滆湖底棲動物群落結構及水質生物學評價

尹子龍 張沛霖 楊源浩 胡曉東

摘要 2019年1—12月對常州市武進區西南部的滆湖開展了底棲動物監測與分析，并通過BPI生物學指數和Shannon-Wiener多樣性指數對滆湖進行水質生態評價。結果表明：共鑒定出底棲動物14種（屬），其中搖蚊幼蟲類種類最多，共8種，寡毛類5種，軟體動物類1種；主要優勢種為紅裸須搖蚊（Propsilocerus akamusi）、太湖裸須搖蚊（Propsilocerus taihuensis）、克拉泊水絲蚓（Limnodrilus ciaparedeianus）和梨形環棱螺（Bellamya purrificata）。2種指數評價結果顯示，滆湖水質現狀處于中度污染時期，屬于富營養化過程的初中期。

關鍵詞 底棲動物；滆湖；水質評價

中圖分類號 X 824? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2023）12-0049-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.12.011

Community Structure of Zoobenthos and Bio-assessment of Water Quality in Ge Lake

YIN Zi-long1，ZHANG Pei-lin2，YANG Yuan-hao1 et al

（1.Hydraulic Research Institute of Jiangsu Province，Nanjing，Jiangsu 210017;2.Water Conservancy Projiect Management Office of the Taihu Lake Area，Jiangsu Province，Suzhou，Jiangsu 215128）

Abstract From January 2019 to December 2019，the zoobenthos were monitored and analyzed in Ge Lake，water source area of Wujin District，Changzhou City.The ecological evaluation of water quality in Ge Lake was conducted through BPI Biological Index and Shannon-Wiener Diversity index.The results showed that 14 species （genus） of zoobenthos were identified in the whole 12 months of the year，of which the species of the genus Chironomidae were the most，totaling 8 species，5 species of Oligochaetes and 1 species of Molluscs.The main dominant species were Propsilocerus akamusi，Propsilocerus taihuensis，Limnodrilus ciaparedeianus and Bellamya purrificata.The results of the two index evaluations showed that the water quality of Ge Lake was in a period of moderate pollution，which belongs to the early and middle stages of the eutrophication process.

Key words Zoobenthos;Ge Lake;Water quality evaluation

基金項目 江蘇省水利科技項目（2021005）。

作者簡介 尹子龍（1992—），男，遼寧阜新人，工程師，碩士，從事水生態與水環境研究。

收稿日期 2022-07-13

底棲動物是水生態系統的重要組成部分，與水體環境是相互依存、相互影響的統一體，具有分布廣泛、生命周期較長、形體較易辨認、對污染的逃避能力較弱及對環境變化較為敏感等特征，其群落結構作為預測環境質量變化的重要指標，已廣泛應用于生物監測和生態評價方面［1-3］。

滆湖位于常州市武進區西南部，其在保證當地居民生活用水、社會經濟發展和生態環境平衡等方面起著不可替代的作用［4］。隨著社會經濟的高速發展及受人類活動的影響，滆湖水質不斷惡化，水體富營養化速度加快，給周邊地區人們的生活及經濟的可持續發展帶來了巨大威脅［5-6］。筆者以2019年底棲動物生態調查數據為依據，分析了滆湖水域底棲動物優勢種及其群落結構，并由此反映出滆湖水環境質量現狀。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

滆湖俗稱沙子湖、西太湖，亦稱西滆湖和西滆沙子湖，位于常州市武進區西南部與無錫宜興市東北部，為武進和宜興共享，是江蘇省第六大湖泊，蘇南地區僅次于太湖，也是太湖流域湖泊群中的重要組成部分。主要的入湖河道為位于西部的加澤港、塘門港及安歡瀆等16條河道；出水河道位于東南部，主要有太滆運河、漕橋河及殷村港等15條出湖河道［7］。滆湖主要功能為防洪調蓄、新孟河行水通道、供水、生態、漁業、旅游。

1.2 采樣點設置

根據滆湖湖區的地形地貌、功能區分布以及主要出入湖河道河口位置等情況，在滆湖湖區共設置18個采樣點，于2019年1—12月對湖區進行了12次底棲動物樣品采集（圖1）。

