 典型河床底质组成中底栖动物群落及多样性. 生态学报, 2007, 27(4): 1664-1672
[37]	王皓冉, 陈永灿, 刘昭伟, 等. 牡丹江中游底栖动物分布及其与栖境因子的关系. 中国环境科学, 2015, 35(4): 1197-1204
[38]	汪星, 郑丙辉, 刘录三, 等. 洞庭湖典型断面底栖动物组成及其与环境因子的相关分析. 中国环境科学, 2012, 32(12): 2237-2244
[39]	沈洪艳, 曹志会, 刘军伟, 等. 太子河流域大型底栖动物功能摄食类群与环境要素的关系. 中国环境科学, 2015, 35(2): 579-590
[40]	李中宇, 胡显安, 刘录三.松花江下游底栖动物组成及其环境指示作用. 中国环境监测, 2014, 30(1): 86-92
[41]	李艳利, 李艳粉, 徐宗学. 影响浑太河流域大型底栖动物群落结构的环境因子分析. 环境科学, 2015, 36(1): 94-106
[42]	陈小华, 高伟, 刘文亮, 等. 平原河网地区大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系. 生态环境学报, 2013, 22(8): 1310-1316

季节	断面		天气		水温/℃	水深/m
季节	断面		天气		水温/℃	样点1		样点2	样点3		样点4		样点5	样点6		样点7		样点8
春季	宜昌		晴		11.80	0.20		2.00	4.50		6.00		8.00	5.00		2.00		—
	沙市		晴		11.00	0.30		1.80	3.00		4.00		5.00	2.50		1.80		0.50
	螺山		阴		10.90	0.50		1.68	2.60		0.40		1.50	3.20		1.30		—
	武汉		晴		10.80	1.00		3.00	1.10		1.50		1.00	5.00		5.00		—
秋季	宜昌		晴		19.60	1.50		2.00	3.30		1.80		0.22	0.20		0.20		0.30
	沙市		晴		20.20	5.50		5.80	5.50		3.00		3.50	3.80		5.50		1.60
	城陵矶		阴		18.80	0.14		0.13	0.70		1.80		12.00	14.93		8.00		2.40
	螺山		阴		18.40	0.50		2.80	8.70		0.50		1.80	2.10		3.90		3.56
	武汉		晴		17.70	1.30		2.00	2.00		3.50		0.20	0.15		0.13		0.15
季节	断面	pH		电导率/(μs · cm^-1)			溶解氧/(mg· L^-1)			总氮/(mg· L^-1)		总磷/(mg· L^-1)			粒径/cm		透明度/mm
春季	宜昌	7.75		402.00			9.50			1.84		0.20			2.93		120.00
	沙市	8.30		388.10			10.00			1.96		0.27			0.25		150.00
	螺山	7.93		290.00			10.06			0.36		0.16			0.22		60.00
	武汉	7.97		262.11			10.41			0.19		0.15			0.21		28.00
秋季	宜昌	7.98		360.00			7.54			1.67		0.09			3.11		116.00
	沙市	8.10		311.00			7.22			2.02		0.10			0.25		85.00
	城陵矶	7.60		301.00			7.55			1.71		0.09			0.22		50.00
	螺山	7.73		290.00			7.52			1.81		0.10			0.21		42.00
	武汉	7.76		275.01			7.56			0.03		0.10			0.20		23.00

