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随着我国长江三角洲地区社会和经济的快速发展,土地利用变化已成为影响河流生态系统的重要胁迫因子。森林用地改变为农业或城镇用地,导致河流生境退化、水质恶化和水文节律的改变,从而直接或间接地影响河流生物群落结构。底栖硅藻和大型底栖无脊椎动物是河溪生态中重要的生物类群,同时又是水质生物评价的重要指示生物。分析和研究底栖硅藻、大型底栖无脊椎动物群落组成与结构变化对流域土地利用变化的响应关系及退化机制,对流域土地利用规划、河溪生物多样性保护、河流生态修复等都有积极意义。2010和2011年4月调查了钱塘江中上游80个样点的水体和生境性状、底栖硅藻群落以及所在流域的土地利用状况。共鉴定出底栖硅藻2纲11目23科38属137种。Navicula属种类最多,共20种,占所有底栖硅藻种类的14.6%；接下来依次为Nitzschia属,14种；Gomphonema属,13种;Achnanthes属,12种。参照样点的优势种为Rhoicosphenia abbreviata,个体数占参照样点所有底栖硅藻数量的27.1%；受农田干扰样点的优势种为Achnanthidium minutissimum,个体数占农田干扰样点所有底栖硅藻数量的19.9%；城镇干扰样点的优势种为Navicula minima,个体数占城镇干扰样点所有底栖硅藻数量的36.2%。非参数多维尺度分析(NMDS)与相似性检验(ANOSIM)分析表明,参照样点、农田样点和城镇样点的底栖硅藻群落物种组成具显著差异(R=0.382,P=0.001)。Spearman秩相关性分析表明,流域内城镇、农业用地比例与平均河宽、平均水宽、平均底质得分、水温、电导率、总溶解颗粒物、总氮、氨氮、总磷、磷酸盐、化学需氧量、镁离子和钙离子浓度显著正相关,也与底栖硅藻分类单元数、喜富营养型硅藻比例、运动型硅藻比例和耐污型硅藻比例呈显著正相关。理化生物数据的单因素方差分析表明,平均底质得分、溶解氧、电导率、总溶解颗粒物、钙离子和运动型硅藻比例在三组样点间存在显著差异(P<0.05),平均河宽、平均水深、pH、化学需氧量、总氮、氨氮、总磷、磷酸盐、镁离子、底栖硅藻生物量、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数倒数、喜富营养型硅藻比例和耐污型硅藻比例仅在参照、城镇样点间存在显著性差异(P<0.05),而流速、二氧化硅、Pielou均匀度指数和耐酸性硅藻比例在三组样点间均无显著性差异(P>0.05)。主成分分析(PCA)结果表明,营养盐含量和土地利用强度解释了样点间物种的绝大多数差异。典范对应分析(CCA)表明不同土地利用类型比例、河深、平均流速、平均底质得分、电导率、化学需氧量、总磷、镁离子和二氧化硅为影响底栖硅藻空间分布的主要环境因子,其中前二轴可以解释56.8%的底栖硅藻群落结构变化,CCA的第一轴与森林用地比例呈显著正相关；明显反映了群落组成在土地利用梯度上的变化,第二轴主要显示了流速和底质组成的变化。Encyonema gracilis、Gomphonema clevei、 Rhoicosphenia abbreviata等敏感物种主要分布在森林覆盖率较高的参照样点中。平均底质得分、化学需氧量、镁离子浓度主要影响了Aulacoseira alpigena、Cyclotella meneghiniana、Navicula trivialis等的空间分布,而Pinnularia interrupta、Navicula minima、Surirella angusta、Nitzschia amphibia、Gomphonema parvulum等耐污种多出现于城镇化程度较高的河流中。通过多元线性回归方法确定流速和总磷浓度为影响底栖藻类生物量的主要环境因子,虽然底栖硅藻群落组成对土地利用特征较为敏感,但是其它理化变量对于底栖藻类的生物量的影响更为重要。2010年4月调查了浙江钱塘江中上游60个样点的水体和生境性状、大型底栖无脊椎动物群落以及所在流域土地利用。Spearman秩相关性分析表明,城镇用地面积比与溪流深度、宽度、电导率、总氮、氨态氮、磷酸盐、钙离子、镁离子和化学需氧量呈显著正相关。参照样点和受损样点的大型底栖无脊椎动物总分类单元数、EPT(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目)分类单元数、双翅目分类单元数、EPT相对丰度、摇蚊科相对丰度、撕食者相对丰度、滤食者相对丰度、刮食者相对丰度和香浓多样性指数具有显著差异,并且参照样点的集食者、寡毛纲、耐污种的相对丰度和BI (biotic index)生物指数显著低于城镇样点。由总分类单元数、EPT分类单元数和香浓多样性指数,运用局部加权回归散点修匀法(LOWESS)推断出流域城镇化强度指标不透水地表面积比(PIA)的阈值分别为3.6%、3.7%、5.5%。研究结果证实,城镇化会显著改变受损溪流大型底栖无脊椎动物的群落结构,而建立与水生生物有关的不透水地表面积比阈值则对于未来城镇规划和保护溪流生态质量具有积极意义。