水葫蘆修復(fù)富營養(yǎng)化湖泊水體區(qū)域內(nèi)外底棲動物群落特征

王 智,張志勇,張君倩,張迎穎,嚴(yán)少華 (江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,江蘇 南京 210014)

水葫蘆修復(fù)富營養(yǎng)化湖泊水體區(qū)域內(nèi)外底棲動物群落特征

王 智,張志勇,張君倩,張迎穎,嚴(yán)少華*(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,江蘇 南京 210014)

于2010年8～10月對滇池白山灣人工控制性種養(yǎng)的約70hm2的水葫蘆區(qū)、近水葫蘆區(qū)和遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)采樣分析,探討了水葫蘆種養(yǎng)工程區(qū)域內(nèi)外底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征.結(jié)果表明,在水葫蘆區(qū)、近水葫蘆區(qū)及遠(yuǎn)水葫蘆區(qū),底棲動物總密度分別為 294.5,159,261ind/m2,其中寡毛類的霍甫水絲蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)為絕對優(yōu)勢種,分別占各自區(qū)域總密度的 68.3%,59.6%和 86.0%.逐步回歸分析顯示,水體總磷(TP)和底泥非穩(wěn)定態(tài)磷(Labile-P)與霍甫水絲蚓密度呈顯著性正相關(guān)(P ＜ 0.01),表明霍甫水絲蚓對水體的富營養(yǎng)狀況有很好的指示作用.水葫蘆區(qū)物種組成及生物多樣性指數(shù)均高于近水葫蘆區(qū)和遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)(P ＜ 0.05),在水葫蘆區(qū)、近水葫蘆區(qū)和遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)分別共采集到底棲動物14種、10種和6種;Shannon-Wiener多樣性指數(shù)分別為1.10,0.57和0.54.種植水葫蘆后,在水葫蘆區(qū)及近水葫蘆區(qū),10月份的Margalef、Shannon-Wiener、Simpson和Peilou指數(shù)較8月份和9月份有顯著性增加(P ＜ 0.05),而遠(yuǎn)水葫蘆區(qū),卻未出現(xiàn)類似的結(jié)果.一定面積控制性種養(yǎng)水葫蘆對大型富營養(yǎng)化湖灣水體無脊椎底棲動物群落結(jié)構(gòu)未表現(xiàn)出不利影響.

水葫蘆；富營養(yǎng)化；水體修復(fù)；群落結(jié)構(gòu)；底棲動物

目前,在亞太地區(qū),54%的湖泊水體富營養(yǎng)化[1];在我國,富營養(yǎng)化湖泊及水庫達(dá)66%以上[2].湖泊富營養(yǎng)化不僅對湖泊水質(zhì)有嚴(yán)重影響,而且影響到周邊水環(huán)境和人文景觀,甚至通過給水系統(tǒng)危害到公眾的健康[3].因此,水體富營養(yǎng)化治理是當(dāng)前世界的熱點(diǎn).水生植物修復(fù)技術(shù)由于具有投資成本低、操作簡單、不易產(chǎn)生二次污染、且能有效地去除有機(jī)物、氮磷等多種元素等優(yōu)點(diǎn),已成為世界各國控制水體富營養(yǎng)化的主要措施之一[4-6].水葫蘆,又名“鳳眼蓮”,雨久花科鳳眼蓮屬,為多年生漂浮性草本植物.由于其具有極強(qiáng)的氮、磷吸收能力以及重金屬富集能力而被廣泛用于水環(huán)境污染的治理[7-9].采用漂浮的水葫蘆凈化水質(zhì),不僅可以省去浮床建設(shè)費(fèi)用,也無需曝氣或攪拌等能源消耗,并且不需要反復(fù)播種或移栽,其繁殖速度快,打撈相對于其他水生植物更容易[9].由于水葫蘆作為一種重要的外來生物入侵種,一些專家學(xué)者擔(dān)憂水葫蘆的生長會對水體生物群落的結(jié)構(gòu)造成影響,而對其大規(guī)模應(yīng)用于生態(tài)工程持保留態(tài)度[7,10].