季节	断面		天气		水温/℃	水深/m
季节	断面		天气		水温/℃	样点1		样点2	样点3		样点4		样点5	样点6		样点7		样点8
春季	宜昌		晴		11.80	0.20		2.00	4.50		6.00		8.00	5.00		2.00		—
	沙市		晴		11.00	0.30		1.80	3.00		4.00		5.00	2.50		1.80		0.50
	螺山		阴		10.90	0.50		1.68	2.60		0.40		1.50	3.20		1.30		—
	武汉		晴		10.80	1.00		3.00	1.10		1.50		1.00	5.00		5.00		—
秋季	宜昌		晴		19.60	1.50		2.00	3.30		1.80		0.22	0.20		0.20		0.30
	沙市		晴		20.20	5.50		5.80	5.50		3.00		3.50	3.80		5.50		1.60
	城陵矶		阴		18.80	0.14		0.13	0.70		1.80		12.00	14.93		8.00		2.40
	螺山		阴		18.40	0.50		2.80	8.70		0.50		1.80	2.10		3.90		3.56
	武汉		晴		17.70	1.30		2.00	2.00		3.50		0.20	0.15		0.13		0.15
季节	断面	pH		电导率/(μs · cm^-1)			溶解氧/(mg· L^-1)			总氮/(mg· L^-1)		总磷/(mg· L^-1)			粒径/cm		透明度/mm
春季	宜昌	7.75		402.00			9.50			1.84		0.20			2.93		120.00
	沙市	8.30		388.10			10.00			1.96		0.27			0.25		150.00
	螺山	7.93		290.00			10.06			0.36		0.16			0.22		60.00
	武汉	7.97		262.11			10.41			0.19		0.15			0.21		28.00
秋季	宜昌	7.98		360.00			7.54			1.67		0.09			3.11		116.00
	沙市	8.10		311.00			7.22			2.02		0.10			0.25		85.00
	城陵矶	7.60		301.00			7.55			1.71		0.09			0.22		50.00
	螺山	7.73		290.00			7.52			1.81		0.10			0.21		42.00
	武汉	7.76		275.01			7.56			0.03		0.10			0.20		23.00

季节	类别	pH	电导率	溶解氧	总氮	总磷	粒径	透明度
春季	牧食者	0.834	0.623	-0.122	0.732	0.965^*	-0.169	0.812
	滤食者	0.786	0.687	-0.227	0.778	0.983^*	-0.107	0.870
	刮食者	0.364	0.957^*	-0.650	0.991^**	0.933	0.426	0.981^*
	捕食者	0.785	0.690	-0.211	0.787	0.985^*	-0.089	0.862
	撕食者	0.794	0.679	-0.212	0.772	0.982^*	-0.116	0.863
秋季	牧食者	0.767	0.078	-0.995^**	0.389	0.432	-0.210	0.344
	滤食者	0.662	-0.036	-0.971^**	0.493	0.556	-0.329	0.232
	刮食者	0.729	0.033	-0.998^**	0.439	0.479	-0.264	0.303
	捕食者	0.726	0.041	-0.999^**	0.423	0.445	-0.260	0.310
	撕食者	0.683	-0.016	-0.985^**	0.478	0.528	-0.313	0.254

季节	类别	pH	电导率	溶解氧	总氮	总磷	粒径	透明度
春季	牧食者	0.834	0.623	-0.122	0.732	0.965^*	-0.169	0.812
	滤食者	0.786	0.687	-0.227	0.778	0.983^*	-0.107	0.870
	刮食者	0.364	0.957^*	-0.650	0.991^**	0.933	0.426	0.981^*
	捕食者	0.785	0.690	-0.211	0.787	0.985^*	-0.089	0.862
	撕食者	0.794	0.679	-0.212	0.772	0.982^*	-0.116	0.863
秋季	牧食者	0.767	0.078	-0.995^**	0.389	0.432	-0.210	0.344
	滤食者	0.662	-0.036	-0.971^**	0.493	0.556	-0.329	0.232
	刮食者	0.729	0.033	-0.998^**	0.439	0.479	-0.264	0.303
	捕食者	0.726	0.041	-0.999^**	0.423	0.445	-0.260	0.310
	撕食者	0.683	-0.016	-0.985^**	0.478	0.528	-0.313	0.254

季节	类别	pH	电导率	溶解氧	总氮	总磷	粒径	透明度
春季	牧食者	-0.488	0.808	-0.93	0.728	0.312	0.970^*	0.587
	滤食者	-0.520	0.788	-0.931	0.703	0.278	0.978^*	0.560
	刮食者	-0.636	0.690	-0.898	0.593	0.135	0.998^**	0.433
	捕食者	-0.526	0.781	-0.925	0.697	0.269	0.980^*	0.550
	撕食者	-0.505	0.798	-0.932	0.715	0.294	0.975^*	0.573
秋季	牧食者	0.850	0.833	-0.331	0.172	-0.252	0.804	0.880^*
	滤食者	0.720	0.029	-0.999^**	0.435	0.463	-0.271	0.300
	刮食者	0.972^**	0.565	-0.808	0.376	0.086	0.361	0.755
	捕食者	0.734	0.061	-0.995^**	0.400	0.408	-0.240	0.327
	撕食者	0.728	0.057	-0.995^**	0.407	0.408	-0.246	0.323