秦岭南麓蔺河口水库大型底栖动物多样性调查研究

武金星

(陕西省水产研究与技术推广总站，陕西西安 710086)

蔺河口水库位于秦岭南麓，建成于2005年，是汉江流域陕西段主要支流岚河的重要水利枢纽。地理坐标108°48'～109°22'E，31°51'～32°35'N。岚河是一个峡谷型河流，山高谷深，流域地形呈现东南部偏高，西北部偏低。流域内主要支流有滔河和东乡河，流域面积约为2130km2，主河长153km，流经岚皋县至安康市注入瀛湖进入汉江[1]。库区多年平均流量34.9m3/s，多年平均年径流量11.0亿m3，水库控制集水面积1450km2，水库总库容1.47亿m3，正常蓄水水深512m，平均水位485m，水库以发电为主，兼顾生态养殖、旅游开发等综合功能[2]。

大型底栖动物是水库、湖泊中重要的生物种群，在水域生态系统的物质循环和能量流动中具有重要的作用[3]。大型底栖动物生活于沉积物表面或沉积物中，具有迁移能力差、分布广泛、生命周期长等特点，其对环境干扰反应敏感，常被作为水库、湖泊生态系统健康状况的指示生物类群[4-5]。目前，针对蔺河口水库的水生生物资源调查报道相对较少，尤其是近年来通过增殖放流发展净水渔业后，库区底泥中大型底栖动物资源的调查仍处于空白。为此，2020年秋季对蔺河口水库的大型底栖动物群落结构特征进行调查，旨在探明水库水生生物资源及其多样性，以期为汉江流域的生态保护与高质量发展提供基础数据与理论依据。

1 材料与方法

1.1 调查点位设置

根据蔺河口水库的水文条件、水库形态及地势地貌特征，于2020年秋季(10月下旬至11月上旬)共设置8个调查点(L1～L8)(见图1，表1)。其中，库区上游岚河设置3个调查点(L4、L5、L6)，滔河上设置两个调查点(L5、L6)，滔河与岚河交汇处设置1个调查点(L3)，库区下游及大坝处各设置1个调查点(L2、L1)。

表1 蔺河口水库调查点坐标

图1 蔺河口水库调查点位示意图

1.2 大型底栖动物采集与种类鉴定

依据蔺河口水库水深和底质的具体情况，在各调查点使用改良型彼得森采泥器(采样面积为30cm×30cm)采集底泥样本，1个调查点采集3个平行样(左岸、中间、右岸)。采集到的泥沙和腐殖质经过40目洗泥网冲洗过滤后将收集物转入500mL的广口样品瓶中，加入75%的乙醇固定并保存。采样结束后，在实验室采用人工挑选的方法将底栖动物从收集物中分离出来，放入100mL样品瓶，加75%乙醇保存[6]。保存样品借助生物解剖镜和电子显微镜进行分类、鉴定及计数，物种鉴定参考相关文献[7-9]，鉴定工作尽可能做到种。鉴定分类后每一种类都分别用分析天平称重(精确到0.0001g)，称重前用中性滤纸将大型底栖动物体表水做吸干处理[10]。

1.3 数据处理与分析

根据各调查点的采样总面积，将各调查点上采集到的大型底栖动物的数量和重量换算成密度(ind./m2)和生物量(g/m2)。采用Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J)和Margalef丰富度指数(D)对大型底栖动物群落多样性进行分析。计算公式如下：

H′= -∑Pi×log2Pi

J=H′/log2S

D=(S-1)/log2Ni

式中：Pi为第i种生物的个体数与总生物个体数的比值 (Ni/N)；N为大型底栖动物总个体数；Ni为大型底栖动物第i种生物的个体数；S为大型底栖动物总物种数[11]。

使用SPSS17.0软件对调查获得的生物数据进行统计分析，使用单因素分析中的最小显著差数法检验显著性，显著性用P<0.05表示。

2 调查结果

2.1 种类组成

本次蔺河口水库底泥中收集到大型底栖动物16种，隶属于3门5纲8科(见表2)。其中，节肢动物门昆虫纲4种，占总种类数25.0%，甲壳纲3种，占总种类数18.8%；环节动物门寡毛纲1种，占总种类数6.3%；软体动物门腹足纲6种，占总种类数37.5%；瓣鳃纲2种，占总种类数12.5%(见图2，图3)。底栖动物优势种群主要由摇蚊幼虫和螺类组成。

图2 蔺河口水库大型底栖动物门类组成

图3 蔺河口水库大型底栖动物科类组成

表2 蔺河口水库大型底栖动物名录

本次调查发现，调查点L1和L2(库区下游和大坝处)底泥中采集到大型底栖动物最多，各有11种，调查点L6(库区岚河上游)采集到的种类最少，有4种，库区下游与上游之间存在显著差异(P<0.05)(见图4)。大型底栖动物在各调查点底泥中出现的频次最高的种类有：三代环足摇蚊(Cricotopustrifasciatus)、秀丽白虾(Exopalaemonmodestus)、羽摇蚊(Chinonomusgr.plumosus)和圆顶珠蚌(Uniodouglasiae)。

图4 蔺河口水库大型底栖动物种类分布

2.2 生物密度与生物量

本次蔺河口水库调查发现，8个调查点大型底栖动物的生物密度变化范围在106.7ind./m2～266.7ind./m2之间，平均值为176.7ind./m2；生物量变化范围在2.4951g/m2～62.0352g/m2之间，平均值为25.8970g/m2。调查点L1和L2(库区下游-大坝前)底泥中采集到大型底栖动物数量最多，主要以昆虫纲和寡毛纲占优势，调查点L3和L6数量相对较少，库区上、中、下游生物密度存在显著差异(P<0.05)(见图5)。大型底栖动物生物量最大值出现的区域在调查点L3(支流交汇处)，瓣鳃纲和腹足纲的种类的贡献量较大，最小值出现在水库的岚河上游调查点L4，此调查点以个体较小的水丝蚓和摇蚊为主，而体型较大的甲壳纲和瓣鳃纲的种类相对较少，各调查点生物量差异显著(P<0.05)(见图6)。

