亞熱帶丘陵區(qū)池塘底棲動(dòng)物群落特征與水體面源污染關(guān)系研究

亞熱帶丘陵區(qū)池塘底棲動(dòng)物群落特征與水體面源

污染關(guān)系研究摘要：受農(nóng)業(yè)面源污染影響，池塘水體污染狀況與相關(guān)底棲動(dòng)物群落特征備受關(guān)注。本文以亞熱帶丘陵區(qū)某典型小流域池塘為例，采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法對(duì)流域內(nèi)15個(gè)池塘的底棲動(dòng)物和水體污染情況進(jìn)行調(diào)查分析，探討了底棲動(dòng)物群落特征與季節(jié)和水體污染程度變化的關(guān)系。結(jié)果表明，區(qū)域內(nèi)池塘中底棲動(dòng)物多樣性相對(duì)較低，共采集到底棲動(dòng)物22種，其中以節(jié)肢動(dòng)物居多（14種），耐污性較強(qiáng)的黃色羽搖蚊（Chironomusflaviplumus）、霍甫水絲蚓（Limnodrilushoffmeisteri）和中華長(zhǎng)足搖蚊（Tanypuschinensis）為主要優(yōu)勢(shì)種。季節(jié)變化對(duì)底棲動(dòng)物豐度、生物量有顯著影響，夏季底棲動(dòng)物平均豐度和生物量分別為544ind/m2和1-48g/m2，顯著低于冬季（分別為913ind/m2和6-67g/m2）（P<0-05）。不同底棲動(dòng)物對(duì)水環(huán)境因子表現(xiàn)出不同的響應(yīng)特征，黃色羽搖蚊生物量與溫度（T）呈顯著正相關(guān)，而霍甫水絲蚓和蘇氏尾鰓蚓（Branchiurasowerbyi）生物量則與水體總氮（TN）、氨氮（NH4+-N）呈顯著正相關(guān)（P<0-05）。研究表明，區(qū)域內(nèi)池塘水體整體污染程度相對(duì)較高，底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單且受季節(jié)和水環(huán)境因子影響較大，其中霍甫水絲蚓和蘇氏尾鰓蚓的豐度和生物量對(duì)于反映該區(qū)域池塘水體面源污染狀況具有一定的指示作用。關(guān)鍵詞：池塘；面源污染；底棲動(dòng)物；群落結(jié)構(gòu)特征；水環(huán)境因子Relationshipbetweenthecharacteristicsofzoobenthoscommunityandwaternon-pointsource

pollutioninpondsinsubtropicalhillyareaAbstract:Duetoagriculturalnon-pointsourcepollution,pondwaterpollutionandthecharacteristicsofthezoobenthoscommunityweremattersofgreatconcern.Thispapertakespondsinatypicalsmallwatershedinasubtropicalhillyregionasanexample.Thezoobenthosandwaterpollutionin15pondswereinvestigatedandanalyzedbyfieldinvestigation.Relationshipbetweenseasonalcharacteristicsofthezoobenthoscommunityandwaterpollutionlevelswasdiscussed.Theresultsshowedthatthediversityofzoobenthosinthepondswasrelativelylow.Atotalof22speciesofzoobenthoswerecollected,ofwhicharthropodaccountedforthemajority(14species).ThedominantspecieswereChironomusflaviplumus,LimnodrilushoffmeisteriandTanypuschinensis.Theabundanceandbiomassofzoobenthosweresignificantlyaffectedbyseasonalvariation.Theaverageabundanceandbiomassofzoobenthosinsummerwere544ind/m2and1.48g/m2,respectively,whichweresignificantlylowerthanthoseinwinter(913ind/m2and6.67g/m2,respectively)(P<0.05).TherewasasignificantpositivecorrelationbetweenthebiomassofChironomusflaviplumusandtemperature(T).TherewasasignificantpositivecorrelationbetweenthebiomassofLimnodrilushoffmeiste-ri,Branchiurasowerbyiandtotalnitrogen(TN),andammonianitrogen(NH^-N)(戶＜0.05).Theseresultsindicatedthattheoveralldegreeofwaterpollutioninpondwasrelativelyhigh,whilethecommunitystructureofzoobenthoswassimple.Theyweregreatlyaffectedbyseasonandwaterenvironmentdfactors.TheabundanceandbiomassofLimnodrilushoffmeisteriandBranchiurasowerbyicouldbeusedasindicatorstoreflecttheimpactofnon-pointsourcepollutiononpondwater.Keywords:ponds;non-pointsourcepollution;zoobenthos;communitystructurecharacteristics;waterenvironmentalfactor隨著點(diǎn)源污染不斷得到有效控制，農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題已成為我國(guó)農(nóng)村環(huán)境的最突出問(wèn)題［1］o面源污染量大面廣，污染源分散度高，對(duì)水體污染持續(xù)性較強(qiáng)［2］,容易導(dǎo)致底棲動(dòng)物功能、豐富度和群落結(jié)構(gòu)的改變，因此，水體健康和底棲動(dòng)物的相關(guān)研究備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注［3］，探討池塘底棲動(dòng)物群落特征與水體面源污染的關(guān)系對(duì)于池塘水體面源污染的預(yù)防與修復(fù)治理具有一定的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。目前我國(guó)農(nóng)村地區(qū)以污染物遷移方向?yàn)橹骶€、以小流域或集水區(qū)為單元開(kāi)展綜合生態(tài)治理是治理面源污染的重要方向心。池塘是我國(guó)南方地區(qū)十分常見(jiàn)的小型水體［6-7］，作為小流域水文循環(huán)的重要節(jié)點(diǎn)，對(duì)于調(diào)蓄地表經(jīng)流、抗旱和農(nóng)業(yè)面源污染物消納轉(zhuǎn)化均具有重要作用［8］o同時(shí)，池塘水體水質(zhì)的變化也會(huì)引起包含底棲動(dòng)物在內(nèi)的水生生態(tài)系統(tǒng)特征發(fā)生不同程度的變化，從而進(jìn)一步影響到池塘的生態(tài)功能。底棲動(dòng)物作為池塘等濕地生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的重要參與者，是池塘濕地生態(tài)功能健康的重要標(biāo)志之一閔，在水生生態(tài)系統(tǒng)中扮演消費(fèi)者角色，一方面以細(xì)菌、有機(jī)碎屑顆粒和底棲藻類為食，促進(jìn)水體有機(jī)物降解，另一方面可為魚(yú)類提供天然餌料，加速池塘生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化［10］o由于底棲動(dòng)物對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)敏感，當(dāng)水體受到污染時(shí)，其群落結(jié)構(gòu)及多樣性會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，可對(duì)濕地系統(tǒng)水質(zhì)變化起到指示作用［11］，因此也受到水環(huán)境研究者的廣泛關(guān)注。目前針對(duì)河流水系［12］、湖泊［13］、水庫(kù)［14］等大型水體底棲動(dòng)物的研究常見(jiàn)報(bào)道，與農(nóng)業(yè)面源污染治理密切相關(guān)的小型水體中底棲動(dòng)物的研究則相對(duì)集中于人工濕地［15］，人工濕地與天然池塘之間的底棲動(dòng)物群落特征既有區(qū)別又有聯(lián)系，進(jìn)一步研究天然池塘底棲動(dòng)物群落特征可以反映一個(gè)地區(qū)池塘水體面源污染狀況，建立具有一定指示作用的生物指標(biāo)體系。為此，本研究于2020年7月（夏季）和12月（冬季）對(duì)亞熱帶丘陵區(qū)金井小流域15口典型池塘底棲動(dòng)物物種、豐度、生物量和水體污染情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)采樣調(diào)查，通過(guò)分析兩季池塘水體污染情況和相關(guān)底棲動(dòng)物的群落特征，探討了底棲動(dòng)物群落特征隨季節(jié)和水體污染程度變化的關(guān)系，研究結(jié)果可為池塘水體面源污染的治理修復(fù)提供參考依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。1材料與方法1.1研究區(qū)概況與采樣位點(diǎn)設(shè)置研究區(qū)位于湖南省長(zhǎng)沙縣金井鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)范圍28°30'?28°39'N、113°18'?113°29'E（圖1）,區(qū)內(nèi)平均海拔98-3m，為典型丘陵地貌，屬于典型亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，多年平均氣溫17-1。