滦河秋季大型底栖动物群落结构空间格局与关键环境影响因子识别

掌握水生生物的空间分布特征及其关键影响因子是科学制定生物多样性保护策略的基础.于2016年秋季对滦河53个样点开展了大型底栖动物和环境因子的现场调查,分析了大型底栖动物群落结构与空间分布特征,并识别出影响大型底栖动物物种空间分布的关键环境因子.结果表明:①滦河（河北省）共采集并鉴定出大型底栖动物206种,隶属于8纲22目70科144属,以纹石蚕（Hydropsyche sp.）和东方蜉蝣（Ephemera orientalis）为优势种.②根据滦河大型底栖动物群落结构相似性,53个样点在空间上被分为3组.第1组分布在滦河干流的中下游及支流下游,无指示物种;第2组分布在支流上游,指示种为纹石蚕、朝大蚊（Antocha sp.）和中华小长臂虾（Palaemonetes sinensis）;第3组分布在滦河干流中上游,指示种为东方蜉蝣和中华齿米虾（Neocaridina denticulate sinensis）.③第3组的分类单元数显著高于第1组和第2组;第1组的多样性指数显著高于第2组;第1组的均匀度指数显著高于其他2组.单因素方差分析（one-way ANOVA）发现,pH、TN、底质、河道变化、水质状况和河岸土地利用类型等环境因子在第2组与第3组之间差异显著,第2组明显高于第3组.典范对应分析（CCA）表明,栖境复杂性、河水水量状况和河岸土地利用类型是影响滦河大型底栖动物空间分布的关键环境因子.研究显示,降低河岸带干扰强度、恢复河道生境多样性是未来滦河大型底栖动物多样性保护恢复的重要管理措施.      

影响太子河流域鱼类空间分布的不同尺度环境因子分析

鱼类的退化受到不同类型环境因子的影响,为制定更合理的鱼类保护计划,本研究采用了非度量多维标度法(NMS)研究了太子河流域不同尺度环境因子对鱼类空间分布的影响.鱼类聚类结果发现太子河流域鱼类可分为3种分布类型区,即上游森林及支流源头区、中游山地区和下游平原区.NMS分析表明太子河流域鱼类空间分布受到流域、河段和微生境这3种尺度上环境因子的影响,海拔、河流等级和土地利用在流域尺度上对鱼类分布表现出显著影响,速度与深度结合等级、栖境复杂性等级和电导率等因子在河段尺度上表现出显著作用,底质等级是在微生境尺度上具有显著作用.因此,在流域鱼类保护管理中应考虑不同尺度上环境因子的影响.     

渭河浮游细菌群落结构特征及其关键驱动因子

基于T-rflp技术和高通量测序技术,分析了渭河在平水期、枯水期和丰水期的浮游细菌群落变化特征,并采用冗余分析和典范对应分析识别了不同水文时期影响细菌群落的关键环境因子.结果表明,渭河水体浮游细菌群落空间和季节差异明显,且季节性差异比空间差异更加显著.平水期、枯水期和丰水期渭河(陕西段)干流浮游细菌群落Shannon多样性指数分别在2.13~2.82、2.05~2.84和2.61~2.91之间.平水期浮游细菌多样性指数空间差异最大(RSD=16.75%),样点间群落结构相似度最低(26.8%),流域优势T-RF片段数最多(23种);丰水期浮游细菌Shannon指数空间差异最小(RSD=9.27%),样点间群落相似度最高(62.6%),且检出的优势片段数最少(12种).咸阳-西安段是浮游细菌群落多样性最低、优势菌群结构最单一的河段.河流水体细菌群落在不同时期的关键环境驱动因子不同,而其中悬浮颗粒物(TSS)浓度是不同水文时期都不可忽视的关键影响因子.高通量分析结果表明,丰水期渭河水体浮游细菌物种涉及21个已知细菌门类和26个候选门类,其中,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)共同的相对丰度占比达到75%以上,是最主要的细菌类群.汛期渭河干流各样点浮游细菌群落特征趋于一致,物种结构与泾河相似而与黑河存在明显差异.     

