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自三峡水库蓄水后,库区漫长的库岸线上形成了数量众多的大小库湾,这些巨大水面为渔业发展提供了广阔空间。库区水位涨落落差高达30 m,这会导致消落带大量的营养物质随水位涨落从陆地进入水体,并在流速缓慢的条件下沉积在库底,进而导致水体富营养化。支流库湾由于水流减缓、水体扩散能力减弱,污染物的滞留时间延长,水体富营养化现象严重,一些支流库湾水体甚至达到重度富营养化[1-2]。为有效利用水面资源,同时优化库区水域生态环境,进而改善水质,重庆市“十二五”渔业发展规划重点布局三峡库区天然生态渔业发展,重庆三峡生态渔业发展有限公司自2010年起在重庆段的一些库湾建设生态牧场,发展生态渔业[2-3]。位于重庆忠县的甘井河库湾为生态牧场建设和运营的试点示范,甘井河生态牧场面积约8 km2,主要放养滤食性的鲢、鳙,不进行人工投饵施肥,靠摄食天然饵料生长,进行生态养殖[4]。迄今为止,该生态牧场已运行约10年,但此种养殖模式对库湾水生态环境的影响效应的研究主要集中在水体理化和浮游生物方面[4-6],对底栖动物的影响效应目前尚不清楚。
底栖动物是水生态系统的重要组分,既充当着消费者又充当着分解者,在水生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要作用,常用于指示水生态系统的变化[7]。此外,底栖动物是鱼类的重要饵料来源,特别是一些杂食性鱼类,而杂食性鱼类也是肉食性鱼类的重要捕食对象,这对维系鱼类资源的多样性具有重要的意义,进而对生态系统产生重要影响。为掌握三峡库区忠县甘井河生态牧场养殖对水生态系统的影响效应,于2018年6月至2019年3月对甘井河库湾底栖动物和水体理化因子进行了调查,对底栖动物的群落结构、现存量、多样性和影响因素进行了深入分析,以期为该水域的水生态环境的保护以及渔业资源利用策略制定提供基础数据和技术支撑。
三峡库区生态牧场底栖动物群落特征及影响因素分析
Analysis of characteristics and influencing factors of macroinvertebrates from ecological ranch in Three Gorges Reservoir
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摘要: 为掌握三峡库区忠县甘井河生态牧场养殖对水生态系统的影响效应,于2018年6月至2019年3月按照季度对底栖动物和环境因子进行了调查。结果表明,生态牧场底栖动物出现37种,主要由寡毛类和水生昆虫组成,常见种和优势种为霍甫水丝蚓、水丝蚓、前突摇蚊和多足摇蚊。寡毛类占据绝对优势地位,数量百分比高达66.67%,其次是水生昆虫,占31.63%。底栖动物平均密度72.58 ind./m2,平均生物量0.092 6 g/m2,与非牧场的香溪河库湾相比,现存量处于较低水平。现存量和多样性夏秋季高于冬春季,空间分布格局为拦网内低于拦网外。偏最小二乘法分析结果表明,水温、盐度、电导率和总溶解固体对寡毛类的密度有重要影响,氧化还原电位、pH和水温对寡毛类生物量有重要影响,pH和氧化还原电位对水生昆虫的密度和生物量均有重要影响。Abstract: To understand the impact of ecological pasture aquaculture on the aquatic ecosystem in Ganjing River of Three Gorges Reservoir located in Zhongxian County, a quarterly investigation of macroinvertebrates and environmental factors was conducted from June 2018 to March 2019. The results showed that there were 37 species of macroinvertebrates in the ecological ranch, mainly composed by oligochaetes and aquatic insects. The common and dominant species were Limnodrilus sp., Procladius sp., Polypedilum sp. and Limnodrilus hoffmeisteri. Oligochaetes occupied the dominant position, with a percentage of 66.67%, followed by aquatic insects, accounting for 31.63%. The average density of macroinvertebrates was 72.58 ind·m−2, and the average biomass was 0.092 6 g·m−2. Compared with the non-pasture Xiangxi River Reservoir Bay, the standing stock was at a lower level. The standing stock and diversity in summer and autumn were higher than that in winter and spring, and the spatial distribution pattern was that inside the net were lower than outside the net. The results of partial least square (PLS) analysis showed that water temperature, salinity, electrical conductivity and total dissolved solids had important effects on the density of oligochaetes. Redox potential, pH and water temperature had important effects on the biomass of oligochaetes. pH and redox potential had important effects on the density and biomass of aquatic insects.