水葫蘆一方面在其生長過程中對水面的大面積覆蓋,影響水下生物對光能的利用率,而且會造成水體溶解氧下降,從而給水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響[11];但是另一方面由于水葫蘆能吸收水體富營養(yǎng)物質(zhì)及其他污染物[7-9],對藍(lán)藻水華具有抑制作用[12],并且其發(fā)達(dá)的根系能為水生動物及微生物提供避難場所和棲息地[11],因而可能給水生生物群落結(jié)構(gòu)帶來有利的影響.先前的研究主要集中在水葫蘆的去除技術(shù)及其對污染物的吸收去除上,而關(guān)于水葫蘆對水體生態(tài)系統(tǒng)的影響研究較少[11].在我國,自然泛濫及人工利用的水葫蘆常常在富營養(yǎng)化水體大量生長,而關(guān)于水葫蘆對富營養(yǎng)化水體的生態(tài)效應(yīng)報(bào)道甚少[13-14].

大型無脊椎底棲動物是湖泊生態(tài)系統(tǒng)多樣性的重要組成部分,在湖泊生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量代謝中具有不可替代的作用.由于其具有生活周期長,活動場所比較固定,易于采集、鑒定,且不同種類對不同生境的敏感性差異大等優(yōu)點(diǎn),故常作為重要的指示生物,被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)評價(jià)及環(huán)境監(jiān)測上[15].本研究以滇池白山灣大水域控制性種養(yǎng)的用于水體修復(fù)的水葫蘆為依托,通過對水葫蘆區(qū)域內(nèi)外大型底棲動物種群結(jié)構(gòu)的調(diào)查分析,探討水葫蘆對大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)的影響,以期為水葫蘆應(yīng)用于富營養(yǎng)化湖泊水體生態(tài)修復(fù)提供參考.

1 材料與方法

1.1 工程區(qū)簡介

白山灣位于滇池西南岸,如圖1所示.面積約0.7km2,平均水深約2.5m (范圍2.2～2.8m),水體富營養(yǎng)化,藍(lán)藻水華頻發(fā).由于受灣外風(fēng)浪的影響,白山灣水體藻類密度較大.調(diào)查發(fā)現(xiàn),湖灣的水生植物主要有紅線草、眼子菜、狐尾草、水花生、水葫蘆、大薸及菱等.2010年春夏,江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院利用水葫蘆快速吸收氮磷的優(yōu)勢,利用泡沫浮球、不銹鋼鋼管及圍網(wǎng)在白山灣控制性種養(yǎng)水葫蘆70 hm2,通過后期打撈處置、資源化利用等一系列措施來達(dá)到去除湖泊內(nèi)源污染的目的.由于受風(fēng)向等原因,水葫蘆密集分布于工程區(qū)內(nèi)側(cè)(圖1).

圖1 試驗(yàn)區(qū)域采樣點(diǎn)分布Fig.1 Sampling sites in the testing area of Baishan Bay, Lake Dianchi

1.2 樣品采集與分析

本研究于白山灣水葫蘆區(qū)域內(nèi)外設(shè)置13個(gè)采樣點(diǎn),根據(jù)水葫蘆分布特征將采樣區(qū)分為3個(gè)區(qū)域(圖 1),水葫蘆區(qū)(樣點(diǎn) 5、7、9、10、12和13號),近水葫蘆區(qū)(樣點(diǎn)4、6、8和11號)和遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)(樣點(diǎn)1、2和3號).

于水葫蘆種植后生長旺盛期至水葫蘆打撈前(2010年8～10月),以1次/月的頻率,對13個(gè)樣點(diǎn)利用1/16m2的改良彼得森氏采泥器進(jìn)行大型無脊椎底棲動物的采樣.采集的泥樣經(jīng)450μm的銅篩洗凈后,用肉眼將動物標(biāo)本從白色解剖盤中撿出,后用10%福爾馬林進(jìn)行固定.在實(shí)驗(yàn)室將標(biāo)本鑒定至盡可能低的分類單元,然后計(jì)數(shù)和稱重,并換算成單位面積的含量[16].在大型底棲動物采集的同時(shí),采集表層(0.5m)、中層(1m)及底層(2m)混合水樣,現(xiàn)場測定 pH值、溶解氧(DO)、透明度及水溫(T)后帶回實(shí)驗(yàn)室測定總氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)、總磷(TP)及正磷酸鹽(PO43--P)等;同時(shí)利用彼得森采泥器采集表層(0～10cm)泥樣現(xiàn)場測定pH值、Eh后帶回實(shí)驗(yàn)室測定TN、NH4+-N、TP、不穩(wěn)定態(tài)磷(L-P)、含水率及有機(jī)質(zhì)含量等.

