不同土地利用方式對城市河流底棲動物群落結(jié)構(gòu)的影響以溫瑞塘河和永強塘河為例

中圖分類號：Q178 文獻標志碼：A 文章編號：1674-3075（2025）04-0185-09

城市河流是城市內(nèi)土地和河流相互聯(lián)系的過渡地帶，在防洪蓄水、提供水源和交通運輸方面發(fā)揮著重要作用，同時對污染物凈化和生物多樣性維持也具有重要功能。隨著城市化進程的加快和土地利用方式的改變，城市河流普遍面臨河岸侵蝕、生境破壞和水體污染等問題，致使水生生物多樣性喪失、群落結(jié)構(gòu)破壞和功能完整性受損等（張宇航等，2018）。底棲動物是河流生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，在餌料利用、環(huán)境指示、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動中都發(fā)揮著重要功能（王博涵等，2017）。由于類群多、分布廣，對污染等干擾因子很少有回避能力，底棲動物往往是指示城市河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能健康狀況的關(guān)鍵類群之一（王強等，2017；胡小紅等，2022）。溫州是我國東南沿海地區(qū)重要的商貿(mào)和區(qū)域中心，城區(qū)內(nèi)河道縱橫交錯，工業(yè)發(fā)展及道路、橋梁的建設(shè)改變了原有的土地類型，從而導致河流生境類型以及水體理化性質(zhì)的變化，進而加快底棲動物群落結(jié)構(gòu)的退化。

目前，關(guān)于不同土地利用方式對自然河流底棲動物群落結(jié)構(gòu)影響的研究已有部分報道。王慧麗等（2015）研究了不同土地利用方式對皖南山區(qū)河流底棲動物群落結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著土地利用方式由林地變?yōu)檗r(nóng)田，山區(qū)河流底棲動物多樣性和群落結(jié)構(gòu)均發(fā)生顯著變化；李法云等（2016）研究了遼河流域典型支流土地利用方式對底棲動物群落時空分布特征的影響，結(jié)果表明土地利用方式通過對河流生境及水質(zhì)產(chǎn)生影響，進而使大型底棲動物群落組成及多樣性特征發(fā)生明顯變化；李麗娟等（2019）研究了太子河底棲動物攝食功能群對河岸帶土地利用類型的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)水環(huán)境因子和底棲動物群落參數(shù)比功能攝食類群更能反映人類活動對土地利用的改變，可為河岸帶土地利用保護提供理論依據(jù)。然而針對城市河流土地利用方式對底棲動物群落結(jié)構(gòu)影響的研究還鮮有記錄。

本文以溫州城市河流溫瑞塘河、永強塘河及主要支流為研究區(qū)域，通過對林地、農(nóng)田、城市和工業(yè)區(qū)4種不同土地利用方式河段內(nèi)的底棲動物群落結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀的調(diào)查分析，探討了土地利用方式對城市河流底棲動物群落結(jié)構(gòu)的影響，以期對城市河流生態(tài)系統(tǒng)的保護、管理及合理利用提供積極指導。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域概況及采樣點設(shè)置

研究區(qū)域包括溫州市溫瑞塘河、永強塘河及其主要支流。溫瑞塘河位于浙江省溫州市甌江以南、飛云江以北的溫瑞平原，發(fā)源于西部山區(qū)的山澗溪流，先自西向東流經(jīng)溫州城區(qū)，隨后由北向南流經(jīng)城鄉(xiāng)結(jié)合部及農(nóng)業(yè)種植區(qū)，最后于瑞安匯入飛云江，其主河道全長 33.85km ，河網(wǎng)總長度 1178.4km ，流域總面積達 740km² （黃宏等，2019）。永強塘河位于溫州市龍灣區(qū)，屬溫瑞塘河水系，北起永寧大橋，南至北洋大橋，流經(jīng)龍灣區(qū)、浙南產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，河道全長5.38km ，水域面積 26.62km² ，主要水域功能為行洪排澇、河網(wǎng)調(diào)蓄（仇健等，2014）。作為典型的南方平原河網(wǎng)，溫瑞塘河水系河網(wǎng)交錯縱橫，但水體流動不暢、河道自凈能力較差，加之工業(yè)及生活污水排污口密布，水污染問題日益嚴重（孫玉平等，2018）。

