王丑明,黃代中,張 屹,田 琪,陰 琨,熊 莉,陳 勇

(1:湖南省洞庭湖生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,岳陽 414000) (2:中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,北京 100020) (3:四川省宜賓生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站, 宜賓 644000) (4:四川省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,成都 610091)

洞庭湖是我國(guó)第二大淡水湖,湖泊面積2625 km2,北納長(zhǎng)江的松滋、太平、藕池三口來水,南和西接湘、資、沅、澧四水,由岳陽市城陵磯注入長(zhǎng)江,是長(zhǎng)江流域重要的調(diào)蓄湖泊,被譽(yù)為“長(zhǎng)江之腎”[1]。洞庭湖不僅在維護(hù)長(zhǎng)江中下游防洪和供水安全方面具有重要意義,而且在維系濕地水生態(tài)系統(tǒng)健康,保護(hù)濕地生物多樣性等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用[2]。近幾十年來,洞庭湖富營(yíng)養(yǎng)化有加劇的趨勢(shì),每年入湖總氮和總磷非常高[3],是洞庭湖的主要污染因子[4-6]。受長(zhǎng)江三口和湘、資、沅、澧四水輸入以及湖區(qū)生產(chǎn)生活污染影響,目前湖體水質(zhì)總體仍為Ⅳ類[7]。洞庭湖歷史上受挖沙、非法矮圍、圍網(wǎng)養(yǎng)殖、楊樹種植等干擾影響,濕地退化,導(dǎo)致洞庭湖濕生植物消失嚴(yán)重,目前洞庭湖湖岸帶優(yōu)勢(shì)挺水植物為蘆葦和南荻。

底棲動(dòng)物是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成生物,它們對(duì)外界脅迫的響應(yīng)比較敏感,其在湖泊、河流等水體中的豐富度、群落結(jié)構(gòu)、耐污類群和敏感類群的比例以及不同功能攝食類群的結(jié)構(gòu)特征等都可以從不同角度反映水質(zhì)的好壞,從而有效地指示水生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。生物完整性指數(shù)(index of biotic integrity,IBI)作為生物評(píng)價(jià)中使用最為廣泛的多度量生物指數(shù),可針對(duì)大型底棲動(dòng)物、浮游植物、浮游動(dòng)物、水生植物和魚類等生物類群構(gòu)建完整性指數(shù)并開展評(píng)價(jià)[8]。區(qū)別于單指數(shù),生物完整性指數(shù)既能深刻揭示水生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況、水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),反映生態(tài)系統(tǒng)功能,又能評(píng)估人類活動(dòng)的影響程度,是評(píng)價(jià)水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的重要手段。然而目前國(guó)內(nèi)有關(guān)洞庭湖這類通江湖泊大型底棲動(dòng)物完整性的研究近乎空白,僅有汪星等在2010年對(duì)洞庭湖7個(gè)典型斷面進(jìn)行了大型底棲無脊椎動(dòng)物完整性指數(shù)的評(píng)價(jià)[9]。本文基于1988-2021年洞庭湖大型底棲動(dòng)物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及環(huán)境數(shù)據(jù),構(gòu)建洞庭湖大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)(B-IBI),確定各參數(shù)的期望值,建立起完整性狀態(tài)的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),基于洞庭湖生物完整性的評(píng)價(jià)結(jié)果,采用相關(guān)性分析和多元逐步回歸分析識(shí)別30多年影響洞庭湖底棲動(dòng)物完整性變化的重要環(huán)境因素。研究成果可為客觀評(píng)估洞庭湖底棲動(dòng)物完整性狀態(tài)及分析環(huán)境壓力影響提供科學(xué)依據(jù),為支撐長(zhǎng)江流域特別是重點(diǎn)水體水生態(tài)保護(hù)和水生態(tài)考核工作的實(shí)施提供參考和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

洞庭湖底棲動(dòng)物監(jiān)測(cè)始于1988年,監(jiān)測(cè)斷面由于水位變化、國(guó)控?cái)嗝娓淖兒捅O(jiān)測(cè)工作任務(wù)分配等客觀原因幾經(jīng)調(diào)整,2002年以后監(jiān)測(cè)斷面基本固定,目前共設(shè)置監(jiān)測(cè)斷面16個(gè),代表性點(diǎn)位覆蓋了東洞庭湖(東洞庭湖、岳陽樓、鹿角、扁山、大小西湖)、西洞庭湖(小河嘴、蔣家嘴、南嘴)、南洞庭湖(橫嶺湖、萬子湖、虞公廟)、主要河流匯入口(萬家嘴、樟樹港、坡頭、沙河口)和洞庭湖出口等整個(gè)湖體內(nèi)典型水文、水環(huán)境、生物及生境特征區(qū)域 (圖1)。

