Macrobenthos community structure and water quality evaluation in Gansu section of Yellow River Basin

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00024

Journal of Desert Research ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (4): 146-156.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00024

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Macrobenthos community structure and water quality evaluation in Gansu section of Yellow River Basin

Yu Wang¹^,²(), Xu Wang¹, Qi Feng², Wei Liu², Yuhua He¹, Jiale Zhu¹, Yupeng Wang³

^1.School of Energy and Power Engineering / Key Laboratory of Biomass Energy and Solar Energy Complementary Energy Supply System of Gansu Province，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China
^2.Key Laboratory of Inland River Basin Ecology and Hydrology，Northwest Institute of Ecological Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^3.Linshui Water Conservancy Management Office of Honglin Irrigation District，Jiuquan 735000，Gansu，China

Received:2022-10-01 Revised:2023-03-14 Online:2023-07-20 Published:2023-08-14

Abstract

Abstract:

To explore the impact of human activities on the aquatic ecosystem in the upper reaches of the Yellow River， the species composition， inhabit density， biomass， dominant species and the aquatic physiochemical parameters were investigated in August 2021 of the Gansu section of the Yellow River. A total of 32 macrozoobenthos species including 25 species of arthropods （78.13%）， 5 species of mollusks （15.63%） and 2 species of annelids （6.25%） were identified. The dominant species were Sigara substriata， Ampumixis sp.， Palaemon modestus， Gammarus sp.， Radix Auricularia and Radix ovata in the whole study area. An obvious spatial heterogeneity in existing stock， with the values the density and biomass to be 271 ind.·m² and 18.0105 g·m² in the downstream section， and 95 ind.·m² and 4.1275 g·m² in the upstream section， respectively. The Shannon-Wiener diversity index and Margalef richness index were showed the downstream section greater than the upstream section， but the Pielou evenness index have little change along the way. The water quality was observed better in the upstream section sites than in the downstream section sites based on the evaluation results of integrated biological index and comprehensive pollution index， and the best water quality site is Y6. The water quality of Gansu section of the Yellow River generally reaches the limit of Class II surface water， the water quality of rivers is significantly improved after being purified by reservoirs and wetlands. According to the correlation matrix analysis between macrozoobenthos and environmental factors and RDA analysis， altitude and potassium permanganate are the key environmental factors affecting the benthos community structure in Gansu section of the Yellow River. Comprehensive macrozoobenthos community structure and water quality analysis， it shows that the water environment in the reservoir area and wetland is the best water. The water quality in the upstream natural reach is better than that in the downstream natural reach， but the biodiversity and abundance in the downstream reach are higher than that in the upstream reach.

Key words: Gansu section of the Yellow River, macrozoobenthos, environmental factors, water quality assessme

CLC Number:

X821

Yu Wang, Xu Wang, Qi Feng, Wei Liu, Yuhua He, Jiale Zhu, Yupeng Wang. Macrobenthos community structure and water quality evaluation in Gansu section of Yellow River Basin[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(4): 146-156.

Figures/Tables 12

Fig.1 Distribution of sampling sites

Table 1 Biological index and graded standards of water quality［29］

Shannon-Wiener

多样性指数（H'）

Margalef

丰富度指数（d_M ）

d_M >3

2<d_M ≤3

1<d_M ≤2

d_M ≤1

Table 2 Evaluation standard of BI index［30］

BI指数
<2.97	2.98~4.72	4.73~6.48	6.49~8.24	>8.24
最清洁	清洁	轻污染	中污染	重污染

Table 3 Evaluation standard of comprehensive pollution index［32］

综合污染指数
≤0.20	0.21~0.40	0.41~0.70	0.71~1.00	1.0~2.0
清洁	尚清洁	轻度污染	中度污染	重污染

Table 4 Composition of benthos at each sampling point

类别	物种	上游河段采样点					下游河段采样点
类别	物种	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8	Y9	Y10
节肢动物	龙虱科	+		+			+	+
	潜蝽科	+					+
	摇蚊科	+		+	+			+
	大蚊科					+			+
	划蝽科	+	+	+			+
	黾蝽科						+	+		+	+
	纹石蛾科							+			+
	齿蛉科					+
	水虻科					+	+	+
	细蜉科									+	+
	象甲科						+			+
	石蝇科						+				+
	步甲科		+	+	+	+	+	+	+		+
	秀丽白虾						+	+	+	+
	蜓科						+			+
	泥甲科			+
	箭蜓科							+
	钩虾科							+	+		+
	春蜓科									+	+
	四节蜉科						+				+
软体动物	耳萝卜螺	+					+			+	+
	狄萝卜螺						+
	卵萝卜螺
	中华圆田螺								+	+
	扁卷螺						+		+
	肺螺类(无壳螺)						+		+	+
	田螺科								+	+
环节动物	石蛭科		+	+
	颤蚓科				+

