瓦埠湖豐、枯水期大型底棲動物群落結構特征

黃蕓夢, 汪家權, 胡淑恒, 李 凱

(合肥工業大學 資源與環境工程學院,安徽 合肥 230009)

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瓦埠湖豐、枯水期大型底棲動物群落結構特征

黃蕓夢, 汪家權, 胡淑恒, 李 凱

(合肥工業大學 資源與環境工程學院,安徽 合肥 230009)

為了解瓦埠湖底棲動物群落結構特征,于2012年豐水期(6月)和枯水期(11月)對瓦埠湖河道及主體湖區19個采樣點進行了調查。共采集到底棲動物28種,其中寡毛類10種,軟體動物4種,水生昆蟲11種,其他3種。豐水期檢出23種,其中寡毛類9種,軟體動物3種,水生昆蟲8種,其他3種。枯水期檢出14種,其中寡毛類4種,軟體動物3種,水生昆蟲6種,其他1種。整體來看,瓦埠湖底棲動物種類組成中,水生昆蟲是第1大類群(39.29%),其次是寡毛類(35.71%),軟體動物和其他所占比例較小。

瓦埠湖;底棲動物;群落結構

底棲動物是水域生態系統中重要組成部分,也是河流生境中分布最廣泛的物種之一[1],具有活動范圍相對固定、生命周期較長、生活習性相對穩定等特點。底棲動物的群落組成決定了河流中物質循環和能量流動的方式,其種類組成和分布與化學需氧量(chemical oxygen demand,COD)、溶解氧等環境因子也密切相關[2]。底棲動物多樣性是水域生態系統中重要的評價指標,其種類和密度的變化可以反映水域生態系統環境的好壞[3],因此底棲動物群落生態學研究對湖泊流域的保護、管理和利用具有重要的指導作用。

瓦埠湖是安徽省境內淮河流域最大的湖泊,湖面狹長,南北長約51 km,豐水面積168 km2,平水面積160 km2,枯水面積156 km2,屬河流型湖泊[4],具有防洪、灌溉、養殖、供水及旅游等多種功能。瓦埠湖與巢湖構成了“引江濟淮”(長江—巢湖—瓦埠湖—淮河)輸水干線的2個重要水體[5]。其自身水質的變化及巢湖水進入后可能導致的湖泊富營養化問題已受到廣泛關注。監測結果顯示,自2011年起瓦埠湖營養狀態已從中營養狀態向富營養狀態轉變[6],因此系統研究瓦埠湖流域水質變化及其影響因素十分必要。目前,該方面的研究報道十分有限,且多限于對瓦埠湖流域土壤氮磷分布[7]、沉積物中氮磷賦存形態[8]等物化方面以及浮游藻類[9]的研究,有關瓦埠湖底棲動物的研究報道很少。本文調查研究了2012年瓦埠湖流域基本指標以及底棲動物豐水期和枯水期的種類數、密度等的動態變化,探討了底棲動物的群落結構特征及其與水環境的關系,以期為瓦埠湖流域生物多樣性保護及評價“引江濟淮”工程對水生態的影響提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

瓦埠湖位于安徽省中部,屬亞熱帶季風氣候[10]。湖寬最寬處約6 km,豐水位18.9 m,枯水位15.5 m,最大深度4.5 m,湖底高程15.5 m。流域呈扇形,屬丘陵區。流域內地勢東南高,向西北漸低。瓦埠湖右岸主要支流有金小堰、萬小河、莊墓河;左岸主要支流有陡澗河、護城河[11]。湖水經東淝河下段與壽縣北五里廟,過東淝河閘,北流至趙臺子注入淮河。

1.2 采樣點位、樣品采集和處理

根據瓦埠湖現狀,共選擇19個采樣點,其中河道4個、主體湖區15個。在區域上,上部6個,分別為采樣點WH01～WZ04;中部6個,分別為采樣點WZ05～WH03;下部7個,分別為采樣點WZ09～WH04,如圖1所示。其中,采樣點WH01位于新河河道,WH02位于陡澗河河道,WH03位于莊墓河河道,WH04位于東淝河河道。分別于2012年6月(豐水期)和11月(枯水期)進行采樣。

