长荡湖大型底栖动物群落结构及水质生物学评价_蔡永久
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Key words： Oligochaeta； Chironomidae larvae； density； biomass； spatial and temporal pattern； shallow lake； eutrophication．
* 江苏省水 利 厅 湖 泊 管 理 专 项 经 费、国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ 41230744 ） 和 中 国 科 学 院 南 京 地 理 与 湖 泊 研 究 所 一 三 五 重 点 项 目 （ NIGLAS2012135002） 资助。 ＊＊通讯作者 E-mail： zigong@ niglas． ac． cn 收稿日期： 2013-09-09 接受日期： 2014-01-14
太湖流域地处长江三角洲，是中国举足轻重的 经济核心区和城市密集区，土地面积和人口不足全 国的 0． 4% 和 3% 的太湖流域，创造了 13% 左右的 国内生产总值和 20% 左右的财政收入（ 孔繁翔等， 2006） 。太湖流域水资源在支撑经济社会发展的同 时，水环境污染问题日益凸显。目前，针对太湖流域 浅水湖泊水生生物已开展了较多研究，但主要集中 于对太湖 的 研 究，如 多 名 学 者 针 对 太 湖 浮 游 植 物 （ Xu et al． ，2010； Liu et al． ，2011） 、浮游动物（ 陈伟 民和秦伯强，1998） 、底栖动物（ 蔡永久等，2010； Cai et al． ，2012） 、高等水生植物（ 谷孝鸿等，2005； 刘伟 龙等，2007） 及鱼类（ 刘恩生等，2005） 的群落结构及 影响因素开展了深入的研究。相比之下，对于太湖 之外的中小型湖泊关注相对较少，熊晶等（ 2010） 、 徐霖林（ 2011） 及王丽卿等（ 2012） 分别对傀儡湖、淀 山湖、滆湖底栖动物群落进行了研究。本文以长荡 湖为例，于 2011 年 6 月—2012 年 5 月对大型底栖动 物进行了周年调查，在分析群落特征的基础上，对其 水质进行生物学评价，以期为长荡湖生态环境的保 护和治理提供基础数据支撑。
采用相对重要性指数 （ index of relative importance ，IＲI ） 确 定 底 栖 动 物 优 势 种 类 ，其 计 算 公 式
1 研究地区与研究方法
1. 1 研究区概况 长荡湖（ 又名洮湖） 是太湖流域上游的第三大
湖泊，跨金坛、溧阳两市之间，西倚茅山，东接滆湖， 北接长江。湖区地势西高东低，故水系呈自西向东 倾注之势，西 侧 的 丹 金 溧 漕 河、北 河 为 主 要 入 湖 河
（ 1 中国科学院南京地理与湖泊研究所，湖泊与环境国家重点实验室，南京 210008； 2 南京水利科学研究院，水文水资源与水 利工程科学国家重点实验室，南京 210029； 3 江苏省水利厅，南京 210029）
摘 要 2011 年 6 月—2012 年 5 月，对长荡湖大型底栖动物群落进行了逐月调查，并利用 生物指数对水质进行生物学评价。结果表明： 共采集到底栖动物 28 种，其中摇蚊科幼虫 10 种，水栖寡毛类 7 种，软体动物 5 种，其他类 6 种； 铜锈环棱螺（ Bellamya aeruginosa） 、霍甫水 丝蚓（ Limnodrilus hoffmeisteri） 、中国长足摇蚊（ Tanypus chinensis） 、多巴小摇蚊（ Microchironomus tabarui） 、苏氏尾鳃蚓（ Branchiura sowerbyi） 和半折摇蚊（ Chironomus semireductus） 是现阶 段长荡湖底栖动物的优势种； 长荡湖 10 个监测点底栖动物年均密度为 769 ind·m － 2 ，年均 生物量为 74． 89 g·m － 2 ，并呈现出明显的空间变化； 生物量较密度空间差异更大，生物量高 值主要出现在湖泊四周的监测点，而在湖心开阔水域较低； Wright 指数、Goodnight-Whitley 指数、BPI 指数及 Shannon 指数表明长荡湖水体处于轻-中度污染状态。 