茶园对溪流水质及大型底栖动物群落的影响研究

摘要

茶园对溪流水质和底栖动物群落的影响正日益受到关注。2007年4月，7月和11月调查了浙江富阳、建德、武义和松阳县不同种植模式的茶园（低山林地改植茶园、高山林地改植茶园和农田改植茶园）影响溪流、农田影响溪流和参照溪流共20个样点的水体理化性质、溪流内生境、大型底栖无脊椎动物群落，应用多元统计分析法探讨了茶园生产对溪流水质及大型底栖动物群落的影响机制。
　　 1、浙江富阳、武义、建德和松阳县17条溪流3个季节共20个样点共鉴定出大型底栖无脊椎动物224个分类单元，其中节肢动物门198个分类单元，占全部分类单元总数的88.4％，昆虫纲193个（86.2％），软体动物门18个（8.0％），环节动物门7个（3.1％）和扁形动物门1个。昆虫纲中广翅目3个分类单元，双翅目34个，蜉蝣目41个，毛翅目25个，鞘翅目33个，襀翅目22个，蜻蜓目29个，蜚蠊目1个，鳞翅目5个。
　　 2、受低山林地改植茶园影响溪流的底质粒径变小，底质D16（<2 mm）明显小于参照（16～32 mm），且各水体理化指标数值都比参照高2倍左右。但茶园影响溪流的NO3-N（5.095±2.502 mg·L-1）高于农田溪流（2.352±0.749 mg·L-1）。与参照溪流相比，林地改植茶园对相邻溪流底栖动物群落结构的影响表现在节肢动物物种比例下降（47.54％），EPT丰富度和昆虫纲物种丰富度显著下降（p<0.05）。底质组成改变，和水体营养指标的升高可能是导致受低山林地改植茶园溪流大型底栖无脊椎动物多样性下降的直接原因。低山茶林（茶园与溪流之间有成片林地间隔）对溪流影响小于低山茶园，说明沿岸带林地对减缓茶园对相邻溪流的生态影响有积极作用。低山茶园、茶林、农田和参照溪流3个季节的群落相似性的非度量多维尺度nMDS分析表明，溪流群落相似性主要与干扰类型密切相关，干扰对溪流底栖动物群落组成的影响要大于底栖动物群落组成的季节性变化。
　　 3、高山林地改植茶园影响溪流的底质粒径变小，其D16和D50分别分布在8～16 mm和32～64 mm范围内而参照D16和D50分别分布在16～32 mm和64～90 mm范围内，以砾石为主。高山茶园除 TN（3.000±1.502 mg·L-1）外，其它指标均在一二类水范围内。高山茶园溪流底栖动物以节肢动物（93.4％）为主，物种多样性与参照无显著差异（p＞0.05）。具缓冲林带的茶园溪流水质和底栖动物群落结构都好于茶园。所有样点3个季节群落的nMDS分析表明，样点间的物种相似性与季节关系比较密切，高山茶园对溪流底栖动物群落组成的影响要弱于由于季节变化产生的底栖动物群落的变化。
　　 4、山区平原农田改植茶园对溪流水质及大型底栖动物群落的影响弱于农田。受平原茶园干扰后，溪流水质变差，溪流NO3-N（6.233±2.770mg·L-1）和TN（5.998±1.202mg·L-1）显著高于上游对照（分别为0.942±0.418 mg·L-1和1.395±0.673 mg·L-1）（p<0.05）。改变底栖动物群落结构，节肢动物（45.1％）小于上游对照（80.7％），EPT丰富度，昆虫纲物种丰富度等明显下降（p<0.05）。但是除氮素外，农田对溪流水体理化指标及群落多样性影响比农田改植茶园大，特别是农田底栖动物群落软体动物和环形动物耐污种丰富（分别占34％和24.5％），节肢动物只占（39.6％）。群落相似性分析中，农田改植茶园与农田上游对照具有较高的相似性。
　　 5、低山林地改植茶园对溪流生态的影响大于高山茶园。对4月份不同种植模式茶园分析，低山茶园溪流的TN5.506 mg·L-1和TP0.053 mg·L-1比高山茶园溪流（分别为2.069 mg·L-1和0.028 mg·L-1）高出约2倍；低山林地改植茶园物种丰富度（13.6）明显低于高山林地改植茶园（37.8）。EPT物种丰富度和昆虫纲物种丰富度高山溪流（分别在10和20以上）高于低山林地改植茶园（分别为1.8和4.6），平原区农田和农田改植茶园间的底栖动物多样性相差不大。3个月数据群落相似性nMDS分析表明，参照溪流和高山茶园干扰溪流的物种相似性最高，农田改植茶园与农田溪流之间也具有较高物种相似性。高山溪流底栖动物群落受季节变化明显，而低山溪流及平原溪流茶园种植类型对溪流的影响大于季节性变化。
　　 茶园面源污染引起的水质变化及底质组成的综合作用是改变底栖动物群落结构的可能机制。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 溪流生态系统及其特点

1.1.1 溪流生态系统的结构和功能

1.1.2 溪流生态系统的特点

1.2 面源污染

1.2.1 农业面源污染

1.2.2 农业面源污染现状

1.3 农业面源污染对溪流生态系统的影响

1.4 茶园面源污染对溪流生态环境的国内外研究进展

1.5 本研究的目的和意义

第二章 研究地区与研究方法

2.1 茶园地理环境

2.2 参照点确定

2.3 样本采集

2.3.1 底栖动物

2.3.2 水体理化指标测定

2.3.3 栖境指标的测定

2.4 数据处理

第三章 低山林地改植茶园对溪流水质及大型底栖动物群落的影响

3.1 采样点分布

3.2 样本采样与数据分析

3.3 结果与分析

3.3.1 低山林地改植茶园溪流物理生境特征

3.3.2 溪流水体化学质量

3.3.3 大型底栖无脊椎动物群落结构

3.3.4 群落相似性分析

3.4 讨论

第四章 高山林地改植茶园对溪流水质及大型底栖动物群落的影响

4.1 采样点分布

4.2 样本采样与数据分析

4.3 结果与分析

4.3.1 高山林地改植茶园溪流物理生境特征

4.3.2 溪流水体化学质量

4.3.3 大型底栖无脊椎动物的群落结构

4.3.4 群落相似性分析

4.4 讨论

第五章 山区平原农田改植茶园对溪流水质及大型底栖动物群落的影响

5.1 采样点分布

5.2 样本采样与数据分析

5.3 结果与分析

5.3.1 山区平原农田改植茶园溪流物理生境特征

5.3.2 溪流水体化学质量

5.3.3 大型底栖无脊椎动物的群落结构

5.3.4 群落相似性分析

5.4 讨论

第六章 不同茶园污染对溪流水质及大型底栖动物群落的影响

6.1 采样点分别

6.2 样本采样与数据分析

6.3 结果与分析

6.3.1 四月份不同茶园污染对溪流水质及大型底栖动物群落的影响

6.3.2 不同茶园污染nMDS分析

6.4 讨论

全文总结

参考文献

附录 大型底栖无脊椎动物分类单元

致谢