影响浑太河流域鱼类群落结构的不同尺度环境因子分析

于2012年5月对浑太河流域65个采样点的鱼类进行调查采样.共采集到鱼类40种,分属9目14个科33属.其中鳅科鱼类占13.21%,鲤科占65.83%,构成了浑太河鱼类群落的主要部分.不同河流鱼类群落也有所不同,浑太河流域鱼类可分为2种分布类型,即上游林地为主的区域及支流源头区和中下游平原区.太子河葠窝水库上游和浑河大伙房水库上游区域的优势种类为北方条鳅(Nemachilus nudus)、北方花鳅(Cobitis granoei)和洛氏鱥(Phoxinus lagowskii),浑河和太子河平原区的优势种类为鲫(Carassius ayratus)和餐条(Hemiculter leucisculus).采用典范对应分析(CCA)方法定量分析流域、河段和微生境尺度环境因子对鱼类空间分布的影响.结果表明,浑太河流域鱼类空间分布主要受到流域和河段这2种尺度上环境因子的影响.在流域尺度上,林地、城镇建设用地、海拔对鱼类空间分布表现出显著影响,在河段尺度上,溶解氧、总氮、pH和栖息地质量对鱼类空间分布表现出显著影响.而微生境尺度上的底质类型则未对鱼类空间分布产生显著影响.流域尺度环境因子对鱼类群落结构变异的解释率为7.66%,河段尺度环境因子对鱼类群落结构变异的解释率为10.57%.河段尺度环境因子对鱼类群落结构的影响更为显著.     

不同尺度下人类活动对浑太河流域鱼类和大型底栖动物群落特征的影响

为了确定鱼类和大型底栖动物群落结构对多重人类活动压力响应是否一致,以浑太河流域为例,采用典范对应分析和冗余分析方法,以自然环境因子(包括海拔、坡度、流域面积、经纬度)为协变量,比较流域(各土地利用类型面积所占比例)、河岸带(各土地利用面积所占比例)和河段尺度(水质、水力形态、水文、栖息地质量、底质类型等)下人类活动因子对鱼类和大型底栖动物群落特征的影响. 结果表明:在流域尺度上,林地和农村聚落用地面积所占比例解释了8.09%的鱼类群落特征空间变异,林地、旱地、城镇建设用地和农村聚落用地面积所占比例解释了18.28%的大型底栖动物群落特征空间变异;在河岸带尺度上,城镇建设用地面积所占比例解释了4.26%的鱼类群落特征空间变异,没有环境因子对大型底栖动物群落特征产生显著影响;在河段尺度上,电导率、ρ(TDS)、ρ(NH₄+-N)、ρ(COD_Mn)、河宽、QHEI(a qualitative habitat evaluation index,栖息地评估指数)、ρ(DO)、ρ(TN)、硬度和pH解释了36.60%的鱼类群落特征空间变异,电导率、ρ(TDS)、ρ(NH₄+-N)、ρ(COD_Mn)解释了14.65%的大型底栖动物群落特征空间变异.河段尺度人类活动因子对鱼类群落特征的直接影响最为显著,其次为流域尺度,河岸带尺度的影响最小;流域尺度和河段尺度人类活动因子对大型底栖动物群落特征影响大致相同. 河段尺度的水力形态和水质状况主要受流域尺度土地利用变化的影响,其次是河岸带尺度. 土地利用变化对水力形态的影响较水质更大.      

滦河流域浮游生物与底栖动物分布特征调查研究

基于2010年7月、10月两次对滦河流域的上游高原、中游山区以及下游平原河段21个典型断面水生生物调查,并采用Shannon-Wiener多样性指数、Pielou群落均匀度指数和Simpon指数对各区域的浮游生物与底栖动物的群落组成、生物多样性以及空间异质性进行生物多样性评价。结果表明:滦河流域浮游植物的优势种整体上以绿藻门和硅藻门为主,浮游动物以轮虫和桡足类为主要类群,底栖动物的主要类群为水生昆虫和软体动物;滦河流域浮游植物生态群落结构较稳定;浮游动物生态群落结构较不稳定;底栖动物种类以摇蚊科居多,生态结构较单一;滦河流域的水生生物类群组成及分布与水流、泥沙、水质等河流水文特征及河床底质类型密切相关,并可在一定程度上反映河流水环境状况。     