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Key words:
- benthic animals /
- seasonal change /
- spatial pattern /
- environmental factor /
- ecological ranch
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表 1 甘井河水质理化指标
季节 WT/
℃DO/
mg·L−1SPC/
μs·cm−1TDS/
mg·L−1Sal/
g·kg−1pH ORP/
mVNH3-N/
mg·L−1NO3-N/
mg·L−1NO2-N/
mg·L−1TN/
mg·L−1PO4-N/
mg·L−1TP/
mg·L−1Chl-a/
mg·L−1CODMn/
mg·L−1春季 15.9 4.4 398.49 257.93 0.19 8.97 128.17 0.096 0.753 0.018 1.962 0.008 0.12 88.18 4.25 夏季 21.88 5.19 332.32 215.74 0.16 7.93 221.3 0.082 0.982 0.036 1.813 0.013 0.134 69.51 4.25 秋季 26.02 3.07 324.73 210.48 0.15 7.87 217.22 0.181 0.845 0.012 1.081 0.015 0.118 27.25 2.99 冬季 15.31 5.67 381.65 248.18 0.18 8.04 233.96 0.291 1.532 0.0003 2.36 0.05 0.064 1.42 1.07 表 2 三峡库区支流甘井河不同时期大型底栖动物种类组成
序号 门 纲 科 物种 春季 夏季 秋季 冬季 1 环节动物门
Annelida寡毛纲 Oligochaeta 仙女虫科Naididae 仙女虫Nais sp. + + + + 2 普通仙女虫Nais communis + 3 指鳃尾盘虫Dero digitata + + + 4 费氏拟仙女虫Paranais frici + + 5 尖头杆吻虫Stylaria fossularis + 6 印西头鳃虫Branchiodrilus hortensis + 7 颤蚓科Tubificidae 多毛管水蚓Aulodrilus pluriseta + + + + 8 皮氏管水蚓Aulodriluspiguieti + 9 管水蚓Aulodrilus sp. + + 10 霍甫水丝蚓Limnodrilus hoffmeisteri + + + + 11 克拉伯水丝蚓Limnodrilus claparedeianus + + 12 奥特开水丝蚓Limnodrilus udekemianus + 13 巨毛水丝蚓Limnodrilus grandisetosus + + 14 水丝蚓Limnodrilus sp. + + + + 15 正颤蚓Tubifex tubifex + 16 泥蚓Ilyodrilus sp. + 17 河蚓Rhyacodrilus sp. + 18 苏氏尾鳃蚓Branchiura sowerbyi + 19 线蚓科Enchytraeidae 线蚓Enchytraeidae sp. + 20 软体动物门
Mollusca双壳纲 Bivalvia 蚬科Corbiculidae 河蚬Corbicula fluminea + 21 贻贝科Mytilidae 湖沼股蛤Limnoperna lacustris + 22 节肢动物门Arthropoda 甲壳纲Crustacea 长臂虾科Palaemonidae 沼虾Macrobrachium sp. + 23 钩虾科 钩虾Gammarus sp. + 24 昆虫纲Insecta 蠓科 蠓Ceratopogonidae sp. + 25 摇蚊科Chironomidae 长跗摇蚊Tanytarsus sp. + + 26 前突摇蚊Procladius sp. + + + 27 多足摇蚊Polypedilum sp. + + + + 28 摇蚊Chironomus sp. + + + 29 小摇蚊Microchironomus sp. + + 30 流水长跗摇蚊Rheotanytarsus sp. + + 31 长足摇蚊Tanypus sp. + + 32 菱跗摇蚊Clinotanypus sp. + 33 矮突摇蚊Nanocladius sp. + 34 二叉摇蚊Dicrotendipes sp. + 35 拟枝角摇蚊Paracladopelma sp. + 36 隐摇蚊Cryptochironomus sp. + 37 线虫动物门Nematoda 线虫Nematoda sp. + 合计 19 15 21 11 表 3 甘井河底栖动物类群组成比例
类群 数量百分比/% 水生昆虫 31.63 寡毛类 66.77 软体动物 0.64 甲壳类 0.64 其他类群 0.32 表 4 PLS模型构建中自变量和因变量的含义、数据转换形式和转换后的偏态系数
变量类型 变量 变量含义 数据转换 偏度 自变量 WT 水温 无转换 0.116 DO 溶解氧含量 无转换 0.487 SPC 电导率 x2转换 −0.259 TDS 总溶解固体 x2转换 −0.272 Sal 盐度 x2转换 −0.225 pH pH 1/(x-7)2转换 0.252 ORP 氧化还原电位 x2转换 −0.245 NH3-N 氨氮 10log(100 x -1)转换 0.543 NO3-N 硝氮 10log(x +5)转换 0.520 NO2-N 亚硝氮 10log(100 x +1)转换 −0.332 TN 总氮 10log(100 x +1)转换 −0.135 PO4-P 可溶性磷酸盐 10log(100 x)转换 0.144 TP 总磷 10log(100 x -1)转换 0.169 Chl-a 叶绿素a 10log(x +10)转换 −0.271 CODMn 高锰酸盐指数 10log(x +10)转换 0.480 因变量 DOL 寡毛类密度 10log(x +10)转换 0.009 31 DIN 水生昆虫密度 10log(x +10)转换 0.508 BOL 寡毛类生物量 10log(100 x +1)转换 0.330 BIN 水生昆虫生物量 转换$ \sqrt[4]{x} $ 0.401 表 5 用于预测底栖动物各指标的PLS模型参数汇总
因变量 rx2 ry2 Qy2 重要的预测变量 DOL 0.318 0.408 0.360 WT(0.430)、Sal(−0.413)、TDS(−0.403)、SPC(−0.400)、 DIN 0.277 0.152 0.084 pH(−0.535)、ORP(−0.456) BOL 0.298 0.212 0.112 ORP(0.442)、pH(0.428)、WT(0.402) BIN 0.290 0.216 0.146 pH(−0.513)、ORP(−0.437) 注:rx2是模型中自变量的方差比例;ry2是模型中因变量的方差比例;Qy2是模型可以预测的方差比例;表中的变量根据重要性进行排序;表中括号内给出的是自变量的权重值。 -
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