兴隆湖水生态修复前后浮游动物群落演变及水质评价_傅侃.pdf

第 卷第 期 年 月环境生态学.兴隆湖水生态修复前后浮游动物群落演变及水质评价傅 侃，柴 夏，万陆军，赵 兵，薛烨飞，唐 坦（南京中科水治理股份有限公司，江苏 南京）摘要：为了探究成都兴隆湖水生态修复前后浮游动物群落结构特征及水体富营养化水平关系，于 年 月、年 月、年 月分别对兴隆湖浮游动物进行了调查研究，结果显示：）浮游动物现存量评价结果在 年 月生态修复完成初期富营养化情况较 年 月生态修复前有所加重，但在 年 月生态修复一年后，水体的营养程度得到有效控制，营养类别达到了贫营养状态；）生物多样性指数显示，在修复完成初期，各项生物指数均有所下降，在生态修复一年后，又出现上升趋势，这也与现存量显示的营养状况变化相同；）湖泊富营养化分级评价标准指示兴隆湖在修复前为中度富营养，修复后为轻度富营养。关键词：浮游动物；兴隆湖；种类组成；优势种；生物多样性中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，），（），：，：），），）：；收稿日期：作者简介：傅侃（），女，江苏常州人，学士，工程师，主要从事水生态修复工作。通讯作者：柴夏，：。伴随着经济发展及城市化进程的不断加剧，许多没有湖泊的城市也在市区及近郊地区改道、引河入市或人工挖掘兴建城市内湖，以适应城市发展多方面的需求。人工湖具有很强的蓄水性和透水性，被称为蓄水、防洪的天然“海绵”，但由于人工湖系统内属于静水环境，流动较小，所以容易发生蓝藻水华等富营养化等问题。引进水生植物，通过降低人工湖富营养化水平，恢复水生植物群落，构建完整的水生态系统，最终实现将湖泊从藻型浊水态转变为有相当覆盖度的高等水生植物的草型清水态，是目前生态修复工程的主要措施和最终目标。兴隆湖湿地公园位于天府新区成都直管区成都科学城中，是通过人工改造扩挖，从岷江水系支流鹿溪河引水形成，四周以湖畔路为界，总面积 约 万，其中水域面积约 万，湖岸线长约.，呈一头“牛”的形状。年 月底，兴隆湖水生态综合提升工程正式启动。在原有湖泊生态系统的基础上运用稳态转换理论以及生物操纵理论，采用草型清水态生态系统构建方法，恢复不完整的生态系统。草型清水态生态系统以沉环 境 生 态 学第 期水植物为核心，水生动物和浮游生物为辅助，形成较完整的食物链，并具有稳定性、可持续性和自然性等特点。浮游动物是水体中较敏感的指示生物，以浮游植物为食，其本身又作为鱼类和水体无脊椎动物的饵料生物，在调节湖泊初级生产力水平及渔业资源保护方面发挥着重要作用，。浮游动物个体小，生长周期短，对水环境的变化较为敏感，其种群结构、数量变化、优势种及污染指示种、物种多样性等都能作为水体营养化的重要标志，间接反映水体质量，因此，浮游动物在水质监测调控、水污染修复治理方面的作用逐渐受到重视，。本研究拟对成都兴隆湖开展水生态修复前后的浮游动物群落调查，对其种类组成、丰度、优势种及多样性进行分析，研究浮游动物在湖泊生态修复前后的变化。材料与方法.研究区域兴隆湖湖区水面面积约 万，平均水深约.，补水水渠为东风渠，通过引水工程由鹿溪河引入湖区。本研究分别于 年 月（生态修复工程实施前）、年 月（生态修复完成初期）以及 年 月（生态修复完成 年后）共开展 次对兴隆湖浮游生物和水样的采集调查。调查方法根据湖泊富营养化调查规范（第二版），共设置 个采样点位，分别位于兴隆湖两个进水口中间位置、湖泊中心区以及出水口的位置（图）。图 兴隆湖采样点分布 .调查方法轮虫定性用 号（）浮游生物网拖取，定量样品采水 ，现场加入 福尔马林固定，带回实验室静置沉淀，浓缩至 在显微镜下计数；大型浮游动物定性用 号（）拖取，定量样品用 采水器从表层水到底部采样 ，用 号网过滤浓缩，现场加入 福尔马林固定。定性样品在实验室用显微镜和解剖镜进行种类鉴定，定量样品在解剖镜下用 计数框计数。