圖1 洞庭湖大型底棲動(dòng)物采樣點(diǎn)分布Fig.1 Geographical location of macrobenthos survey in Lake Dongting

1.2 采樣方法

大型底棲動(dòng)物樣本主要采用1/16 m2的改良彼得森(Peterson)采泥器完成。每個(gè)樣點(diǎn)采集2個(gè)重復(fù)樣品,帶有動(dòng)物標(biāo)本的泥樣經(jīng)40目銅篩篩洗后,置入封口袋內(nèi)保存。當(dāng)天將篩洗后的泥樣放入白瓷解剖盤中在冷光燈下分揀,隨后將挑出的動(dòng)物樣品放入50 mL樣品瓶,并使用75%的酒精固定保存。最后在室驗(yàn)室內(nèi)對(duì)固定動(dòng)物樣品進(jìn)行種類鑒定和計(jì)數(shù),標(biāo)本鑒定主要參考文獻(xiàn)[10-13]。

測(cè)定水溫(WT)、pH、溶解氧(DO)、透明度(SD)、總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)和葉綠素a(Chl.a)共11項(xiàng)環(huán)境參數(shù)。其中,Chl.a、BOD5、CODCr、TN、TP、CODMn以及NH3-N的測(cè)定方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[14],水溫、pH和溶解氧采用美國(guó)YSI多參數(shù)水質(zhì)分析儀(Professional Plus)直接測(cè)定,透明度采用透明度盤測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

將優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Y>0.02的底棲動(dòng)物定為優(yōu)勢(shì)種。采用箱線圖法分析候選參數(shù)在參照狀態(tài)和受損狀態(tài)之間的分布情況。環(huán)境壓力和營(yíng)養(yǎng)水平在參照狀態(tài)與受損狀態(tài)上的識(shí)別采用方差分析,底棲動(dòng)物種類數(shù)、密度、B-IBI、Chl.a、TN和TLI在1988-2021年的變化趨勢(shì)采用線性回歸分析,B-IBI備選指標(biāo)的相關(guān)性分析和環(huán)境壓力的識(shí)別采用Pearson相關(guān)性分析,對(duì)影響B(tài)-IBI的關(guān)鍵環(huán)境因子的解析采用多元逐步回歸分析。方差分析、多元逐步回歸分析和 Pearson 相關(guān)性分析采用SPSS 20.0軟件,箱線圖法分析采用Origin 9.0軟件。湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)以《湖泊(水庫)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)技術(shù)規(guī)定》中的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行計(jì)算[15]。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H)、BI生物指數(shù)、BMWP(biological monitoring working party)指數(shù)、Goodnight-Whitley生物指數(shù)(GW)計(jì)算公式分別為:

(1)

(2)

BMWP=∑Fi

(3)

GW=(T/N)×100%

(4)

式中,ni為種i的個(gè)體數(shù),N為生物總體個(gè)數(shù),T為顫蚓類個(gè)體數(shù),S為物種數(shù),ti為種i耐污值,Fi為科i的敏感值。BMWP和BI指數(shù)計(jì)算過程中的敏感值和耐污值參考相關(guān)資料[16-17]。此外,Wright指數(shù)為寡毛類密度。

選擇國(guó)內(nèi)外常用生物指數(shù)并結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況,建立候選參數(shù)清單,并設(shè)定這些參數(shù)的預(yù)期脅迫響應(yīng)趨勢(shì),即隨著環(huán)境脅迫的升高,參數(shù)值是正響應(yīng)(上升)或負(fù)響應(yīng)(下降)。候選參數(shù)包括物種豐富度、個(gè)體組成、耐污能力、攝食類群和多樣性等生物指數(shù)。將候選參數(shù)依次開展分布范圍分析、判別能力分析和冗余度分析,篩選核心參數(shù)。大型底棲動(dòng)物核心參數(shù)先進(jìn)行歸一化處理,采用比值法計(jì)算各候選參數(shù)的分值。對(duì)與環(huán)境脅迫呈反比的參數(shù),以參照狀態(tài)95th為期望值,按“指數(shù)值/期望值”計(jì)算參數(shù)分值;對(duì)與環(huán)境脅迫呈正比的參數(shù),以參照狀態(tài)5th為期望值,以“(最大值-指數(shù)值)/(最大值-期望值)”計(jì)算參數(shù)分值。若分值大于1,則按1計(jì)。然后依據(jù)以下公式計(jì)算每個(gè)點(diǎn)位的B-IBI數(shù)值:

