高寶湖區(qū)4個湖泊浮游植物和底棲動物群落特征和生物評價

劉小維，楊洋，殷稼雯，唐晟凱，李大命，潘建林*，許浩

(1. 江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇省內(nèi)陸水域漁業(yè)資源重點實驗室，江蘇 南京 210017；2.南京皓安環(huán)境監(jiān)測有限公司，江蘇 南京 210000)

江蘇省是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的重要省份之一，其湖泊眾多，總面積達(dá)6 260 km2[1]，在調(diào)洪蓄水、水資源供給、休閑旅游等方面發(fā)揮了重要作用。隨著工業(yè)和旅游業(yè)的發(fā)展，湖泊均受到了不同程度的污染，水體富營養(yǎng)化程度加劇[2]。現(xiàn)對高寶湖區(qū)4個湖泊(高郵湖、寶應(yīng)湖、邵伯湖和白馬湖)浮游植物和底棲動物的群落組成特征及多樣性進(jìn)行調(diào)查，探究不同水期不同湖泊間浮游植物和底棲動物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的差異，評價目前湖泊的生態(tài)狀況，為湖泊資源的管理、合理利用和生態(tài)保護(hù)提供依據(jù)。

1 調(diào)查方法

1.1 湖泊概況

高寶湖區(qū)位于淮河流域和長江流域的交界地區(qū)，屬亞熱帶溫潤季風(fēng)氣候，季節(jié)分明，水資源豐富，因是位于京杭大運(yùn)河以西的湖泊群，又稱為運(yùn)西湖泊群，區(qū)域包括金湖全部和淮安、揚(yáng)州市區(qū)及盱眙、洪澤、寶應(yīng)、高郵、六合的一部分。高寶湖區(qū)面積較大的高郵湖、邵伯湖、寶應(yīng)湖和白馬湖，從南向北呈珠串狀排列，均為淺水型湖泊。自開掘入江水道以來，白馬湖、寶應(yīng)湖與高郵湖的聯(lián)系切斷，白馬湖和寶應(yīng)湖成為獨(dú)立的內(nèi)湖，高郵湖和邵伯湖水系仍相互連通。高郵湖是江蘇省第3大淡水湖，水域面積674.70 km2，多年平均水位為6.83 m，歷年最高水位8.24 m，最低水位5.77 m；寶應(yīng)湖水域面積為38.69 km2，湖泊平均水位6.06 m，歷年最高水位7.16 m，最低水位5.09 m；邵伯湖水域面積為63.15 km2，歷年最高水位為8.67 m，最低水位為0.83m；白馬湖水域面積為82.68 km2，多年平均水位6.56 m，歷年最高水位8.16 m，最低水位5.42 m。

1.2 采樣時間

2018年12月(枯水期),2019年4月(平水期),2019年8月(豐水期)。

1.3 采樣點位

設(shè)置15個點位。其中高郵湖6個點位，白馬湖3個點位，寶應(yīng)湖3個點位，邵伯湖3個點位，見圖1。

1.4 浮游植物及底棲動物樣品的采集與鑒定

浮游植物樣品用5 L有機(jī)玻璃采水器分別等量采取斷面的表層、中層、底層水樣3次，集中于容器中混合，取出1 L并加入30 mL魯哥氏固定液，帶回室內(nèi)倒入濃縮沉淀器中靜置48 h，將沉淀上清液緩慢吸出。濃縮水樣定容至30 mL放入樣品瓶中，加入少許甲醛溶液，待鏡檢。

圖1 采樣點位

底棲動物用彼得生采泥器進(jìn)行采集，開口面積為1/16 m2。每個樣點采集3次，底泥樣品用40目分樣篩過濾沖洗，網(wǎng)內(nèi)的剩余物冷藏保存，帶回實驗室分揀。分揀出的生物樣品放入標(biāo)本瓶中，加入濃度80%酒精保存。鑒定種類，所有個體計數(shù)、稱重。

浮游植物處理和分析參照文獻(xiàn)[3]，其鑒定參照文獻(xiàn)[4]；底棲動物鑒定參照文獻(xiàn)[5]，均鑒定到盡可能低的分類單元。

1.5 質(zhì)量保證

以樣品數(shù)量的10%進(jìn)行比對，統(tǒng)計結(jié)果后，開展鏡檢；每次統(tǒng)計結(jié)果與平均數(shù)之差<±15%，否則應(yīng)第3次計數(shù)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

浮游植物及底棲動物的生物學(xué)指標(biāo)在Excel中計算，利用SPSS 20.0進(jìn)行單因素方差分析(One-Way ANOVA)，利用GraphPad Prism 6.01進(jìn)行數(shù)據(jù)處理作圖。

1.7 群落特征參數(shù)與多樣性指數(shù)