关键词 寡毛类； 摇蚊幼虫； 密度； 生物量； 时空格局； 浅水湖泊； 富营养化 中图分类号 Q178 文献标识码 A 文章编号 1000 － 4890（ 2014） 5 － 1224 － 09 Community structure of macrozoobenthos and bioassessment of water quality in Lake Changdang，Jiangsu Province． CAI Yong-jiu1，2 ，LIU Jing-song3 ，DAI Xiao-ling3 ，XU Hao1 ， XUE Qing-ju1 ，GONG Zhi-jun1＊＊ （ 1 State Key Laboratory of Lake Science and Environment， Nanjing Institute of Geography and Limnology，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008， China； 2 State Key Laboratory of Hydrology Water Ｒesources and Hydraulic Engineering Science， Nanjing Hydraulic Ｒesearch Institute，Nanjing 210029，China； 3 Jiangsu Water Conservancy， Nanjing 210029，China） ． Chinese Journal of Ecology，2014，33（ 5） ： 1224 － 1232． Abstract： Macrozoobenthic assemblages were investigated monthly in Lake Changdang from June 2011 to May 2012，and bioassessment of water quality was conducted based on biological indexes． A total of 28 taxa were identified，including 10 Chironomidae larvae，7 Oligochaetes，5 molluscs and 6 other species． Bellamya aeruginosa，Limnodrilus hoffmeisteri，Tanypus chinensis， Microchironomus tabarui，Branchiura sowerbyi and Chironomus semireductus dominated the community with high abundance and biomass． Annual average density and biomass of macrozoobenthos were 769 ind ·m － 2 and 74． 89 g · m － 2 ，respectively． Marked spatial differences were found for the annual average density and biomass of macrozoobenthos in Lake Changdang with a higher spatial difference for the mean biomass than for the mean density． Higher mean biomass values were found in littoral sampling sites but lower values in open lake sampling sites． The results of Wright index，Goodnight-Whitley index，BPI index （ biological pollution index ） and Shannon index suggested that Lake Changdang suffered slight to moderate pollution．
流，较大的出湖河流有湟里河，北干河、中干河及南 干河等，湖水东泄直至滆湖，再入太湖。长荡湖形状 为南部窄、北部宽，南北长约 16． 0 km，平均宽约 5． 6 km，湖泊面积为 90 km2 。该湖为典型的浅水湖泊， 湖区平均水深为 0． 8 ～ 1． 2 m。近年来，受上游、周 边外源污染不断增加及湖区过度开发等因素影响， 湖区生态环境受到不同程度的破坏，富营养化趋势 明显，水草资源严重衰退，水体自净能力减弱（ 王菲 菲等，2012 ） 。长 荡 湖 是 一 个 集 饮 用 水 源、防 洪 灌 溉、渔业养殖、旅游等多种功能于一体的湖泊，作为 金坛市的战略水源地，其生态环境现状及保护关系 到周边城市的生产和生活活动。 1. 2 样点布设和样品采集