2022年10月對溫州市溫瑞塘河和永強塘河設(shè)置64個點位進行底棲動物調(diào)查，其中農(nóng)田、城市、工業(yè)區(qū)3種類型的河流各設(shè)置20個調(diào)查點位，林地類型河流較少僅設(shè)置4個調(diào)查點位，具體點位設(shè)置見圖1和表1。

1.2樣品采集及分析

河道中底棲動物使用 1/16m² 的彼得森采泥器采集，每個點采集2＼～3次；河岸帶的底棲動物使用D型網(wǎng)（寬 0.30m ，孔徑 420μm， 采集，按生境類型比例在采樣區(qū)內(nèi)累計抄取 2m 長度。把采集的所有樣品現(xiàn)場經(jīng) 420μm 的銅篩篩洗后放入塑封袋帶回賓館，當天置于白色解剖盤中分揀，挑揀出的動物用 10% 福爾馬林溶液固定。將所有標本帶回實驗室分別進行鏡檢分類、計數(shù)與稱重。稱重時先用濾紙吸干生物體表面的水分，然后用感量為 0.0001g 的電子天平稱重，生物量計算統(tǒng)一使用濕重（雙殼類為帶殼濕重）表示。根據(jù)相關(guān)資料（Brinkhurstamp;Jamieson，1971；劉月英等，1979；Morseetal，1994；楊潼，1996；Epler，2001；侯仲娥，2002；王洪鑄，2002；崔永德，2008；何雪寶，2011）進行種類鑒定，雙殼綱、腹足綱、寡毛綱和蛭綱一般鑒定到種或?qū)伲瑩u蚊科一般鑒定到屬，其他類群一般鑒定到屬或科。參考相關(guān)資料（Cummins，1974；Merrittamp;Cummins，1996；Barbour etal，1999;Moog，2002;Peter，2003）對底棲動物進行功能類群劃分：收集者（GC）主要取食河底的各種有機顆粒物；濾食者（FC）以水流中的細有機顆粒物為食；刮食者（SC）主要以各種營固著生活的生物類群為食；捕食者（PR）以捕食其他水生動物為食；撕食者（SH）主要以各種凋落物和粗有機顆粒為食。

1.3數(shù)據(jù)處理及分析

運用SPSS19.0軟件進行統(tǒng)計學分析，對服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，使用單因素方差分析（one-wayANOVA）比較底棲動物不同類群的密度和生物量在不同土地利用方式河流間的差異性。

底棲動物的優(yōu)勢度指數(shù)Y的計算公式為：

Y=（n_i/N）×f_i

式中： n_i 為第 i 種底棲動物的個體數(shù)， N 為所有底棲動物的總個體數(shù) ，f_i 為第 i 種底棲動物的出現(xiàn)頻率，以 Ygt;0.02 作為優(yōu)勢種（胡威等，2021）。

2結(jié)果與分析

2.1 種類組成

本次調(diào)查共采集到底棲動物85屬（種），隸屬于4門8綱53科。不同類群底棲動物種類數(shù)差異較大：節(jié)肢動物34科52屬（種），占總物種數(shù)的 61.2% ，其中水生昆蟲26科43屬（種），占總物種數(shù)的 50.6% ；軟體動物和環(huán)節(jié)動物分別為17和15屬（種），各占總物種數(shù)的20.0% 和 17.7% ；另有線形動物門1綱。不同土地利用方式河段中底棲動物的種類數(shù)存在明顯差異：林地河段底棲動物種類最多，為50屬（種）；其次為農(nóng)田和城市河段，分別為39和38屬（種）；工業(yè)區(qū)河段底棲動物種類最少，僅為29屬（種）表2和圖2）。

4種土地利用方式的河流中，均以節(jié)肢動物門的種類數(shù)最多，軟體動物門次之，再次為環(huán)節(jié)動物門和其他類群（圖2）。但不同類群底棲動物在4種土地利用方式河段的占比有所不同：環(huán)節(jié)動物在工業(yè)區(qū)河段占比最高 （27.6%） ），其次為農(nóng)田 （23.1%） 和城市河段（ 18.4%） ，林地河段占比最低（ 12.0% ；水生昆蟲在林地河段占比最高 （54.0%） ，其次為農(nóng)田河段中 （41.0%） 和城市河段 （39.5%） ，工業(yè)區(qū)河段占比最低（34.5%） ；軟體動物和其他類群在4種土地利用方式的河流間種類數(shù)和占比差異較小。

