大罗圈沟河水生生物多样性及水质评价.pdf
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1、第 38 卷第 3 期大大 连连 海海 洋洋 大大 学学 学学 报报Vol.38 No.32 0 2 3 年 6 月JOURNAL OF DALIAN OCEAN UNIVERSITYJune 2 0 2 3DOI:10.16535/ki.dlhyxb.2022-233文章编号:2095-1388(2023)03-0504-11大罗圈沟河水生生物多样性及水质评价赵晨1,孙佳伟1,2,尹增强2,王慧博1,王乐1,宋聃1,都雪1,赵玉财3,孙洋3,霍堂斌1(1.中国水产科学研究院黑龙江水产研究所,寒地水域水生生物保护与生态修复重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150070;2.大连海洋大学 海洋科技与环
2、境学院,辽宁 大连 116023;3.通化县农业农村局,吉林 通化 134100)摘要:为探究大罗圈沟河特有鱼类省级水产种质资源保护区水生生物群落分布特征与环境因子间的响应关系,于 2021 年 56 月在大罗圈沟河及其支流共设置 14 个采样点,对鱼类、浮游植物、浮游动物和大型底栖动物的群落结构特征及水环境理化现状进行调查。结果表明:大罗圈沟河共调查到鱼类 6 目 8 科 25 种,优势种均为冷水性鱼类,物种丰富度干流优于支流,生物多样性实验区优于核心区;浮游植物共检出 4 门39 种,硅藻门为优势类群,浮游植物生物量存在空间异质性,物种均匀度指数核心区与实验区间存在显著性差异(P0.03
3、及大型底栖动物 Y0.1 为优势种,鱼类相对重要性指数 IRI400 时为优势种。505第 3 期赵晨,等:大罗圈沟河水生生物多样性及水质评价1.3 数据处理采用 SPSS 22 软件进行单因素方差分析,采用Canoco 5.0 软件分析水生生物与环境因子间的关系,采用 PRIMER 6.0 统计软件进行聚类分析。试验数据以平均值标准差(meanS.D.)表示,显著性水平设为 0.05,极显著性水平设为 0.01。2 结果与分析2.1 环境因子特征根据地表水环境质量标准(GB 38382002),大罗圈沟河干流及主要支流整体属于类水质(总氮不作为日常水质评价指标),其中,核心区的水坝(S1)和
4、石湖(S2)属于类水质,其他采样点均属于类水质,限制因子主要为总磷(表 1)。对各采样点间环境因子统计分析显示:水温、pH 和电导率 3 个环境因子在各采样点间存在显著性差异(P0.05),下游实验区这 3 个因子的值均显著高于上游核心区及支流(P0.05),实验区总磷、总氮、高锰酸盐指数、氨态氮、正磷酸盐和亚硝态氮的浓度均略高于核心区(P0.05)(表 1)。表 1 大罗圈沟河水体理化特征Tab.1 Physicochemical characteristics of the Daluoquangou River调查区域survey area水温/WT酸碱度pH溶解氧/(mgL-1)DO流速
5、/(ms-1)Vel电导率/(scm-1)Cond 总磷/(mgL-1)TP总氮/(mgL-1)TN高锰酸盐指数/(mgL-1)CODMn氨态氮/(mgL-1)NH+4-N正磷酸盐/(mgL-1)SRP亚硝态氮/(mgL-1)NO-2-N核心区core zone14.630.29a7.210.26a11.000.20a0.520.12a56.709.35a0.020.01a1.820.18a0.300.05a0.060.06a0.0050.002a0.030.01a实验区experimental area17.561.88b8.050.31b10.540.89a0.820.39a98.0426
6、.04b0.050.03a2.330.21a0.730.12a0.130.14a0.0140.130a0.040.02a支流branch13.670.58a7.570.28a11.880.43a0.550.12a49.787.80a0.030.02a1.750.66a0.420.80a0.120.11a0.0140.007a0.050.02aP 值 P value0.0010.0050.5380.1800.0020.3912.3171.0110.6170.3460.234F 值 F value8.762 14.7220.6572.01411.8621.0240.1450.3950.5041.1
