貴州草海濕地大型底棲動物群落結構及水質生物學評價

陳方銀等

摘要：2014年7月至12月，對貴州草海濕地自然保護區9個采樣點的大型底棲動物種類組成、分布和現存量進行調查，利用指示生物結合生物學指數進行水質評價。結果表明，草海濕地自然保護區大型底棲動物物種種類豐富，生物多樣性較高，共發現大型底棲動物29種，隸屬于3門6綱15科，昆蟲綱和腹足綱為絕對優勢種，分別為6種、16種；寡毛綱2種，蛭綱2種，甲殼綱2種，瓣鰓綱1種，物種分析表明紋沼螺、靜水椎實螺、赤豆螺、蘇氏尾鰓蚓、雕翅搖蚊、卵蘿卜螺、葛氏米蝦、梨形環稜螺、擬釘螺、環足搖蚊為草海濕地優勢種。草海濕地大型底棲動物密度在各樣點呈現一定差異，DⅤ最大，為1 824 ind/m2，DⅦ最小，為96 ind/m2，在9采樣點中生物量值的變化范圍為2.74～557.03 g/m2，平均生物量為168.13 g/m2，Margalef指數平均值為1.62，Shannon-Wiener指數平均值為2.49，采用生物學污染指數（IBP）與Chandler生物指數（ICB）對草海濕地的水質進行生物評價，結果得出目前該水體處于中度污染狀態。

關鍵詞：草海濕地；大型底棲動物；群落結構；生物學評價

中圖分類號：X826 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）18-4446-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.18.015

大型底棲動物通常指不能通過500 μm孔徑篩網的底棲動物個體，它們是淡水生態系統的一個重要組成部分，對了解生態系統的結構和功能具有重要意義。底棲動物除部分自身具有很高的經濟價值外，既是魚類的天然佳餌，又是環境監測的指示生物[1]。作為湖泊生態系統中的一個重要生態類群，大型底棲動物在物質循環和能量流動中占有非常重要的地位，特別是其活動能力弱、區域性強、生命周期長以及對水環境反應敏感等特點，可利用底棲動物的種群結構、優勢種類、數量等參數來反映環境質量狀況[2]。

貴州省威寧縣草海濕地為國家級自然保護區，“中國生物多樣性保護行動計劃”將其列為一級保護濕地，草海濕地生態系統包括草海深水域、淺水沼澤和莎草濕地、草甸。草海濕地及集水域面積為96 km2，水域平均水深2 m。草海有著豐富的水生動植物種類和較高生產力的水生生物群落，系統結構和功能完整，為我國亞熱帶高原濕地生態系統的典型代表。

威寧草海濕地曾遭受到周圍鉛鋅冶煉及大量生活生產廢水的污染[3，4]，其水生態系統遭到嚴重破壞。目前關于威寧草海濕地水域的研究報道較少，而有關威寧草海濕地大型底棲動物的研究尚未見報道。因此，本研究通過2014年冬季的調查，了解草海濕地底棲動物群落結構特征，從生物學角度對威寧草海濕地水質進行評價，為威寧草海濕地污染的進一步整治提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點位置

按照湖泊調查規范，根據草海水域特點和生境特征，并參考《水庫漁業資源調查規范》[5]、《內陸水域漁業自然資源調查手冊》[6]，設置9個區進行采樣（圖1，表1），分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、ⅤⅥ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ表示。于2014年7～12月對草海進行采樣。

1.2 采樣方法及樣品處理

大型底棲動物采集使用彼得森采泥器（1/16 m2），依據各樣點生境特點，平均重復采集2～3次，泥樣經60目尼龍篩洗凈后，置于白瓷盤中肉眼將動物標本揀出，用體積分數為75%的乙醇溶液保存，帶回實驗室進行鑒定、計數、稱量。標本鑒定參照《淡水生物學》、《中國動物圖譜（軟體動物，第1冊、第4冊）》[7-9]。在實驗室中將標本鑒定至盡可能低的分類單元，稱量時先用濾紙吸去表面固定液，再置于分析天平上稱重，精確至0.000 1 g，結果最終折算成單位面積的密度和生物量，標本用5%的甲醛溶液保存。

1.3 數據處理與分析

Shannon-Wiener多樣性指數（H′）[10]

