白洋淀底棲無脊椎動物調(diào)查及水環(huán)境分析

孫梟瓊 李宏昌 廖晨延 鄧俊澤 孫海明 閆明星 王宏偉

摘要：為監(jiān)測雄安新區(qū)重要水源地白洋淀的水質(zhì)情況，2018年8月對白洋淀底棲無脊椎動物進行了調(diào)查。共采集到16種，其中軟體動物6種、節(jié)肢動物7種、環(huán)節(jié)動物3種。通過計算分析物種多樣性及生物量，白洋淀優(yōu)勢物種為紅裸須搖蚊幼蟲，個別樣點生物多樣性豐富，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性較強;部分樣點水域環(huán)境受到不同程度干擾，使得生物量、生物多樣性下降。同時對底棲無脊椎動物與環(huán)境因子之間進行相關(guān)性分析（RDA分析）發(fā)現(xiàn)，環(huán)境因子鋅與高錳酸鉀對底棲無脊椎動物具有顯著性影響，當(dāng)?shù)鼐用窕顒右矊λh(huán)境有一定影響并作用于水生生物的數(shù)量與種類。

關(guān)鍵詞：白洋淀;底棲無脊椎動物;環(huán)境相關(guān)性分析

白洋淀位于河北省雄安新區(qū)，具有“華北明珠”之稱，其在蓄水、灌溉、居民生活用水等方面發(fā)揮重要的生態(tài)價值。底棲動物在水生生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)和能量流動中起著重要作用[1]。底棲動物能夠促進物質(zhì)循環(huán)與能量流動，是食物網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。并且底棲動物生活史較長，活動范圍狹窄，對環(huán)境敏感度高[2]，因而底棲動物的種類組成和群落特征也用于環(huán)境檢測與評價[3]。自1958年以來，逐漸開始對白洋淀底棲生物進行調(diào)查。2012年曾對白洋淀進行監(jiān)測，并有效利用大型底棲生物作為指示物種，獲取一系列數(shù)據(jù)對白洋淀生態(tài)環(huán)境進行評估。雄安新區(qū)建立以來，白洋淀水質(zhì)備受關(guān)注，2018年8月筆者對白洋淀底棲無脊椎動物進行了調(diào)查，對水環(huán)境進行分析，以期為白洋淀實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1站點分布

根據(jù)環(huán)境部門國控點（環(huán)境質(zhì)量國控自動監(jiān)測站）布局，結(jié)合白洋淀水環(huán)境現(xiàn)狀，分析進水、出水口（上、下游），淀中村及產(chǎn)業(yè)（旅游、養(yǎng)殖）布局，重點對面積百畝以上淀進行調(diào)查，總計設(shè)置30個站點，分別為：白洋淀1（BYD1）、白洋淀2（BYD2）、前塘淀（QTD）、后塘淀（HTD）、聚龍淀（JLD）、孟家淀（MJD）、胡家洼（HJD）、泛魚淀（FYD）、鰣鯸淀（SHD）、平陽淀（PYD）、池魚淀（CYD）、撈王淀（LWD）、大麥淀（DMD）、唐家淀（TJD）、龍王淀（LWD）、光淀（GD）、王家寨（WJZ）、燒車淀（SCD）（2個）、大鴨圈（DYQ）、八大淀（BDD）、麥淀（MD）、藻苲淀（ZZD）（4個）、羊角淀（YJD）、馬棚淀（MPD）、三角淀（SJD）、彎簍淀（WLD）。位置如圖1所示，具體位置坐標(biāo)如表1所示。

1.2樣品采集

根據(jù)《湖泊調(diào)查技術(shù)規(guī)程》[4]，采用1/16m2彼得生采泥器抓取底泥置于盆或桶中，采泥厚度為16cm，并通過標(biāo)尺來測量河流深度。采集之后立即進行底棲無脊椎動物篩選，用分樣篩（20目在上，40目在下）篩出底棲生物用鑷子放入250mL廣口瓶中保存。并用75%乙醇溶液將所采集樣品進行固定。篩選出的樣品固定后，帶回實驗室進行種類鑒定和定量分析。

