长江干流南京段底栖动物群落特征及环境因子相关性研究.pdf
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1、第15卷第4期2023年7 月长江干流南京段底栖动物群落特征及环境因子相关性研究环境监控与预警Environmental Monitoring and ForewarningVol.15,No.4July 2023D0I:10.3969/j.issn.1674-6732.2023.04.004孙洁梅,梅卓华,皮亚洲,王芬,夏成红,章翔,闻欣(江苏省南京环境监测中心,江苏南京2 10 0 13)摘要:于2 0 19 一2 0 2 1年春、秋季在长江干流南京段设置6 个调查点位对水体理化因子、底栖动物群落特征开展调查研究。采用典范对应分析方法(CCA)分析了底栖动物与环境因子的响应关系。结果表明,
2、共检出35种底栖动物,分属3门6 纲12目19 科30 属,昆虫纲为优势纲。各监测点位的底栖动物检出种类数相差较大,最多检出2 1种,最少检出11种。春季优势种为霍甫水丝蚓,秋季优势种为齿吻沙蚕。底栖动物物种密度为2 17 6 个/m,春季的底栖动物平均密度(139个/m)略高于秋季(12 5个/m),底栖动物平均密度年度排序为:2 0 19 年 2 0 2 0 年 2 0 2 1年。各监测点位的香农-威纳(Sh a n n o n-W i e n e r)多样性指数为2.9 3.5,水质状况处于良好和优秀之间。CCA分析结果表明,高锰酸盐指数和溶解氧对南京段底栖动物群落结构物种时空分布影响较
3、大且大部分群落特征物种分布在含氮营养盐较低的水域,高浓度的含氮营养盐已经对南京段底栖动物产生了负面影响。关键词:底栖动物;环境因子;香农-威纳多样性指数;典范对应分析;高锰酸盐指数;溶解氧中图分类号:X52;Q958.8文献标志码:B文章编号:16 7 4-6 7 32(2 0 2 3)0 4-0 0 2 3-0 7Community Characteristics and Correlation of Environmental Factors of Benthos inNanjing Section of Changjiang RiverSUN Jiemei,MEI Zhuohua,PI
4、Yazhou,WANG Fen,XIA Chenghong,ZHANG Xiang,WEN Xin(Nanjing Environmental Monitoring Center of Jiangsu Province,Nanjing,Jiangsu 210013,China)Abstract:Six sites were set up in the spring and autumn from 2019 to 2021 in Nanjing section of the Changjiang River main streamto investigate the physicochemica
5、l factors and benthic community characteristics.The response relationship between benthos andenvironmental factors was analyzed by canonical correspondence analysis(CCA)method.The results showed that a total of 35benthic species were detected,belonging to 3 phyla,6 classes,12 orders,19 families,30 g
6、enera,and insecta was thedominant class.The number of benthic species detected at each monitoring site varied greatly,with a maximum of 21species and a minimum of 1l species.In spring,the dominant species was Limnodrilus hofimeisteri,and in autumn,thedominant species was Nephthys sp.The density of b
7、enthic animals in Nanjing section ranged from 2 to 176 ind./m,andthe average density of benthic animals in spring(139 i n d./m)w a s s l i g h t l y h i g h e r t h a n t h a t i n a u t u mn (130 i n d./m).The annual average density was ranked as 2019 2020 2021.Shannon-Wiener diversity index at eac
