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(qū)9個采樣點的大型底棲動物種類組成、分布和現(xiàn)存量進行調(diào)查，利用指示生物結(jié)合生物學指數(shù)進行水質(zhì)評價。結(jié)果表明，草海濕地自然保護區(qū)大型底棲動物物種種類豐富，生物多樣性較高，共發(fā)現(xiàn)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(yōu)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(huán)稜螺、擬釘螺、環(huán)足搖蚊為草海濕地優(yōu)勢種。草海濕地大型底棲動物密度在各樣點呈現(xiàn)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(shù)平均值為1.62，Shannon-Wiener指數(shù)平均值為2.49，采用生物學污染指數(shù)（IBP）與Chandler生物指數(shù)（ICB）對草海濕地的水質(zhì)進行生物評價，結(jié)果得出目前該水體處于中度污染狀態(tài)。

關鍵詞：草海濕地；大型底棲動物；群落結(jié)構(gòu)；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(wǎng)的底棲動物個體，它們是淡水生態(tài)系統(tǒng)的一個重要組成部分，對了解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能具有重要意義。底棲動物除部分自身具有很高的經(jīng)濟價值外，既是魚類的天然佳餌，又是環(huán)境監(jiān)測的指示生物[1]。作為湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的一個重要生態(tài)類群，大型底棲動物在物質(zhì)循環(huán)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(qū)域性強、生命周期長以及對水環(huán)境反應敏感等特點，可利用底棲動物的種群結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢種類、數(shù)量等參數(shù)來反映環(huán)境質(zhì)量狀況[2]。

貴州省威寧縣草海濕地為國家級自然保護區(qū)，“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(tài)系統(tǒng)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(chǎn)力的水生生物群落，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能完整，為我國亞熱帶高原濕地生態(tài)系統(tǒng)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(chǎn)廢水的污染[3，4]，其水生態(tài)系統(tǒng)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(diào)查，了解草海濕地底棲動物群落結(jié)構(gòu)特征，從生物學角度對威寧草海濕地水質(zhì)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(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點位置

按照湖泊調(diào)查規(guī)范，根據(jù)草海水域特點和生境特征，并參考《水庫漁業(yè)資源調(diào)查規(guī)范》[5]、《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊》[6]，設置9個區(qū)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(jù)各樣點生境特點，平均重復采集2～3次，泥樣經(jīng)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(shù)為75%的乙醇溶液保存，帶回實驗室進行鑒定、計數(shù)、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(jié)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(shù)據(jù)處理與分析

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）[10]

H′=-■Pilog2Pi

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

Margalef物種豐富度指數(shù)（d）[11]：

d=（S-1）/log2N

式中，S為樣品中總種類數(shù)量；N為樣品中的生物總個體數(shù)量。

生物學污染指數(shù)（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(shù)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(shù)量；N3為軟體類（Mollusca）個體數(shù)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(shù)（ICB）[13]是依據(jù)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(xiàn)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(xiàn)；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(jù)表2計算出的總分評價采樣點水質(zhì)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(jù)大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)特點，利用指示生物且結(jié)合水質(zhì)方面較常用的生物指數(shù)，Chandler生物指數(shù)（ICB）和生物學污染指數(shù)（IBP）對草海濕地自然保護區(qū)水體污染情況進行評價。

優(yōu)勢種的標準是根據(jù)優(yōu)勢度來確定的。根據(jù)陳亞瞿等[14]的優(yōu)勢種標準，當物種優(yōu)勢度值Y>0.02時，該種即為優(yōu)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(shù)，ni為第i種的個數(shù)，fi為該種在各采樣點出現(xiàn)的頻率。

以上生物指數(shù)均用Excel和SPSS 20.0軟件進行處理分析。

2 結(jié)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(huán)節(jié)動物門、節(jié)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(shù)的55.17%，其中昆蟲綱2科6種，占總種數(shù)20.69%；其余4綱均低于7.00%。

2.2 大型底棲動物的現(xiàn)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(qū)域為上游的白家咀（1 400.00 ind/m2）和下游的保護區(qū)（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(qū)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(jié)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(xiàn)在中游的王家水井；最低為1種，出現(xiàn)在上游的顧家院子。Margalef指數(shù)變化范圍為0～3.99，平均值為1.62，最高出現(xiàn)在王家水井；Shannon-Wiener 指數(shù)為0～10.23，最大值出現(xiàn)在白家咀，最小值出現(xiàn)在顧家院子。從表5、表6可以看出，物種豐富度、Simpson 指數(shù)與Margalef指數(shù)生物學指數(shù)評價結(jié)果基本一致，草海濕地目前水質(zhì)處于中污染狀態(tài)。

2.4 優(yōu)勢種

根據(jù)徐兆禮等[14]的優(yōu)勢種標準確定草海濕地大型底棲動物優(yōu)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(huán)稜螺、擬釘螺、環(huán)足搖蚊共10種。

2.5 水質(zhì)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(diào)查與分析，利用生物學污染指數(shù)（IBP）、Chandler生物指數(shù)（ICB）評價該保護區(qū)水體狀況。由表6可見，根據(jù)IBP評價標準，西海村、嘍啰山和白家咀水體重污染，其他6區(qū)呈α-中度污染，草海濕地水體整體呈中污染；根據(jù)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(qū)）水體整體呈中污染，其他5個水域為中污染。2種評價水質(zhì)的方法得到的結(jié)果基本一致，由此可知，草海濕地（核心保護區(qū)）的水質(zhì)處于中度污染狀態(tài)，為此，要加強保護和加強環(huán)境監(jiān)測和管理是非常必要的，以防止水質(zhì)向重污染轉(zhuǎn)化。

