邵伯湖底棲動物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查研究及水質(zhì)生態(tài)評價

陳文猛， 王 俊， 胡曉東， 吳蘇舒， 吳沛沛， 徐季雄

(江蘇省水利科學(xué)研究院， 江蘇 南京 210017)

底棲動物是一個生態(tài)學(xué)概念，它指的是生活史的全部或大部分時間生活于水體底部的水生動物類群，是水生態(tài)系統(tǒng)的一個重要組成部分。其生活周期較長，活動固定便于采集，且對于水質(zhì)的敏感性在不同種類間差異很大，當(dāng)受外界干擾后，群落結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，其趨勢可以反映水體受污染的程度，水體發(fā)生變化都將直接影響底棲動物的生長、繁殖[1-3]。因此，研究底棲動物可以準(zhǔn)確地反映水體的變化，成為水體質(zhì)量的天然監(jiān)測者。

1 研究區(qū)域

1.1 研究區(qū)域概況

邵伯湖位于東經(jīng)119°22′～119°28′，北緯32°30′～33°45′范圍內(nèi)，行政隸屬于高郵市、江都區(qū)、邗江區(qū)，北接淮河入江水道改道段，南至歸江河道，東臨里運(yùn)河西堤，西與安徽省天長市接壤。邵伯湖為淺水型湖泊，是一座“懸湖”，湖底高于里下河地區(qū)的地面高程。邵伯湖湖泊面積63.15 km2，湖泊最長處17 km，最大寬度6 km，邵伯湖湖區(qū)底高程一般為2.83 m，最低湖底高程為0.83 m。邵伯湖具有調(diào)洪、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等多重作用，在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境平衡等方面發(fā)揮著不可替代的作用[4]。

1.2 采樣點(diǎn)布置

根據(jù)邵伯湖湖區(qū)輪廓特征、功能分區(qū)、出入湖河道分布情況特點(diǎn)，共設(shè)定了6個底棲動物采樣點(diǎn)，基本覆蓋了邵伯湖典型區(qū)域(圖1)。采樣頻率為每月一次，于2018年1—12月對邵伯湖湖區(qū)進(jìn)行了全年的樣品采集。

圖1 邵伯湖底棲動物采樣點(diǎn)分布

2 底棲動物調(diào)查方法

底棲動物樣品采集用面積為1/20 m2的改良彼得生采泥器，每個采樣點(diǎn)采集3次，底棲動物與底泥、碎屑等混為一體，必須沖洗后才能進(jìn)行挑揀。洗滌工作通常采用網(wǎng)徑為0.45 mm網(wǎng)尼龍篩網(wǎng)進(jìn)行洗滌，剩余物帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分樣。將洗凈的樣品置入白色磁盤中，加入清水，利用尖嘴鑷、吸管、毛筆、放大鏡等工具進(jìn)行工作，挑揀出的各類動物，分別放入已裝好固定液的50 mL塑料瓶中，直到采樣點(diǎn)采集到的樣本全部檢完為止。標(biāo)本的固定可直接投入到7%福爾馬林中固定。

把每個采樣點(diǎn)所采集到的底棲動物按不同種類準(zhǔn)確地統(tǒng)計個體數(shù)，根據(jù)采樣器的開口面積推算出1 m2內(nèi)的數(shù)量，包括每種的數(shù)量和總數(shù)量，樣品稱重獲得的生物量換算成1 m2面積上的生物量(g/m2)[5]。底棲動物鑒定參照《中國經(jīng)濟(jì)動物志·淡水軟體動物》《中國小蚓類研究》《遼河流域底棲動物監(jiān)測圖鑒》《中國北方搖蚊幼蟲》《Aquatic insects of China useful for monitoring water quality》等鑒定書籍。

