不同土地利用方式对皖南山区河流底栖动物群落结构的影响

王慧丽，万 安，张晓可*

1.安庆师范学院生命科学学院，安徽安庆，246011；2.安庆师范学院资源环境学院，安徽安庆，246011

不同土地利用方式对皖南山区河流底栖动物群落结构的影响

王慧丽1，万 安2，张晓可1*

1.安庆师范学院生命科学学院，安徽安庆，246011；2.安庆师范学院资源环境学院，安徽安庆，246011

以徽水河和舒溪河为例，研究了不同土地利用方式对皖南山区河流底栖动物群落结构的影响。结果表明：(1)两条河流共采集底栖动物55种，其中徽水河和舒溪河分别为38和46种。随着土地利用方式由林地变为农田，环节动物种数所占比例增大，而水生昆虫种数所占比例减少。(2)从密度和生物量上看，两条河流也存在明显差异，舒溪河1～3级河流底栖动物密度和生物量均高于徽水河。(3)优势种分析表明，两条河流虽然存在一些相同优势种，但徽水河常见优势种河蚬(Corbiculafluminea)在舒溪河中却不占优势，而舒溪河常见优势种纹石蛾(Hydropsychesp.)在徽水河中也不占优势。(4)两条河流都主要以刮食者为主要功能摄食类群，但舒溪河从1级到3级河流，直接收集者和过滤收集者密度均表现出逐渐下降的趋势，而徽水河则表现出先增后降的趋势；舒溪河刮食者和撕食者生物量占有较高比重，而徽水河刮食者和过滤收集者则占有较大比重。

徽水河；舒溪河；土地利用；底栖动物；群落结构

河流作为淡水生态系统的基本类型之一，其重要功能之一是维持水生生物多样性；另外具有生态功能和服务功能[1-2]。随着社会经济的快速发展，许多河流水生生物多样性已严重退化，河流生态系统的结构和功能完整性受到严重破坏。因此，维持河流生态系统健康已成为近年来河流管理的主要内容之一。

河流生态健康与其流域内生态环境状态密切相关，而流域内土地利用格局的改变则常被认为是影响河流健康的主要环境因子之一[3]。土地利用格局改变对水生生物群落特征的影响已有报道[4-5]，但关于河流底栖动物方面，特别是土地利用格局改变对山区河流底栖动物影响的研究尚少见报道[3]。底栖动物作为淡水生态系统中的主要类群之一，因其生活史较长、对污染较为敏感、能够反映水体长期健康状况而被广泛应用于河流健康评价[6]。本研究选择皖南山区两条不同河流底栖动物作为研究对象，在局域尺度上初步探讨土地利用格局改变对底栖动物群落结构和物种多样性的影响，以期为山区河流的管理和健康评价提供科学依据。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域

皖南山区位于安徽省长江以南，面积2.6×104km2，约占全省面积的1/5。本区域属于亚热带季风气候，年均降雨量在1 100～2 500 mm之间，年均温度在15.5℃～16.0℃。区域内水系复杂、河流众多，主要有青弋江、新安江、水阳江、秋浦河、九华河和清通河等河流。随着人类活动的加剧，区域内许多河流生态健康均面临严重威胁。舒溪河和徽水河均属于青弋江水系，舒溪河位于青弋江的上游，全长40 km，流域面积244 km2，目前人为干扰较小，河岸带土地利用还是以林地为主；徽水河位于青弋江的中游，是青弋江流域最大的支流，目前人为干扰严重，河岸带土地利用已经由林地变为农田。因此，本研究选择青弋江流域两条支流——舒溪河和徽水河作为研究对象，每条河流各设置9个样点，样点分布见图1。

1.2 研究方法

本研究分别在徽水河和舒溪河1～3级河流各设置3个样点。河流级别的划分采用以下方法：最小的支流称为一级河流，两个同级别河流汇合后引起河流级别的上升，而当一条低级别河流汇入高级别河流后，其对河流级别的影响忽略[7]。

