基于水生态系统演化驱动因子及空间差异性分析
2019-11-05赵雪松
赵雪松
(辽宁省营口水文局,辽宁 营口 115003)
水生态监测是一种了解、分析和评价水生态的监测工作,主要包括水环境监测和水生生物监测,与传统的水环境监测相比,水生态监测是建立在生态系统完整性基础上的,通过物理、化学、水文、生态和其他技术手段,以监测和测试生态环境中的各种要素、生物与环境之间的关系,以及生态系统的结构和功能。本文以辽宁省为例,以流域为系统,探讨河流水生态空间转换规律,为流域水生态空间尺度提供研究[1-2]。
1 浮游植物与主要驱动因子CCA
1.1 浮游植物与化学因子CCA
与主要化学驱动因子总磷、活性磷、COD为主导一侧响应关系明显的浮游植物物种有库津菱形藻、卵圆双壁藻,与主要化学驱动因子硝酸盐响应关系显著的因子为双头辐节藻、篦形短缝藻,如图1。
图1 浮游植物群落与化学因子CCA
浮游植物和所测化学因子的CCA分析结果,以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终筛选出浮游植物差异显著的化学因子为总磷(p=0.002)、活性磷(p=0.024)、COD(p=0.002)、硝酸盐(p=0.004)。
1.2 浮游植物与物理因子CCA
与电导率、总溶解固体、水温相关性较高的浮游植物物种为齿牙栅藻、尖细栅藻、羽纹藻,与pH相关性较高的浮游植物物种为双头针杆藻、缢缩异极藻,如图2[4]。
图2 浮游植物群落与物理因子CCA
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终筛选出浮游植物差异显著的物理因子为电导率(p=0.002)、总溶解颗粒固体(p=0.004)、水温(p=0.010)、pH(p=0.016)。
1.3 浮游植物与水文因子CCA
尖尾裸藻和端尖月牙藻与水文因子含沙量相关性较高,椭圆卵囊藻栖息于水体底层,与水文因子水深相关性较高,如图3。
图3 浮游植物群落与水文因子CCA
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终分析结果显示浮游植物差异显著的水文因子为水深(p=0.004)和含沙量(p=0.002)。
2 浮游动物与驱动因子CCA
2.1 浮游动物与化学因子CCA
与主要驱动因子总氮、氨氮响应关系明显的浮游动物物种有普通表壳虫、壶状臂尾轮虫,与主要化学驱动因子COD、总磷响应关系显著的因子为卵圆前管虫、盘状表壳虫,如图4[4]。
图4 浮游动物群落与化学因子CCA
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终筛选出浮游动物差异显著的化学因子为氨氮(p=0.016)、硝酸盐(p=0.008)、总氮(p=0.006)、总磷(p=0.030)、COD(p=0.044)。
2.2 浮游动物与物理因子CCA
浮游动物枝角类长刺溞与溶解氧相关性较高,原生动物瓶砂壳虫与水温相关性较高,如图5[5]。
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终筛选出浮游动物差异显著的物理因子为溶解氧(p=0.014)、总溶解颗粒固体(p=0.002)、水温(p=0.006)、电导率(p=0.022)。
图5 浮游动物群落与物理因子CCA
2.3 浮游动物与水文因子CCA
长圆砂壳虫与水文因子水深相关性较高,蚤累枝虫、迈氏三肢轮虫与水文因子含沙量相关性较高,如图6[7]。
图6 浮游动物群落与水文因子CCA
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终分析结果显示浮游动物差异显著的水文因子为水深(p=0.008)、河宽(p=0.014)、流速(p=0.002)和含沙量(p=0.002)。
3 底栖动物与驱动因子CCA
3.1 底栖动物与化学因子CCA
与主要驱动因子总磷响应关系明显的底栖动物物种有霍甫水丝蚓、克拉泊水丝蚓、褐色趋流摇文和梨型环棱螺,如图7。
图7 底栖动物群落与化学因子CCA
3.2 底栖动物与物理因子CCA
与电导率相关性较高的底栖动物物种为宽体扁蛭,与溶解氧相关性较高的底栖动物物种为扁蜉、四节蜉,这类底栖动物只适应在溶解氧高的水体里,如图8[8]。
图8 底栖动物群落与物理因子CCA
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终筛选出底栖动物差异显著的化学因子为总磷(p=0.02)。
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终分析结果显示底栖动物没有差异显著的物理因子,对底栖动物相对差异显著的物理因子为电导率(p=0.098)。
3.3 底栖动物与水文因子CCA
一些底栖虾类与含沙量相关性较高,底栖虾类主要代表物种为秀丽白虾、中华小长臂虾;与流速相关性较高的底栖动物物种为石蝇、四节蜉,其中石蝇为底栖动物積翅目物种,为典型清洁物种,适应高流速水体,如图9。
图9 底栖动物群落与水文因子CCA
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终分析结果显示底栖动物差异显著的水文因子为河宽(p=0.002)和含沙量(p=0.002)。
4 鱼类与驱动因子CCA
4.1 鱼类与化学因子CCA
对化学因子总磷、COD比较敏感的鱼类主要为鲤科鱼类;雷氏七鳃鳗、棒花鮈与鱼类主要驱动因子硝酸盐相应关系明显,如图10。
图10 鱼类群落与化学因子CCA
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终筛选出底栖动物差异显著的化学因子为总磷(p=0.002)、COD(p=0.002)和硝酸盐(p=0.006)。
4.2 鱼类与物理因子CCA
与电导率直接相关性高的鱼类物种不是很明显,相对相关性较高的鱼类为辽宁棒花、犬首鮈,与溶解氧相关性较高的鱼类物种为裸项栉鰕虎鱼、刺鳅,这类鱼类适应激流、溶解氧高的水体里,如图11[8]。
图11 鱼类群落与物理因子CCA
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终分析结果显示鱼类差异显著的物理因子为电导率(p=0.002)。
4.3 鱼类与水文因子CCA
与含沙量相关性较高的底栖鱼类不多,主要代表物种为简氏下鱵、贝氏鲹,与河宽、水深相关性较高的鱼类物种为香鲫、框鳞镜鲤,如图12。
图12 鱼类群落与水文因子CCA
以p<0.05差异显著的标准进行Monte-Carlo筛选,最终分析结果显示鱼类差异显著的水文因子为河宽(p=0.006)和含沙量(p=0.002)。
5 结语
对辽宁省内主要水系进行水生态监测与调查,根据实地监测,了解水生态现状及存在问题,根据水生态空间监测结果,构建水生态空间转换模型,应用空间地理信息系统,通过计算模拟,拟合出水生态空间转换带,根据水生态空间分布特征,重新布设水生态调查点位,为下一步研究水生态时空转换规律研究提供基础支撑[9]。