3 底棲動物群落結(jié)構(gòu)分布

3.1 底棲動物組成

2018年1—12月期間邵伯湖共鑒定出底棲動物16種(屬)，其中軟體動物種類最多，共計6種；搖蚊科幼蟲次之，共4種；其次為寡毛類，共3種，主要為寡毛綱顫蚓科的種類；其他包括蛭類1種，為扁舌蛭，多毛類沙蠶1種以及中華小長臂蝦1種。

3.2 底棲動物優(yōu)勢種

從調(diào)查結(jié)果來看，邵伯湖底棲動物密度和生物量被少數(shù)種類所主導(dǎo)。密度方面，寡毛類的蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓以及中華河蚓，搖蚊科幼蟲的紅裸須搖蚊，軟體動物的環(huán)棱螺，以及多毛類沙蠶，分別占總密度的15.85%、21.54%、10.16%、11.79%、8.94%和7.32%。生物量方面，由于軟體動物個體較大，軟體動物的環(huán)棱螺在總生物量上占據(jù)絕對優(yōu)勢，達(dá)到67.01%，拉氏蜆、扭蚌、具角無齒蚌、蘇氏尾鰓蚓和扁舌蛭所占比重次之，分別為11.89%、7.78%、5.34%、1.89%和1.75%。從16個物種的出現(xiàn)頻率來看，蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓、中華河蚓、紅裸須搖蚊以及環(huán)棱螺等幾個種類是邵伯湖最常見的種類，其在大部分采樣點(diǎn)均能采集到。綜合底棲動物的密度、生物量以及各物種在6個采樣點(diǎn)的出現(xiàn)頻率，利用優(yōu)勢度指數(shù)確定優(yōu)勢種類，結(jié)果表明邵伯湖現(xiàn)階段的底棲動物優(yōu)勢種主要為環(huán)棱螺、霍甫水絲蚓、蘇氏尾鰓蚓以及紅裸須搖蚊。

3.3 底棲動物空間分布

圖2為邵伯湖底棲動物密度和生物量全年及各季度平均值的空間分布格局?？傮w而言，密度與生物量空間分布差異不大。從圖2(a)可以看出，各采樣點(diǎn)空間密度分布相對均勻，采樣點(diǎn)底棲動物密度介于46～115 ind./m2，平均密度為81 ind./m2。密度最大值出現(xiàn)在sbh-1采樣點(diǎn)，sbh-1采樣點(diǎn)位于邵伯湖的北部，處于邵伯湖生態(tài)養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)，水深較淺，周邊漁業(yè)活動較為密集，同時sbh-1采樣點(diǎn)位于連接高郵湖與邵伯湖的通道附近，受上游高郵湖來水的影響要大于其他下游采樣點(diǎn)。同時由圖上可以看出，邵伯湖6個采樣點(diǎn)底棲動物主要由寡毛類、搖蚊幼蟲以及軟體動物組成，密度方面寡毛類以及搖蚊幼蟲占絕對優(yōu)勢。

而底棲動物生物量方面，從圖2(b)可以看出，區(qū)域分布特征較密度分布明顯，生物量較大的采樣點(diǎn)主要分布在高郵湖的中部以及北部與高郵湖連接通道附近，其中軟體動物占據(jù)絕對主導(dǎo)地位，邵伯湖底棲動物平均生物量為13.665 g/m2，最大生物量出現(xiàn)在sbh-5采樣點(diǎn)，位于邵伯湖資源保留區(qū)，最大值為23.405 g/m2，最小生物量出現(xiàn)在sbh-3采樣點(diǎn)，位于邵伯湖資源保留區(qū)，最小值為2.928 g/m2。

圖2 邵伯湖底棲動物密度和生物量空間分布格局

從圖2(c、e、g、i)可以看出，各個季度中各采樣點(diǎn)空間密度分布不均、差異較大，且呈季節(jié)變化趨勢，冬季邵伯湖底棲動物密度整體上呈高位，春季及秋季次之，而夏季底棲動物密度最低。從圖2(d、f、h、j)可以看出，各個季度中各采樣點(diǎn)空間生物量受軟體動物的影響較大，在各個季度的分布較為不均，且具有不確定性，除去軟體動物的影響，生物量的分布與密度相類似，最高值主要分布在邵伯湖的中北部水域。