水體理化指標(biāo)根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》測定[17]. 底泥含水率采用 105℃下烘干法,有機(jī)質(zhì)采用550℃煅燒法測定[18];TN采用半微量開氏法, NH4+-N采用KC1浸提蒸餾法, TP采用高氯酸一硫酸消化法, Labile-P采用 NH4Cl 提取法測定[19].

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究中用到的生物多樣性指數(shù)選擇為[20]:

式中: N為所在群落的所有物種的個(gè)體數(shù)之和;S為群落總物種數(shù);Pi為樣品中屬于第i種的個(gè)體的比例.

水葫蘆區(qū)、近水葫蘆區(qū)及遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)水體及底泥環(huán)境因子及底棲動物群落特征指數(shù)的差異判斷采用單因素方差分析(One-way AVONA),利用 Levene’s-test進(jìn)行不同組間方差齊次性檢驗(yàn),若方差不齊則利用Mann-Whitney U檢驗(yàn).利用逐步線性回歸探討水體及底泥環(huán)境理化因子與優(yōu)勢種密度及總密度的關(guān)系.數(shù)據(jù)分析使用SPSS for Windows 16.0統(tǒng)計(jì)軟件處理.

2 結(jié)果與分析

2.1 采樣區(qū)域環(huán)境理化性質(zhì)

由表1可見,在整個(gè)采樣周期,10月份水體TN、NH4+-N、NO3-、TP 及PO43-較8月份和9月份顯著上升,其主要原因一方面是 10月份水葫蘆開始出現(xiàn)腐敗死亡現(xiàn)象;另一方面是由于 10月份風(fēng)浪較大.各采樣區(qū)域水體理化性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)分析表明,水葫蘆區(qū)DO和pH值顯著性低于近水葫蘆區(qū)和遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)(P ＜ 0.05),而TN和TP的濃度表現(xiàn)為水葫蘆區(qū)＞遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)＞近水葫蘆區(qū)的規(guī)律.水葫蘆區(qū)水體氮磷濃度高于周圍水體主要是由于:一、由于水葫蘆能降低其覆蓋水體的溶解氧,而溶解氧的降低有利于水體氮磷的釋放;二、水葫蘆根系能夠吸附水體懸浮顆粒物及藻類,造成水體總氮磷含量升高;三、一些水葫蘆根系的腐敗分解,造成水葫蘆區(qū)域氮磷含量升高.在水葫蘆區(qū),底泥TN、NH4+-N、TP及L-P濃度在8月份至9月份顯著降低,之后趨于穩(wěn)定, 而在近水葫蘆區(qū)和遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)卻未表現(xiàn)出這樣的規(guī)律.水葫蘆區(qū)底泥主要營養(yǎng)鹽指標(biāo)降低可能主要是由于水葫蘆吸收的緣故.從3個(gè)區(qū)域來看,水葫蘆區(qū)底泥TN、NH4+-N及TP略高于近水葫蘆區(qū)和遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)(P＞0.05,表1).