考虑到长荡湖湖盆的形状特征、水产围网养殖 区域的分布状况，以及主要入湖、出湖河流的情况， 设定了 10 个常规采样点，基本覆盖了长荡湖主要水 域（ 图 1） 。采样时间为 2011 年 6 月—2012 年 5 月， 每月一次，样品定量采集用 1 /40 m2 改良彼得森采 泥器，每个点采集 2 次。泥样经 60 目尼龙Biblioteka Baidu洗净 后，在解剖盘中逐一将底栖动物拣出。标本用 7% 福尔马林溶液保存待鉴定，大部分种类鉴定至种水 平，少数种类鉴定至属或更高的分类阶元（ 如蟌科、 线虫） （ 刘月英等，1979； Morse et al． ，1994； 王洪铸， 2002； 王俊才和王新华，2011） ，鉴定后标本先用滤纸 吸去表 面 固 定 液，再 置 于 电 子 天 平 上 称 重，精 确 至 0. 0001 g，结果最终折算成单位面积的密度和生物量。 1. 3 数据分析
蔡永久等： 长荡湖大型底栖动物群落结构及水质生物学评价
1225
大型底栖动物是淡水生态系统的一个重要生物 类群，在浅水湖泊中大型底栖动物的优势类群主要 为水栖寡毛类、软体动物和水生昆虫。研究表明，大 型底栖动物在湖泊生态系统中发挥着重要的功能， 在促进有机碎屑的分解、连接底栖食物网和浮游食 物网、营养元素循环等多个方面起着重要作用（ Covich et al． ，1999） 。此外，由于底栖动物具有相对较 长的生命周期、迁移能力较弱、易于采集和鉴定，且 不同物种对环境变化的敏感程度不同，当水体受到 污染时，底栖动物群落结构也随之发生变化，因此底 栖动物种类组成和群落结构特征被广泛应用于生物 监测和水质评价（ Birk et al． ，2012； 宁怡等，2012； 沈 忱等，2012 ） 。因 此，研 究 大 型 底 栖 动 物 的 种 类 组 成、多样性、密度和生物量等群落特征，对水生态监 测、合理利用湖泊资源、生物多样性保护具有重要指 导作用。
图 1 长荡湖底栖动物采样点分布示意图 Fig． 1 Spatial distribution of sampling sites in Lake Changdang
1226
生态学杂志 第 33 卷 第 5 期
为 IＲI = （ ＲB + ＲD） × F（ 韩洁等，2004） 。式中： ＲB
为相对生物量，即某一物种的生物量占大型底栖动
物总生物量的百分比； ＲD 为相对密度，即该物种密
生态学杂志 Chinese Journal of Ecology 2014，33（ 5） ： 1224 － 1232
DOI:10.13292/j.1000-4890.20140327.035
长荡湖大型底栖动物群落结构及水质生物学评价*
蔡永久1，2 刘劲松3 戴小琳3 许 浩1 薛庆举1 龚志军1＊＊
* 江苏省水 利 厅 湖 泊 管 理 专 项 经 费、国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （ 41230744 ） 和 中 国 科 学 院 南 京 地 理 与 湖 泊 研 究 所 一 三 五 重 点 项 目 （ NIGLAS2012135002） 资助。 ＊＊通讯作者 E-mail： zigong@ niglas． ac． cn 收稿日期： 2013-09-09 接受日期： 2014-01-14
太湖流域地处长江三角洲，是中国举足轻重的 经济核心区和城市密集区，土地面积和人口不足全 国的 0． 4% 和 3% 的太湖流域，创造了 13% 左右的 国内生产总值和 20% 左右的财政收入（ 孔繁翔等， 2006） 。太湖流域水资源在支撑经济社会发展的同 时，水环境污染问题日益凸显。目前，针对太湖流域 浅水湖泊水生生物已开展了较多研究，但主要集中 于对太湖 的 研 究，如 多 名 学 者 针 对 太 湖 浮 游 植 物 （ Xu et al． ，2010； Liu et al． ，2011） 、浮游动物（ 陈伟 民和秦伯强，1998） 、底栖动物（ 蔡永久等，2010； Cai et al． ，2012） 、高等水生植物（ 谷孝鸿等，2005； 刘伟 龙等，2007） 及鱼类（ 刘恩生等，2005） 的群落结构及 影响因素开展了深入的研究。相比之下，对于太湖 之外的中小型湖泊关注相对较少，熊晶等（ 2010） 、 徐霖林（ 2011） 及王丽卿等（ 2012） 分别对傀儡湖、淀 山湖、滆湖底栖动物群落进行了研究。本文以长荡 湖为例，于 2011 年 6 月—2012 年 5 月对大型底栖动 物进行了周年调查，在分析群落特征的基础上，对其 水质进行生物学评价，以期为长荡湖生态环境的保 护和治理提供基础数据支撑。
采用相对重要性指数 （ index of relative importance ，IＲI ） 确 定 底 栖 动 物 优 势 种 类 ，其 计 算 公 式
1 研究地区与研究方法
1. 1 研究区概况 长荡湖（ 又名洮湖） 是太湖流域上游的第三大