2.2 密度和生物量

表3顯示不同土地利用方式河段底棲動物的平均密度和生物量分別為182.87個 /m² 和 145.12g/m² 其中環(huán)節(jié)動物是密度的主要貢獻者（占 59.2% ，軟體動物是生物量的主要貢獻者（占 99.5% ）。整體來看，4種土地利用方式河段間底棲動物密度差異較小，而生物量為林地 （9.93g/m²） lt;工業(yè)區(qū) （26.43g/m²）lt; 農(nóng)田（81.66g/m²）lt; 城市 （354.28g/m²） 。

不同類群底棲動物的密度和生物量在4種土地利用方式河段間差異較大：環(huán)節(jié)動物為林地（7個 /m² 和 0.03g/m²） lt;農(nóng)田（86個 /m² 和 0.10g/m²）? 城市（94個 /m² 和 0.10g/m²）lt; 工業(yè)區(qū)（165個 /m² 和 0.22g/m². ；軟體動物為林地（9個 /m² 和 9.05g/m² ）、工業(yè)區(qū)（9個 /m² 和26.21g/m²）. lt;農(nóng)田（62個 /m² 和 80.81g/m²）. 城市（78個 /m² 和 353.19g/m²） ；水生昆蟲為工業(yè)區(qū)（1個 /m² 和 0.00g/m² ）lt;農(nóng)田（12個 /m² 和 0.01g/m²） 城市（24個 /m² 和 0.03g/m². ）lt;林地（146個 /m 和 0.37g/m² ）。

2.3 優(yōu)勢種

不同土地利用類型底棲動物的優(yōu)勢種有所不同：林地河流的優(yōu)勢種為水生昆蟲，農(nóng)田和城市河流的優(yōu)勢種為寡毛類和腹足類，而工業(yè)區(qū)3種類型河流的優(yōu)勢種為寡毛類，各類型河段優(yōu)勢種見表4。整體來看，水絲蚓屬（Limnodrilussp.）在農(nóng)田、城市和工業(yè)區(qū)河段中均為優(yōu)勢種，而石田螺屬（Sinotaiasp.）在農(nóng)田和城市河流中為優(yōu)勢種，其他物種僅在1種土地利用河段形成優(yōu)勢。

2.4功能攝食類群

溫州城市河流底棲動物的功能攝食類群以收集者（平均相對豐度為 61.7% 和刮食者（平均相對豐度為 26.7% 為主，其他功能攝食類群占比較低（圖3）。不同土地利用方式河段底棲動物的功能攝食類群組成差異較大：工業(yè)區(qū)河段以收集者占有絕對優(yōu)勢1 93.8% ，其次為刮食者 （6.0%） ，其他類群占比較小或未發(fā)現(xiàn)；城市和農(nóng)田河段以收集者（分別占 50.5% 和 48.5% 和刮食者（分別占 40.2% 和 35.2% 為主，其他類群占比較??；林地河段各功能攝食類群占比相對較均勻，為捕食者 （33.4%）gt; 收集者（ 31.9%）gt; 濾食者 （22.2%）gt; 刮食者（ 9.3%）gt; 撕食者 （3.3%） ）。

從各功能攝食類群在不同土地利用方式河段的分布看：收集者為工業(yè)區(qū) gt; 城市 gt; 農(nóng)田 gt; 林地；捕食者為林地 gt; 農(nóng)田 gt; 城市 gt; 工業(yè)區(qū)；刮食者為城市 gt; 農(nóng)田 gt; 林地 gt; 工業(yè)區(qū)；而濾食者主要分布于林地河段，撕食者在各河段均分布較少（圖3）。