2 調查方法

2.1 底棲動物采集方法

底棲動物樣品采用改良彼得生采泥器（開口面積為1/20 m2）進行現場采集，每個樣點抓取3下，采集的樣品中，底棲動物通常與底泥、碎屑等混為一體，需要沖洗后才能進行挑揀。洗滌使用D型尼龍篩網（網徑為0.45 mm）進行反復沖洗，剩余物封袋保存后帶回實驗室進行分樣，分揀后放入裝有75%乙醇的塑料瓶中保存。標本的固定可使用7%福爾馬林進行固定。底棲動物調查主要參照《水庫漁業資源調查規范》（SL167—96）。利用解剖鏡和顯微鏡對各采樣點采集到的底棲動物進行分類鑒定、計數，使用分析天平對樣品進行分類稱重，根據實際數量和重量推算出1 m2內的底棲動物密度和生物量（g/m2）［8］。樣品的鑒定參照《中國經濟動物志·淡水軟體動物》《中國小蚓類研究》《中國北方搖蚊幼蟲》《Aquatic Insects of China Useful for Monitoring Water Quality》等書籍。

2.2 底棲動物評價水質方法

底棲無脊椎動物個體較大，壽命較長，活動范圍小，對環境條件改變反應靈敏，能夠準確反映水質狀況，是監測污染、評價水質理想的指示生物。通過對底棲無脊椎動物群落結構調查研究，可以客觀地分析和評價湖泊營養狀況。根據具體情況選用以下2種生物指數評價滆湖營養及污染狀況［9-13］。

BPI生物學指數和Shannon-Wiener多樣性指數計算方法如下：BPI<0.1，為清潔；0.1≤BPI<0.5，為輕污染；0.5≤BPI<1.5，為β-中污染；1.5≤BPI<5.0，為α-中污染；≥5.0為重污染。0≤Shannon-Wiener指數<1.0，為重污染；1.0≤Shannon-Wiener指數<3.0，為中污染；Shannon-Wiener指數≥3.0，為輕度污染至無污染。

BPI生物學指數=log（N1+2）log（N2+2）+log（N3+2）

式中，N1為寡毛類、蛭類和搖蚊幼蟲個體數；N2為多毛類、甲殼類、除搖蚊幼蟲以外的其他水生昆蟲個體數；

N3為軟體動物個體數。

Shannon-Wiener指數=-ni=1niN×lnniN

式中，ni為第i個種的個體數目，N為群落中所有種的個體總數。

3 調查結果與分析

3.1 底棲動物群落結構

3.1.1 底棲動物種類組成。

由表1可知，2019年1—12月滆湖共鑒定出底棲動物14種（屬），其中搖蚊幼蟲類種類數最多，共8種；寡毛類次之，共5種；軟體動物類較少，僅1種。

3.1.2 底棲動物優勢種。由表1可知，底棲動物種類方面，滆湖2019年監測檢出的底棲動物包括寡毛類、搖蚊幼蟲類和軟體動物類三大類。滆湖底棲動物密度和生物量被少數種類所主導。密度方面，寡毛類的克拉泊水絲蚓，搖蚊幼蟲類的紅裸須搖蚊、太湖裸須搖蚊、中華裸須搖蚊和刺鋏長足搖蚊，分別占總密度的5.23%、37.11%、36.92%、7.75%和4.96%。生物量方面，由于軟體動物個體較大，軟體動物類的梨形環棱螺在總生物量上占絕對優勢，達到61.28%，黃色羽搖蚊、紅裸須搖蚊、太湖裸須搖蚊和中華裸須搖蚊所占比重次之，分別為1.53%、20.64%、10.84%和1.64%。從14個物種的出現頻次來看，紅裸須搖蚊、太湖裸須搖蚊、刺鋏長足搖蚊、軟鋏小搖蚊和克拉泊水絲蚓在大部分采樣點均能采集到，是滆湖的常見種類。綜合底棲動物的密度、生物量和各物種在18個采樣點的出現頻次，根據優勢度指數來確定優勢種，表明現階段滆湖底棲動物優勢種為紅裸須搖蚊、太湖裸須搖蚊、克拉泊水絲蚓和梨形環棱螺。