底棲動物樣品采集:采用改良的蘇伯氏網(面積0.16 m2,網目是60目) 在水深小于1 m的淺岸帶或河流淺灘進行采集,每個點采2～4個重復樣,合并成1個混合樣。所采樣品立即用河水洗干凈,然后裝入塑料袋中密封,帶回室內分揀,放入標本瓶并加入4%的福爾馬林溶液進行固定和保存,運回實驗室鏡檢。

水質檢測:在采集底棲動物樣品的同時,用Hach便攜式水質分析儀同步測定pH值和溶解氧,采集水質樣品帶回實驗室測定水環境指標,包括總氮(TN)、總磷(TP)和葉綠素a等,各指標的測定方法參照文獻 [12]。

圖1 瓦埠湖采樣點位分布

2 結果與分析

2.1 豐、枯水期水質理化特征

不同季節瓦埠湖流域水環境因子比較見表1所列。結果顯示,瓦埠湖流域的相關環境因子數值均高于枯水期。其中,豐水期和枯水期的pH值、TN質量濃度均較高,甚至在點位WH02和WH03處,pH值超過10,該采樣點分別處于陡澗河和莊墓河河道范圍,較高的pH值可能是附近存在重要的污染源;枯水期的TN平均質量濃度為1.90 mg/L,只在點位WZ07、WZ10、WZ11均大于1.50 mg/L,接近Ⅴ類水體。溶解氧變幅較大,WH02處低至9.02、10.98 mg/L,而WZ10處高達12.49、12.88 mg/L。葉綠素含量呈現豐水期>枯水期趨勢,處于豐水期的春季藻類生物量最高。從湖泊縱向分布上看,各項環境因子依次為上部>中部>下部。

表1 瓦埠湖流域豐水期和枯水期環境因子比較

2.2 群落結構組成

調查期間共采集到底棲動物28種,其中寡毛類10種,軟體動物4種,水生昆蟲11種,其他3種,常見種為蘇氏尾鰓蚓(Branchiurasowerbyi)、霍甫水絲蚓(Limnodrilushoffmeisteri)、環棱螺(Bellamyasp.)、一種搖蚊(Compteromesasp.)、小搖蚊(Microchironomussp.)、長足搖蚊(Tanypusspp.)及寡鰓齒吻沙蠶(Nephtysobigobranchia)。底棲動物名錄及調查周期內各類群組成比例見表2、表3所列。

表2 瓦埠湖底棲動物名錄

續表

注:“+”數為該物種在采樣點出現的頻數。

表3 底棲動物各類群不同時期組成比例 %

豐水期檢出23種,其中寡毛類9種,軟體動物3種,水生昆蟲8種,其他3種;常見種為蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓、一種搖蚊(Compteromesasp.)及寡鰓齒吻沙蠶。枯水期檢出14種,其中寡毛類4種,軟體動物3種,水生昆蟲6種,其他1種;常見種為蘇氏尾鰓蚓、一種搖蚊(Compteromesasp.)、長足搖蚊(Tanypusspp.)及寡鰓齒吻沙蠶。整體來看,瓦埠湖底棲動物種類組成中,水生昆蟲是第1大類群且枯水期所占比例為42.86%,高于豐水期的34.79%;其次是寡毛類,豐水期所占比例高于枯水期;軟體動物和其他種類在調查周期內分別占14.29%、10.71%。

2.3 多樣性指數

物種多樣性具有2種含義:① 種的數目或豐富度,它是指一個群落或生境中物種數目的多寡;② 種的均勻度,它是指一個群落或生境中全部物種個體數目的分配狀況,反映數目分配的均勻程度。多樣性指數是反映物種豐富度和均勻度的綜合指標,現采用香農威納指數對底棲動物群落的時空動態進行研究。水生生態系統的香農威納指數見表4所列。香農威納指數計算公式為:

其中,H為物種的多樣性指數;S為物種數目;Pi為屬于種i的個體在全部個體中的比例。

表4 水生生態系統的香農威納指數

計算得到調查周期內的香農威納指數值H為1.81;豐水期的香農威納指數H豐為1.83;枯水期的香農威納指數H枯為1.79。查表4可得,瓦埠湖生態系統的物種分布處于一般級別,物種豐富度較低,個體分布比較均勻,水體處于中度污染狀態。鑒于瓦埠湖水質的現狀及其主要污染物,需要結合湖泊生態系統的健康狀況調查情況,實施流域水體污染的防治工作。

2.4 現存量

調查周期內各采樣點底棲動物密度見表5所列。豐水期各采樣點數值為0～3 056ind/m2,平均值為656.89ind/m2,標準差為801.28;枯水期各采樣點數值為0～912ind/m2,平均值為197.05ind/m2,標準差為260.63。

調查周期內各采樣點底棲動物生物量見表6所列。豐水期各采樣點數值為0～72.11g/m2,平均值為15.30g/m2,標準差為22.43;枯水期各采樣點數值為0～377.80g/m2,平均值為33.83g/m2,標準差為86.71。

在豐水期和枯水期,采樣點WH02處底棲動物的密度和生物量均為0。該采樣點位于陡澗河河道范圍,初步判斷因河流局部受污染,空間內部未見底棲動物。

表5 瓦埠湖調查周期內各采樣點底棲動物密度 ind/m2

表6 瓦埠湖調查周期內各采樣點底棲動物生物量 g/m2

2.5 空間分布和季節變化

瓦埠湖底棲動物豐水期各采樣點物種數變動在0～10種。物種數最多的采樣點為WZ02,10種;其次為WH04,8種;其他采樣點均不超過7種。枯水期各采樣點物種數變動在0～6種,物種數最多的采樣點為WH03、WH04及WZ14,均為6種;其次為WZ13,5種;其他采樣點均不超過5種。

具體情況見表7所列。

表7 瓦埠湖調查周期內各采樣點底棲動物物種數分布

(1) 豐水期。河道檢出物種數排序為：

東淝河(8種)>莊墓河(6種)>

新河(4種)>陡澗河(0種)；

主體湖區檢出物種數排序為：

下部(29種)>中部(21種)>上部(19種)。

(2) 枯水期。河道檢出物種數排序為：

東淝河(6種)=莊墓河(6種)>

新河(3種)>陡澗河(0種)；

主體湖區檢出物種數排序為：

下部(28種)>中部(13種)>上部(11種)。

整體來看,河道檢出物種數排序為東淝河>莊墓河>新河>陡澗河，主體湖區檢出物種數排序為下部>中部>上部。綜合采樣情況,從瓦埠湖縱向分布上看,底棲動物物種數呈現從上到下逐漸增多的趨勢。

3 討 論

近年來,隨著社會經濟的高速發展,對瓦埠湖的開發強度也不斷上升,自然生態和水環境開始呈現出惡化趨勢,湖泊面積減少,濕地嚴重萎縮,嚴重損害了人民群眾的健康和環境權益,流域內居民的飲用水安全也面臨壓力。通過瓦埠湖生態環境保護基線調查項目的實施可以明確瓦埠湖目前面臨的主要生態環境問題,識別瓦埠湖生態安全的影響因子和影響程度,為科學決策瓦埠湖區域污染綜合防治、保護飲用水水質提供科學依據。

流域內污染主要為農業類面源污染和水產養殖、生活污染方面的點源污染。

(1) 農田面源污染較重。瓦埠湖流域農業集約化程度較高,種植、養殖業較為發達,污染治理重視不夠。流域共有耕地面積13.018×104hm2(195.27×104畝),年平均施用磷肥3.56×104t、氮肥7.23×104t、復合肥3.92×104t,總施肥量達14.71×104t(畝均75.3kg),顯著高于全國平均水平。農業化肥污染調查結果顯示,農業化肥對污染物入湖量的貢獻分別為COD占50.63%、TP占71.53%、TN占59.43%,可見農業化肥的流失量占污染物入湖量的大部分,對瓦埠湖水質有較大影響。

(2) 工業點源污染治理有待加強。瓦埠湖流域循環經濟產業發展不足,清潔生產程度不高,企業污染治理能力距離治理要求還有很大差距。流域環境污染控制和環境執法能力還不能滿足環境管理工作的要求,部分地區存在有法不依現象。