2.2 底棲動物物種組成及現(xiàn)存量

在滇池湖灣工程區(qū)的3次采樣中,共采集到底棲動物18種(表2).其中,寡毛類8種(占物種總數(shù)的44.4%),水生昆蟲5種(占物種總數(shù)的27.8%),軟體動物1種(占物種總數(shù)的5.6%),甲殼綱3種(占物種總數(shù)的16.7%),此外線蟲綱1種(占物種總數(shù)的5.6%).在水葫蘆區(qū),共采集到底棲動物14種,分別為寡毛類7種,軟體動物1種,水生昆蟲2種,甲殼綱3種及線蟲綱1種.近水葫蘆區(qū),采集到底棲動物10種,分別為寡毛類6種,水生昆蟲3種和線蟲綱1種.而在遠(yuǎn)水葫蘆區(qū),僅采集到底棲動物6種,分別為寡毛類4種,水生昆蟲2種.在3個(gè)區(qū)域共同出現(xiàn)的物種為霍甫水絲蚓、巨毛水絲蚓及正顫蚓,而軟體動物橢圓蘿卜螺及甲殼綱螃蟹、米蝦及鉤蝦僅出現(xiàn)在水葫蘆區(qū)(表2).

在水葫蘆區(qū)、近水葫蘆區(qū)及遠(yuǎn)水葫蘆區(qū),底棲動物密度分別為294.5,159,261ind/m2.3個(gè)采樣區(qū)域中底棲動物主要以寡毛類(主要為霍甫水絲蚓和巨毛水絲蚓)為主,其密度分別達(dá)到264、151和 250ind/m2,分別占各區(qū)域底棲動物總密度的89.6%、95%和95.8%(表3).

表1 不同采樣區(qū)域水體及底泥理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical parameters in the water and sediment of the three sampling areas

表2 不同采樣區(qū)域底棲動物物種組成Table 2 Species compositions of benthic macro-invertebrates in the different sampling areas

由于底棲動物個(gè)體重量不同,其生物量分布與密度存在一定的差異.在水葫蘆區(qū),底棲動物生物量的構(gòu)成主要以寡毛類(主要為霍甫水絲蚓及巨毛水絲蚓)和水生昆蟲(主要為搖蚊科)為主,其生物量分別占總生物量的 55.8%和 29.7%;在遠(yuǎn)水葫蘆區(qū),其生物量與水葫蘆區(qū)具有相似的構(gòu)成,寡毛類和水生昆蟲生物量分別占總生物量的61.1%和38.9%;而在近水葫蘆區(qū),則主要是寡毛類,其生物量占總生物量的99.3%(表3).

功能攝食類群[21]分析顯示,水葫蘆區(qū)的物種組成是收集者(密度:97.0%,生物量:93.3%),寄生者(密度:1.3%,生物量:0.6%)、刮食者(密度:1.3%,生物量:1.8%)及撕食者(密度:0.6%,生物量:3.0%);近水葫蘆區(qū)物種組成是收集者(密度:97.2%,生物量:96.4%),以及少量的寄生者(密度:1.8%,生物量:2.9%)和捕食者(密度:1.0%,生物量:0.7%);而在遠(yuǎn)水葫蘆區(qū),僅采集到收集者.

表3 不同采樣區(qū)域底棲動物密度及生物量Table 3 Densities and biomasses of benthic macro-invertebrates in the different sampling areas

圖2 不同采樣區(qū)域霍甫水絲蚓密度及生物量的動態(tài)變化Fig.2 Density and biomass dynamic changes of L.hoffmeisteri in the different sampling areas

2.3 優(yōu)勢種

在整個(gè)采樣區(qū)域中,寡毛類占絕對優(yōu)勢,其平均密度為 259ind/m2,占總密度的 92.5%.其中,霍甫水絲蚓是主要的優(yōu)勢種,其平均密度為200.5ind/m2,占總密度的 71.6%.霍甫水絲蚓在水葫蘆區(qū)、近水葫蘆區(qū)和遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)的平均密度分別為218.7、104.0和281.1ind/m2,分別占各自區(qū)域總密度的68.3%,59.6%和86.0%.霍甫水絲蚓在3個(gè)采樣區(qū)域8～10月密度的動態(tài)變化如圖2A所示,可以看出,種植水葫蘆后,霍甫水絲蚓密度在水葫蘆區(qū)和遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)增加后降低;而在近水葫蘆區(qū),則逐步下降.生物量在3個(gè)采樣區(qū)域的動態(tài)變化規(guī)律與密度變化規(guī)律類似(圖 2B).由于所采集樣品中的次優(yōu)勢種搖蚊類個(gè)體較寡毛類大,其所占較大比例的生物量,因此霍甫水絲蚓生物量占其所在區(qū)域底棲動物總生物量的比值較小(圖2B).