4 應(yīng)用底棲動物評價邵伯湖水質(zhì)狀況

底棲無脊椎動物個體較大，壽命較長，活動范圍小，對環(huán)境條件改變反應(yīng)靈敏，能夠準(zhǔn)確反映水質(zhì)質(zhì)量狀況，是監(jiān)測污染、評價水質(zhì)的理想的指示生物[6]。通過對底棲無脊椎動物群落結(jié)構(gòu)調(diào)查研究，可以客觀地分析和評價湖泊營養(yǎng)狀況。Wright 指數(shù)、Goodnight指數(shù)、BPI指數(shù)以及Shannon-Wiener指數(shù)是常用的用于評價水質(zhì)狀況的生物學(xué)指數(shù)。

利用邵伯湖2018年12個月的底棲動物監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算了各采樣點(diǎn)4種生物學(xué)指數(shù)得分(圖3～6)，由圖3可以看出，邵伯湖寡毛類平均密度不高，所有采樣點(diǎn)的寡毛類密度均低于100 ind./m2，依據(jù)Wright 指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)來看，邵伯湖污染指數(shù)處于無污染。由圖4可以看出，邵伯湖所有6個采樣點(diǎn)的Goodnight指數(shù)小于0.7，說明邵伯湖整體介于輕污染與中污染狀態(tài)之間。從圖5可以看出，邵伯湖各采樣點(diǎn)的BPI指數(shù)分布較均勻，所有采樣點(diǎn)均低于1.5，邵伯湖依照BPI指數(shù)分析法處于β-中污染狀態(tài)。從圖6可以看出，邵伯湖6個采樣點(diǎn)的Shannon-Wiener指數(shù)均在1.0～3.0之間，說明邵伯湖Shannon-Wiener指數(shù)處于中污染狀態(tài)。

圖3 底棲動物Wright指數(shù) 圖4 底棲動物Goodnight指數(shù)

圖5 湖底棲動物BPI指數(shù) 圖6 底棲動物Shannon-Wiener指數(shù)

5 結(jié) 論

從邵伯湖底棲動物密度及生物量分布來看，各采樣點(diǎn)空間密度分布相對均勻，采樣點(diǎn)底棲動物密度介于46～115 ind./m2，平均密度為81 ind./m2。位于生態(tài)養(yǎng)殖區(qū)的sbh-1采樣點(diǎn)底棲動物密度及生物量均表現(xiàn)出較高值，說明邵伯湖漁業(yè)養(yǎng)殖業(yè)對底棲動物的影響作用較為明顯。底棲動物生物量介于2.928～23.405 g/m2，平均生物量為13.665 g/m2?？傮w而言，密度與生物量空間分布差異不大。

從邵伯湖底棲動物季節(jié)變化來看，底棲動物密度呈季節(jié)變化趨勢，冬季邵伯湖底棲動物密度整體上呈高位，春季及秋季次之，而夏季底棲動物密度最低，底棲動物生物量與密度呈相似的變化趨勢。

根據(jù)邵伯湖4種生物指數(shù)的評價結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，邵伯湖現(xiàn)狀處于輕度-中度污染時期。結(jié)合底棲動物種類組成和多樣性分析結(jié)果，較多耐污能力較強(qiáng)的種類在邵伯湖優(yōu)勢度較高，如蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓以及紅裸須搖蚊等是底棲動物的優(yōu)勢種，說明邵伯湖水生態(tài)環(huán)境目前正處于一個關(guān)鍵階段，作為蘇北地區(qū)重要的生態(tài)型湖泊，亦是重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖基地和水源地，水環(huán)境的保護(hù)及管理工作不容懈怠。