2013年8月对徽水河和舒溪河1～3级河流进行了底栖动物调查。每个样点在河流的左、中、右采用索伯网分别进行一次定量采集。样品使用60目筛网筛洗后放置于白色解剖盘中，逐个挑出底栖动物，然后用10%的福尔马林溶液固定。样品带回实验室逐个鉴定、计数和称重。根据已有鉴定资料[8-10]，大部分物种鉴定到属或种，少部分鉴定到科。底栖动物湿重的测定使用万分之一天平，优势种以相对密度或相对生物量≥10%作为标准[11]，功能摄食类群的划分参考相关资料[10,12]。所有数据分析与处理均在SPSS 13.0中完成。

2 结果与分析

2.1 种类组成

两条河流共采集底栖动物55种，隶属于4门6纲。其中环节动物7种，软体动物8种，节肢动物39种，扁形动物1种。徽水河和舒溪河分别采集到38和46种，不同级别河流底栖动物种类组成见图2(A)。徽水河1、2、3级河流种数分别为27、25和25种，而舒溪河1、2、3级河流种数分别为33、33和27种。就不同类群而言，随着土地利用方式由林地(舒溪河)变为农田(徽水河)，环节动物所占比例增大，而水生昆虫所占比例减少(图2(B))。

图2 不同级别河流底栖动物种类组成(A)及所占比例(B)

2.2 密度和生物量

徽水河底栖动物密度和生物量分别为386 ind.·m-2和25.27 g·m-2，其中环节动物、软体动物和节肢动物在密度上分别占3.1%、54.6%和42.2%，在生物量上分别占0.5%、94.3%和5.3%。舒溪河底栖动物密度和生物量分别为577 ind.·m-2和35.58 g·m-2，其中环节动物、软体动物和节肢动物在密度上分别占1.1%、30.3%和68.7%，在生物量上分别占0.6%、87.7%和11.8%。不同级别河流底栖动物密度和生物量如图3所示。

图3 不同级别河流底栖动物密度和生物量对比

徽水河1、2、3级河流底栖动物密度分别为341、518、300 ind.·m-2，而舒溪河则为599、822、309 ind.·m-2。徽水河1、2、3级河流底栖动物生物量分别为5.72、517.78、300.00 g·m-2，而舒溪河则为6.30、66.75、33.71 g·m-2。随着土地利用方式由林地变为农田，底栖动物的密度和生物量均表现出降低的趋势。

2.3 优势种

不同级别河流底栖动物优势种见表1。虽然两条河流存在一些相同优势种(如短沟蜷Semisulcospirasp.)，但仍存在一定差异。无论从相对密度还是相对生物量上来看，河蚬(Corbiculafluminea)都是徽水河各级河流的优势种，而在舒溪河中则不占优势地位。而舒溪河中常见优势种纹石蛾(Hydropsychesp.)在徽水河中也不占优势。

表1 不同级别河流底栖动物优势种对比

2.4 功能摄食类群

徽水河底栖动物主要功能摄食类群为刮食者，其密度和生物量分别为224 ind.·m-2和4.08 g·m-2；其次为过滤收集者，密度和生物量分别为87 ind.·m-2和1.67 g·m-2。舒溪河主要功能摄食类群也为刮食者，其密度和生物量分别为285 ind.·m-2和32.96 g·m-2；但处于第二位的从密度上看是过滤收集者(151 ind.·m-2)，从生物量上来看则是捕食者(0.67 g·m-2)。

图4显示了不同级别河流各功能摄食类群的密度和生物量。从密度上看，舒溪河从1级到3级河流，直接收集者和过滤收集者均表现出逐渐下降的趋势，而徽水河则表现出先增后降的趋势。从生物量来看，舒溪河刮食者和撕食者占有较高比重，而徽水河则是刮食者和过滤收集者占有较高比重。