3討論

3.1土地利用方式對物種組成和多樣性的影響

不同土地利用方式反映了人類活動對自然環(huán)境干擾強度的不同，從林地到農(nóng)田、城市再到工業(yè)區(qū)，溫州城市河流所受到的人為干擾越來越強烈。本文的研究結(jié)果表明，物種多樣性在林地最高，其次為農(nóng)田和城市，工業(yè)區(qū)最低，這與多數(shù)研究結(jié)果類似，即人為干擾強度的增加會導致物種多樣性的下降（董雪等，2016；和克儉等，2021）。土地利用格局的改變不僅影響河流的生境和水文過程，還會影響營養(yǎng)物和污染物的傳送，最終影響到水生生物的物種組成和分布（賀玉曉等，2020）。本次調(diào)查結(jié)果顯示，林地河段以節(jié)肢動物為優(yōu)勢種，農(nóng)田和城市河段底棲動物為寡毛類和腹足類，而工業(yè)區(qū)河段以寡毛類為主，這與李法云等（2016）和Walsh等（2005）的研究結(jié)果一致，主要是由于不同土地利用方式對水體的理化指標、棲息環(huán)境等產(chǎn)生了較大影響所致。張亞等（2018）研究了太子河流域土地利用對底棲動物的影響，結(jié)果表明農(nóng)業(yè)用地和城鎮(zhèn)用地開發(fā)過程中的地表徑流和水土流失會造成河道內(nèi)泥沙增加，進而嚴重威脅到靠鰓呼吸的大型底棲動物的生存。Ras-mussen等（2013）的研究結(jié)果表明，農(nóng)業(yè)用地中施用的化肥以及城鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)的生產(chǎn)生活廢水會將高濃度的營養(yǎng)鹽帶入河流，水體中離子組成的改變或某一離子濃度過高，可以通過離子代謝、滲透平衡和能量代謝系統(tǒng)等對底棲動物產(chǎn)生影響。本研究中，林地河段人為干擾程度最小，河流淺、流速快、溶氧高，底質(zhì)類型多樣，河岸帶植被多，多以敏感類群為優(yōu)勢種；農(nóng)田和城市河段人類活動較為頻繁，人工栽種的水生植物為腹足類提供了良好的食物資源和棲息場所，但河岸緩沖帶缺失，河水流速較緩，多為淤泥底質(zhì)，且水質(zhì)受農(nóng)藥化肥或生活污水影響較大，故敏感物種種類減少而耐污種增多；工業(yè)區(qū)河段人為干擾程度最大，河岸全部經(jīng)過硬質(zhì)化處理，河道均為淤泥底質(zhì)，棲息環(huán)境較為單一，生活污水和工業(yè)廢水等污染物的排入使水體有機物和離子濃度升高，而溶氧量大幅降低，故以需氧量低、耐污性強的寡毛類為優(yōu)勢種。

3.2土地利用方式對現(xiàn)存量的影響

自然河流中的底棲動物群落對城市化幾乎沒有抵抗能力。城市化進程對河流土地利用方式的改變，極大地影響了河流的水文、水質(zhì)、底質(zhì)組成和棲息地質(zhì)量，進而對底棲動物產(chǎn)生影響（李艷利等，2015）。本文的研究結(jié)果表明，不同類型河段的底棲動物中捕食者和濾食者的相對豐度均隨著城市化和人為干擾程度的增大呈逐漸降低的趨勢，而收集者恰好相反，干擾程度最大的工業(yè)區(qū)河段內(nèi)撕食者、捕食者和濾食者均鮮有發(fā)現(xiàn)。張宇航等（2018）研究結(jié)果表明，由于城市河流渠道化嚴重，水體流速較緩，底質(zhì)主要以淤泥為主，會形成以收集者為主的攝食功能類群結(jié)構(gòu)，故城市化后撕食者、濾食者、捕食者比例一般會明顯減少，收集者比例將增加，并且常成為優(yōu)勢類群，部分功能攝食群甚至會因為干擾強度過大而消失，這與本研究的結(jié)果一致。

3.3土地利用方式對底棲動物功能攝食類群的影響

食物資源是影響河流底棲動物功能攝食類群組成的主要原因，因此底棲動物功能攝食類群的組成可以反映河流的食物資源狀況，是研究河流健康狀況的重要指標之一。林地區(qū)域的主要優(yōu)勢類群為捕食者和收集者，而主要以有機粗顆粒物為食的撕食者較少，可能是由于該區(qū)域河流流速較快，水體中溶氧量較高，環(huán)境中的落葉枯枝等降解較快，減少了撕食者的食物來源，故在一定程度上制約了撕食者的生存（孟云飛等，2019）。河流類型從林地到農(nóng)田、城市，再到工業(yè)區(qū)，隨著人為干擾因素的逐漸增大，河水流速變緩甚至停滯，底質(zhì)從卵石轉(zhuǎn)變?yōu)橛倌啵m于以有機碎屑為食的收集者生長，故收集者的占比逐漸增大。以過濾水體中的有機細顆粒物為食的濾食者在農(nóng)田、城市和工業(yè)區(qū)鮮有發(fā)現(xiàn)，但在林地類型河流有較多的分布，這主要與河道流速較快有關(guān)（張續(xù)同等，2022）；捕食者在林地分布較多，而在城市和工業(yè)區(qū)等區(qū)域密度極低，可能是由于污染程度較大的河流僅適合耐受能力相對較強的捕食者生存，而且這些區(qū)域生物多樣性較低，捕食者的食物資源大幅減少（張亞等，2018）。Miserendinoamp;Masi（2010）的研究表明，城市河流由于河岸植被較少，外源性有機碎屑輸入中粗顆粒有機物減少，細有機顆粒物增加，故城市化后濾食者和捕食者的比例一般會明顯減少，這與本研究的結(jié)果一致。