黑河流域底栖动物群落结构及水质评价

为了解黑河流域上中游底栖动物群落结构特征及其与环境因子之间的关系,于2018年8月对研究区域17个采样点的底栖动物和水体理化指标进行调查研究.共鉴定出底栖动物43种,其中节肢动物34种（79.1%）,软体动物7种（16.3%）,环节动物2种（4.6%）;就整个研究区域而言,优势种为大蚊（Tipulidae）、豆娘幼虫（Damselfly）、水蜘蛛（Argyroneta）、耳萝卜螺（Radix auricularia）、琥珀螺（Suecinea sp.）、白旋螺（Gyraulusalbus）,干、支流优势种分布趋势为干流（6种）优于支流（5种）;底栖动物平均密度和平均生物量分别为77ind/m²和3.7423g/m²现存量存在显著空间差异,整体上干流（1032ind/m²、60.0963g/m²）大于支流（276ind/m²、3.5233g/m²）,物种数干流（36种）大于支流（15种）;单因素方差分析显示,Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数分布特征为干流大于支流.黑河流域上游支流和中游干流不同河段底栖动物物种组成呈空间异质性,而多样性指数对物种组成依赖性强,但因黑河流域底栖动物物种组成受自然因素和人类活动双重影响程度差异较大,使得Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数及Pielou均匀度指数不适合黑河水质评价.依据BI指数和综合污染指数评价表明,黑河上游支流水质优于中游干流.根据底栖动物与环境因子之间的相关矩阵分析并结合RDA分析表明：BOD₅、水温（WT）、电导率（EC）、DO、溶解性总固体（TDS）、COD_Mn及盐度是影响底栖动物群落结构的主要环境因子.     

天津独流减河流域不同等级河流沉积物细菌区系及功能辨识

细菌群落对环境变化的敏感性较高,但在相似等级的生态条件下其代谢功能或具有趋同性.为探讨微生物群落的这种环境属性并验证其用于流域功能单元划分方面的可行性,本文以天津市独流减河流域上游汇水段河流表层沉积物为研究对象,从河道干流(MS)、左岸支流(LT)和右岸支流(RT)这3个连续的空间单元入手,研究沉积物中细菌的多样性、结构和功能代谢丰度,并探讨其作为流域功能单元划分关键因子的可行性.结果表明,不同等级河流沉积物之间细菌的Shannon指数和Simpson指数无显著差异(P>0.05),但Chao1、 Ace、 Observed＿species和PD＿whole＿tree指数均呈现支流显著高于干流的现象(P<0.05).细菌优势菌门的相对丰度在不同等级河流沉积物中差异不显著,但其功能代谢丰度则表现为干流显著高于支流(P<0.05),而不同支流之间差异不显著(P>0.05).本研究发现,除可交换态磷和硝态氮之外,其他理化性质在不同河流空间单元之间差异不显著,但pH和铁铝结合态磷显著影响了细菌群落的结构组成,有机质和总氮则与细菌功能代谢密切相关.研究同时发现,基于细菌代...     

基于鱼类完整性指数的滦河流域生态系统健康评价

生物完整性指数作为评价河流健康的重要工具,对流域管理有明确的指导作用.为全面掌握滦河流域生态系统健康状况,构建F-IBI（鱼类完整性指数）,开展滦河流域生态系统健康评价.于2016年10-11月对滦河流域58个采样点收集了鱼类与环境数据,根据栖息地质量评分与水质等级来确定参考点（12个）和受损点（7个）.利用分布范围检验、敏感性分析及冗余检验对20个候选指标进行筛选,以获得构建F-IBI的核心指标.采用1、3、5赋分法对核心指标进行赋分,并计算F-IBI最终得分.利用分位数法将F-IBI划分为"健康" "亚健康" "一般" "差" "极差"5个等级.利用非参数检验对F-IBI的适用性进行校验.结果表明:①鱼类物种数、个体数、Shannon-Wiener多样性指数、底栖食性鱼类个体百分比、耐受性鱼类个体百分比、产黏性卵鱼类个体百分比、产沉性卵鱼类个体百分比、上层鱼类个体百分比和广布种鱼类个体百分比等9个指标被筛选出,其适合作为构建F-IBI的核心指标.②F-IBI计算结果表明滦河流域58个采样点中,"健康"和"亚健康"等级采样点有22个,"一般"等级采样点22个,"差"和"极差"等级采样点14个.滦河干支流上游地区健康状况较好,干流中下游及部分独流入海河流健康状况较差,这主要受到不同地区社会经济发展的影响.③Mann-Whitney U检验发现,F-IBI在参考点与非参考点之间有显著差异,栖息地综合得分随F-IBI评价等级降低而下降,在"健康"与除"亚健康"外的其他等级以及"极差"与除"差"外的其他等级之间有显著差异.研究显示,构建的F-IBI适用于滦河流域生态系统健康评价.      