3.1.3 底棲動物密度與生物量分布。從圖2可見，年均生物量較年均密度相比空間差異性更大。底棲動物年密度各采樣點空間分布相對均勻，密度較高的采樣點集中分布在滆湖的北部區域，滆湖底棲動物密度最高值出現在gh-3采樣點，最高值為1 484個/m2；底棲動物密度較低的采樣點主要分布在滆湖的中部至南部區域，其中大部分分布在滆湖的生態凈化與恢復區以及水資源地保護區，滆湖底棲動物密度最低值出現在gh-17采樣點，最低值為75個/m2。而底棲動物生物量方面，空間差異性較大，生物量較大的采樣點是gh-11和gh-2采樣點，分別位于滆湖中部和北部；滆湖底棲動物生物量最高值出現在gh-11采樣點，最高值為42.48 g/m2，生物量最低值出現在gh-10采樣點，最低值為0.29 g/m2；位于漁業資源繁保區的gh-10采樣點底棲動物密度和生物量均較低，表明滆湖資源保留區功能性作用明顯。滆湖底棲動物分布存在區域性特征，特別是軟體動物的分布，在滆湖的西部沿岸帶附近出現較多，主要是上游湟里河、北干河、中干河、孟津河等主要入湖河道攜帶著大量營養物質入湖，促進了滆湖底棲動物的生長繁殖，同時滆湖常年以西北風為主，靠滆湖西側沿岸帶受風浪的影響較小，湖底的懸浮物不容易被風浪揚起，湖水透明度較其他水域要大，適宜軟體動物的生長，而滆湖其他水域透明度較低，不利于軟體動物的生長。

從圖3可以看出，各季度各采樣點底棲動物密度空間分布不均，差異較大，且呈季節變化趨勢，冬季滆湖底棲動物密度和生物量整體呈高位，而夏季和春季底棲動物密度相對較低。這種差異與底棲動物的生活習性有關，滆湖底棲動物主要由寡毛類、搖蚊幼蟲類和軟體動物類組成，秋季和冬季為搖蚊幼蟲類的繁殖期，以搖蚊幼蟲類為主的底棲動物密度較高；夏季氣溫較高，適宜搖蚊幼蟲的羽化，夏季滆湖底棲動物密度較低。各季度各采樣點生物量空間分布受軟體動物的影響較大，各季度分布較為不均，且具有一定的不確定性，這主要與軟體動物的樣品采獲量有關，軟體動物個體較大，在生物量統計方面占比較大，軟體動物在各采樣點出現的不確定性導致了生物量分布的不確定性，除去軟體動物的影響，底棲動物生物量的分布與密度相似，最高值主要分布在滆湖北部區域。

3.2 水質狀況評價

利用2019年底棲動物監測數據，分別計算了各采樣點的BPI生物學指數和Shannon-Wiener多樣性指數（圖4、5）。評價結果顯示，滆湖2019年18個采樣點BPI指數為1.5～5.0，依照BPI指數分析法，2019年滆湖各采樣點均處于α-中污染狀態。從圖5可以看出，除gh-8、gh-14和gh-17采樣點Shannon-Wiener指數小于1.0，其余15個采樣點的Shannon-Wiener指數均在1.0～2.0，說明滆湖水質整體處于中污染狀態。可以發現，2種指數評價結果顯示，滆湖處于中度污染期，屬于富營養化過程的初中期，應加強監管，采取相應保護措施。

4 結論與建議

4.1 結論

（1）2019年滆湖底棲動物組成以搖蚊幼蟲類為主，共鑒定出8種搖蚊幼蟲，占物種總種類數的50%以上，密度方面也是搖蚊幼蟲類占比最高，所有種類的搖蚊幼蟲密度總和占總密度的89.98%，其中密度排在前2位的紅裸須搖蚊和太湖裸須搖蚊的密度分別為3 265.9和3 250.0個/m2，分別占總密度的37.11%和36.92%。生物量方面除去個體較大的軟體動物，也是搖蚊幼蟲占比較高，紅裸須搖蚊和太湖裸須搖蚊也是湖區的優勢種。

（2）根據滆湖底棲動物分布可以看出，在各季度中，密度較高值主要出現在滆湖北部區域，密度較低的采樣點主要分布在滆湖中部區域，大部分分布在滆湖生態凈化與恢復區以及水資源地保護區；生物量方面差異較大，基本跟隨軟體動物的分布，具有一定的隨機性，但在湖區北部密度較高區域生物量仍較高，位于漁業資源繁保區的gh-10采樣點底棲動物密度及生物量均表現出較低值，說明滆湖資源保留區功能性作用明顯。滆湖底棲動物分布呈現區域特性，主要集中在湖區沿岸帶附近，上游湟里河、北干河、中干河、孟津河等主要入湖河道攜帶著大量營養物質入湖，促進了滆湖底棲動物的生長繁殖。

