白洋淀底栖无脊椎动物调查及水环境分析

    孙枭琼 李宏昌 廖晨延 邓俊泽 孙海明 闫明星 王宏伟

    

    

    

    摘要：为监测雄安新区重要水源地白洋淀的水质情况，2018年8月对白洋淀底栖无脊椎动物进行了调查。共采集到16种，其中软体动物6种、节肢动物7种、环节动物3种。通过计算分析物种多样性及生物量，白洋淀优势物种为红裸须摇蚊幼虫，个别样点生物多样性丰富，生态系统稳定性较强;部分样点水域环境受到不同程度干扰，使得生物量、生物多样性下降。同时对底栖无脊椎动物与环境因子之间进行相关性分析（RDA分析）发现，环境因子锌与高锰酸钾对底栖无脊椎动物具有显著性影响，当地居民活动也对水环境有一定影响并作用于水生生物的数量与种类。

    关键词：白洋淀;底栖无脊椎动物;环境相关性分析

    白洋淀位于河北省雄安新区，具有“华北明珠”之称，其在蓄水、灌溉、居民生活用水等方面发挥重要的生态价值。底栖动物在水生生态系统的养分循环和能量流动中起着重要作用[1]。底栖动物能够促进物质循环与能量流动，是食物网的重要环节。并且底栖动物生活史较长，活动范围狭窄，对环境敏感度高[2]，因而底栖动物的种类组成和群落特征也用于环境检测与评价[3]。自1958年以来，逐渐开始对白洋淀底栖生物进行调查。2012年曾对白洋淀进行监测，并有效利用大型底栖生物作为指示物种，获取一系列数据对白洋淀生态环境进行评估。雄安新区建立以来，白洋淀水质备受关注，2018年8月笔者对白洋淀底栖无脊椎动物进行了调查，对水环境进行分析，以期为白洋淀实现可持续发展提供理论依据。

    1材料与方法

    1.1站点分布

    根据环境部门国控点（环境质量国控自动监测站）布局，结合白洋淀水环境现状，分析进水、出水口（上、下游），淀中村及产业（旅游、养殖）布局，重点对面积百亩以上淀进行调查，总计设置30个站点，分别为：白洋淀1（BYD1）、白洋淀2（BYD2）、前塘淀（QTD）、后塘淀（HTD）、聚龙淀（JLD）、孟家淀（MJD）、胡家洼（HJD）、泛鱼淀（FYD）、鲥鯸淀（SHD）、平阳淀（PYD）、池鱼淀（CYD）、捞王淀（LWD）、大麦淀（DMD）、唐家淀（TJD）、龙王淀（LWD）、光淀（GD）、王家寨（WJZ）、烧车淀（SCD）（2个）、大鸭圈（DYQ）、八大淀（BDD）、麦淀（MD）、藻苲淀（ZZD）（4个）、羊角淀（YJD）、马棚淀（MPD）、三角淀（SJD）、弯篓淀（WLD）。位置如图1所示，具体位置坐标如表1所示。

    1.2样品采集

    根据《湖泊调查技术规程》[4]，采用1/16m2彼得生采泥器抓取底泥置于盆或桶中，采泥厚度为16cm，并通过标尺来测量河流深度。采集之后立即进行底栖无脊椎动物筛选，用分样筛（20目在上，40目在下）筛出底栖生物用镊子放入250mL广口瓶中保存。并用75%乙醇溶液将所采集样品进行固定。筛选出的样品固定后，带回实验室进行种类鉴定和定量分析。