7、691.661 注:同列中标有不同字母者表示组间有显著性差异(P0.05)。Note:The means with different letters within the same column are significantly different in the groups at the 0.05 probability level,and the means with the same letter within the same column are not significanly different.2.2 水生生物群落结构2.2.1 鱼类在大罗圈沟河干流、支流共调查到鱼类 6
8、目 8 科 25 种,其中,鲤形目最多,为 2 科18 种,占总种类数的 72%;典型冷水性鱼类 4 目 4科 6 种,占总种类数的 24%,鱼类种类数干流明显优于支流(表 2)。基于鱼类相对重要性指数计算结果(IRI400 为优势种)显示:核心区优势种为花江鱥(Phoxinus czekanowskii)(IRI=1 759.74)、杂色杜父鱼(Cottus poecilopus)(IRI=850.26);实验区优势种为洛氏鱥(Phoxinus lagowskii)(IRI=417.99);保护区外的支流优势种为花江鱥(IRI=1 177.42)。大罗圈沟河各区域平均单位捕捞努力量渔获量(C
9、PUE)为 34.37 ind./(netd),实验区 CPUE 最高,为 47.80 ind./(netd)。保护区现有鱼类中,东北七鳃鳗和细鳞鲑为国家二级保护野生动物,中国生物多样性红色名录内陆鱼类 中将东北七鳃鳗列为易危等级(VU),细鳞鲑列为濒危等级(EN)。2.2.2饵料生物在大罗圈沟河各采样点共鉴定出浮游植物 4 门 39 种,其中,硅藻门(Bacillario-phyta)占 比 最 多,为 21 种,占 种 类 总 数 的53.85%,绿藻门(Chlorophyta)次之,为 16 种,蓝藻门(Cyanophyta)和金藻门(Chrysophyta)各1 种,硅藻门在种类数上为
10、优势种群。共鉴定出浮游动物 4 类 32 种,其中,轮虫种类数最多,为13 种,占比为 38.24%,桡足类次之,为 10 种,枝角类为 7 种,原生动物最少,为 2 种。共鉴定出大型底栖动物 2 门 2 纲 6 目 18 科 26 种,其中,节肢动物门(Arthropoda)5 目 17 科 25 种,占比为96.15%;软体动物门(Mollusca)1 目 1 科 1 种,在所有种类中蜉蝣目(Ephemeroptera)种类最多,为 8 种,毛翅目次之,为 7 种。大罗圈沟河浮游植物、浮游动物平均丰度及生物量均以实验区最高,分别为 1 412.89104 ind./L、0.282 mg/L
11、,477.91 ind./L、0.09 mg/L;而大型底栖动物以核心区最高,分别为 146.68 ind./m2、6.36 g/m2(表 3)。浮游植物平均生物量仅实验区 605大连海洋大学学报 第 38 卷表 2 大罗圈沟河鱼类种类组成名录及生态类型Tab.2 Species composition and ecological types of fishes in the Daluoquangou River物种 species干流 mainstream支流 branch摄食功能群FFG适温类型ST栖息地类型HT濒危状况ES七鳃鳗目(Petromyzoniformes)东北七鳃鳗(Lam
12、petra morii)+OCWSTVU鲑形目(Salmoniformes)细鳞鲑(Brachymystax lenok)+CCWSTEN马口鱼(Opsarichthys bidens)(+)CWWSTLC洛氏鱥(Phoxinus lagowskii)+OCWSTLC花江鱥(Phoxinus czekanowskii)+OCWSTLC(Hemiculter leucisculus)+OWWSELC黑龙江鳑鲏(Rhoeus seniceus)+OWWSELC大鳍鱊(Acheilognathus macrpterus)+OWWSELC东北鰁(Sarcocheilichthys lacustris)
