天津重点水域底栖生物调查分析

2019-03-22赵国营王庆泉黄小霞黄佳欣李家鑫毛亚宁孙金辉

河北渔业 2019年3期

赵国营，王庆泉，黄小霞，黄佳欣，李家鑫，毛亚宁，孙金辉

(1.天津市宝坻区畜牧水产业发展服务中心，天津 301800；2.天津农学院水产学院,天津 300384)

京津冀是国家发展中的重要区域之一，中央已将京津冀协同发展定位为“重大国家战略”，而生态环境是京津冀协同发展需要面临的首要问题。京津冀地区当前环境形势十分严峻，是全国水资源最短缺，大气污染、水污染最严重，资源环境与发展矛盾最为尖锐的地区。本次生态调查基于京津冀协同治水背景下的天津市水污染控制与生态修复顶层设计研究重点研究片区生态调查项目。

1 站点确定及采样方法

1.1 站点确定

我们选定12个位点于2018年10月进行了调查采样工作。包括：生态城+汉沽现代产业区片区(1#)、临港经济区(2#、3#、4#、5#)、陈台子排水河汇水区域(6#、7#、8#、9#、10#)、渤龙湖片区(11#、12#)。具体监测样点如图1，具体方位及特征见表1。

图1 各站点卫星图

表1监测点具体情况

监测点名称水深/m底质与水草分布情况盐度/‰1蓟运河故道北部1淤泥底质21.612胜科污水处理厂上游3淤泥腐殖质底质2.263临港湿地1.5淤泥底质,2.424入海排口上游2淤泥底质2.095经济区内景观河道1.5淤泥底质3.686侯台公园桥2.5淤泥底质0.967华苑西路桥1淤泥底质0.368小南河泵站1砂质底质0.529小元泵站2淤泥底质0.6510陈台子泵站前1.2淤泥底质0.8511湿地多塘4腐殖质底质少量水草2.2812区域内景观河道1淤泥底质大量水草3.27

1.2 采样方法

本次研究于2018年9月对天津大港滨海湿地海洋特别保护区12个站位大型底栖动物进行采样调查。用面积为1/20 m2的改良的彼得生采泥器采样，将采集上泥样全部倒入塑料盆内，经40目(筛孔0.42 mm)分样筛筛洗，将肉眼看得见的动物连同所余杂物全部装入塑料袋中，并同时放进标签(注明：编号、采样点、时间等)，以5%福尔马林溶液固定，带回实验室进行种类鉴定、计数、称重。

2 分析方法

由于食性和生活习性的差异,不同物种在环境梯度条件下会表现出一定的聚集特征。在分析群落结构时,为了减少机会物种对群落结构分析所得结果的影响,需要对原始数据进行一定的优化:每个站点丰度小于总丰度1%的物种将会被去除,然后递补在各个站点丰度超过3%的物种当中,以减少机会性物种对群落结构的干扰。群落结构存在显著差异,包括丰度与生物量之间的相似性。

底栖动物优势种的确定采用以下公式:

式中;ni;第i种的个体的数量;N:所有种类的个体总数;fi;i物种的出现频率。计算的所有结果中Y值大于0.02的种,即为优势种。

物种多样性通常被用来表征生物群落以及生态系统结构的复杂性的一种表达性质,反映该群落的结构类型和组织水平的高低,发育阶段的稳定性和生境差异状况,具有重要的生态意义。对生物群落多样性的分析一般从两方面着手:一是群落中各个物种的丰富度,二是群落中各个物种的异质性,物种的多样性指数强调的物种丰富度和异质性的程度具有差异性。

丰富度指数Margalefs.index结合了样本中物种数量和丰度的信息,并指出某些动物丰度中的物种数量,计算公式为:

d=(S-1)/lnN

式中:S:所得底栖动物种类数;N:所有种类的个体总数。

本次分析还使用了Goodnight修正指数,计算方法如下;

GBI=(N-Ni)/N

式中:N:底栖动物个体总数;Ni:寡毛类个体总数。

这2种指数计算方法可以有效的推测物种多样性及检测区域的生物指数与水质情况。根据以上数据对比国家标准可以得出生物指数与水质等级标准。

表2 生物指数与水质等级标准

注：Ⅰ代表清洁,Ⅱ代表轻污染,Ⅲ代表中污染,Ⅳ代表重污染,Ⅴ代表严重污染。

3 结果

3.1 种类组成

2018年9月鉴定出大型底栖生物共3门10种，其中软体动物4种，环节动物4种，水生昆虫2种，大型底栖生物种类组成见表3。

表3 大型底栖生物种类组成

3.2 优势种

优势种按照优势度 Y≥0.02为界来确定，2018 年 9 月该保护区仅有一个绝对优势种即囊螺，其优势度指数 Y 值为 0.212。

其中华苑西路桥(7#)、小元泵站(9#)、这2个监测点的软体动物为优势群体，胜科污水处理厂上游(2#)、小南河泵站(8#)陈台子泵站前(10#)这3个监测点的优势群体为环节动物，