計算浮游植物和底棲動物的優(yōu)勢度(Y)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H’)及Margalef豐富度指數(shù)(D)，Y≥0.02的屬即為優(yōu)勢種。

Y =Pi×fi

Pi=Ni/N

式中:Ni——第i個物種密度，個/m2；N——物種總密度，個/m2；Pi——Ni占N的比例；fi——第i個物種出現(xiàn)的頻率；S——采樣點物種總數(shù)[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

2.1.1 浮游植物種群組成

4個湖泊的浮游植物種群組成上主要以綠藻門(Chlorophyta)為主，其次是硅藻門(Bacillariophyta)和藍(lán)藻門(Cyanophyta)?？菟诎遵R湖、高郵湖和邵伯湖均未檢測出甲藻門(Dinophyta)藻類，見表1。

表1 不同水期各湖泊浮游植物屬數(shù)

2.1.2 浮游植物數(shù)量組成

不同水期湖泊浮游植物密度和生物量見圖2(a)(b)。

2.1.3 浮游植物優(yōu)勢種

不同時期各湖泊浮游植物優(yōu)勢屬構(gòu)成存在明顯差異，共鑒定優(yōu)勢種4門21屬，總體來說，各湖泊的優(yōu)勢種多為易引起水華的藻類。白馬湖共鑒定浮游植物優(yōu)勢種17種，豐水期藍(lán)藻門優(yōu)勢種占絕對優(yōu)勢，占比87.5%；寶應(yīng)湖共鑒定浮游植物優(yōu)勢種15種；高郵湖共鑒定浮游植物優(yōu)勢種13種，藍(lán)藻門優(yōu)勢種占絕對優(yōu)勢，占比87.5%；邵伯湖共鑒定浮游植物優(yōu)勢種15種，見表2。

圖2 不同水期湖泊浮游植物密度和生物量

表2 不同時期各湖泊浮游植物優(yōu)勢種及Y值

續(xù) 表

2.1.4 浮游植物多樣性指數(shù)

不同水期各湖泊的浮游植物H’和D間存在較大差異，各湖泊H’值為1～3，D值為4～10。與枯水期和豐水期相比，平水期高郵湖的多樣性指數(shù)H’和D顯著降低(P<0.05)，見圖3(a)(b)。

2.2 底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 底棲動物種群組成

4個湖泊中共鑒定出底棲動物50種，其中寡毛類4種，軟體動物雙殼類9種，腹足類7種，搖蚊科幼蟲16種，蛭類5種，軟甲類6種，其他底棲動物3種。

2.2.2 底棲動物數(shù)量組成

各湖泊底棲動物密度和生物量存在較大差異，密度及生物量具有明顯的水期變化，見圖4(a)(b)。

2.2.3 底棲動物多樣性指數(shù)

4個湖泊的底棲動物物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)間在不同時期差異較大，與枯水期和平水期相比，豐水期寶應(yīng)湖底棲動物多樣性指數(shù)顯著降低(P<0.05)，其他3個湖泊在不同采樣時期無顯著變化。各湖泊的H’大多數(shù)處于1～2，個別湖泊甚至<1，D均<1，見圖5(a)(b)。

2.2.4 底棲動物優(yōu)勢種

不同采樣時期各湖泊底棲動物優(yōu)勢種存在明顯差異，白馬湖共鑒定底棲動物優(yōu)勢種5種，主要是搖蚊科幼蟲和寡毛類動物；寶應(yīng)湖共鑒定底棲動物優(yōu)勢種9種，除銅銹環(huán)棱螺(Bellamyaaeruginosa)和步甲科(Carabidae)一種外，其他優(yōu)勢種均屬于搖蚊科幼蟲和寡毛類；高郵湖共鑒定優(yōu)勢種8種，主要以搖蚊科幼蟲和寡毛類動物為主；邵伯湖共鑒定底棲動物優(yōu)勢種7種，分別為搖蚊科幼蟲、多毛類、雙殼類和軟甲類動物，見表3。

圖3 不同時期各湖泊浮游植物多樣性指數(shù)

圖4 各湖泊大型底棲動物密度及生物量

圖5 不同時期各湖泊底棲動物多樣性指數(shù)

表3 不同時期各湖泊底棲動物優(yōu)勢屬及Y值

2.3 生物評價

依據(jù)多樣性指數(shù)對水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)[7]，發(fā)現(xiàn)各湖泊藻密度有明顯的水期差異，豐水期藻密度最大，與文獻(xiàn)[8]報道的2013—2015年對高郵湖的調(diào)查結(jié)果相比，其浮游植物的藻密度隨年份增長迅速。根據(jù)表3，高郵湖和白馬湖在豐水期及枯水期已發(fā)生輕度水華，這一結(jié)果與文獻(xiàn)[8]的推測結(jié)果一致。浮游植物的優(yōu)勢種多為藍(lán)藻門易引起水華的藻類，推測導(dǎo)致水體藻密度較高的原因可能與湖泊來水水質(zhì)較差和湖泊年均換水周期長短有關(guān)，白馬湖、高郵湖、寶應(yīng)湖和邵伯湖的換水周期分別為33，42，66和6 d，其中邵伯湖的換水周期較小，對湖泊藻類的生長具有抑制作用，因此邵伯湖藻密度及生物量最低，屬于無水華或無明顯水華。