13、+OWTSELC宽鳍鱲(Zacco platypus)+CWTSTLC鲤形目(Cypriniformes)瓦氏雅罗鱼(Leuciscus waleckii)(+)OCWSELC扁吻鮈(Pungtungia herzt)(+)OWWSTLC麦穗鱼(Pseudorasbora parva)+OWWSELC平口鮈(Ladislavia taczanowskii)+OWWSTLC棒花鱼(Abbotrtina rivularis)+OWWSELC鲤(Cyprinus carpio)(+)OWWSELC银鲫(Carassius auratus gibelio)+OWWSELC北方须鳅(Barbatula
14、barbatula nuda)+OWWSELC北方花鳅(Cobitis granoei)+OWWSELC北方泥鳅(Misgurnus bipartitus)+OWWSELC鲇形目(Siluriformes)鲇(Silurus asotus)+CWWSELC葛氏鲈塘鳢(Perccottus glehnii)+CWWSELC鲈形目(Perciformes)褐吻鰕虎鱼(Rhinogobius brunneus)+CWWSELC子陵吻鰕虎鱼(Rhinogobius giurinus)+CWWSELC鮋形目(Scorpaeniformes)杂色杜父鱼(Cottus poecilopus)+CCWSTLC
15、 注:+本次采集;(+)走访及市场调研结果;O杂食性;C肉食性;CW冷水性;WW暖水性;SE定居性鱼类;ST溪流性鱼类;EN濒危,VU易危;LC无危。Note:+fish were found in the sampling sites;(+)fish were found by interview;Oomnivores;Ccarnivorous;CWcold-water fish;WWwarm water species;SEsettlement fish;STstream fish;ENendangered;VUvulnerable;LCleast concern.表 3 大罗圈沟河水生生
16、物丰度及生物量Tab.3 Abundance and biomass of aquatic organisms in the Daluoquangou River调查区域 survey area鱼类 fishCPUE/(-1d-1)浮游植物 phytoplankton浮游动物 zooplankton大型底栖动物 macrozoobenthos丰度/(ind.L-1)生物量/(mgL-1)丰度/(ind.L-1)生物量/(mgL-1)丰度/(ind.m-2)生物量/(gm-2)核心区 core area32.97742.551040.126443.230.08146.686.36实验区 expe
17、rimental area47.801 412.89104 0.282477.910.09103.763.12支流 branch22.34670.34104 0.108318.940.07113.464.68与核心区、支流间有显著性差异(P0.05),浮游动物平均丰度仅核心区与支流间有显著性差异(P0.05)。大罗圈沟河饵料生物优势种见表 4,其中浮游动物优势种最多(5 种)。2.3 水生生物多样性大罗圈沟河鱼类 Shannon-Wiener 多样性指数(H)为 2.013.37,浮游植物为 1.362.84,浮游动物为 1.92 3.81,大型底栖动物为 1.65 3.12;鱼类 Simps
18、on 多样性指数(D)为 0.67 0.88,浮游植物为 0.410.84,浮游动物为 0.790.94,大型底栖动物为 0.470.85;鱼类 Pielou 均匀度指数(J)为 0.720.91,浮游植物为 0.610.98,浮游动物为 0.81 0.97,大型底栖动物为0.690.98(图2)。浮游植物 J 在核心区与实验区间有显著性差异(P0.05)。水生生物多样性干流优于支流,鱼类、浮游动物生物多样性实验区优于核705第 3 期赵晨,等:大罗圈沟河水生生物多样性及水质评价表 4 大罗圈沟河饵料生物优势种Tab.4 Dominant species of food organisms i
19、n the Daluoquangou River饵料生物类群food organisms guilds优势种dominant species优势度Y丰度/(ind.L-1or ind.m-2)density生物量/(mgL-1 or gm-2)biomass浮游植物phytoplankton细小平裂藻(Merismopedia minima)扁圆卵形藻(Cocconeis placentula)钝脆杆藻(Fragilaria ca pucina)螺梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)0.070.060.050.03948.231040.172浮游动物zooplankto