浮游动物的研究方法参考湖库水生态环境质量监测与评价技术指南（征求意见稿）（年），计数方法参照淡水浮游生物研究方法和水生生物学中个体湿重的计算方法；轮虫的鉴定参照中国淡水轮虫志，枝角类鉴定参照中国动物志（淡水枝角类），桡足类鉴定参照中国动物志（淡水桡足类）。同步采集适量水样低温带回实验室，进行水质指标总氮（）、氨氮（）、总磷（）、化学需氧量（）以及高锰酸盐指数（）测定。.数据分析水质状况评价标准：参考地表水环境质量标准（）对主要水质指标进行评价。浮游动物现存量评价标准：浮游动物的丰度和生物量可作为判断水体营养化程度两种指标，浮游动物丰度 为贫营养型，为中营养型，为富营养型；浮游动物生物量 为贫营养型，为中营养型，为富营养型（表）。表 浮游动物现存量评价标准 现存量评价标准贫营养中营养富营养丰度（）生物量（）多样性指数评价标准：本研究选用 丰富度指数、多样性指数、均匀度指数对兴隆湖湖泊水质状况进行评价（表）。表 多样性指数评价标准 多样性指数评价标准重污中污中污寡污或无污 .本文浮游动物群落多样性的分析运用下列一些 年傅侃等：兴隆湖水生态修复前后浮游动物群落演变及水质评价公式：物种丰富度指数（）：（）（）多样性指数（）：（）均匀度指数（）：（）式中，为种类数；为总数量；为 种生物所占的比例。具体评价标准见表。优势度值（）：（）（）式中，为 种的个体数；为所有种类总个体数；为第 种出现的频率。本研究选取优势度值（）大于.的种类确定为优势种。结果与讨论.生态修复对兴隆湖浮游动物种类组成的影响如表 所示，年 月生态修复前共鉴定出浮游动物 门 种，其中轮虫最多，有 种，占总数的.，之后依次是桡足类 种，原生动物和枝角 类 各 种，分 别 占 浮 游 动 物 总 物 种 数 的.、.、.。优势种为原生动物门的砂壳虫（），轮虫门的晶囊轮虫（）、裂痕龟纹轮虫（）、曲腿龟甲轮虫（）、针簇多肢轮虫（）、疣毛轮虫（），枝角类的长肢秀体溞（）以及桡足类的剑水蚤幼体（）（表）。表 生态修复前后兴隆湖浮游动物群落组成变化 原生动物轮虫枝角类桡足类总计生态修复前所占比例.生态修复完成初期所占比例.生态修复一年后所占比例.年 月，生态修复完成初期浮游动物种类数大幅下降，共检出浮游动物 门 种，其中枝角类种类最多，有 种，占总种类数的.，之后依次是轮虫 种，桡足类 种，分别占浮游动物总种类数的.、.。生态修复完成初期，轮虫不再是兴隆湖浮游动物的优势种，枝角类的僧帽溞（）、翼弧溞（），桡足类的哲水蚤（）、剑水蚤（）、无节幼体（）成为新的优势种。年 月生态修复一年后，浮游动物种类数持续下降，共检出浮游动物 门 种，其中轮虫种类最多，有 种，占总种类数的，之后依次是桡足类 种，枝角类各 种，分别占浮游动物总物种数的.、.。针 簇 多 肢 轮 虫（）、刺盖异尾轮虫（），桡足类的无节幼体（）成为优势种。年 月生态修复完成初期，浮游动物中轮虫、原生动物种类数大幅下降，浮游动物优势种也从晶囊 轮 虫（）、疣 毛 轮 虫（）、针簇多肢轮虫（）等富中营养型指示种转变为枝角类的中营养型指示种僧帽骚（）、翼弧溞（），桡足类的哲水蚤（）、剑水蚤（）、无节幼体（），且无节幼体占绝对优势，优势度达.，这可能是因为生态修复工程实施后，投放的滤食性鱼类对浮游植物的捕食导致浮游植物丰度大幅减少（表），浮游动物的食物资源 表 兴隆湖浮游动物优势种及其优势度 优势种优势度门类种类拉丁名生态修复前生态修复完成初期生态修复一年后原生动物砂壳虫.轮虫 晶囊轮虫.轮虫 裂痕龟纹轮虫.轮虫 曲腿龟甲轮虫.轮虫 针簇多肢轮虫.轮虫 疣毛轮虫.刺盖异尾轮虫 .枝角类长肢秀体溞.枝角类僧帽溞.枝角类翼弧溞.桡足类剑水蚤幼体.哲水蚤.剑水蚤.无节幼体.注：“”表示该种在该年度不是优势种。环 境 生 态 学第 期较之前相对不足，和轮虫相比，枝角类、桡足类的滤食效率较高，所以资源利用性竞争发生时，枝角类、桡足类倾向于具有更大的竞争优势，因此所占比重呈现上升趋势。