饑全年無(wú)霜期274d，日照時(shí)數(shù)1663h，熱量充足，多年平均降水量1394-6mm，主要集中于4—7月份。當(dāng)?shù)赝恋乩梅绞街饕修r(nóng)田（36-47%）、茶園（3-40%）、林地（49-01%）等［16］o利用研究區(qū)高分辨率影像（2016年12月，0-5m分辨率），采用ArcGIS軟件完成研究區(qū)內(nèi)森林、農(nóng)田、居民區(qū)、池塘、水庫(kù)和道路等土地利用要素的目視解譯與矢量圖層輸出，按影像解譯結(jié)果，該小流域池塘數(shù)量有2012個(gè)，密度高達(dá)19個(gè)/km2o課題組定期監(jiān)測(cè)其中142個(gè)池塘的圖1池塘采樣點(diǎn)在小流域中的分布Fig.1Distributionofpondsamplingpointsinsmallwatershed水質(zhì)變化，通過(guò)實(shí)地調(diào)查，獲取池塘周邊景觀類型、池塘經(jīng)營(yíng)管理（是否養(yǎng)魚(yú)）和池塘周邊污染物輸入來(lái)源、綜合水質(zhì)情況等基本信息，從142個(gè)池塘中挑選15個(gè)水質(zhì)狀況、污染物來(lái)源、分布區(qū)域和經(jīng)營(yíng)模式等有顯著差異的典型池塘（平均水深約3m）進(jìn)行底棲動(dòng)物群落調(diào)查與采樣分析，采樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。1.2池塘底棲動(dòng)物調(diào)查分別于2020年7月（夏季）和12月（冬季）開(kāi)展兩次底棲動(dòng)物的調(diào)查采樣分析，其中底棲動(dòng)物調(diào)查采用1/16m2彼得森采泥器，每口池塘采用五點(diǎn)取樣法采集底泥樣，泥樣當(dāng)即用60目尼龍網(wǎng)篩清洗后倒入采樣瓶，瓶中加入10%甲醛密封保存后帶回實(shí)驗(yàn)室，再用60目尼龍網(wǎng)篩在自來(lái)水下沖洗，將甲醛洗凈后將網(wǎng)篩內(nèi)的剩余物倒入解剖盤(pán)中，用鑷子將底棲動(dòng)物樣本逐一撿出，放入盛有80%乙醇溶液的離心管中，隨后在光學(xué)顯微鏡下逐個(gè)進(jìn)行物種鑒定和分類計(jì)數(shù)，并用濾紙將底棲動(dòng)物表面水分吸干后在萬(wàn)分之一天平上稱重，最終匯總記錄結(jié)果并換算成單位面積的個(gè)體數(shù)量即豐度（md/m2）和鮮重質(zhì)量即生物量（g/m2）［17］o1.3水樣采集與測(cè)定在進(jìn)行底棲動(dòng)物調(diào)查的同時(shí)采集水樣并帶回室內(nèi)進(jìn)行相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)的分析，部分水體理化指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)定。用哈希便攜式水質(zhì)分析儀（型號(hào)：HQ40d）測(cè)定水溫（T）、酸堿度（pH）和溶解氧（DO），用雷磁DDB-303A便攜式電導(dǎo)率儀測(cè)定電導(dǎo)率（EC）。水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定方法按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第4版）進(jìn)行。氨氮（NH+-N）、硝態(tài)氮（NOj-N）和溶解態(tài)有機(jī)碳（DOC）的測(cè)定方法為將水樣抽濾過(guò)0-45皿膜后，取濾液直接上流動(dòng)注射儀（AA3,德國(guó)SEAL公司）和TOC分析儀（島津Vwp，日本）測(cè)定；總氮（TN）采用堿性過(guò)硫酸鉀消解后用流動(dòng)注射儀（AA3,德國(guó)SEAL公司）測(cè)定；總磷（TP）采用過(guò)硫酸鉀消解后，用鉬酸銨分光光度法測(cè)定［18］。1.4數(shù)據(jù)處理與計(jì)算底棲動(dòng)物群落特征指數(shù)采用優(yōu)勢(shì)度指數(shù)（D確定池塘底棲動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)物種；采用單位面積底棲動(dòng)物的數(shù)量（豐度，ind/m2）和生物量（g/m2）來(lái)評(píng)價(jià)底棲動(dòng)物的數(shù)量特征；采用Shannon-Weiner多樣性指數(shù)（H'）、Margalef豐富度指數(shù)（D）、Pielou均勻度指數(shù)（，）分析底棲動(dòng)物的多樣性特征。各主要指數(shù)的計(jì)算公式為:TOC\o"1-5"\h\zY=AiXFi （1）SH=與0xlnA,） （2）i=1D=（S-1）/lnS （3）J=H/\nS （4）式中：Y為優(yōu)勢(shì)度指數(shù)，當(dāng)Y>0-02時(shí)，確定該物種為優(yōu)勢(shì)種；At為相對(duì)豐度，即種i的個(gè)體數(shù)量占總物種個(gè)體數(shù)量的比例；F為物種i出現(xiàn)的頻率；S為總的物種數(shù)目。