湖泊，跨金坛、溧阳两市之间，西倚茅山，东接滆湖， 北接长江。湖区地势西高东低，故水系呈自西向东 倾注之势，西 侧 的 丹 金 溧 漕 河、北 河 为 主 要 入 湖 河
（ 1 中国科学院南京地理与湖泊研究所，湖泊与环境国家重点实验室，南京 210008； 2 南京水利科学研究院，水文水资源与水 利工程科学国家重点实验室，南京 210029； 3 江苏省水利厅，南京 210029）
摘 要 2011 年 6 月—2012 年 5 月，对长荡湖大型底栖动物群落进行了逐月调查，并利用 生物指数对水质进行生物学评价。结果表明： 共采集到底栖动物 28 种，其中摇蚊科幼虫 10 种，水栖寡毛类 7 种，软体动物 5 种，其他类 6 种； 铜锈环棱螺（ Bellamya aeruginosa） 、霍甫水 丝蚓（ Limnodrilus hoffmeisteri） 、中国长足摇蚊（ Tanypus chinensis） 、多巴小摇蚊（ Microchironomus tabarui） 、苏氏尾鳃蚓（ Branchiura sowerbyi） 和半折摇蚊（ Chironomus semireductus） 是现阶 段长荡湖底栖动物的优势种； 长荡湖 10 个监测点底栖动物年均密度为 769 ind·m － 2 ，年均 生物量为 74． 89 g·m － 2 ，并呈现出明显的空间变化； 生物量较密度空间差异更大，生物量高 值主要出现在湖泊四周的监测点，而在湖心开阔水域较低； Wright 指数、Goodnight-Whitley 指数、BPI 指数及 Shannon 指数表明长荡湖水体处于轻-中度污染状态。 关键词 寡毛类； 摇蚊幼虫； 密度； 生物量； 时空格局； 浅水湖泊； 富营养化 中图分类号 Q178 文献标识码 A 文章编号 1000 － 4890（ 2014） 5 － 1224 － 09 Community structure of macrozoobenthos and bioassessment of water quality in Lake Changdang，Jiangsu Province． CAI Yong-jiu1，2 ，LIU Jing-song3 ，DAI Xiao-ling3 ，XU Hao1 ， XUE Qing-ju1 ，GONG Zhi-jun1＊＊ （ 1 State Key Laboratory of Lake Science and Environment， Nanjing Institute of Geography and Limnology，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008， China； 2 State Key Laboratory of Hydrology Water Ｒesources and Hydraulic Engineering Science， Nanjing Hydraulic Ｒesearch Institute，Nanjing 210029，China； 3 Jiangsu Water Conservancy， Nanjing 210029，China） ． Chinese Journal of Ecology，2014，33（ 5） ： 1224 － 1232． Abstract： Macrozoobenthic assemblages were investigated monthly in Lake Changdang from June 2011 to May 2012，and bioassessment of water quality was conducted based on biological indexes． A total of 28 taxa were identified，including 10 Chironomidae larvae，7 Oligochaetes，5 molluscs and 6 other species． Bellamya aeruginosa，Limnodrilus hoffmeisteri，Tanypus chinensis， Microchironomus tabarui，Branchiura sowerbyi and Chironomus semireductus dominated the community with high abundance and biomass． Annual average density and biomass of macrozoobenthos were 769 ind ·m － 2 and 74． 