年 月生态修复完工一年后，浮游动物中枝角类比重下降，轮虫数量升高，这可能是生态修复完成初期浮游植物大幅减少后，投放的滤食性鱼类对浮游动物的捕食效应逐渐明显，研究表明，鱼类在同等能耗下进行捕食时，会优先选择个体较大的枝角类、桡足类等浮游动物，。.生态修复对兴隆湖浮游动物现存量的影响.兴隆湖浮游动物现存量变化情况丰度和生物量是构成浮游动物群落特征的重要指标，如表 所示，年 月生态修复完成初期，浮游动物的丰度由 年 月的.上升到.，生物量由.上升到.，这可能是由于生态修复工程改变了水体生境，为浮游动物的生长提供了更优越的环境，使示范区浮游动物的丰度和生物量得到提升。年 月生态修复完工一年后，浮游动物丰度及生物量大幅下降，分别降到了.和.，这可能是由以下原因造成：）年夏季平均气温达到历史同期最高，导致大量浮游植物快速生长，水体中溶解氧降低，影响浮游动物生长。）生态修复完工初期，湖区浮游动物以枝角类、桡足类为主，生态修复一年后，湖区出现大量不可食藻类如微囊藻等，导致大型浮游动物如枝角类数量的减少；同时，湖区也出现了丝状蓝藻，有实验表明，丝状蓝藻妨碍了枝角类 表 浮游动物丰度组成 （）采样时间浮游动物丰度组成原生动物轮虫枝角类桡足类合计生态修复前.生态修复当年.生态修复一年后.表 浮游动物生物量组成 （）采样时间浮游动物生物量组成原生动物轮虫枝角类桡足类合计生态修复前.生态修复当年.生态修复一年后.的过滤器官，减少了动物的捕食率和增大了能量的消耗，从而影响枝角类的生长与繁殖。）人工构建的生态系统在不断地优化调整，生态修复工程运用了生物操纵理论，投放了喜滤食浮游动物的鲢鱼、鳙鱼，幼鱼主要以水蚤、桡足类浮游动物为食的乌鳢等，鱼类的捕食影响了浮游动物群落现存量。.兴隆湖浮游动物现存量评价结果根据浮游动物现存量评价标准（表），通过浮游动物丰度和生物量对兴隆湖水质进行评价，得到的结果如表 所示。表 浮游动物现存量评价结果 采样时间生态修复前生态修复完成初期生态修复一年后丰度（）.水体营养类型贫营养中营养贫营养生物量（）.水体营养类型中营养富营养贫营养由表 结果可知，浮游动物的丰度和生物量均指示兴隆湖在 年 月生态修复完成初期富营养化情况较 年 月生态修复前有所加重，但在 年 月生态修复一年后，水体的营养程度得到有效控制，营养类别达到了贫营养状态。.生态修复对兴隆湖水质理化因子的影响参照夏婷婷等提出的湖泊富营养化分级评价标准，将地表水环境质量标准（）中类、类、类、类和类标准值分别作为贫营养、中营养、轻度富营养、中度富营养和重度富营养划分标准，结合兴隆湖各阶段水质检测结果，得出以下结论，如表 所示。表 兴隆湖主要水质理化指标 采样时间水质指标总磷氨氮总氮高锰酸盐指数地表水环境质量标准 富营养化分级生态修复前.中度富营养生态修复完成初期.轻度富营养生态修复后一年.轻度富营养 年傅侃等：兴隆湖水生态修复前后浮游动物群落演变及水质评价 年 月生态修复前，兴隆湖水质满足类水标准，营养类别为中度富营养，年 月生态修复完成初期，兴隆湖水质提升为类水标准，营养类别为轻度富营养，年 月生态修复一年后，兴隆湖水质仍为类水标准，营养类别为轻度富营养。总体来看，生态修复后，湖区营养状况略有好转，但变化不明显，这可能是因为 年开始，成都市天府新区先后启动实施“重拳治水”“农村面源污染专项治理”等治污行动，兴隆湖流域上下游污染得到有效控制，兴隆湖水质在生态修复前已经提升到类水标准，经过 年 月水生态修复工程的建设，兴隆湖水生态系统结构更加完善，水体自净能力加强，水质得到进一步提升。.生态修复对兴隆湖浮游动物生物多样性的影响多样性指数（）是群落中物种的种类和数量分布的一个重要指标，多样性指数越高，反映群落中物种越丰富、数量分布越均匀；丰富度指数（）能够较客观地反映水体的污染程度及变化趋势，值越高，表示污染越轻，值越低，表示污染越严重；指数（）反映群落均匀度，均匀度指数越大，物种个体数目差异越小，浮游生物种群的均匀程度越高，水质越好。