8、h monitoring site ranged from2.9 to 3.5,indicating good or excellent water quality.CCA showed that the effects of permanganate index and dissolved oxygen onthe temporal and spatial distribution of benthic community structure were significant.The CCA ordination showed that most ofthe characteristic s
9、pecies distributed in the waters with low nitrogen content,showing that high nitrogen content had a negative effecton the benthic fauna in the Nanjing section of the Yangtze River.Key words:Benthic animals;Environmental factor;Shannon-Wiener diversity index;Canonical correspondence analysis(CCA);Per
10、manganate index;Dissolved oxygen收稿日期:2 0 2 2-0 6-2 0;修订日期:2 0 2 3-0 2-13基金项目:江苏省环境监测科研基金资助项目(2 117,2 12 3)作者简介:孙洁梅(19 7 4一),女,高级工程师,硕士,从事生态环境监测工作。23一第15卷第4期底栖动物是指生活史的全部或大部分时间生活于水体底部的水生动物群。以悬浮物摄食和沉积物摄食居多。由于多数底栖动物长期生活在底泥中,具有区域性强,迁移能力弱等特点,因此对环境污染及变化回避能力相对较差,群落的破坏和重建需要较长的时间。不同种类底栖动物对环境条件的适应性及对污染等不利因素的耐受
11、力和敏感程度不同,是应用最为广泛的指示生物 1-2 。作为河流生态系统的重要组成生物,底栖动物对维持河流生态系统的完整性起着重要的作用,能够较好地反映过去一段时间内水体受干扰和胁迫的累积效应 3,因此底栖动物的种群结构、优势种类、数量等可以反映水体的质量状况。研究大型底栖动物时空分布特征,并分析其与环境因子的响应关系,对有效指示河流生态系统健康和河流生态修复具有重要意义。现于2 0 19 一2 0 2 1年春、秋季对长江干流南京段的底栖动物进行调查,分析底栖动物群落特征及其对环境因子的响应,研究结果可为长江生物多样性研究积累重要的基础数据,并为长江大保护和10 年禁渔成效分析提供数据支撑。1研
12、究方法1.1调查时间2019一2 0 2 1年春季(4月)和秋季(9 月)对长江干流南京段开展了6 次调查。1.2调查点位采样断面分布遵循代表性和可行性的原则 3-4,结合现有的水质监测断面及不同的水域功能,沿着长江人出南京段内共布设6 个采样点位(N1一N6)。长江干流南京段底栖动物采样点位分布示意见图1。N孙洁梅等,长江干流南京段底栖动物群落特征及环境因子相关性研究至最低分类单元,一般到属或种。1.4水质理化指标与分析方法水样采集、保存和管理、样品分析分别参照地表水和污水监测技术规范(HJ/T91一2 0 0 2)、水质样品的保存和管理技术规定(HJ493一2009)、地表水环境质量标准(
13、GB3838一2002)【7 等相关规范标准执行。水温(WT)、溶解氧(DO)、p H 值等在现场进行测定并记录。WT和DO采用YSI550A溶氧仪(美国YSI维赛)测定,pH值采用便携式水质快速测定仪赛莱默分析仪器(北京)有限公司测定。1.5数据处理与分析1.5.1底栖动物群落指数底栖动物群落指数采用香农一威纳(Sh a n n o n-W i e n e r)多样性指数(H)、Pi e lo u 均匀度指数(J),用优势度值(Y)确定大型底栖动物的优势种,计算公式如下:H=-2(10g2NN式中:n;物种i的密度,个/m;N底栖动物的总密度,个/m;S物种种类数。H对应水质状况评价标准如下