文獻(xiàn)[9]報道，高郵湖、白馬湖及寶應(yīng)湖在春季和夏季存在藍(lán)藻水華暴發(fā)的危害，這與本研究結(jié)果一致，隨著溫度的升高，藍(lán)藻優(yōu)勢增大，這是由于藍(lán)藻具有喜高溫的特性[10]。Wang等[11]研究表明，生物多樣性與系統(tǒng)穩(wěn)定性間存在正相關(guān)關(guān)系；陳琳荔等[12]研究表明浮游植物的種類數(shù)越多或各個物種分布均勻，則浮游植物的物種多樣性指數(shù)越大；Maloufi等[13]的研究結(jié)果表明維持湖泊異質(zhì)性，可防止湖泊進(jìn)一步富營養(yǎng)化，從而維持湖泊較高的多樣性。本研究中浮游植物的多樣性指數(shù)表現(xiàn)出一致的變化趨勢，這與文獻(xiàn)[6]的研究結(jié)果一致，根據(jù)表3，各湖泊浮游植物物種多樣性評價等級為“一般”至“較豐富”。

底棲動物組成中，搖蚊科幼蟲和雙殼類軟體動物占比較大。文獻(xiàn)[14-15]認(rèn)為環(huán)節(jié)動物門中的顫蚓類和水生昆蟲中的搖蚊幼蟲等耐污種通常在營養(yǎng)水平高的水體成為優(yōu)勢種。各湖泊優(yōu)勢種中均包括搖蚊科幼蟲和寡毛類，說明水體營養(yǎng)水平有增高的趨勢。D和H’常用來分析大型底棲動物群落多樣性[16]，研究中底棲動物多樣性指數(shù)表現(xiàn)也表現(xiàn)出一致的變化趨勢，這與蔡永久等[17]對長江中下游湖泊底棲動物的多樣性指數(shù)的研究結(jié)果一致。觀察各湖泊底棲動物多樣性指數(shù)的結(jié)果，根據(jù)李娣等[2]的判斷標(biāo)準(zhǔn)，各湖泊底棲動物多樣性處于“貧乏”至“一般”，本研究結(jié)果與李娣等[2]對江蘇省主要湖泊底棲動物多樣性調(diào)查結(jié)果相似。

錢睿智[18]2012年調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)高郵湖、邵伯湖浮游植物分別為172和103種，底棲動物均為38種，本研究高郵湖及邵伯湖浮游植物、底棲動物的種類相對減少，浮游植物分別為93和64種，底棲動物分別為15和7種，邵伯湖是航運(yùn)型湖泊，人為活動干擾較大，因此底棲動物物種、密度及生物量較低。高郵湖和邵伯湖是淮河入江河道中段的過水型湖泊，是淮河行洪入江的重要通道，水文變化將改變湖泊底棲動物的分布和群落結(jié)構(gòu)，使其由軟體動物、寡毛類及水生昆蟲組成[19-20]，這與研究結(jié)果相似。白馬湖和寶應(yīng)湖不作為淮河入江水道，因此受到的影響較小。底棲動物的評價結(jié)果較浮游植物的評價結(jié)果相對嚴(yán)重，這是因為底棲動物通常是在無動力的小船上用人力拖動抓斗采集，樣品采集困難，抓斗較小、各點位底質(zhì)類型的不同，存在一定的采樣質(zhì)量問題。有些站點經(jīng)常很難采集到生物，生物多樣性指數(shù)很低[21]。

3 結(jié)論

(1)4個湖泊共鑒定浮游植物8門113種。各湖泊浮游植物物種組成上無顯著差異，藻密度方面差異較大，表現(xiàn)為：高郵湖>白馬湖>寶應(yīng)湖>邵伯湖；其群落的數(shù)量的時期性特征主要表現(xiàn)為：豐水期>枯水期>平水期；4個湖泊在3個水期內(nèi)多處于輕度污染狀態(tài)，少數(shù)處于中度污染，總體評價為輕度-中度污染。

(2)4個湖泊共鑒定底棲動物3門50種，各湖泊群落結(jié)構(gòu)差異較大，具有明顯的水期變化，底棲動物密度及生物量大體上表現(xiàn)為：豐水期>平水期>枯水期。4個湖泊在3個水期均處于中度-重度污染。