(5)

式中,B-IBI為大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù),n為核心參數(shù)數(shù)量,i為第i個(gè)核心參數(shù),Si為第i個(gè)核心參數(shù)歸一化后的數(shù)值。

2 結(jié)果

2.1 大型底棲動(dòng)物物種組成特征

1988-2021年, 洞庭湖共記錄大型底棲動(dòng)物 229 種,隸屬 4 門 7 綱,主要為水生昆蟲和軟體動(dòng)物,分別占全湖種類的 45.9% 和36.7%,寡毛類只占 12.2%。30多年間洞庭湖大型底棲動(dòng)物物種數(shù)和密度均呈顯著下降趨勢(shì),物種數(shù)從1980s末的69種下降到2021年的53種,密度從1980s末的410個(gè)/m2銳減到2021年的103個(gè)/m2(圖2)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)種類和數(shù)量減少的主要是水生昆蟲和軟體動(dòng)物。其中,水生昆蟲種類從1988年的34種下降到2021年的21種,密度從1988年的163個(gè)/m2銳減到2021年的18個(gè)/m2;軟體動(dòng)物密度也從1988年的105個(gè)/m2顯著下降到2021年的20個(gè)/m2,減少的種類大部分為清潔指示生物,如低頭石蠶(Neureclipsissp.)在1988-1993年是優(yōu)勢(shì)種類,1994年以后則不再是優(yōu)勢(shì)種,鉤蝦(Gammarussp.)在1988-2005年是優(yōu)勢(shì)種,2006年以后則很少成為優(yōu)勢(shì)種。較為耐污的霍甫水絲蚓(Limnodrilushoffmeisteri)和蘇氏尾鰓蚓(Limnodrilushoffmeisteri)的豐度一直在增加。

圖2 1988-2021年洞庭湖大型底棲動(dòng)物種類數(shù)和密度變化情況Fig.2 Changes in species number and density of macrobenthos in Lake Dongting from 1988 to 2021

2.2 洞庭湖B-IBI核心參數(shù)的構(gòu)建

2.2.1 參照狀態(tài)與受損狀態(tài) 根據(jù)環(huán)境壓力和營(yíng)養(yǎng)水平在時(shí)間尺度上的方差分析結(jié)果(表1),選擇TN、CODCr、BOD5和葉綠素a作為參照狀態(tài)和受損狀態(tài)的劃分標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)參考相關(guān)文獻(xiàn)在洞庭湖環(huán)境壓力在時(shí)間尺度上的變化特征的分析[2,18],將1988-1994年劃分為低壓力組(參照狀態(tài)),2017-2021年劃分為高壓力組(受損狀態(tài)),處于過渡期的1995-2016年劃分為中壓力組。

表1 洞庭湖3個(gè)時(shí)期關(guān)鍵水環(huán)境因子的波動(dòng)*Tab.1 Dynamics of key water quality variables during 1988-2021 in Lake Dongting

2.2.2 候選參數(shù) 從物種豐度、個(gè)體組成、現(xiàn)存量、敏感耐受性、功能性和多樣性等參數(shù)類型中選取了13個(gè)候選參數(shù)(表2)。