1.3數(shù)據(jù)分析

構(gòu)圖采用ArcGIS軟件，采用SPSS軟件處理數(shù)據(jù)，對底棲無脊椎動物生物多樣性進行計算與分析，運用Canoco5分析物種與環(huán)境因子之間的相關(guān)性。

式中，Pi為第i種的個體數(shù)與樣品總個體數(shù)的比值，N表示樣品中個體總數(shù)，S為樣品中物種的種類總數(shù)。

2結(jié)果與分析

2.1白洋淀底棲無脊椎動物名錄

2018年8月于白洋淀30個站點共采集到底棲無脊椎動物16種，其中軟體動物6種、節(jié)肢動物7種、環(huán)節(jié)動物3種，白洋淀底棲無脊椎動物名錄如表2所示。

2.2底棲無脊椎動物生物量分析

白洋淀各站點生物量分析如圖2所示。

2018年8月于白洋淀淀區(qū)所采集樣品進行生物量分析，可較為直觀的看出22號（燒車淀2）樣點生物量顯著高于其他樣點，生物量為5.138g/m2，其他樣點生物量均小于1g/m2。白洋淀淀區(qū)30個采樣點生物量平均為0.233g/m2，各樣點生物量之間的極差為5.138g/m2。如圖可直觀看出，生物量分布具有不均勻性。

2.3底棲無脊椎動物生物多樣性單性分析

2018年8月白洋淀各站點生物多樣性分布如圖3、圖4所示。

22號樣點（燒車淀2）物種生物多樣性要高于其他樣點，為1.171，其豐富度與均勻度也高于其他樣點，2號樣點（馬棚淀）生物多樣性為0.906;18號樣點（八達淀）生物多樣性為0.673;21號樣點（大鴨圈）生物多樣性為0.348，其余樣點物種單一，生物多樣性為0。對2018年8月所采集到底棲無脊椎動物進行分析，紅裸須揺蚊幼蟲為優(yōu)勢物種，蘇氏尾鰓蚓也大量存在，貝類與螺類數(shù)量甚少。

2.4白洋淀物種與環(huán)境因子相關(guān)性

根據(jù)各樣點底棲無脊椎動物分布數(shù)量進行了與環(huán)境因子相關(guān)的冗余分析（RDA）。白洋淀物種與環(huán)境因子相關(guān)性如表3所示。

依據(jù)RDA分析結(jié)果（見表3），4個排序軸對分布變異性（特征值）的解釋度逐漸減小，其中主成分軸（三、四排序軸）所能解釋的數(shù)據(jù)比重達71.38%;另外物種分布與環(huán)境因子之間的相關(guān)系數(shù)非常高，介于0.8573～0.8120之間，累計解釋度為99.71%，表明此結(jié)果能較好地反映底棲無脊椎動物分布與水環(huán)境因子之間的關(guān)系。

根據(jù)各樣點底棲無脊椎動物分布進行了環(huán)境因子顯著性檢驗和典型相關(guān)分析（RDA）。結(jié)果如表4和圖5所示。

由表4各環(huán)境因子對各樣點物種的影響貢獻值可知，環(huán)境因子鋅P=0.012，具有顯著相關(guān)性;環(huán)境因子高錳酸鉀P=0.026，具有顯著相關(guān)性。

通過分析圖5可以看出，環(huán)境因子高錳酸鹽與物種紅裸須搖蚊幼蟲呈正相關(guān)關(guān)系，與物種鱗沙蠶、梨形環(huán)棱螺、德永雕搖蚊幼蟲、黃色羽搖蚊幼蟲、大紅德永搖蚊幼蟲、蘇氏尾鰓蚓、羽搖蚊幼蟲呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;環(huán)境因子鋅與物種大紅德永搖蚊幼蟲、梨形環(huán)棱螺、蘇氏尾鰓蚓、羽搖蚊幼蟲、黃色羽搖蚊幼蟲、德永雕搖蚊幼蟲、鱗沙蠶、紅裸須揺蚊幼蟲呈正相關(guān)關(guān)系[6]。將各樣點廣泛分布的搖蚊幼蟲類與溶解氧（DO）、酸堿度（pH）、鎘（Cd）、硫（S）、鋅（Zn）、磷（P）、氮（N）以及鉛（Pb）環(huán)境指標(biāo)進行分析，從圖6中可以看出，各類搖蚊幼蟲均與溶解氧（DO）、鎘（Cd）、硫（S）以及鉛（Pb）呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與鋅（Zn）、磷（P）、氮（N）呈正相關(guān)關(guān)系。