水質(zhì)健康評(píng)價(jià)參照有關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范對(duì)相關(guān)水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行限定，本研究中pH的限定范圍取6-50?8-50,處于此區(qū)間內(nèi)為合格；DO限定值取5mg/L，高于5mg/L為合格；NH+-N、NOj-N、TN、TP和DOC的限定值分別取1-00mg/L、1-00mg/L、1-00mg/L、0-20mg/L和6-00mg/L。評(píng)價(jià)方法依據(jù)農(nóng)用水源環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［19］，采用單項(xiàng)污染指數(shù)和負(fù)荷比對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行單項(xiàng)評(píng)價(jià)，再通過(guò)綜合污染指數(shù)對(duì)水體環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行整體評(píng)價(jià)。單項(xiàng)污染指數(shù)計(jì)算公式為：Pi=C/Co （5）式中：Pt為水環(huán)境中污染物i的污染指數(shù)；G為水環(huán)境中污染物i的實(shí)測(cè)值；Co為水環(huán)境中污染物的限量標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)該計(jì)算方法，為了便于累積計(jì)算比較，需對(duì)Pi數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算：當(dāng)PiW1時(shí)表示水環(huán)境未受污染，指標(biāo)合格，標(biāo)準(zhǔn)化值N=Pi；當(dāng)Pi>1時(shí)，表示水環(huán)境受到污染，指標(biāo)不合格，標(biāo)準(zhǔn)化值N=l-0+5xlgPi,由此，在單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，采用兼顧單項(xiàng)污染指數(shù)最大值和平均值的綜合污染指數(shù)Pj進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式為：Pj=J（N京,+N黑）/2 （6）式中：N杯為標(biāo)準(zhǔn)化的最大單項(xiàng)污染指數(shù)，Mve,.為標(biāo)準(zhǔn)化的平均單項(xiàng)污染指數(shù)。依據(jù)水體環(huán)境綜合污染指數(shù)，可將池塘水質(zhì)狀況分為5個(gè)等級(jí)（表1）,對(duì)所研究池塘水質(zhì)的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。表1水體綜合污染指數(shù)分級(jí)Table1Classificationofcomprehensivepollutionindexofwaters等級(jí)綜合污染指數(shù)污染程度污染水平1PjW0-7清潔清潔20-7<PjW1-0尚清潔標(biāo)準(zhǔn)限量?jī)?nèi)31-0<PjW2-0輕污染超出警戒水平42-0<PjW3-0中污染超出警戒水平5Pj>3-0重污染超出警戒水平1.5數(shù)據(jù)分析運(yùn)用單因素方差分析（One-wayANOVA）來(lái)檢驗(yàn)不同類型池塘環(huán)境因子、底棲動(dòng)物群落特征差異的顯著性，采用Duncan's多重比較檢驗(yàn)組間差異。采用皮爾遜相關(guān)分析來(lái)檢驗(yàn)底棲動(dòng)物種類數(shù)、不同類群密度和生物量與主要環(huán)境因子的相關(guān)性，如果P<0-05,則認(rèn)為有顯著相關(guān)關(guān)系，并對(duì)底棲動(dòng)物與環(huán)境因子間進(jìn)行主成分分析（PCA）。以上所有分析在SPSS21-0軟件中完成。使用CANOCO5進(jìn)行冗余分析（RDA）O2結(jié)果與分析2.1池塘水體污染程度與分類對(duì)15個(gè)調(diào)查池塘兩個(gè)觀測(cè)季節(jié)綜合污染指數(shù)的計(jì)算結(jié)果表明，水體污染均達(dá)到輕污染程度以上（Pj>1，圖2）,研究區(qū)池塘水體主要污染物平均值為3-03,超出警戒水平?？傮w上，池塘冬季水體污染程度明顯高于夏季，4、6和13~15號(hào)池塘冬季污染程度有所降低，區(qū)域內(nèi)夏季高溫多雨，冬季低溫少雨，降雨可能是導(dǎo)致兩季污染程度不同的主要原因，13?15號(hào)池塘可能由于周邊地理環(huán)境屬于林地而影響了地表徑流，導(dǎo)致夏季污染程度反而高于冬季，而4號(hào)和6號(hào)池塘周邊為居民地，受人為因素影響較大。