3 小結(jié)與討論

3.1 大型底棲動物與污染狀況的關系

在環(huán)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(shù)量存在，且相互制約而維持著生態(tài)平衡。當環(huán)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(shù)量大大增加，因此，一般認為，水體內(nèi)的大型底棲動物種類越多水質(zhì)越清潔，隨著水體污染程度的增加，水體內(nèi)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(yōu)勢種[15]。本研究結(jié)果表明，草海濕地以蘇氏尾鰓蚓、搖蚊幼蟲等為主要優(yōu)勢種，搖蚊幼蟲作為輕度或中度污染的指示物種，種類和數(shù)量較多，這與本濕地水域?qū)嶋H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(zhì)為淤泥加之外源營養(yǎng)物質(zhì)的輸入，使藻類和水生植物發(fā)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(shù)量與水質(zhì)狀況的關系較其種類與水質(zhì)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(xiàn)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(jié)構(gòu)的空間變化

研究發(fā)現(xiàn)草海濕地大型底棲動物結(jié)構(gòu)組成具有一定的空間變化，核心保護區(qū)等中、下游地區(qū)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(qū)采樣點大，其水質(zhì)理化指標顯示中、上游湖區(qū)（西海村）均比下游湖區(qū)（核心保護區(qū)）污染嚴重（嘍啰山除外，嘍啰山曾受鋅礦污染，屬于重污染區(qū)）。造成這種現(xiàn)象的原因主要是草海濕地是內(nèi)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(qū)的透明度等指標較上游湖區(qū)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(zhì)狀況最好，與實際情況完全一致。

3.3 改善草海濕地水質(zhì)狀況的對策

由于上游湖區(qū)（如西海村）是城區(qū)污染水源的主要排放點，也是游客經(jīng)常游玩的區(qū)域，為此，西海村采樣點呈重污染，并對中下游的水質(zhì)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(qū)排污或周邊生活用水的排放監(jiān)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(xiàn)象出現(xiàn)；第二，相關管理部門除了加強當?shù)鼐用窦坝慰偷沫h(huán)保意識外，還可在湖區(qū)種植具有凈化水質(zhì)的水草，如菹草，以治理水質(zhì)，還可以作為觀賞植物。另外，從環(huán)境監(jiān)測的角度看，由于對草海濕地的監(jiān)測和治理是一個長期和連續(xù)的工作，今后應繼續(xù)開展草海濕地大型底棲動物狀況及水質(zhì)評價研究，使對草海水體狀況的監(jiān)測更加全面系統(tǒng)，同時，有必要加大對草海濕地污染的治理力度。

參考文獻：

[1] 馬徐發(fā)，熊邦喜，王明學，等.湖北道觀河水庫大型底棲動物的群落結(jié)構(gòu)及物種多樣性[J].湖泊科學，2004，16（1）：49-55.

[2] 高 峰，尹洪斌，胡維平，等.巢湖流域春季大型底棲動物群落生態(tài)特征及與環(huán)境因子關系[J].應用生態(tài)學報，2010，21（8）：2132-2139.

[3] 李廣輝.貴州省土法煉鋅中環(huán)境汞污染研究[D].重慶：西南農(nóng)業(yè)大學，2004.

[4] 張槐安，雷吉華.貴州草海濕地保護措施研究[A].經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變與自主創(chuàng)新-第十二屆中國科學技術協(xié)會年會（第一卷）[C].北京：中國科學技術協(xié)會，2010.

[5] 中華人民共和國水利部.水庫漁業(yè)資源調(diào)查規(guī)范[M].北京：中國水利水電出版社，1996.

[6] 張覺民，何志輝.內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊[M].北京：科學出版社，1993.

[7] 大連水產(chǎn)學院.淡水生物學（上冊）[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1982.

[8] 齊鐘彥，馬繡同，劉月英，等.中國動物圖譜（軟體動物，第1冊）[M].北京：科學出版社，1983.

[9] 齊鐘彥，馬繡同，劉月英，等.中國動物圖譜（軟體動物，第4冊）[M].北京：科學出版社，1983.

[10] SHANNON C E. A mathematical theory of communication[J].Bell System Technical Journal，1948，27：379-423，623-656.

[11] MARGALEF R. Diversidad de especies en las comunidades naturales[J]. Proceedings Inst Biol Apl，1951，9（5）：5-27.

[12] 尤 平，任 輝.底棲動物及其在水質(zhì)評價和監(jiān)測上的應用[J].淮北煤師院學報（自然科學版），200l，22（4）：44-48.

[13] CHANDLER J R.Applying a new score system of zoobenthos for assessing water quality[J].Waler Pollution Control，1970，69：415-421.

[14] 徐兆禮，王云龍，陳亞瞿.長江口鋒區(qū)浮游動物生態(tài)研究[J].中國水產(chǎn)科學，1995，2（1）：49-63.

[15] 李永函，趙 文.水產(chǎn)餌料生物學[M].大連：大連出版社，2002.