(3) 流域畜禽養殖污染尚未得到有效控制。流域內畜禽養殖量大,分布區域廣,農戶分散飼養的無處理設施,規模養殖場大部分設施簡易,處理不徹底。湖內投餌造成水體污染,圍網養殖面積過大。

(4) 農村生活污染物處理水平較低。沿湖鄉鎮均未配套建設垃圾填埋場所和生活污水處理設施,大量有機垃圾和生活污水直接排入附近河渠,最終匯入瓦埠湖。生活污染治理投入不足,致使其成為流域的重要污染來源之一。

徒澗河、莊墓河、東淝河作為瓦埠湖的入湖河流分別流入瓦埠湖北部湖區、中部湖區、南部湖區,流域內污染物主要通過入湖河流的運送進入湖區,同時污染入湖河流與湖區水體,入湖河流的水質狀況直接影響湖區水體的水質。到目前瓦埠湖水質保持穩定并逐漸好轉,瓦埠湖出入湖河流水質穩定保持在Ⅲ類,湖區水質總體達到Ⅲ類,TP含量有一定超標,但已有一定好轉。

4 結 論

(1) 調查期間共采集到底棲動物28種,其中寡毛類10種,軟體動物4種,水生昆蟲11種,其他3種。整體來看,瓦埠湖底棲動物種類組成中,水生昆蟲是第1大類群(39.29%),其次是寡毛類(35.71%),軟體動物和其他所占比例較小。

(2) 底棲動物密度,豐水期各采樣點數值為0～3 056ind/m2,平均值為656.89ind/m2,標準差為801.28;枯水期各采樣點數值為0～912ind/m2,平均值為197.05ind/m2,標準差為260.63。底棲動物生物量,豐水期各采樣點數值為0～72.11g/m2,平均值為15.30g/m2,標準差為22.43;枯水期各采樣點數值為0～377.80g/m2,平均值為33.83g/m2,標準差為86.71。

(3) 河道檢出物種數排序為東淝河>莊墓河>新河>陡澗河，主體湖區檢出物種數排序為下部>中部>上部。綜合分析采樣情況,從瓦埠湖縱向分布上看,底棲動物物種數呈現從上到下逐漸增多的趨勢。

[1] DREWRY J J,NEWHAM L T H,CROKE B F W.Suspended sediment,nitrogen and phosphorus concentrations and exports during storm-events to the Tuross estuary,Australia[J].Journal of Environmental Management,2009,90(2): 879-887.

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(責任編輯 張淑艷)

Community structure of macrozoobenthos in wet and dry seasons of Wabu Lake

HUANG Yunmeng, WANG Jiaquan, HU Shuheng, LI Kai

(School of Resources and Environmental Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

In order to explore the community structure of the zoobenthos in Wabu Lake, 19 sampling sites in the lake and nearby rivers were investigated in both wet season(June) and dry season(November) in 2012. A total of 28 species were identified, including 10 oligochaetes, 4 mollusks, 11 species of aquatic insects and 3 species of other faunas. A total of 23 species were identified during the wet season, including 9 oligochaetes, 3 mollusks, 8 species of aquatic insects and 3 species of other faunas. A total of 14 species were identified during the dry season, including 4 oligochaetes, 3 mollusks, 6 species of aquatic insects and 1 species of other faunas. In conclusion, of all the zoobenthos in Wabu Lake, aquatic insects have the largest variety of categories(39.29%), followed by oligochaetes(35.71%), leaving mollusks and the others taking up very small percentages.

Wabu Lake; zoobenthos; community structure

2016-01-12；

2016-03-09

“十二五”國家水體污染控制與治理科技重大專項資助項目(2012ZX07103-004)

黃蕓夢(1990-),女,安徽淮南人,合肥工業大學碩士生; 汪家權(1957-),男,安徽太湖人,博士,合肥工業大學教授,博士生導師,通訊作者,E-mail:jiaquan.wang@163.com.

10.3969/j.issn.1003-5060.2017.07.022

Q958.8

A

1003-5060(2017)07-0978-06