根據(jù)實(shí)際調(diào)查結(jié)果，結(jié)合水體污染指數(shù)分級(jí)，可將15個(gè)池塘劃分為3類，即輕度污染（綜合污染指數(shù)1~2級(jí)）：夏季7~12號(hào)塘，冬季7號(hào)塘和13號(hào)塘；中度污染（綜合污染指數(shù)3級(jí)）：夏季1~3號(hào)池塘，冬季11、14和15號(hào)塘；重度污染（綜合污染指數(shù)>3級(jí)）：夏季4~6號(hào)塘和13~15號(hào)塘,冬季1?6、8、9、10和12號(hào)塘。圖2水環(huán)境綜合污染指數(shù)Fig.2Comprehensivepollutionindexofwaterenvironment根據(jù)池塘分類結(jié)果，參照國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838—2002），金井河小流域池塘水體總磷測(cè)定結(jié)果一般可達(dá)到地表水:D類?皿類之間，兩季平均總磷含量?jī)H為0-09mg/L，而總氮一般為V類或劣V類，夏季總氮平均含量為3-98mg/L，地表水W類超標(biāo)率達(dá)到73-3%，冬季總氮和氨氮平均含量甚至高達(dá)6-21mg/L和4-59mg/L，總氮和氨氮地表水V類超標(biāo)率分別為100%和86%以上（表2）,表明總氮和氨氮是金井河流域池塘水體污染的主要指標(biāo)。表2不同污染程度池塘氮磷指標(biāo)Table2Nitrogenandphosphorusindexesofpondsunderdifferentpollutiondegrees季節(jié)污染物類型-池塘污染程度（mg/L）地表水超標(biāo)率（%）輕污染中污染重污染平均值m類w類V類TN1-40±0-19c3-27±0-43b7-25±0-87a3-98±2-6110073-353-3夏季NHJ-N0-30±0-12c2-43±0-36b5-24±1-53a2-23±1-9520-013-36-7TP0-03±0-01c0-12±0-03b0-24±0-07a0-09±0-06000TN2-24±0-78c8-42±2-17b11-26±1-46a6-21±4-52100100100冬季NHj-N0-88±0-42c6-35±0-77b9-04±1-18a4-59±3-8693-386-786-7TP0-10±0-05a0-11±0-03a0-09±0-01a0-10±0-056-700注：地表水超標(biāo)率參照GB3838—2002,同行不同小寫(xiě)字母表示池塘污染程度之間達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著差異水平（P<0-01）。2.2底棲動(dòng)物群落特征對(duì)底棲動(dòng)物種類的調(diào)查結(jié)果顯示，2個(gè)季節(jié)共采集底棲動(dòng)物22種，包括節(jié)肢動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物和軟體動(dòng)物三大類群，節(jié)肢動(dòng)物種類14種，占群落總種數(shù)64%,軟體動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物種數(shù)均為4種,群落結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單（表3）。兩季物種數(shù)略有差異，其中夏季略多為16種，冬季略少為14種。總體而言，研究區(qū)池塘中主要以節(jié)肢動(dòng)物和環(huán)節(jié)動(dòng)物為主，軟體動(dòng)物數(shù)目和種類均較少，耐污性較強(qiáng)的霍甫水絲蚓、黃色羽搖蚊和中國(guó)長(zhǎng)足搖蚊在研究區(qū)域池塘中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。底棲動(dòng)物豐度調(diào)查結(jié)果顯示，夏季和冬季污染程度較低的輕污染池塘均具有較高的底棲動(dòng)物豐度，平均分別為930ind/m2和1808ind/m2（圖3）,隨污染程度的升高底棲動(dòng)物豐度呈顯著下降的趨勢(shì)（P<0-05）,重污染池塘豐度平均僅為251ind/m2（夏季）和352ind/m2（冬季）?？傮w而言，冬季平均豐度（913ind/m2）顯著高于夏季（544ind/m2）。底棲動(dòng)物生物量的變化(圖3)與豐度表現(xiàn)為相同的趨勢(shì)，冬季平均生物量(6-67g/m2)動(dòng)物生物量的變化(圖3)與豐度表現(xiàn)為相同的趨勢(shì)，冬季平均生物量(6-67g/m2)總體上顯著高于夏季(1-48g/m2,P<0-05),且隨污染程度增加底棲動(dòng)物生物量呈顯著增加趨勢(shì)(P<0-05),但冬季中污染和重污染之間生物量差異不顯著(P>0-05)。從池塘不同物種底棲動(dòng)物相對(duì)豐度的變化來(lái)看(圖4),其受季節(jié)影響較大，冬季黃色羽搖蚊和幽■夏季□冬季3000-圖4池塘不同污染程度下底棲動(dòng)物的相對(duì)豐度Fig.4Relativeabundanceofzoobenthosunderdifferent