3討論

3.1白洋淀生物量分析

2018年8月于白洋淀所采集樣品進行生物量分析，可較為直觀的看出22號（燒車淀2）樣點生物量顯著高于其他樣點，這與采集到無齒蚌具有直接的關(guān)系，與高度耐污種揺蚊幼蟲類相比，無齒蚌對環(huán)境較為敏感[7]，故采集到河蚌具有偶然性。各樣點生物量的貢獻生物主要是搖蚊幼蟲，由于搖蚊的季節(jié)性繁殖的生活習(xí)性，導(dǎo)致其在底質(zhì)中分布也具有季節(jié)性，因8月?lián)e蚊幼蟲蛻變?yōu)槌上x揺蚊，使得部分樣點生物量較低或為0。

3.2白洋淀物種多樣性分析

對白洋淀此次采樣結(jié)果進行生物多樣性分析，通過鑒定的地方優(yōu)勢種，可以得出淀區(qū)污染強弱。水質(zhì)要求較高的物種，如水蛭和背角無齒蚌，對環(huán)境變化敏感，因此在白洋淀不均勻分布。相比之下，搖蚊幼蟲能在較高的污染和低氧環(huán)境下生存（圖6可以說明），具有很強的適應(yīng)性，在各個站點都有不同程度的分布。對于生物量與物種多樣性指數(shù)高的樣點，均勻度指數(shù)高，其水域環(huán)境平衡，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，物種數(shù)豐富。而生物量與物種多樣性指數(shù)低的樣點，其水域環(huán)境受到不同程度的干擾，使得生物多樣性下降，耐污種生物量上升并成為該站點的優(yōu)勢生物。

3.3白洋淀環(huán)境因子分析

通過白洋淀底棲無脊椎動物分布與種類調(diào)查，可以基本了解白洋淀的環(huán)境特征。受污染的樣點，其污染物沒有得到稀釋和分解，水中溶解氧降低，生物數(shù)量較少，適宜特定惡劣生存環(huán)境的物種對生物量貢獻值增加，并形成優(yōu)勢種。2010年對白洋淀底棲無脊椎動物調(diào)查中，共采集到底棲無脊椎動物23種，各樣點生物量主要貢獻者為軟體動物;而在2018年5月的調(diào)查中，共采集到16種底棲無脊椎動物，且生物量的主要貢獻者為節(jié)肢動物搖蚊幼蟲[8]。由圖5可以看出，此次采樣所采集的底棲無脊椎動物與溶解氧（DO）、酸堿度（pH）、鎘（Cd）、硫（S）以及鉛（Pb）環(huán)境指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)性，為耐低氧底棲無脊椎動物，且具有高的適應(yīng)性。對于廣泛分布的揺蚊幼蟲類，從圖6上可以直觀地看出，揺蚊幼蟲廣泛的分布與其生理特性具有一定關(guān)系，其具有耐低氧能力，且適應(yīng)含有磷（P）、氮（N）豐富的生活用水和養(yǎng)殖排放物的水體環(huán)境，從而使得其廣泛分布且生物量高。白洋淀生活用水的排放，也會影響水質(zhì)，應(yīng)集中實施規(guī)范治理;淀區(qū)控制了水產(chǎn)養(yǎng)殖，有效地改善了水質(zhì)，但同時也影響了魚類對水草的攝食作用;大量水草生長迅速，如果沒有被及時有效利用，也會導(dǎo)致水體中腐殖質(zhì)沉積，一定程度上影響水質(zhì)。所以，加強淀區(qū)環(huán)境保護和生態(tài)環(huán)境建設(shè)，有效控制白洋淀水質(zhì)，應(yīng)重視生態(tài)平衡，進行有效的生物修復(fù)[9]。

建議有效節(jié)能地處理污水，合理高效地利用淀邊田地，減少和控制白洋淀游船的進出，加強人們的綠色環(huán)保意識，合理保護淀區(qū)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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（收稿日期：2019-06-12;修回日期：2019-07-31）