如表 所示，兴隆湖在实施了水生态修复工程后，在修复完成初期，各项生物指数均有所下降，在生态修复一年后，又出现上升趋势，这现象可能是由于生态修复工程完工初期，湖体生境刚刚改造完成，人工构建的生态系统还不稳定，浮游动物种类种属还在调整中，不能完全反映水环境改善状况，工程后期优化调整阶段，在遵循生态系统自我演替的基础上，进行人为引导，使各种群之间，及与周边环境协调发展、有机融合后，最终形成中污寡污的稳定的清水态生态系统。表 兴隆湖浮游动物生物指数及水质污染状况评价 采样时间依据生物指数对水质评价污染水平污染水平污染水平生态修复前.中污.寡污.寡污生态修复完成初期.中污.中污.寡污生态修复一年后.中污.寡污.寡污 结论通过兴隆湖生态修复工程实施前后浮游动物的监测数据分析表明，生态修复技术的实施直接影响浮游动物的组成，并影响水体的水质状况。（）在兴隆湖生态修复工程完成初期，投放滤食性鱼类的措施在减少了浮游植物的同时也导致轮虫的丰度明显减少，枝角类和桡足类浮游动物的丰度有所增加。这说明滤食性鱼类的摄食对浮游动物群落组成与结构有一定的影响。另外，轮虫的变化趋势与兴隆湖浮游植物的变化相同，说明轮虫与浮游植物呈显著正相关关系，与枝角类浮游动物呈负相关关系。（）兴隆湖浮游动物的丰度及生物量变化表现为：生态修复前为.、.，生态修复完成初期为 .、.，生态修复完成一年后为.、.，根据表 浮游动物现存量评价标准，兴隆湖水质营养状况在生态修复完成初期略有升高，在生态修复完成一年后，系统趋于稳定的情况下，营养类别达到了贫营养状态。这表明水生态系统修复工程在完成初期，改善了水体的生境，浮游动物丰度与生物量均有所提升，群落结构不断优化，但生态系统仍不稳定，浮游动物种属仍在不断演替，经历了一年优化调整后，证实了实施生态修复工程可以有效提升水体的营养状况。（）在生态修复完成初期，兴隆湖浮游动物各项生物指数均略有下降，随着生态系统的不断优化调整，在生态修复完成一年后，各项指标均逐渐上升，最终形成中污寡污的稳定的清水态生态系统，这也与水质理化因子检测分析结果一致，说明利用浮游动物生物指数对水体生态结构进行评价，有一定的科学性。参考文献 杨程，马剑敏城市湖泊生态修复及水生植物群落构建研究进展长江科学院院报，（）：张智，杨冬雪，王斌，等某人工湖成库初期水环境特征研究环境工程学报，（）：濮培民，李裕红，张晋芳，等用生态修复调控浮游植物种群局部控制富营养化 以贵州红枫湖水质生态修复工程为例湖泊科学，（）：侯潇，汪海，关二赛，等天府新区生态湿地建设理念与实践 以兴隆湖湿地公园为例资源与人居环境，（）：欧阳莉莉，贾滨洋，昝晓辉兴隆湖春季和冬季浮游生物群落结构特点及其水质状况指示意义四川环环 境 生 态 学第 期境，（）：高学平，杨蕊，张晨人工湖水生态系统构建方法研究环境工程学报，（）：聂雪，胡旭仁，刘观华，等鄱阳湖子湖泊浮游动物多样性及水质生物评价南昌大学学报（理科版），（）：蔡阳，陆欣鑫，巴秋爽，等镜泊湖春、夏两季浮游生物群落结构及其与环境因子的关系海洋与湖沼，（）：吴利，冯伟松，张堂林，等湖北省西凉湖浮游动物群落周年动态变化及其与环境因子的关系湖泊科学，（）：刘歆璞，王丽卿，张宁，等青草沙水库后生浮游动物群落结构及其与环境因子的关系生态学杂志，（）：金相灿，屠清瑛湖泊富营养化调查规范（第二版）北京：中国环境科学出版社，章宗涉，黄祥飞淡水浮游生物研究方法北京：科学出版社，王家辑中国淡水轮虫志北京：科学出版社，蒋燮治，堵南山中国动物志节肢动物门甲壳纲淡水枝角类北京：科学出版社版，沈嘉瑞，戴爱云，宋人祥中国动物志 节肢动物门 甲壳纲 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