為探討理化因子對采樣區(qū)域優(yōu)勢種霍甫水絲蚓密度與底棲動物總密度的影響,以表1所示的16種理化因子為自變量,霍甫水絲蚓密度和底棲動物總密度為因變量進(jìn)行逐步回歸分析表明,水體 TP與底泥非穩(wěn)定態(tài)磷Labile-P為影響霍甫水絲蚓密度的主要因素,TP及底泥含水率為影響采樣區(qū)域大型底棲動物總密度的主要因素(表4).

表4 霍甫水絲蚓及大型底棲動物總密度與環(huán)境因子的回歸分析系數(shù)Table 4 Coefficients of stepwise regression analysis between Limnodrilus hoffmeisteri or total densities and physical-chemical factors

2.4 群落特征指數(shù)

表 5可見,從時(shí)間變化來看,在水葫蘆區(qū)及近水葫蘆區(qū),Margalef、Shannon-Wiener、Simpson和Peilou指數(shù)在8～9月份均降低,而到了10月份明顯增加.方差分析顯示,在水葫蘆區(qū)及近水葫蘆區(qū),Margalef、Shannon-Wiener、Simpson和Peilou指數(shù)在8月份和9月份間差異不顯著(P ＞ 0.05),但到10月份,其多樣性指數(shù)顯著性增加(P ＜ 0.05).而在遠(yuǎn)水葫蘆區(qū),多樣性指數(shù)Margalef、Simpson 和Shannon-Wiener 在8～10月份逐步降低,且在10月份顯著低于8月份和9月份;均勻度指數(shù)Peilou在9月份和10月份基本一致.

從不同區(qū)域比較來看,在水葫蘆區(qū)多樣性指數(shù)Margalef、Simpson和Shannon-Wiener顯著高于遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)和近水葫蘆區(qū);而均勻度指數(shù)Peilou在3個(gè)區(qū)域差異不顯著(P ＞ 0.05,表5).

表5 不同采樣區(qū)域底棲動物群落特征指數(shù)Table 5 Community characteristic indexes of benthic macro-invertebrates in the three sampling areas

2.5 水質(zhì)的生物學(xué)評價(jià)

Margalef指數(shù)規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為:d ＞ 3.5為清潔;2～3.5為輕污染;1～2為中污染;0～1為重污染;0為嚴(yán)重污染[22].Simpson指數(shù)規(guī)定:D ＞ 6為清潔;3～6為輕污染;2～3為中污染;1～2為重污染;＜1為嚴(yán)重污染[23].Shannon-Wiener指數(shù)規(guī)定:H′ ＞ 3為清潔;2～3為輕污染;1～2為中污染;0～1為重污染;0為嚴(yán)重污染[22].依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)不同采樣區(qū)域的水質(zhì)如表6所示.可見除了10月份在水葫蘆區(qū)和近水葫蘆區(qū)Shannon-Wiener指數(shù)指示的污染狀態(tài)為中污染外,其他均為重污染狀態(tài).