浑太河鱼类群落多样性及生境适宜性量化分析

以辽宁浑太河为范例,评价物种、多样性水平和功能群组成3种群落结构特征下,鱼类群落与栖息地环境因子的定量响应关系.结果表明：流速、BOD₅、氨氮、电导率和底质指数是显著影响浑太河鱼类群落空间分布的栖境因子;鲫等耐污种的氨氮和电导率的最适值和正响应阈值较高,洛氏鱥和东北七鳃鳗等适应较高的流速和底质指数,东北七鳃鳗的最适流速为0.59m/s;多样性水平的栖境因子最适值和阈值随香农多样性指数的增加呈现先上升后下降的趋势,（2-3）区间的电导率最适值最大,为378.07μS/cm;杂食性功能群鱼类对BOD₅、氨氮和电导率有较高的最适值和正响应阈值,其最适值分别为1.20mg/L、0.63mg/L和383.37μS/cm.定量分析鱼类群落与栖境因子的关系,为开展重要鱼类物种保护、生物多样性恢复以及关键栖息地的生境修复等流域生态管理决策提供基础数据和科学依据.     

牡丹江中游底栖动物分布及其与栖境因子的关系

2013年秋季对牡丹江中游的3条河流(牡丹江、蛤蟆河、卧龙溪)150km河段进行大型底栖动物野外采样,共采集到大型底栖动物18种,隶属于3门5纲11目16科,其中昆虫纲(Insecta)、腹足纲(Gastropoda)和寡毛纲(Oligochaeta)物种居多.通过典范对应分析(CCA),研究大型底栖动物群落结构与主要的栖息地环境因子之间的相关关系,并通过香农-威纳(Shannon-Wiener)指数等生物多样性指数分析评价河流等级对物种多样性的影响.研究表明,流速、溶解氧、底质中的砾石含量是牡丹江中游影响大型底栖动物分布的关键栖息地环境因子,河流等级对底栖动物群落结构有一定影响,牡丹江干流底栖动物物种多样性高于支流,平均生物密度低于支流,且河流间等级差距越大,差异越显著.     

渭河流域鱼类群落结构特征及其受环境因子的影响分析

本文以渭河流域为研究区,调查了全流域45个点位的鱼类群落和水环境理化特征,采用聚类分析确定渭河流域主要的鱼类群落分布类型,并运用典范对应分析方法(Canonical correspondence analysis,CCA)识别影响渭河流域鱼类群落结构的主要环境因子.本次鱼类调查共鉴定出鱼类36种,其中,鲤科和鳅科是构成渭河流域鱼类群落的主要类群.鱼类聚类结果显示,群落结构可分为3组,第1组主要分布在渭河源头及上游支流,鱼类以陕西高原鳅(Triplophysa shaanxiensis)、岷县高原鳅(Triplophysa minxianensis)为优势物种,包括拉式鱥(Phoxinus lagowskii)、北方花鳅(Cobitis granoei)等敏感物种,耐受物种分布极少;第2组主要分布在渭河上游和泾洛河上游,鱼类以达里湖高原鳅(Triplophysa dalaica)、背斑高原鳅(Triplophysa stoliczkae dorsonotata)、棒花鱼(Abbottina rivularis)为优势物种,包括少数拉式鱥等敏感种;第3组主要分布在渭河中下游,鱼类以泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)、马口鱼(Opsariichthys bidens)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、棒花鱼和鲫(Carassius auratus)等江河平原鱼类为主,耐受物种较多.CCA分析结果显示,影响渭河流域的主要环境因子有海拔高度、溶解氧含量、流速、高锰酸盐指数、砂/淤泥/粘土所占比例和草地所占比例.而对于不同的指示物种,影响其分布的主要环境因子也各有不同.本研究是继20世纪80年代以来首次对渭河全流域进行水生态调查,并分析渭河流域鱼类的群落结构特征,可为流域水生态系统恢复提供重要的科学依据.     

太子河鱼类群落结构空间分布特征

以辽河流域太子河为例,开展鱼类生态调查,分析鱼类群落的空间分布特征,在此基础上进行鱼类地理分布区域划分. 结果表明,太子河鱼类分属2纲9目12科36属44种,符合辽河亚区鱼类的分布特征,其种类繁多,且以纺锤形体型的鲤科鱼类居多. 通过CCA(典范对应分析)发现,水深、水体电导率以及ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)和ρ(TN)与鱼类的种类及数量的相关性最大. 根据对各采样点鱼类的渔获量、Shannon-Wiener指数的聚类分析,并且结合各采样点的水温、水深、饵料生物组成、岸边植被、底质、流速、土壤等生态环境因素,以及鱼类分布和种群的结构特征,将太子河流域划分为2个生态区,其中A区包括太子河中、上游的流域,涵盖了51个采样点;B区包括19个采样点,主要是太子河下游的绝大部分流域.      