表2 洞庭湖B-IBI候選參數(shù)Tab.2 Candidate parameters of B-IBI in Lake Dongting

2.2.3 核心參數(shù)的確定 用箱線圖分析候選參數(shù)指標(biāo)值的分布范圍,發(fā)現(xiàn)第一優(yōu)勢(shì)種占比、Goodnight-Whitley(GW)生物指數(shù)、甲殼類+軟體類分類單元占比、EPT百分比、Wright指數(shù)、敏感類群個(gè)體百分比、刮食者個(gè)體百分比和濾食者個(gè)體百分比在低壓力組和高壓力組之間沒有顯著差異,因此去除這些候選參數(shù),得到總分類單元數(shù)、甲殼類和軟體類分類單元數(shù)、香濃威納多樣性指數(shù)、總密度、BI指數(shù)、BMWP指數(shù)6個(gè)在低壓力組和高壓力組之間有顯著差異的參數(shù)(圖3)。再經(jīng)Pearson相關(guān)性檢驗(yàn),結(jié)果顯示BMWP指數(shù)和總分類單元數(shù)、甲殼類和軟體類分類單元數(shù)相關(guān)系數(shù)均大于0.75(表3),因敏感性指標(biāo)已有BI指數(shù),故保留總分類單元數(shù)、甲殼類和軟體類分類單元數(shù),因此構(gòu)成B-IBI的核心參數(shù)有總分類單元數(shù)、甲殼類和軟體類分類單元數(shù)、Shannon-Wiener多樣性H指數(shù)、總密度和BI指數(shù)。

表3 B-IBI備選指標(biāo)的Pearson相關(guān)性分析Tab.3 Pearson correlation analysis of alternative B-IBI indicators

圖3 B-IBI備選指標(biāo)在低壓力組和高壓力組的箱線圖Fig.3 Boxplots of alternative B-IBI indicators in the low pressure group and the high pressure group

2.3 洞庭湖B-IBI的構(gòu)建及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

首先對(duì)核心參數(shù)進(jìn)行歸一化處理,歸一化取值見表4。若歸一化計(jì)算結(jié)果處于0～10之間,則該結(jié)果即為該參數(shù)歸一化值;若該參數(shù)計(jì)算結(jié)果小于0,記為0;大于10,記為10,各參數(shù)歸一化值統(tǒng)一到0～10之間,然后再對(duì)參數(shù)進(jìn)行加和,從而計(jì)算每個(gè)點(diǎn)位的大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)數(shù)值。

表4 B-IBI核心參數(shù)歸一化取值*Tab.4 Normalized values of core parameters of B-IBI

建立低壓力組和高壓力組的B-IBI分值的箱線圖,發(fā)現(xiàn)IQ值≥2,證明評(píng)價(jià)方法可對(duì)兩組進(jìn)行有效區(qū)分,可認(rèn)為該生物完整性指數(shù)有效。對(duì)建立的B-IBI進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證結(jié)果顯示從低壓力組、中壓力組到高壓力組的優(yōu)、良點(diǎn)位占比明顯下降,分別為68.5%、29.2%和18.1%,較差和很差點(diǎn)位占比明顯上升,分別為14.8%、30.7%和52.8%?？梢钥闯鯞-IBI指數(shù)在不同壓力組有明顯的區(qū)分。以所有點(diǎn)位的95th分位數(shù)法對(duì)B-IBI進(jìn)行四等分,建立生物完整性的不同等級(jí)。將建立的5個(gè)等級(jí)由低到高定義為“很差”(B-IBI≤1.58)、“較差”(1.58≤B-IBI<3.17)、“中等”(3.17≤B-IBI<4.75)、“良好”(4.75≤B-IBI<6.34)和“優(yōu)秀”(B-IBI>6.34)。

2.4 洞庭湖B-IBI和富營(yíng)養(yǎng)化變化趨勢(shì)

洞庭湖B-IBI從1988年的6.99下降到2021年的2.97,對(duì)應(yīng)完整性狀態(tài)由優(yōu)秀降為較差,總體呈顯著下降趨勢(shì)。與之相反,同期指示洞庭湖營(yíng)養(yǎng)水平的參數(shù)綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和總氮均呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì),在1998、2010、2017和2019年均達(dá)到輕度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)(圖4)。

圖4 洞庭湖B-IBI、Chl.a、TN和TLI在1988-2021年的變化趨勢(shì)Fig.4 Variation trend of B-IBI, Chl.a, TN and TLI in Lake Dongting from 1988 to 2021

2.5 環(huán)境壓力對(duì)底棲動(dòng)物完整性的影響分析

結(jié)合歷史數(shù)據(jù),分析表明洞庭湖B-IBI與總氮、葉綠素a和綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)顯著負(fù)相關(guān),與總磷相關(guān)性不強(qiáng)(圖5)。多元逐步回歸分析表明總氮解釋了大型底棲動(dòng)物完整性變異的56.1%,和葉綠素a共同解釋了變異的61.3%,總氮是影響洞庭湖大型底棲動(dòng)物完整性的主要因素。