    1.3数据分析

    构图采用ArcGIS软件，采用SPSS软件处理数据，对底栖无脊椎动物生物多样性进行计算与分析，运用Canoco5分析物种与环境因子之间的相关性。

    式中，Pi为第i种的个体数与样品总个体数的比值，N表示样品中个体总数，S为样品中物种的种类总数。

    2结果与分析

    2.1白洋淀底栖无脊椎动物名录

    2018年8月于白洋淀30个站点共采集到底栖无脊椎动物16种，其中软体动物6种、节肢动物7种、环节动物3种，白洋淀底栖无脊椎动物名录如表2所示。

    2.2底栖无脊椎动物生物量分析

    白洋淀各站点生物量分析如图2所示。

    2018年8月于白洋淀淀区所采集样品进行生物量分析，可较为直观的看出22号（烧车淀2）样点生物量显著高于其他样点，生物量为5.138g/m2，其他样点生物量均小于1g/m2。白洋淀淀区30个采样点生物量平均为0.233g/m2，各样点生物量之间的极差为5.138g/m2。如图可直观看出，生物量分布具有不均匀性。

    2.3底栖无脊椎动物生物多样性单性分析

    2018年8月白洋淀各站点生物多样性分布如图3、图4所示。

    22号样点（烧车淀2）物种生物多样性要高于其他样点，为1.171，其丰富度与均匀度也高于其他样点，2号样点（马棚淀）生物多样性为0.906;18号样点（八达淀）生物多样性为0.673;21号样点（大鸭圈）生物多样性为0.348，其余样点物种单一，生物多样性为0。对2018年8月所采集到底栖无脊椎动物进行分析，红裸须揺蚊幼虫为优势物种，苏氏尾鰓蚓也大量存在，贝类与螺类数量甚少。

    2.4白洋淀物种与环境因子相关性

    根据各样点底栖无脊椎动物分布数量进行了与环境因子相关的冗余分析（RDA）。白洋淀物种与环境因子相关性如表3所示。

    依据RDA分析结果（见表3），4个排序轴对分布变异性（特征值）的解释度逐渐减小，其中主成分轴（三、四排序轴）所能解释的数据比重达71.38%;另外物种分布与环境因子之间的相关系数非常高，介于0.8573～0.8120之间，累计解释度为99.71%，表明此结果能较好地反映底栖无脊椎动物分布与水环境因子之间的关系。

    根据各样点底栖无脊椎动物分布进行了环境因子显著性检验和典型相关分析（RDA）。结果如表4和图5所示。

    由表4各环境因子对各样点物种的影响贡献值可知，环境因子锌P=0.012，具有显著相关性;环境因子高锰酸钾P=0.026，具有显著相关性。

    通过分析图5可以看出，环境因子高锰酸盐与物种红裸须摇蚊幼虫呈正相关关系，与物种鳞沙蚕、梨形环棱螺、德永雕摇蚊幼虫、黄色羽摇蚊幼虫、大红德永摇蚊幼虫、苏氏尾鳃蚓、羽摇蚊幼虫呈负相关关系;环境因子锌与物种大红德永摇蚊幼虫、梨形环棱螺、苏氏尾鳃蚓、羽摇蚊幼虫、黄色羽摇蚊幼虫、德永雕摇蚊幼虫、鳞沙蚕、红裸须揺蚊幼虫呈正相关关系[6]。将各样点广泛分布的摇蚊幼虫类与溶解氧（DO）、酸碱度（pH）、镉（Cd）、硫（S）、锌（Zn）、磷（P）、氮（N）以及铅（Pb）环境指标进行分析，从图6中可以看出，各类摇蚊幼蟲均与溶解氧（DO）、镉（Cd）、硫（S）以及铅（Pb）呈负相关关系，与锌（Zn）、磷（P）、氮（N）呈正相关关系。

    3讨论

    3.1白洋淀生物量分析

    2018年8月于白洋淀所采集样品进行生物量分析，可较为直观的看出22号（烧车淀2）样点生物量显著高于其他样点，这与采集到无齿蚌具有直接的关系，与高度耐污种揺蚊幼虫类相比，无齿蚌对环境较为敏感[7]，故采集到河蚌具有偶然性。各样点生物量的贡献生物主要是摇蚊幼虫，由于摇蚊的季节性繁殖的生活习性，导致其在底质中分布也具有季节性，因8月揺蚊幼虫蜕变为成虫揺蚊，使得部分样点生物量较低或为0。