pollutionlevelsinponds物種分類物種名稱出現(xiàn)頻次優(yōu)勢(shì)度(Y)夏季冬季夏季冬季中華圓田螺Cipangopaludinacathayensis01no<0-001銅銹環(huán)棱螺Bellamyaaeruginosa20<0-001no軟體動(dòng)物膀胱螺Physafontinalis10<0-001no凸旋螺Gyraulusconvexiusculus01no<0-001小土蝸Galbapervia11<0-001<0-001霍甫水絲蚓Limnodrilushoffmeisteri11130-1210-216環(huán)節(jié)動(dòng)物克拉伯水絲蚓Limnodrilusclaparedianus15<0-0010-006蘇氏尾鰓蚓Branchiurasowerb^yi240-0020-006中華顫蚓Tubifexsinicus20<0-001no黃色羽搖蚊Chironomusflaviplumus1380-3190-062紅裸須搖蚊Propsilocerusakamusi230-0020-001花紋前突搖蚊Procladiuschoreus300-001no基弗搖蚊Propsiloceruskiefferulus210-002<0-001中國(guó)長(zhǎng)足搖蚊Tanypuschinensis7110-0340-057平鋏枝角搖蚊Chironomidaeedwardsi10<0-001no節(jié)肢動(dòng)物等葉裸須搖蚊Propsilocerusparadoxus10<0-001no幽蚊Chaoboruslarvae320-0730-031庫(kù)蠓Culicoidessp.360-0010-018龍虱Dytiscussp.01no<0-001日本沼蝦Macrobranchiumnipponense10<0-001no針長(zhǎng)足虻Rhaphiumsp.10<0-001no亞洲瘦螭、Ischnuraasiatica01no<0-001表3不同池塘冬夏兩季底棲動(dòng)物物種及優(yōu)勢(shì)度(Y)Table3Speciesanddominance(Y)ofzoobenthosindifferentpondsinwinterandsummer注：no表示未出現(xiàn)該物種。4000| AaIHPropsilocerusparadoxusIIIschnuraasiatica

Phaphiumsp.IBHChironotnidaeedwardsiiiMacrobranchiumnipponenseDytiscussp.IHCulicoidessp.I?ChaoboruslarvaeTanypuschinensis^9PropsiloceruskiefferulusProcladiuschoreusPropsilocerusakamusiChironomusflaviplumusTubifexsinicus^■1Branchiurasowerbyiis1LimnodrilusclaparedianusIeILimnodrilushoffmeisteri□ZSGalbaperviaGyraulusconvexiusculusIHIPhysafantinalisBellamyaaeruginosaCipangopaludinacathayensis圖3池塘不同污染程度下底棲動(dòng)物豐度和生物量Fig.3Abundanceandbiomassofzoobenthosunder

differentpollutionlevelsinponds

注：不同大、小寫(xiě)字母分別表示污染程度和季節(jié)差異達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯

著水平(P<0-05)蚊相對(duì)豐度明顯要低于夏季，而霍甫水絲蚓冬季的相對(duì)豐度則顯著增加（F<0-01）,庫(kù)蠓、蘇氏尾鰓蚓和克拉伯水絲蚓的相對(duì)豐度在冬季也有一定程度的增加。底棲動(dòng)物相對(duì)豐度受污染程度的影響也較大，總體來(lái)看，黃色羽搖蚊在中度污染池塘中相對(duì)豐度最大，水體污染程度升高會(huì)導(dǎo)致其相對(duì)豐度的下降。同樣，霍甫水絲蚓在總體污染程度較低的夏季，其相對(duì)豐度與污染程度成正比，而在總體污染程度較高的冬季，其相對(duì)豐度則與污染程度成反比。蘇氏尾鰓蚓則在冬季重污染程度池塘中相對(duì)豐度顯著增加（F<0-01）。池塘底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)的分析結(jié)果表明，總體上冬季各項(xiàng)指數(shù)均顯著高于夏季（F<0-05,表4），而多樣性指數(shù)隨水質(zhì)變化的趨勢(shì)基本一致:Shannon-Weiner多樣性指數(shù)（H，）和Margalef豐富度指數(shù)（D）均隨著池塘水體污染程度的升高呈降低趨勢(shì)，而Pielou均勻度指數(shù)（J）變化趨勢(shì)不明顯，且三種多樣性指數(shù)中除了冬季的物種豐富度指數(shù)隨水質(zhì)變化的差異達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平以外（P<0.05），其余指標(biāo)的差異均不顯著（P>0?05）。