图4 不同级别河流各功能摄食类群的密度和生物量

3 结论与讨论

河流生态系统的结构和功能与其流域内土地利用格局紧密相关。不同土地利用格局首先作用于生境和河道形态，进而影响到水文和营养物质的动态，最终作用于水生生物的时空分布格局[3]。本研究结果表明，随着土地利用方式由林地变为农田，山区河流底栖动物多样性和群落结构均发生了较为明显的变化。在多样性方面，徽水河为38种，明显低于舒溪河的46种，且舒溪河1～3级河流多样性也均高于徽水河。这可能主要跟徽水河水质退化、栖息地多样性丧失有关，国内关于其他河流底栖动物的研究也有类似结论[3-4]。目前，徽水河农业用地主要集中在河岸带区域，河岸带原有林地的消失不仅减弱了对外源营养物质的拦截功能，还影响河岸带的稳定性。另外，大量农业面源污染物(包括营养物质、农药和冲积物)进入河流也会直接导致水质的恶化。

已有研究表明，与自然河流相比，以农业用地为主河流的敏感种会明显减少，而耐污种数量却大大增加[13]。本研究中两条河流环节动物都主要以寡毛类为主，而大部分寡毛类均属于耐污种，常用于指示淡水水体的污染程度[14]。本研究中徽水河环节动物所占比例明显高于舒溪河，这表明徽水河已经受到更为严重的污染。随着土地利用方式的转变，徽水河1～3级河流底栖动物密度和生物量也均低于舒溪河，这可能也是由于徽水河水质退化以及栖息地多样性减少造成的。就优势种而言，两条河流目前还都以软体动物和水生昆虫为主，但徽水河主要优势种河蚬在舒溪河中并不占优势，而舒溪河优势种纹石蛾在徽水河中也不占优势，这可能主要跟两条河流底质环境和营养水平有关。有研究表明，河蚬适宜在砂底质中生存，而底质中的植物碎屑不利于其生长[15]。徽水河河岸带林地破坏后减少了树木凋落物的输入，因此其底质中植物碎屑的含量会明显降低。此外，一些研究还表明，河蚬多分布于流动且营养物质相对丰富的水体[16]，徽水河营养水平的提高可能也会增加其优势地位。而纹石蛾则多分布于清洁、碎屑丰富的流动水体[17]，因此拥有较高郁闭度的舒溪河为纹石蛾的生存提供了良好条件。

两条河流不同功能摄食类群也存在差异。按照经典的河流连续统理论，随着河流级别的增加，群落中优势类群因利用相应颗粒的不同自上而下依次为撕食者、刮食者和收集者，相应的直接收集者和过滤收集者会呈现出逐渐增加的趋势，而刮食者则呈现先增加后下降的趋势[18]。本研究中，舒溪河1～3级河流各功能摄食类群变动趋势基本与此一致，而徽水河则与此明显不同，这也说明徽水河底栖动物群落结构已经发生了较大变化。因此，本研究结果表明河岸带土地利用格局的改变对底栖动物多样性和群落结构均有重要影响。在可预见的未来，人类对皖南山区河流的干扰只会增加而不会减少，尽快开展山区河流的保护工作已亟不可待。相关政府部门也应该积极调整区域内经济结构，引导沿岸居民发展绿色、生态、环保产业，最终实现当地经济在保护水生生物资源和生态系统健康的前提条件下获得可持续发展。

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(责任编辑：汪材印)

10.3969/j.issn.1673-2006.2015.07.030

2015-03-07

安庆师范学院人才引进基金项目“江河交汇处水生生物群落结构研究”(K05000130032)。

王慧丽(1985-)，女，河南安阳人，助教，主要研究方向：生态学。

*通讯作者：张晓可(1961-)，河南禹州人，博士，讲师，主要研究方向：淡水生态学。

Q9

A

1673-2006(2015)07-0110-04