H′=-■Pilog2Pi

式中，S為樣品中總種類數量；Pi為第i種的個體數量（ni）與總個體數量（N）的比值（ni/N）。

Margalef物種豐富度指數（d）[11]：

d=（S-1）/log2N

式中，S為樣品中總種類數量；N為樣品中的生物總個體數量。

生物學污染指數（IBP）[12]：

IBP=lg（N1+2）/lg（N2+2）+/lg（N3+2）

式中，N1為寡毛類（Oligochaeta）、蛭類（Hirudinea）和搖蚊幼蟲（Chironomidae）個體數量；N2為多毛類（Annelida）、甲殼類（Crustacea）、除搖蚊幼蟲以外的其他水生昆蟲的個體數量；N3為軟體類（Mollusca）個體數量。

評價標準如下：IBP<0.1，表示清潔；0.1≤IBP<0.5表示輕污染；0.5≤IBP<1.5，表示β-中污染；1.5≤IBP<5.0，表示α-中污染；IBP≥5.0，表示重污染；無生物存在為嚴重污染。

Chandler生物指數（ICB）[13]是依據大型底棲無脊椎動物類群對水體污染的敏感性差異及各類群出現的多度分別給予記分（表2）。物種多度分為5級，即樣本中1～2個個體為出現；3～30個為較少；31～50個為普遍；51～50個為較多；100個以上為很多。其中對污染敏感性高、多度也高的類群記分高；耐污染、多度又高的類群記分少；無大型底棲無脊椎動物時ICB記為0。表2為部分類群在Chandler記分表中的賦值情況。根據表2計算出的總分評價采樣點水質狀況，評分標準如下：總分為0表示嚴重污染；0～45為重污染，45～300為中污染；>300為輕度污染或沒有污染。

根據大型底棲動物群落結構特點，利用指示生物且結合水質方面較常用的生物指數，Chandler生物指數（ICB）和生物學污染指數（IBP）對草海濕地自然保護區水體污染情況進行評價。

優勢種的標準是根據優勢度來確定的。根據陳亞瞿等[14]的優勢種標準，當物種優勢度值Y>0.02時，該種即為優勢種，其計算公式為：

Y=（ni/N）fi

其中N為采集到的所有種類的總個數，ni為第i種的個數，fi為該種在各采樣點出現的頻率。

以上生物指數均用Excel和SPSS 20.0軟件進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 大型底棲動物種類組成

大型底棲動物共29種，隸屬于3門6綱15科，即環節動物門、節肢動物門、軟體動物門，昆蟲綱（Custacea）、甲殼綱（Crustacca）、腹足綱（Gastropoda）、瓣鰓綱（Lamellibranchia）、寡毛綱（Oligochaeta）、蛭綱（Hirudinea）。從科級水平上分析（表3和表4）可知，腹足綱目科級組成最多，有6科16種，占總種數的55.17%，其中昆蟲綱2科6種，占總種數20.69%；其余4綱均低于7.00%。

2.2 大型底棲動物的現存量

草海濕地大型底棲動物密度變化范圍為96.00～1 824.00 ind/m2，平均密度為677.33 ind/m2，密度最高的區域為上游的白家咀（1 400.00 ind/m2）和下游的保護區（1 824.00 ind/m2），最低的是上游的西海村（96.00 ind/m2）。由表5可知，密度低于200.00 ind/m2的區域主要分布于上游的西海村和顧家院子，共有2個；生物量方面，平均生物量為168.13 g/m2，由表2可知，生物量的分布變化情況與密度不同，最大值主要分布在中、下游地帶。

2.3 大型底棲動物多樣性

研究結果表明，草海濕地大型底棲動物物種豐富度較高，平均為8種，最高為18種，出現在中游的王家水井；最低為1種，出現在上游的顧家院子。Margalef指數變化范圍為0～3.99，平均值為1.62，最高出現在王家水井；Shannon-Wiener 指數為0～10.23，最大值出現在白家咀，最小值出現在顧家院子。從表5、表6可以看出，物種豐富度、Simpson 指數與Margalef指數生物學指數評價結果基本一致，草海濕地目前水質處于中污染狀態。

2.4 優勢種

根據徐兆禮等[14]的優勢種標準確定草海濕地大型底棲動物優勢種有紋沼螺、靜水椎實螺、赤豆螺、蘇氏尾鰓蚓、雕翅搖蚊、卵蘿卜螺、葛氏米蝦、梨形環稜螺、擬釘螺、環足搖蚊共10種。