3.3 生物组成及空间分布

在2018年对天津水系底栖动物的调查研究中，发现各监测点底栖动物种类数量存在明显的差异。其中在小南河泵站(8#)发现7种大型底栖动物，而在胜科污水处理厂上游(2#)和侯台公园桥(6#)只发现了1种，其余各点发现的底栖动物种类在这两者之间。

各监测点底栖动物种类在组成上也有一定的差异，其中只在蓟运河故道北部(1#)采集到寡毛类的日本刺沙蚕，在小元泵站(9#)采集到蛭纲的医蛭，除去蓟运河故道北部(1#)，胜科污水处理厂上游(2#)这两个监测点未采集到摇蚊幼虫，其他监测点均有分布。具体见表4。

表4各点底栖生物种类，丰度及生物量组成

底栖生物种类生物量/g·m-2丰度/ind·m-21水丝蚓,沙蚕0.4881002水丝蚓0.002803摇蚊幼虫,囊螺,静水锥实螺0.364604摇蚊幼虫,囊螺,静水锥实螺0.608605摇蚊幼虫,扁旋螺,囊螺0.972806摇蚊幼虫0.006207摇蚊幼虫,囊螺0.7381608水丝蚓,颤蚓,摇蚊幼虫,囊螺,耳萝卜螺,静水锥实螺,蜻蜓幼虫307.78409囊螺,扁旋螺,摇蚊幼虫,医蛭。180.52436010颤蚓,水丝蚓,摇蚊幼虫,囊螺156.2262011摇蚊幼虫,耳萝卜螺1.284012囊螺,耳萝卜螺5.2840

3.4 底栖动物的密度和生物量

分别对天津水系12个监测点的底栖动物进行分类鉴定，得出其年丰度为205.33 ind./m2，其中环节动物和水生昆虫，软体动物所占的比例相差不大，软体动物占总密度最大，为42%，而环节动物占总密度其次，为38%，水生昆虫占的20%；底栖动物年平均生物量密度为59.69 g/m2，其中软体动物所占百分比最大，软体动物为86%，环节动物次之，占11%，水生昆虫相对密度来说所占比率相对较少，为3%，如表5所示。

表5 底栖生物丰度及生物量组成

3.5 多样性指数

多样性指数显示天津周边水质状态较好，具体指数见表6。

表6 多样性指数

4 数据分析

监测点的底质、水深以及周边的生态环境，包括水草类型与分布、水文条件等都对底栖动物的群落结构分布有影响，华苑西路桥(7#)、小元泵站(9#)、这2个监测点的软体动物为优势群体，这些点的大型水生生物较多，主要因为这几个监测点水底生长水草较多，且在周边岸边还出现大量芦苇，这与软体动物的习性有关，其喜欢栖息在水草较多处；蓟运河故道北部(1#)、胜科污水处理厂上游(2#)、小南河泵站(8#)，小元泵站(9#)、陈台子泵站前(10#)、5个监测点都有环节动物出现，日本刺沙蚕只有在其中蓟运河故道北部(1#)这个站点出现，因为在所有采样点中只有这个监测点的盐度大于20‰，符合日本刺沙蚕的生长环境，在小元泵站(9#)发现医蛭，究其原因是因为此区域发现大量螺类，给它们寄生提供条件。其中的胜科污水处理厂上游(2#)、小南河泵站(8#)陈台子泵站前(10#)这3个监测点的优势群体为环节动物，这三点水流较快，都为出水口，据现场记录，这两点的水色为褐色和黑色，其有机质含量丰富，这也是导致寡毛类占优势的原因；除了蓟运河故道北部(1#)、胜科污水处理厂上游(2#)监测点没有水生昆虫存在，摇蚊幼虫在其他监测点都有分布，其中小南河泵站(8#)、小元泵站(9#)、陈台子泵站前(10#)3个监测点的水生昆虫较多，其中主要以摇蚊幼虫为主，蜻蜓幼虫仅在小南河泵站(8#)监测点被发现，据现场记录，这些点的透明度相对较高，但水深都较浅、底层溶解氧量相对较高，这可能是影响其存在较多的主要因素。

结合现场对监测点周边环境的记录，本次调查得出影响漳卫南运河水系底栖动物群落结构变化的重要因子主要有底质环境、河水深度、水草的分布以及水体溶解氧含量。不同的环境因子对大型底栖动物的生长、繁殖以及种类组成起着至关重要的影响。其中在胜科污水处理厂上游(2#)、侯台公园桥(6#)、等2个监测点的水深较深，然而其底栖动物生物量普遍较小，这与马徐发(2004)的研究结果相一致，

在影响底栖动物群落结构的影响因子中，水深是其中一个重要的因素。而像华苑西路桥(7#)、小元泵站(9#)等2个监测点软体动物较多点，其大型水生植物包括菹草、金鱼藻等大量出现，同时还出现大量芦苇，这些都表明了底栖动物的分布与环境因子的关系密不可分，然而其影响机理和综合影响还将有待进一步研究。