14、:H3.0,优秀;2.0H3.0,良好;1.0 H2.0,中等;0 0.02时,确定该物种为优势种。1.5.2数据分析在MicrosoftExcel2010完成所有数据的整理江宁区图例江苏长江干流采样点位区县边界10km及基础分析工作,采用IBMSPSSStatistics20进行斯皮尔曼(Spearman)秩相关分析,采用典范对应分析法(CCA)对底栖动物与环境因子之间的关系进行排序分析。第15卷第4期2结果与分析2.1水质理化因子2019一2 0 2 1年南京段月平均水温为7.429.8,p H 值为 7.0 0 8.47,p(D0)为 6.0 2 11.50mg/L,高锰酸盐指数为1.4
15、 3.3mg/L,p(总磷)为0.0 30.17 mg/L,p(总氮)为1.432.90mg/L,p(氨氮)为0.0 2 0.44 mg/L。根据G B38 38 一2 0 0 2,对监测季节的水质进行评价,春、秋季pH值、DO、高锰酸盐指数、氨氮、总磷年均值属于I一类水质标准。2 0 19 一2 0 2 1年春、秋季南京段水质理化因子年均值变化见表1。南京段各监测点位水温为8.8 0 2 9.2,pH值为 7.35 8.0 0,p(D0)为 6.0 2 9.8 1 mg/L,p(氨环境因子电导率/(s:c m )水温/pH值p(DO)高锰酸盐指数p(氨氮)p(总磷)p(总氮)2.2底栖动物群
16、落组成南京段6 个调查点位累计检出35种底栖动物,分属3门6 纲12 目19 科30 属。其中节肢动物门昆虫纲5科12 种,占分类单元数的34.3%;节肢动物门甲壳纲5科8 种,占分类单元数的22.9%;环节动物门寡毛纲1科5种,占分类单元数的14.3%;软体动物门瓣鳃纲和腹足纲均为3科4种,分别占分类单元数的11.4%;环节动物门多毛纲2 种,占分类单元数的5.7%。各监测点位的底栖动物检出种类数相差较大,其中N3点位检出的底栖动物种类数量最多,为2 1种;N1点位检出的底栖动物种类数量最少,为11种。各监测点位底栖动物种类数量排序为:N3N2=N4=N5N6N1。春季共检出3门4纲18 种
17、底栖动物,种类数排在前面的分别为昆虫纲、甲壳纲和寡毛纲,依次为8,5和3种;秋季共检出3门6 纲32 种底栖动物,种类数排在前面的分别为昆虫纲、甲壳纲和寡毛纲,依次为11,7 和5种。孙洁梅等,长江干流南京段底栖动物群落特征及环境因子相关性研究年均值变化环境因子春季电导率/(us:cm)284.72 10.05水温/14.96 1.53pH值7.79 0.17p(DO)8.40 0.80高锰酸盐指数1.66 0.19p(氨氮)0.06 0.03p(总磷)0.065 0.011p(总氮)1.87 0.100表2 南京段各监测点位水质理化因子数值空间变化(春、秋季)N1N2286.67 11.06
18、290 15.2821.73 6.61 21.93 6.747.81 0.127.72 0.147.45 0.847.71 0.851.87 0.351.9 0.390.06 0.0140.05 0.0230.063 0.0090.065 0.0081.9 0.111.94 0.112023年7 月氮)为0.0 2 0.11mg/L,p(总磷)为0.0 50.09mg/L,p(总氮)为1.7 5 2.18 mg/L。南京段各点位水质理化因子数值空间变化见表2。表12 0 19 2 0 2 1年春、秋季南京段水质理化因子秋季292.04 16.7027.98 1.297.79 0.196.91
19、0.512.12 0.280.073 0.0230.070 0.0091.91 0.13mg/LN3N4291.67 14.94283.94 12.5421.48 6.5321.03 5.697.84 0.167.81 0.277.61 0.967.82 1.261.81 0.241.93 0.320.05 0.0340.06 0.0190.066 0.0090.076 0.0121.83 0.051.865 0.16春季优势种为霍甫水丝蚓,密度为33个/m,占年平均密度的2 3.9%;4月份优势度(Y)0.02的底栖动物种属主要有霍甫水丝蚓、苏氏尾鳃蚓、多足摇蚊、隐摇蚊、齿吻沙蚕和钩虾;秋季
20、优势种为齿吻沙蚕,密度为2 6 个/m,占年平均密度的2 1.0%;9 月份Y0.02的底栖动物种属主要有霍甫水丝蚓、苏氏尾鳃蚓和齿吻沙蚕。2019一2 0 2 1年南京段累计检出的底栖动物35种属的出现频率见表3。由表3可见,检出频率最高的是霍甫水丝蚓,排在第2 位的是齿吻沙蚕。中华河蚓、细、伟蜓、单叶沙蚕、闪蚬、旋螺、圆扁螺、团水虱和浪漂水虱均属偶尔检出的种属。表32 0 19 一2 0 2 1年南京段底栖动物种属出现的频率底栖动物种属名称出现频率/%霍甫水丝蚓Limnodrilushoffmeisteri巨毛水丝蚓Limnodrilus grandisetosus克拉泊水丝蚓Limnod
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