表4不同污染程度池塘底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)Table4Diversityindexofzoobenthosunderdifferentpollutionlevelsinponds污染程度夏季冬季HJDHJD輕污染0?92±0?46Aa0?76±0?24Aa0?50±0?30Aa1?21±0?53Aa0?71±0?24Aa0?55±0?27Aa中污染0?74±0?48Aa0?68±0?28Aa0?36±0?17Aa0?88±0?16Aa0?74±0?06Aa0?47±0?21Aa重污染0?69±0?30Aa0?73±0?24Aa0?31±0?20Aa0?74±0?25Aa0?72±0?11Aa0?35±0?03Ab平均值0?78±0?44A0.72±0.26A0.39±0.23A0.94±0.36A0.72±0.10A0.46±0.12A注：不同大、小寫(xiě)字母分別表示季節(jié)和污染程度下各指數(shù)差異達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平（P<0?05）。統(tǒng)計(jì)軸特征值統(tǒng)計(jì)軸特征值相關(guān)性解釋率（%）解釋擬合變異（%）Axis10.1500.72814.9934.68Axis20.1320.81313.1530.43Axis30.0740.6597?4317.18Axis40.0580.5935?8213.47表6底棲動(dòng)物群落與環(huán)境因子冗余分析(RDA)結(jié)果Table6Resultsofredundancyanalysis(RDA)ofzoobenthoscommunityandenvironmentalfactors2.3底棲動(dòng)物物種分布與環(huán)境因子的相關(guān)性分析對(duì)池塘水環(huán)境因子的主成分分析（PCA）結(jié)果表明，9個(gè)環(huán)境因子的累計(jì)解釋方差占總方差的75.94%，其中第一（F1）、第二（F2）和第三主成分（F3）的貢獻(xiàn)率分別為36?19%、21.95%和17?81%（表5），表明9種環(huán)境因子均對(duì)底棲動(dòng)物的組成和分布有較為重要的影響。F1主要為TN、NH+-N、TP的組合，且與三者均呈正荷載；F2主要為T、pH、DO、NO「-N組合，與T、DO呈正荷載，與pH、NO「-N呈負(fù)荷載；F3主要為EC和DOC,均呈正荷載。表5環(huán)境因子總方差解釋表Table5Totalvarianceexplainedofenvironmentalfactors成分總計(jì)解釋方差（%）累計(jì)解釋方差（%）F13.25736.1936.19F21.97521.9558.13F31.60317*8175.94通過(guò)前選法和蒙特卡羅檢驗(yàn)排除貢獻(xiàn)小的因子，進(jìn)一步對(duì)6種優(yōu)勢(shì)底棲物種（y>0?02,且出現(xiàn)頻度超過(guò)一次的）霍甫水絲蚓、蘇氏尾鰓蚓、黃色羽搖蚊、中國(guó)長(zhǎng)足搖蚊、幽蚊、庫(kù)蠓的生物量與環(huán)境因子間進(jìn)行RDA分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，總解釋變量達(dá)到41.39%，其中軸1和軸2的解釋率較高，特征值分別為0.150和0.132，分別解釋了14.99%和13.15%的物種數(shù)據(jù)方差變異以及34.68%和30.43%的物種與環(huán)境關(guān)系變異（表6），表明水體環(huán)境對(duì)底棲動(dòng)物的豐度、生物量以及優(yōu)勢(shì)度有重要影響。從RDA排序圖中可知：第一排序軸與N相關(guān)環(huán)境因子呈顯著正相關(guān)，與DO、T呈顯著負(fù)相關(guān)。黃色羽搖蚊與T呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而蘇氏尾鰓蚓和霍甫水絲蚓這兩種耐污能力強(qiáng)的物種則與TN、NH4+-N呈顯著正相關(guān)。第一排序軸上顯示最大正值的主要有霍甫水絲蚓、蘇氏尾鰓蚓、中國(guó)長(zhǎng)足搖蚊和幽蚊等，表明這些物種能夠耐受較高程度污染（圖5）。3討論3.1典型池塘底棲動(dòng)物群落特征及其季節(jié)變化本研究發(fā)現(xiàn)金井小流域池塘兩季底棲動(dòng)物物種組成相對(duì)簡(jiǎn)單，物種多樣性總體上較低，冬季豐度與生物量顯著高于夏季。區(qū)內(nèi)調(diào)查已知的底棲動(dòng)物