2.5 水質生物學評價

通過對草海濕地9個采樣點的大型底棲動物群落的調查與分析，利用生物學污染指數（IBP）、Chandler生物指數（ICB）評價該保護區水體狀況。由表6可見，根據IBP評價標準，西海村、嘍啰山和白家咀水體重污染，其他6區呈α-中度污染，草海濕地水體整體呈中污染；根據ICB評價標準，西海村、嘍啰山、白家咀和顧家院子重污染，草海濕地（核心保護區）水體整體呈中污染，其他5個水域為中污染。2種評價水質的方法得到的結果基本一致，由此可知，草海濕地（核心保護區）的水質處于中度污染狀態，為此，要加強保護和加強環境監測和管理是非常必要的，以防止水質向重污染轉化。

3 小結與討論

3.1 大型底棲動物與污染狀況的關系

在環境適宜的條件下，一般來說，其生物種類也較多，但由于競爭，各種生物不但以有限的數量存在，且相互制約而維持著生態平衡。當環境受到污染，不能適應的生物或死亡或逃離，能適應的生物由于競爭對手的減少而個體數量大大增加，因此，一般認為，水體內的大型底棲動物種類越多水質越清潔，隨著水體污染程度的增加，水體內大型底棲動物的種類逐漸減少，對污染敏感的種類急劇減少，而一些耐受污染的種類，如顫蚓類的密度和生物量逐漸增多，成為污染水體的優勢種[15]。本研究結果表明，草海濕地以蘇氏尾鰓蚓、搖蚊幼蟲等為主要優勢種，搖蚊幼蟲作為輕度或中度污染的指示物種，種類和數量較多，這與本濕地水域實際污染狀況是一致的。這也與草海水域水流較緩、水溫較高、底質為淤泥加之外源營養物質的輸入，使藻類和水生植物發育良好，為軟體動物提供了食物和掩蔽場所相符。

同時，底棲動物數量與水質狀況的關系較其種類與水質狀況的關系更為復雜，底棲動物種類的減少可能伴有生物量增加的情況，如白家咀采樣點的搖蚊幼蟲出現大幅度密度增加的情況，但其底棲動物種類遠較其他幾個點少。

3.2 草海濕地大型底棲動物群落結構的空間變化

研究發現草海濕地大型底棲動物結構組成具有一定的空間變化，核心保護區等中、下游地區采樣點大型底棲動物的密度和生物量均比西海村等上游地區采樣點大，其水質理化指標顯示中、上游湖區（西海村）均比下游湖區（核心保護區）污染嚴重（嘍啰山除外，嘍啰山曾受鋅礦污染，屬于重污染區）。造成這種現象的原因主要是草海濕地是內陸湖泊，草海濕地的主要污染源是周邊生活污水和城市污水的大量排放，同時也受降水等氣候條件的影響。一般來說，湖泊具有一定的自凈能力，中、下游湖區的透明度等指標較上游湖區有所改善，但其變化不明顯，這也說明草海濕地污染的嚴重性，需要及時治理。草海濕地的9個采樣點，王家水井的底棲動物種類在9個采樣點中最多，表明其水質狀況最好，與實際情況完全一致。

3.3 改善草海濕地水質狀況的對策

由于上游湖區（如西海村）是城區污染水源的主要排放點，也是游客經常游玩的區域，為此，西海村采樣點呈重污染，并對中下游的水質也造成較大影響。為治理草海濕地提出以下建議：第一，有關部門應加大對城區排污或周邊生活用水的排放監管力度，同時因地制宜，制訂草海濕地水域污染物排放限定標準，嚴禁隨意向草海亂排污水及旅客亂扔垃圾的現象出現；第二，相關管理部門除了加強當地居民及游客的環保意識外，還可在湖區種植具有凈化水質的水草，如菹草，以治理水質，還可以作為觀賞植物。另外，從環境監測的角度看，由于對草海濕地的監測和治理是一個長期和連續的工作，今后應繼續開展草海濕地大型底棲動物狀況及水質評價研究，使對草海水體狀況的監測更加全面系統，同時，有必要加大對草海濕地污染的治理力度。

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