3 討論

在本研究的整個(gè)調(diào)查區(qū)域,共采集到底棲動物18種,在水葫蘆區(qū)為14種,近水葫蘆區(qū)為10種,而在遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)僅為6種;生物多樣性指數(shù)表明,在水葫蘆區(qū)Margalef、Simpson和Shannon-Wiener顯著高于近水葫蘆區(qū)及遠(yuǎn)水葫蘆區(qū),并未顯示出水葫蘆對于湖泊大型底棲動物的不利影響,其主要原因是水葫蘆一方面能吸收水體有毒有害污染物質(zhì);另一方面具有復(fù)雜的根系,能一定程度上為大型無脊椎動物提供棲息繁殖場所[11].例如,橢圓蘿卜螺、螃蟹、米蝦及鉤蝦僅出現(xiàn)在水葫蘆區(qū)(表2).先前也有文獻(xiàn)報(bào)道了水葫蘆對湖泊大型脊椎動物的積極影響,如對佛羅里達(dá)州歐基求碧湖水葫蘆區(qū)域的大型無脊椎動物的研究發(fā)現(xiàn),水葫蘆區(qū)域大型無脊椎動物為典型的底棲動物,其豐度明顯高于其他植物根系區(qū)域及無植物區(qū)域[24]; Brendonck等[25]的研究發(fā)現(xiàn),水葫蘆區(qū)域出現(xiàn)大量無脊椎動物如腹足類及蜘蛛類;Villamagna[26]對墨西哥查帕拉湖的研究也表明在水葫蘆區(qū)域由于其根系發(fā)達(dá),大型無脊椎動物的種群密度及多樣性都要高于無水葫蘆區(qū)域及含沉水植被的水體;最近,劉國鋒等[14]對太湖水葫蘆區(qū)域內(nèi)外的底棲動物研究表明,在水葫蘆區(qū)內(nèi)軟體動物密度及生物量明顯高于水葫蘆區(qū)外,水葫蘆區(qū)底棲動物Simpson多樣性指數(shù)也較高.本研究的結(jié)果與上述結(jié)果一致,也證實(shí)了水葫蘆區(qū)大型無脊椎動物的生物多樣性要高于水葫蘆區(qū)外圍.這似乎與水體DO降低存在矛盾,事實(shí)上在富營養(yǎng)化湖泊中由于藻類的光合作用,水體的 DO一般處于過飽和的狀態(tài)[27-28],只要控制水葫蘆在一定的覆蓋度,其水體DO能維持在一個(gè)可以接受的水平,如本工程區(qū)水葫蘆區(qū)域水體DO ＞ 3.8mg/L(表 1).在富營養(yǎng)化湖泊中,水體大型無脊椎底棲動物主要為耐污種,其對水體的DO 要求較低[29-30].從功能攝食類群來分析,發(fā)現(xiàn)在水葫蘆區(qū)、近水葫蘆區(qū)及遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)其主要的攝食類群均為收集者,這主要是由于收集者主要以有機(jī)碎屑為食,在整個(gè)采樣區(qū)域存在著一定數(shù)量的水草,水草的腐爛為這些底棲動物提供了食物.但是,在3個(gè)區(qū)域其功能攝食類群存在一定的差異,例如在水葫蘆區(qū)其功能攝食類群較多,出現(xiàn)撕食者和刮食者,甚至出現(xiàn)寄生者,在近水葫蘆區(qū)還出現(xiàn)了捕食者,而在遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)僅出現(xiàn)收集者,這一定程度上說明水葫蘆對于富營養(yǎng)化湖泊的生境的改善可能存在積極作用.在種植水葫蘆后,其近水葫蘆區(qū)域水體TP、TN等理化指標(biāo)明顯優(yōu)于水葫蘆區(qū)及遠(yuǎn)水葫蘆區(qū),水葫蘆區(qū)底泥 TP濃度也隨著水葫蘆的生長而逐漸降低(表1),說明水葫蘆對工程區(qū)域水質(zhì)的改善作用.

利用生物多樣性指數(shù)的水質(zhì)進(jìn)行評價(jià)發(fā)現(xiàn),工程區(qū)域水體主要處于重污染水體,表明對該區(qū)域?qū)嵤┥鷳B(tài)工程以削減水體污染物質(zhì)的必要性.從表5可知,在水葫蘆區(qū)及近水葫蘆區(qū),10月份水質(zhì)要好于8月份和9月份,而在遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)其水質(zhì)在 8～10月份表現(xiàn)為逐步下降的趨勢.可見,水葫蘆控制性種養(yǎng)生態(tài)工程的實(shí)施,對于改善滇池湖灣水體水質(zhì)特征具有一定積極的作用.