圖5 洞庭湖B-IBI與TN、Chl.a和TLI的關(guān)系Fig.5 Relationship between B-IBI and TN, Chl.a and TLI in Lake Dongting

3 討論

3.1 候選參數(shù)的選擇和評(píng)價(jià)體系的適用性

本文基于洞庭湖30多年的大型底棲動(dòng)物群落特征數(shù)據(jù),首次構(gòu)建了洞庭湖大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),雖然選擇的候選參數(shù)較少,但是包括了物種豐富度、個(gè)體組成、現(xiàn)存量、耐污能力、攝食類群和多樣性等生物指數(shù),這些指數(shù)可以代表大部分候選指數(shù),而且比較適用洞庭湖這種大型通江湖泊,在篩選指標(biāo)體系時(shí),亦根據(jù)各自指標(biāo)代表的生態(tài)學(xué)意義進(jìn)行篩選。如敏感類群個(gè)體%可以代表洞庭湖的主要敏感類群,Wright指數(shù)可以代表湖泊中的主要耐污種類群,本文選擇的H指數(shù)是目前用的最廣泛的多樣性指數(shù),最終也被納入了核心參數(shù)。洞庭湖中的清潔水體指示物種(EPT)較少,主要是蜉蝣和低頭石蠶,而且低頭石蠶目前已經(jīng)很少發(fā)現(xiàn),因此EPT%并未進(jìn)入最終核心參數(shù)。汪星等最終選取了甲殼類和軟體類分類單元數(shù)、H指數(shù)和GW指數(shù)3個(gè)核心參數(shù)[9],而本文最終核心參數(shù)由總分類單元數(shù)、甲殼類和軟體類分類單元數(shù)、香濃威納多樣性指數(shù)、總密度和BI指數(shù)5個(gè)指標(biāo)構(gòu)成,反應(yīng)了物種豐富度、多樣性、現(xiàn)存量和敏感性,比汪星等[9]選取的3個(gè)指標(biāo)更具全面性和代表性。本文構(gòu)建的B-IBI評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)在洞庭湖具有較好的適用性,可為長(zhǎng)期跟蹤湖體完整性變化及分析水生態(tài)狀況變化提供有價(jià)值的科學(xué)依據(jù)。此外,由于功能多樣性對(duì)環(huán)境變化及干擾也比較敏感,建議今后將功能多樣性參數(shù)納入評(píng)估體系,以優(yōu)化和準(zhǔn)確評(píng)估洞庭湖底棲動(dòng)物的時(shí)空變化。

3.2 洞庭湖底棲動(dòng)物完整性的壓力影響分析

本研究表明總氮等營(yíng)養(yǎng)鹽增加對(duì)洞庭湖大型底棲動(dòng)物完整性的變化起到較大程度的驅(qū)動(dòng)作用。洞庭湖水體主要污染物為總氮和總磷,它們是引起湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的因素之一,并且能夠明顯影響大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)[19]。有研究表明,近30年洞庭湖總氮濃度是影響底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的主要因素[18],三峽工程蓄水后,洞庭湖入湖水量減少,總氮的污染負(fù)荷有所增加,進(jìn)一步加劇了洞庭湖大型底棲動(dòng)物完整性的下降。葉綠素a是生態(tài)響應(yīng)指標(biāo),表征了水體中浮游植物的生物量,是營(yíng)養(yǎng)水平的最直接的表現(xiàn)。30多年來洞庭湖葉綠素a顯著增加,有研究表明葉綠素a對(duì)洞庭湖底棲動(dòng)物的功能群落結(jié)構(gòu)有明顯的影響[1],本研究結(jié)果同樣表明葉綠素a對(duì)洞庭湖底棲動(dòng)物的完整性有顯著影響(P<0.05)。綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)是一個(gè)綜合指標(biāo),它表征著水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度,洞庭湖30多年來綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)明顯上升,富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇,而富營(yíng)養(yǎng)化明顯影響底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)和多樣性[19-20]。張屹等分析了洞庭湖近30年大型底棲動(dòng)物的群落演變,結(jié)果表明底棲動(dòng)物的種類和密度與營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)[18],洞庭湖流域人口密集,工農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá),大量面源污染進(jìn)入水體,帶入大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),極大地加速水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程。富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)洞庭湖底棲動(dòng)物的影響主要表現(xiàn)為群落結(jié)構(gòu)的單一化,主要表現(xiàn)在種類數(shù)、密度和多樣性的衰退和耐污種類(如霍甫水絲蚓和蘇氏尾鰓蚓)的增加,而這些指標(biāo)是構(gòu)成洞庭湖生物完整性核心參數(shù)的重要組成部分。因此隨著富營(yíng)養(yǎng)化的加劇,洞庭湖大型底棲動(dòng)物完整性顯著下降(P<0.05)。此外,隨著秋季三峽大壩蓄水,洞庭湖枯水期提前到來,形成大量裸露的灘涂,在野外調(diào)查中,因水位下降而死亡的底棲動(dòng)物在洲灘上隨處可見,尤其是一些軟體動(dòng)物的死亡個(gè)體非常明顯。