89 g · m － 2 ，respectively． Marked spatial differences were found for the annual average density and biomass of macrozoobenthos in Lake Changdang with a higher spatial difference for the mean biomass than for the mean density． Higher mean biomass values were found in littoral sampling sites but lower values in open lake sampling sites． The results of Wright index，Goodnight-Whitley index，BPI index （ biological pollution index ） and Shannon index suggested that Lake Changdang suffered slight to moderate pollution．
流，较大的出湖河流有湟里河，北干河、中干河及南 干河等，湖水东泄直至滆湖，再入太湖。长荡湖形状 为南部窄、北部宽，南北长约 16． 0 km，平均宽约 5． 6 km，湖泊面积为 90 km2 。该湖为典型的浅水湖泊， 湖区平均水深为 0． 8 ～ 1． 2 m。近年来，受上游、周 边外源污染不断增加及湖区过度开发等因素影响， 湖区生态环境受到不同程度的破坏，富营养化趋势 明显，水草资源严重衰退，水体自净能力减弱（ 王菲 菲等，2012 ） 。长 荡 湖 是 一 个 集 饮 用 水 源、防 洪 灌 溉、渔业养殖、旅游等多种功能于一体的湖泊，作为 金坛市的战略水源地，其生态环境现状及保护关系 到周边城市的生产和生活活动。 1. 2 样点布设和样品采集
考虑到长荡湖湖盆的形状特征、水产围网养殖 区域的分布状况，以及主要入湖、出湖河流的情况， 设定了 10 个常规采样点，基本覆盖了长荡湖主要水 域（ 图 1） 。采样时间为 2011 年 6 月—2012 年 5 月， 每月一次，样品定量采集用 1 /40 m2 改良彼得森采 泥器，每个点采集 2 次。泥样经 60 目尼龙Biblioteka Baidu洗净 后，在解剖盘中逐一将底栖动物拣出。标本用 7% 福尔马林溶液保存待鉴定，大部分种类鉴定至种水 平，少数种类鉴定至属或更高的分类阶元（ 如蟌科、 线虫） （ 刘月英等，1979； Morse et al． ，1994； 王洪铸， 2002； 王俊才和王新华，2011） ，鉴定后标本先用滤纸 吸去表 面 固 定 液，再 置 于 电 子 天 平 上 称 重，精 确 至 0. 0001 g，结果最终折算成单位面积的密度和生物量。 1. 3 数据分析
蔡永久等： 长荡湖大型底栖动物群落结构及水质生物学评价
1225
大型底栖动物是淡水生态系统的一个重要生物 类群，在浅水湖泊中大型底栖动物的优势类群主要 为水栖寡毛类、软体动物和水生昆虫。研究表明，大 型底栖动物在湖泊生态系统中发挥着重要的功能， 在促进有机碎屑的分解、连接底栖食物网和浮游食 物网、营养元素循环等多个方面起着重要作用（ Covich et al． ，1999） 。此外，由于底栖动物具有相对较 长的生命周期、迁移能力较弱、易于采集和鉴定，且 不同物种对环境变化的敏感程度不同，当水体受到 污染时，底栖动物群落结构也随之发生变化，因此底 栖动物种类组成和群落结构特征被广泛应用于生物 监测和水质评价（ Birk et al． ，2012； 宁怡等，2012； 沈 忱等，2012 ） 。因 此，研 究 大 型 底 栖 动 物 的 种 类 组 成、多样性、密度和生物量等群落特征，对水生态监 测、合理利用湖泊资源、生物多样性保护具有重要指 导作用。
图 1 长荡湖底栖动物采样点分布示意图 Fig． 1 Spatial distribution of sampling sites in Lake Changdang
1226
生态学杂志 第 33 卷 第 5 期
为 IＲI = （ ＲB + ＲD） × F（ 韩洁等，2004） 。式中： ＲB
为相对生物量，即某一物种的生物量占大型底栖动
物总生物量的百分比； ＲD 为相对密度，即该物种密
生态学杂志 Chinese Journal of Ecology 2014，33（ 5） ： 1224 － 1232
DOI:10.13292/j.1000-4890.20140327.035
长荡湖大型底栖动物群落结构及水质生物学评价*
蔡永久1，2 刘劲松3 戴小琳3 许 浩1 薛庆举1 龚志军1＊＊