滦河流域上游地区主要河流水污染特征及评价

在水资源管理与污染控制的研究过程中,进行水质特征分析与评价具有重要意义.本研究选取滦河流域上游地区29个监测站点,在2010年对河流溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数等14项指标进行监测,并分别采用了单因子评价法、综合污染指数法、分级评价法、内梅罗污染指数法、模糊综合评价法及水质标识指数法6种方法对该地区主要河流水污染特征进行分析及评价.结果表明,水质标识指数法比较适于滦河流域上游地区河流的评价.单因子水质标识指数显示,该地区的主要污染物为总氮、氨氮、总磷和高锰酸盐指数,基本呈现富营养化状态;29个站点中小东区水质最差,达到劣Ⅴ类水质,且出现黑臭现象;波罗诺、窑沟门、下板城和平泉4个站点水质最好,均达到Ⅰ类标准;在河流总体评价中,柳河污染最为严重.根据评价结果将所有监测站点分为达标和未达标两类,并应用主成分分析和多元线性回归进行分析,结果表明达标站点和未达标站点的污染物的最大贡献者分别是生活污水和工业废水.研究结果对指导滦河流域水污染防治及水资源管理具有重要意义.     

太子河流域土地利用对大型底栖动物功能摄食类群的影响

水生生物群落功能结构研究不仅是河流生态学的基础,也有助于更好地剖析水生生物对环境压力的响应关系.为探明土地利用对大型底栖动物FFGs（功能摄食类群）的影响,于2009年5月对太子河流域47个采样点（6个参照样点、41个受损样点）的大型底栖动物进行调查,分析其FFGs结构及与流域土地利用类型（森林用地、草业用地、农业用地和城镇用地）和环境因子的关系.结果表明:①受损样点的ALT（海拔）、WT（水温）、EC、ρ（NH₄+-N）和ρ（PO₄3--P）均显著高于参照样点.②受损样点捕食者、刮食者与撕食者的相对丰度、丰富度及密度、直接收集者丰富度、刮食者的Shannon-Wiener指数及Pielou指数、直接收集者与捕食者Margalef指数和刮食者Simpson指数均显著低于参照样点,而直接收集者的相对丰度则显著高于参照样点.③Spearman相关性分析结果表明,农业用地和城镇用地比例增加会造成河流水质恶化及大型底栖动物FFGs结构发生变化.④CCA结果表明,EC是影响大型底栖动物FFGs结构分布的主要环境因子.研究显示,大型底栖动物FFGs对太子河流域农业活动与城镇化的响应敏感,可以为利用大型底栖动物FFGs监测流域环境压力提供理论支持.      

东苕溪鱼类生物完整性评价河流健康体系的构建与应用

以东苕溪流域为研究区域,建立基于鱼类生物完整性指数(IBI)的河流健康评价指标体系.采样点来自2个不同的生态区,共建立了2套不同的IBI评价指标体系和标准.上游支流样点均来自浙闽山地常绿阔叶林生态区,从而建立了东苕溪上游支流的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、平鳍鳅科鱼类物种数百分比(M5)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、无脊椎动物食性鱼类个体百分比(M13)、植食性鱼类个体百分比(M14)、敏感性鱼类个体百分比(M1)7个参数指标.中下游样点均来自长江三角洲城镇及城郊农业生态区,建立了东苕溪中下游区域的IBI指标体系:即鱼类总物种数(M1)、虾虎鱼科鱼类物种数百分比(M4)、中国土著鱼类物种数百分比(M6)、Shannon-Wiener多样性指数(M7)、上层鱼类物种数百分比(M8)、中上层鱼类物种数百分比(M9)、植食性鱼类个体百分比(M14)、借助贝类产卵鱼类物种数百分比(M21)、鱼类总个体数(M22)、畸形、患病鱼类个体数百分比(M23)等10个参数指标.河流健康状态划分为5个健康等级:即“健康”、“一般”、“较差”、“极差”和“无鱼”.应用IBI指标体系评价东苕溪流域的45个观测点的河流健康状况,结果显示东苕溪流域绝大多数河段的健康状况处于“一般”和“较差”水平.2011年,东苕溪中下游河段的健康状态较2010年有所改善,然而上游支流的健康状态较2010年有所下降.     

基于3个生物评价指数的滦河上游水质评价研究

对滦河上游布设的10个监测站点分别于2012年和2015年进行了四次大型无脊椎底栖动物采样,并对其种类区系组成、密度及分布进行了统计分析.在基于大型无脊椎底栖动物进行水质评价的过程中,分别使用需氧有机体百分率、Shannon-Wiener生物多样性指数和BI生物指数对滦河上游的水质状况进行评价,并获得了基于三个指数的各站点的水质情况.在分析各站点的水质评价结果的一致性和差异性的基础上,对三个指数用于水质评价的可行性和合理性进行了讨论.