    3.2白洋淀物种多样性分析

    对白洋淀此次采样结果进行生物多样性分析，通过鉴定的地方优势种，可以得出淀区污染强弱。水质要求较高的物种，如水蛭和背角无齿蚌，对环境变化敏感，因此在白洋淀不均匀分布。相比之下，摇蚊幼虫能在较高的污染和低氧环境下生存（图6可以说明），具有很强的适应性，在各个站点都有不同程度的分布。对于生物量与物种多样性指数高的样点，均匀度指数高，其水域环境平衡，生态系统稳定，物种数丰富。而生物量与物种多样性指数低的样点，其水域环境受到不同程度的干扰，使得生物多样性下降，耐污种生物量上升并成为该站点的优势生物。

    3.3白洋淀环境因子分析

    通过白洋淀底栖无脊椎动物分布与种类调查，可以基本了解白洋淀的环境特征。受污染的样点，其污染物没有得到稀释和分解，水中溶解氧降低，生物数量较少，适宜特定恶劣生存环境的物种对生物量贡献值增加，并形成优势种。2010年对白洋淀底栖无脊椎动物调查中，共采集到底栖无脊椎动物23种，各样点生物量主要贡献者为软体动物;而在2018年5月的调查中，共采集到16种底栖无脊椎动物，且生物量的主要贡献者为节肢动物摇蚊幼虫[8]。由图5可以看出，此次采样所采集的底栖无脊椎动物与溶解氧（DO）、酸碱度（pH）、镉（Cd）、硫（S）以及铅（Pb）环境指标呈负相关性，为耐低氧底栖无脊椎动物，且具有高的适应性。对于广泛分布的揺蚊幼虫类，从图6上可以直观地看出，揺蚊幼虫广泛的分布与其生理特性具有一定关系，其具有耐低氧能力，且适应含有磷（P）、氮（N）丰富的生活用水和养殖排放物的水体环境，从而使得其广泛分布且生物量高。白洋淀生活用水的排放，也会影响水质，应集中实施规范治理;淀区控制了水产养殖，有效地改善了水质，但同时也影响了鱼类对水草的摄食作用;大量水草生长迅速，如果没有被及时有效利用，也会导致水体中腐殖质沉积，一定程度上影响水质。所以，加强淀区环境保护和生态环境建设，有效控制白洋淀水质，应重视生态平衡，进行有效的生物修复[9]。

    建议有效节能地处理污水，合理高效地利用淀边田地，减少和控制白洋淀游船的进出，加强人们的绿色环保意识，合理保護淀区环境，实现可持续发展。

    参考文献：

    [1]王伟莉，闫振广，何丽，等.五种底栖动物对优控污染物的敏感性评价[J].中国环境科学，2013，33（10）：1856-1862.

    [2]刘宝贵，刘霞，吴瑶，等.鄱阳湖浮游甲壳动物群落结构特征[J].生态学报2016，36（24）：8206-8213.

    [3]鲍达明，胡波，赵欣胜，等.湿地生态用水标准确定及配置-以白洋淀湿地为例[J].资源科学，2007，29（5）：110-120.

    [4]中国科学院南京地理与湖泊研究所.湖泊调查技术规程[M]北京：科学出版社，2015，29-32.

    [5]郭欧阳.长江下游干流浮游动物群落结构及其与环境因子相关性的研究[D].上海：上海师范大学，2018，10-11.

    [6]朱利明，肖文胜，周东，等.淀山湖大型底栖动物群落结构及其与环境因子的关系[J].水生态学杂志，2019，40（02）：55-65.

    [7]赵瑞，高欣，丁森，等.辽河流域大型底栖动物耐污值[J].生态学报，2015，35（14）：4797-4809.

    [8]谢松，黄宝生，王宏伟，等.白洋淀底栖动物多样性调查及水质评价[J].水生态学杂志，2010，31（01）：43-48.

    [9]袁兴中，陆健健，刘红.长江口底栖动物功能群分布格局及其变化[J].生态学报，2002，22（12）：2054-2062.

    （收稿日期：2019-06-12;修回日期：2019-07-31）