（3）根據各生物學指數結果可知，滆湖水質一般，整體處

于中度污染狀態，結合底棲動物種類組成和多樣性分析結果，耐污能力較強的克拉泊水絲蚓與搖蚊幼蟲在滆湖優勢度

較高，表明滆湖水生態環境存在水質污染惡化的潛在危險。

4.2 建議

（1）該研究結果表明，滆湖水生態環境狀態整體一般，有污染加重的趨勢，應當加大對水生態方面的實時監測、治理，同時加強宣傳管理，減少污染源頭的擴大化、嚴重化。應該控制湟里河入湖污染，建立生態過濾系統，位于湟里河口的采樣點，底棲動物耐污種生物量較高，對湟里河采取實施控源截污，加強對赤色圩的污染治理工作，規范避風港船只排污行為，控制入湖水體富營養化水平。

（2）加強太滆運河環境綜合整治，太滆運河附近的采樣點營養狀態較差，建議在太滆運河水產品批發市場附近，規范停靠船只管理，禁止污水直排入河，加強周邊綜合環境整治，減少滆湖入湖污染物排放，同時降低對太湖的污染影響。

（3）滆湖北部實施生態修復工程，滆湖北部清淤深度過大，移除了一定的底棲生物資源，導致底棲生物尤其是軟體動物的種類、密度和生物量減小。湖區北部平均水深大于2 m，僅在堆土區和岸邊淺水區有蘆葦和少量菰生長，其他區域水生植物匱乏。建議進行專項規劃，實施生態修復工程，重建滆湖北部健康底泥生態環境。

參考文獻

［1］ 任淑智.北京地區河流中大型底棲無脊椎動物與水質關系的研究［J］.環境科學學報，1991，11（1）：31-46.

［2］ FUHRMANN M M，PEDERSEN T，RAMASCO V，et al.Macrobenthic biomass and production in a heterogenic subarctic fjord after invasion by the red king crab［J］.Journal of sea research，2015，106：1-13.

［3］ GAO X，NIU C J，HU Z J.Macrobenthos community structure and its relations with environmental factors in Taihu River Basin［J］.Chinese journal of applied ecology，2011，22（12）：3329-3336.

［4］ 王蘇民，竇鴻身.中國湖泊志［M］.北京：科學出版社，1998：293-294.

［5］ 錢文瀚，高月香，張毅敏，等.基于多元統計分析的滆湖水質時空變化特征及原因解析［J］.水利水電技術，2021，52（1）：116-128.

［6］ 張莉，王美蓉，鄒宏海，等.滆湖水質現狀及動態變化趨勢研究［J］.淮陰工學院學報，2018，27（1）：30-35.

［7］ 李天淳，高鳴遠，楊逸航.湖泊水功能區管理與水質達標分析研究［J］.治淮，2015（7）：4-6.

［8］ YIN X W，LI Q N，ZHU M H，et al.Community structure and biological integrity of macroinvertebrates in the wet and dry seasons of Wei River Basin，China［J］.Acta ecologica sinica，2015，35（14）：4784-4796.

［9］ 王麗卿，吳亮，張瑞雷，等.滆湖底棲動物群落的時空變化及水質生物學評價［J］.生態學雜志，2012，31（8）：1990-1996.

［10］ 邵勇，王洪楊，徐蛟，等.滆湖入湖河流春季大型底棲動物群落結構及水質生物學評價［J］.生態學雜志，2020，39（5）：1617-1628.

［11］ 尹子龍，吳沛沛，胡曉東.長蕩湖底棲動物群落結構及與環境因子關系［J］.江蘇水利，2020（2）：10-15.

［12］ 尹子龍，陸曉平，翁松干，等.固城湖底棲動物群落結構及水質生態評價［J］.江蘇水利，2018（11）：14-19，25.

［13］ 馬德高，吳蔚，陳志芳，等.寶應湖水體大型底棲無脊椎動物組成和多樣性分析［J］.安徽農業科學，2017，45（15）：14-17.