表6 利用Margalef、Simpson和Shannon-Wiener指數(shù)進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)的結(jié)果Table 6 Results of water quality assessment according to Margalef, Simpson and Shannon-Wiener indexes

本研究僅僅在空間的尺度上,短期地跟蹤調(diào)查了水葫蘆控制性種養(yǎng)后滇池湖灣大型無脊椎底棲動物的動態(tài)變化.大型無脊椎浮游動物也是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,并且能直接地受到水葫蘆根系的影響.為了正確地評價(jià)水葫蘆用于湖泊生態(tài)修復(fù)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),今后將在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上,對水葫蘆種養(yǎng)前后,在時(shí)間和空間的尺度上,長期地監(jiān)測評價(jià)水葫蘆用于生態(tài)修復(fù)對湖泊生態(tài)系統(tǒng)大型無脊椎動物的影響.

4 結(jié)論

4.1 通過短期的原位調(diào)查發(fā)現(xiàn),在滇池湖灣大水域控制性種養(yǎng)水葫蘆對于湖灣大型無脊椎底棲動物群落未產(chǎn)生不利影響.

4.2 水葫蘆區(qū)出現(xiàn)底棲動物物種 14種,而近水葫蘆區(qū)為10種,遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)為6種;水葫蘆區(qū)底棲動物功能攝食類群較近水葫蘆區(qū)及遠(yuǎn)水葫蘆區(qū)復(fù)雜.

4.3 水葫蘆區(qū)生物多樣性指數(shù) Margalef、Simpson和Shannon-Wiener均顯著性高于近水葫蘆區(qū)及遠(yuǎn)水葫蘆區(qū).

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The fauna structure of benthic macro-invertebrates for environmental restoration in a eutrophic lake using waterhyacinths.

WANG Zhi, ZHANG Zhi-yong, ZHANG Jun-qian, ZHANG Ying-ying, YAN shao-hua*(Institute of Agricultural Resource and Environmental Sciences, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China). China Environmental Science, 2012,32(1)：142～149

From August to October in 2010, approximately 70 hectares of water hyacinth were planted at the Baishan Bay in Lake Dianchi and benthic macro-invertebrates were sampled. The densities of benthic macro-invertebrates in water hyacinth area (WHA), near water hyacinth area (NWHA) and far water hyacinth area (FWHA) were 294.5,159 and 261 ind/m2, respectively. Amongst of all present species, oligochaete Limnodrilus hoffmeisteri was the dominant species, representing 68.3% (WHA), 59.6% (NWHA) and 86.0% (FWHA). Stepwise regression analysis showed a significantly positive relationship (P ＜ 0.01) between the densities of Limnodrilus hoffmeisteri to the total phosphorus (TP) in the water and Labile-P in the sediment. Limnodrilus hoffmeisteri was a good indicator of eutrophication. The richness and biodiversity in WHA were higher (P ＜ 0.05) than that in the NWHA and FWHA. The richness of benthic macro-invertebrates was 14 in WHA, 10 in NWHA and 6 in FWHA, respectively. Shannon-Wiener diversity indexes in WHA, NWHA and FWHA were 1.10, 0.57 and 0.54, respectively. After planting water hyacinth in the lake, in WHA and NWHA, the Margalef index, Shannon-Wiener index, Simpson index and Peilou index in October 2010 were significantly increased comparing to August and September 2010 (P ＜ 0.05). However, these indexes were not significantly different at FWHA during the research intervals. A controlled presence of water hyacinth is not harmful to benthic invertebrates in a eutrophic lake.

water hyacinth (Eichhornia crassipes)；eutrophication；environmental restoration；fauna structure；benthic macro-invertebrates

2011-04-10

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2009BAC63B01);云南省社會發(fā)展專項(xiàng)項(xiàng)目(2009CA034);江蘇省人社廳博士后基金(5311105)

* 責(zé)任作者, 研究員, shyan@jaas.ac.cn

X52

A

1000-6923(2012)01-0142-08

致謝：感謝中國科學(xué)院水生生物研究所博士生蔣小明、湖北省環(huán)境監(jiān)測中心熊晶碩士在大型無脊椎底棲動物鑒定方面給予的幫助.

王 智(1983-),男,湖北黃岡人,助理研究員,博士,主要從事湖泊污染生態(tài)學(xué)方面的研究.發(fā)表論文10余篇.