Fig.2 Spatial variations of density and biomass of macrozoobenthos

Table 5 Composition and distribution of dominant specie

类群	优势种	各采样点优势度值（Y）
类群	优势种	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8	Y9	Y10
节肢动物	横纹划蝽	0.176	0.109	0.095
	短脚溪泥甲	0.020					0.024			0.273
	秀丽白虾							0.08		0.077
	钩虾								0.108		0.059
软体动物	耳萝卜螺	0.020					0.021
软体动物	卵萝卜螺							0.08		0.086	0.140

Fig.3 Macrozoobenthic diversity index at each sample site

Fig.4 BI index of water quality assessment

Table 6 Biological index of water quality assessment

生物指数	采样点
生物指数	Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7	Y8	Y9	Y10
多样性指数（H'）	中污染	中污染	轻污染	中污染	轻污染	清洁	轻污染	中污染	轻污染	轻污染
丰富度指数（d_M ）	重污染	重污染	中污染	重污染	中污染	清洁	轻污染	中污染	中污染	中污染

Table 7 Comprehensive pollution index of water quality evaluation

采样点	单项污染指数					综合污染指数P	等级划分
采样点	S_TP	S_TN	$S N H 3 - N$	S_{高锰酸钾盐}	S_CODcr	综合污染指数P	等级划分
Y1	0.276	0.631	0.369	0.921	0.347	0.509	轻污染
Y2	0.898	0.364	0.448	0.730	0.267	0.541	轻污染
Y3	0.562	0.652	0.317	0.874	0.233	0.528	轻污染
Y4	0.632	0.696	0.970	0.984	0.240	0.704	中污染
Y5	0.700	0.830	0.340	0.785	0.227	0.576	轻污染
Y6	0.155	0.645	0.593	0.667	0.293	0.470	轻污染
Y7	0.155	1.119	0.491	0.953	0.213	0.586	轻污染
Y8	0.264	0.982	0.804	0.849	0.373	0.654	轻污染
Y9	0.760	0.713	1.005	0.762	0.080	0.664	轻污染
Y10	0.349	1.319	0.984	0.866	0.160	0.736	中污染
均值	0.475	0.795	0.632	0.839	0.243	0.597	轻污染

Table 7 Comprehensive pollution index of water quality evaluation

采样点	单项污染指数					综合污染指数P	等级划分
采样点	S_TP	S_TN	$S N H 3 - N$	S_{高锰酸钾盐}	S_CODcr	综合污染指数P	等级划分
Y1	0.276	0.631	0.369	0.921	0.347	0.509	轻污染
Y2	0.898	0.364	0.448	0.730	0.267	0.541	轻污染
Y3	0.562	0.652	0.317	0.874	0.233	0.528	轻污染
Y4	0.632	0.696	0.970	0.984	0.240	0.704	中污染
Y5	0.700	0.830	0.340	0.785	0.227	0.576	轻污染
Y6	0.155	0.645	0.593	0.667	0.293	0.470	轻污染
Y7	0.155	1.119	0.491	0.953	0.213	0.586	轻污染
Y8	0.264	0.982	0.804	0.849	0.373	0.654	轻污染
Y9	0.760	0.713	1.005	0.762	0.080	0.664	轻污染
Y10	0.349	1.319	0.984	0.866	0.160	0.736	中污染
均值	0.475	0.795	0.632	0.839	0.243	0.597	轻污染

Table 8 Correlation matrix analysis of macrozoobenthic community structure and environmental factors

	pH	DO	WT	盐度	TP	TN	NH₃-N	高锰酸钾盐	COD
物种数	-0.006	0.495	0.366	0.625	-0.593	0.433	-0.147	-0.702^*	-0.109
密度	0.052	0.329	0.409	0.251	-0.676^*	0.439	0.189	-0.699^*	0.150
生物量	-0.116	-0.124	0.795^**	0.199	-0.597	0.836^**	0.718^*	-0.743^*	-0.282
H'	-0.026	0.548	0.429	0.715^*	-0.569	0.400	-0.158	-0.737^*	-0.192
d_M	-0.108	0.466	0.373	0.743^*	-0.528	0.453	-0.189	-0.676^*	-0.172
J	0.180	0.350	-0.316	0.199	0.336	-0.514	-0.473	-0.057	-0.122

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Macrobenthos community structure and water quality evaluation in Gansu section of Yellow River Basin

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