圖5底棲動(dòng)物群落與環(huán)境因子冗余分析Fig.5Redundancyanalysis(RDA)ofzoobenthoscommunityandenvironmentalfactors(NH3:氨氮，NO3:硝氮，LimnHoff:霍甫水絲蚓，BranSowr:蘇氏尾鰓蚓，ChirFlav:黃色羽搖蚊，TanpChin:中國(guó)長(zhǎng)足搖蚊,ChaobSp:幽蚊，CulicSp:庫(kù)蠓)僅有22種，物種數(shù)目和多樣性均遠(yuǎn)低于我國(guó)相關(guān)區(qū)域河流、湖泊等大型水體的調(diào)查結(jié)果，如韋建福等［20］在廣西南溪河研究發(fā)現(xiàn)的大型底棲動(dòng)物有208種，王丑明等［21］在洞庭湖的研究共鑒定出大型底棲動(dòng)物圖5底棲動(dòng)物群落與環(huán)境因子冗余分析Fig.5Redundancyanalysis(RDA)ofzoobenthoscommunityandenvironmentalfactors(NH3:氨氮，NO3:硝氮，LimnHoff:霍甫水絲蚓，BranSowr:蘇氏尾鰓蚓，ChirFlav:黃色羽搖蚊，TanpChin:中國(guó)長(zhǎng)足搖蚊,ChaobSp:幽蚊，CulicSp:庫(kù)蠓)金井河流域池塘水體冬季的污染程度總體上明顯高于夏季。研究區(qū)屬于典型亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季低溫少雨，降雨對(duì)稀釋區(qū)域內(nèi)池塘水體的污染物濃度有重要作用。申雅莉等［25］對(duì)金井河小流域調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域池塘TN、TP濃度呈明顯的季節(jié)性變化趨勢(shì)，其中雨季較低而旱季較高，這與本研究的觀測(cè)結(jié)果基本一致，13?15號(hào)池塘冬季綜合污染指數(shù)低于夏季，可能是因?yàn)檫@三個(gè)池塘周邊環(huán)境為林地，與農(nóng)田相比，林地能夠更好地控制徑流養(yǎng)分流失，緩解地下水污染,有利于農(nóng)業(yè)面源污染的控制麗。相應(yīng)地，研究區(qū)冬季底棲動(dòng)物豐度和密度均顯著高于夏季（圖3），其中分布最為廣泛的霍甫水絲蚓和蘇氏尾鰓蚓等耐污種的豐度及生物量均與水體富營(yíng)養(yǎng)化水平呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖5），對(duì)反映池塘水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度具有明顯的指示作用，其豐度及生物量越大，則水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度就越高，這與國(guó)內(nèi)相關(guān)區(qū)域的研究結(jié)果較一致，如超富營(yíng)養(yǎng)化水體中霍甫水絲蚓豐度最高可達(dá)到10524ind/m2［27］，而在中、低富營(yíng)養(yǎng)化水體中僅為27ind/m2［28］，這些均表明面源污染導(dǎo)致的池塘水體富營(yíng)養(yǎng)化變化對(duì)底棲動(dòng)物物種及生物量的影響程度甚至要高于溫度（季節(jié)）變化的影響。水溫主要直接影響搖蚊類、寡毛類水生昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)、繁殖和羽化進(jìn)程㈣，導(dǎo)致其在夏季更為活躍，冬季則以幼蟲(chóng)形態(tài)棲息于底泥之中，因此該類底棲動(dòng)物在冬季的豐度相對(duì)較高，這可能主要決定于該類物種生活史與生活習(xí)性的本性。但是郭寧寧等［30］對(duì)亞熱帶丘陵區(qū)淺水人工濕地（水深20cm左右）的研究表明，夏、秋季濕地底棲動(dòng)物的多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)?？傮w上均高于春、冬季,與本文結(jié)果不盡一致，表明水深可能也是影響底棲動(dòng)物多樣性的重要因素，具體影響機(jī)理尚值得進(jìn)一步深入研究。3.2農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)池塘底棲動(dòng)物群落特征的影響隨污染程度升高，底棲動(dòng)物豐度呈顯著下降趨勢(shì)（P<0-05），多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)均隨著池塘水體污染程度的升高呈降低趨勢(shì)但并未達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著水平（P>0-05），主要面源污染指標(biāo)TN、NH4+-N可能是影響研究區(qū)池塘底棲動(dòng)物群落特征的最主要因素。李麗娟等［31］對(duì)太子河大型底棲動(dòng)物的研究發(fā)現(xiàn)，氮磷等無(wú)機(jī)污染物進(jìn)入河流后會(huì)導(dǎo)致底棲動(dòng)物攝食功能群以收集者功能群和濾食者功能群為主，表明底棲動(dòng)物多樣性受水體污染影響且與污染程度呈負(fù)相關(guān)。對(duì)池塘底棲動(dòng)物豐度、生物量、多樣性指數(shù)和底棲動(dòng)物物種分布與池塘水質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果均顯示，非季節(jié)性分布的霍甫水絲蚓和蘇氏尾鰓蚓這兩種耐污能力較強(qiáng)的物種的豐度和生物量與TN、NH4+-N呈顯著正相關(guān)關(guān)系，表明水體總氮與氨氮濃度是影響本區(qū)域?qū)Φ讞珓?dòng)物物種多樣性和群落構(gòu)成的主導(dǎo)因子，霍甫水絲蚓和蘇氏尾鰓蚓對(duì)反映池塘水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度