20、n广布中剑水蚤(Mesocyclops leuckarti)钟形钟虫(Vorticella campanula)僧帽溞(Daphnia cucullata)汤匙华哲水蚤(Inocalanus dorrii)长三肢轮虫(Filinia longiseta)0.110.070.070.050.03413.360.08大型底栖动物macrozoobenthos小蜉属一种(Ephemerelus sp.1)高翔蜉属(Epeorus sp.)齿角石蚕属(Psilotreta sp.)0.310.170.10121.304.72图 2 大罗圈沟河水生生物多样性指数的空间分布Fig.2 Spatial di
21、stribution of diversity indexes of aquatic organisms in the Daluoquangou River心区,浮游植物、大型底栖动物生物多样性核心区优于实验区。2.4 水生生物群落差异非度量多维尺度排序(NMDS)分析 显 示(图 3),大罗圈沟河鱼类群落结构在实验区及核心区存在空间差异性,根据 50%的一致性可分为4 类,核心区及 4 条支流聚为一类,主要贡献种为花江鱥,上游的实验区单独作为一类,主要贡献种为洛氏鱥,11 号和 13 号点位支流各作为一类,实验区及核心区主要分歧种为麦穗鱼和花江鱥。浮游植物以40%的一致性可分为2 类,其中,
22、核心区和支流聚为一类,主要贡献种为细小平裂藻,实验区主要贡献种为细小平裂藻和卵圆双眉藻,这两类的主要分歧种为卵圆双眉藻、细小平裂藻和偏肿桥弯藻。浮游动物以30%的一致性可分为3 类,核心区的 1 号和 2 号点位聚为一类,主要贡献种为钟形钟虫,实验区 5 条支流共 10 个点位可聚为一类,主要贡献种为汤匙华哲水蚤和广布中剑水蚤,最上游的实验区 8 号和 13 号点位支流聚为一类,主要贡献种为长三肢轮虫,汤匙华哲水蚤为各区域的主要分歧种。大型底栖动物以 45%一致性可分为 4 类,核心区与实验区间空间差异性较小,各类间主要贡献种及分歧种均为小蜉属一种和高翔蜉属。2.5 水生生物与环境因子的关系基
23、于水生生物群落数据的 DCA 分析显示,大罗圈沟河鱼类、浮游植物、浮游动物和大型底栖动物均选择线性模型 RDA 识别影响物种分布的关键环境 因 子,前 两 个 排 序 轴 累 计 解 释 贡 献 率 为805大连海洋大学学报 第 38 卷95.79%、99.95%、91.37%、99.00%,物种和环境因子相关系数均接近 1,能够较好地反映物种与环境间的关系。从图 4 可见:鱼类主要集中在第四象限,显 著 影 响 因 子 为 Cond(F=11.6,P=0.004),鲤科、鳅科、鲇科和塘鳢科鱼类均与pH、WT、TN、Cond 和浮游动物呈正相关;东北七鳃鳗、杂色杜父鱼均与 DO 呈正相关,与
24、TP 呈负相关。对浮游植物显著影响的环境因子为 WT图 3 大罗圈沟河水生生物群落结构的空间变化Fig.3 Spatial variation of aquatic communities in the Daluoquangou River图 4 大罗圈沟河水生生物与环境因子的 RDA 分析Fig.4 RDA analysis of aquatic organisms and environmental factors in the Daluoquangou River905第 3 期赵晨,等:大罗圈沟河水生生物多样性及水质评价(F=9.6,P=0.010)、NH+4-N(F=7.7,P=0.
25、017)和 CODMn(F=6.9,P=0.022),金藻门和硅藻门均与 TP 和 WT 呈正相关,与浮游动物呈负相关;绿藻门与 TP、WT 呈负相关;蓝藻门与 CODMn、Vel和 NH+4-N 呈负相关。虽无显著影响浮游动物群落结构的环境因子,但主要影响因子为大型底栖动物(F=2.3,P=0.096),原生动物与 TN、WT 和 DO呈正相关,而桡足类则相反;轮虫和枝角类均与TP、鱼类呈正相关,与 Vel、NH+4-N 呈负相关。对大型底栖动物群落结构显著影响的环境因子为 WT(F=5.8,P=0.008)和 pH(F=3.9,P=0.044),基眼目、双翅目、蜉蝣目和半翅目均与 WT、浮
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