綜上所述，從林地到農(nóng)田、城市再到工業(yè)區(qū)，隨著土地利用方式的改變和人為干擾程度的增大，河流物理生境發(fā)生變化、水體污染程度升高，溫州城市河道中底棲動物的多樣性逐漸降低，功能攝食類群不完整，水生態(tài)問題較為突出，亟需進行水生態(tài)保護和修復。對此，相關(guān)部門應(yīng)當更加合理規(guī)劃溫州城市河道的土地利用類型，例如在城市中建立更多林地類型的河流生態(tài)緩沖帶，以降低城市化對底棲動物群落的影響，從而更好地踐行河流生態(tài)保護與修復工作。

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Impact of Land Use on the Benthic Community of Urban Rivers-A Case Study of Wenruitang River and Yongqiangtang River

CHEN Cong1， TANG Qingchan2， ZHAO Benxuan2， CHEN Yuexian3， XU Yixin4， WANG Baoqiangl （1. Institute of Hydrobiology， Chinese Academy of Sciences， Wuhan 430072，P.R. China; 2. Zhejiang Zhonglan Environmental Technology Co.，Ltd， Wenzhou 3250o0，P.R. China; 3.Wenzhou Ecology Environment Bureau， Wenzhou 325ooo，P.R. China; 4.Wenzhou Institute of Eco-environmental Sciences，Wenzhou 325ooo，P.R. China）

Abstract： In this study， Wenruitang River and Yongqiangtang River in Wenzhou City of Zhejiang Province were selected for a case study，and we explored the impact of different land use patterns （woodland， farmland，urban area and industrial areas） on their benthic communities，focusing on functional group division，and the differences in zoobenthos density and biomass.We aimed to provide guidance for the conservation，restoration， management and rational development of urban river ecosystems.In October of 2020，a zoobenthos investigation was conducted at 64 sampling sites in the two rivers，with 20 sampling sites each representing farmland，urban and industrial land use and 4 sites representing woodlands.Atotal of 85 taxa （species/genus） belonging to 53 families and 4 phyla were recorded， consisting of Arthropoda （52 species， 61.2% ），Mollusca（17 species， 20.0% ），Annelida （15 species， 17.7% ）andNemathelminth （1 species， 1.1% ）.Amongthem，aquatic insects（43species，26 families） were the dominant group，accounting for 50.6% of the total taxa， and the functional feeding groups were dominated by gather-colectors （GC） and scrapers （SC）.The benthic community varied significantly with different land uses： （1） Species diversity of zoobenthos by land use type was in the order of woodland （204號 （50taxa）gt; farmland （39 taxa） gt; urban （38 taxa） gt; industrial （29 taxa）. （2） The average zoobenthos density and biomass were 182.87ind/m² and 145.12g/m² with primary contribution of Annelida （59.2%） for zoobenthos density and Mollusca （99.5%） for biomass. There was litle difference in zoobenthos density by land use，but the biomass differed significantly with land use， in the order of urban （354.28ind/m²）gt; farmland （81.66ind/m²）gt; industrial （26.43ind/m²）gt; woodland （9.93ind./m²） ）.Aquatic insects dominated when the rivers flowed through woodlands，oligochaetes and gastropods were in higher proportion through farmland and urban areas，and oligochaetes dominated through industrial areas.（3） The proportion of each functional feding group was relatively balanced in woodlands， while the river sections flowing through farmland， urban and industrial areas were primarily dominated by GC and SC.In conclusion， the diversity of the zoobenthos community in the urban rivers of Wenzhou City changed with land use and dramatically deteriorated with increased human disturbance.The benthic communities in the rivers flowing through urban and industrial land were dominated by pollution-tolerant species and the functional feeding groups were incomplete.This study provides a theoretical basis for protecting the aquatic ecology and restoring Wenruitang River and Yongqiangtang River.

Key words ： landuse; zoobenthos; community structure; function feeding groups; urbanriver; WenzhouCity