图5 蔺河口水库大型底栖动物密度分布

图6 蔺河口水库大型底栖动物生物量空间变化

2.3 生物多样性及其评价

蔺河口水库大型底栖动物Shannon-Wiener多样性指数(H′)Pielou均匀度指数(J)和Margalef丰富度指数(D)变化幅度如图7所示，水库大坝前L1的H′值最大，为2.647，最小值出现在库区上游L6调查点，指数值为1.500，平均值为2.028。J值最大出现在水库上游滔河上的L8调查点，为1.000，最小值出现在库区上游L5调查点，指数值为0.810，平均值为0.934。D值最大出现在水库中游的支流交汇处L3调查点，为1.336，最小值出现在库区下游的L1和L2调查点，指数值均为1.117，平均值为1.230。根据生物多样性指数等级水质评价标准(见表3)。蔺河口水库大型底栖动物生物多样性处于一般至较好水平，水质整体处于中污染状态，调查点L6水质污染相对严重，调查点L1和L2水质受污染程度较轻。

图7 蔺河口水库大型底栖动物多样性指数

表3 生物多样性阈值分级及水质评价标准[12]

3 分析与讨论

大型底栖动物是水库、湖泊等相对静止水体生态系统中最常见的生物类群，通过摄食、排泄等生命活动分解碎屑、干扰沉积物结构来加快水体自净以及推动生态系统的物质循环和能量流动[13-14]。在大型底栖无脊椎动物类群中，由于种类不同，其生活史存在差异，导致对水环境变化的响应程度不同。水库生境的多样性与大型底栖动物的群落结构存在一定的相关性，面临不同的底质条件、生物竞争压力以及食物链下行效应，大型底栖动物自身会进行生物对策调整，表现在种类组成和多样性的变化上[15-17]。有研究表明群落优势种的组成与分布可代表生物对生境的适宜性，库底沉积物中优势种组成越丰富，其群落结构越稳定。本次调查显示，蔺河口水库大型底栖无脊椎动物群落以软体动物和节肢动物门为优势种群，螺类和摇蚊幼虫为优势种，其种类组成具有典型的山谷型水库大型底栖动物群落结构特征[18-19]。蔺河口水库大型底栖动物的种类数、生物密度和生物量均存在区域差别，河岸带生物主要以螺类为主，库中央深水区及上游浅水区主要以摇蚊幼虫为主，这主要与该水库所处的地势地形有关，河岸带以岩石为主，水位较浅适合于螺类附着爬行摄食，而河道深水区存在沉积物的累积，其中的腐殖质有利于摇蚊卵的越冬和孵化[20]。此外，2018年之前的网箱养殖导致大坝前深水区底泥中沉积了大量的有机质(残饵、粪便等)，为以食有机腐屑的摇蚊和水丝蚓的生存繁殖创造了机会[21-22]。

岚河流域地处秦岭南麓的山谷中，属亚热带大陆季风气候，冬季寒冷少雨雪，夏季炎热多雷雨，春秋两季多阴雨，独特的水文气象条件对库区的水环境质量影响较大，此外人类活动的干扰对库区水质影响也不可忽视[23]。该调查显示，蔺河口水库大型底栖动物多样性指数整体处于一般至较好水平，水库水质处于中污染状态，相比2017年的水体富营养化(硅藻水华)，库区水环境得到了有效改善，水体质量获得了极大地提高[1]。主要原因是在秦岭生态修复的大背景下，流域面源污染(茶园、果园等农业活动)和点源污染(村、镇等人类聚集)得到的有效控制，减少了氮、磷等营养元素随地表径流进入库区，降低了水体富营养化的风险[24-25]。此外，21世纪初，在大水面“净水渔业、以鱼养水”的渔业可持续发展政策的推动下，湖库网箱养殖逐渐缩减直至消失，减少了库区有机质的积累，缓解了水库水体营养容量的压力。在生态系统食物链中，大型底栖动物是鲤、鲫等经济鱼类的优质饵料，本次调查结果显示蔺河口水库大型底栖动物饵料资源的现存量未被合理利用，充分利用这部分资源不仅可以提高渔业产量，增加经济效益，而且大型底栖动物在生态作用上能将水体和底泥中的氮、磷等营养元素转移出去(尤其是摇蚊幼虫、水丝蚓等通过吞食淤泥、过滤有机质改善水底环境)，降低了水体营养负载量，提高了水库水环境质量。

目前，蔺河口水库开发生态养殖(净水渔业)面积4.2km2，主要集中在库区下游大坝至南宫山风景区之间的敞水区域(南宫湖)，年产鲢、鳙250t。依据其生物饵料资源量估算，其仍存在很大的净水渔业发展空间。因此，建议每年除了合理增殖放流滤食性鱼类(鲢、鳙等)外，可根据大型底栖动物的生物量适度发展底层杂食性鱼类，如鲤、鲫等，在库区上游浅水区设置产卵场，如控制人类活动干扰，增加水生植物区域等。此外，建议构建富营养化预警机制及水质预测模型，通过定期监测水质及生物饵料变化，快速了解和掌握库区水质动态，为科学保护水资源和合理利用渔业资源，实现生态、经济双效益，保障库区生态和发展提供支撑。