3.3 氮磷管控分析

本研究分析結(jié)果表明總氮是影響洞庭湖大型底棲動(dòng)物完整性的主要因素,同時(shí)葉綠素a、富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)底棲動(dòng)物也有顯著影響。降低水體中營(yíng)養(yǎng)鹽水平和控制水體富營(yíng)養(yǎng)化是恢復(fù)洞庭湖底棲動(dòng)物完整性的關(guān)鍵所在。然而,因?yàn)槟壳翱偟粎⑴c對(duì)水環(huán)境的考核評(píng)價(jià),洞庭湖的營(yíng)養(yǎng)削減目標(biāo)主要是總磷,沒有對(duì)總氮進(jìn)行管控,造成了總氮30多年來的顯著上升。湖泊富營(yíng)養(yǎng)化磷控制模式的提出是基于加拿大實(shí)驗(yàn)湖區(qū)的37年全湖實(shí)驗(yàn)結(jié)果,他們提出湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理只需控磷,無需控氮[21]。然而加拿大實(shí)驗(yàn)湖區(qū)沒有人為外源污染物輸入,污染背景低,控制磷的輸入就可以嚴(yán)格控制湖泊的營(yíng)養(yǎng)程度,在這種背景下獲得的湖泊治理經(jīng)驗(yàn)不具有普適性。而對(duì)很多大型淺水富營(yíng)養(yǎng)化湖泊,采取的控制措施主要是削減外源,然而單獨(dú)控磷措施在很多淺水富營(yíng)養(yǎng)化湖泊都沒有成功[22]。在美國(guó)、加拿大、瑞典等國(guó)家開展的20個(gè)全湖實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明富營(yíng)養(yǎng)化治理采取氮磷同時(shí)控制的效果最好[23],而且可以有效減少浮游植物的生物量[24-25]。霍守亮等建議全面系統(tǒng)修訂《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,科學(xué)評(píng)估我國(guó)湖泊氮磷營(yíng)養(yǎng)物的時(shí)空差異,實(shí)施差異化營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)[26]。因此,氮磷協(xié)同管控對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化程度相對(duì)較高的淺水湖泊具有很好的適用性。洞庭湖是一個(gè)地處長(zhǎng)江中游的大型淺水湖泊,湖泊富營(yíng)養(yǎng)化控制面臨極大的挑戰(zhàn)。30多年來洞庭湖的富營(yíng)養(yǎng)化程度和總氮濃度明顯上升,對(duì)底棲動(dòng)物的完整性造成了顯著的影響,因此在控磷的同時(shí)要對(duì)氮進(jìn)行協(xié)同管控。建議進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染控制,加快補(bǔ)齊生活污水處理設(shè)施短板,全面查清湖區(qū)生活污水入河湖排污口底數(shù),加強(qiáng)重點(diǎn)入河湖排污口系統(tǒng)整治,因地制宜建設(shè)入河湖口人工濕地,凈化入河湖水體水質(zhì);其次要開展生態(tài)修復(fù),通過實(shí)施湖體清淤整治及堤防加固、河湖連通建設(shè)等工程措施,增強(qiáng)河湖水體流動(dòng)性,恢復(fù)河湖生態(tài)功能,改善水生態(tài)環(huán)境。

洞庭湖 30 多年監(jiān)測(cè)表明底棲動(dòng)物完整性變化有較好的適用性,具有長(zhǎng)期性和綜合性,可為正確判斷水生態(tài)狀況提供支撐。針對(duì)國(guó)家長(zhǎng)江流域水生態(tài)考核等工作,建議將該完整性指數(shù)評(píng)價(jià)方法用于支撐《中華人民共和國(guó)長(zhǎng)江保護(hù)法》、《重點(diǎn)流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃(2021-2025)》等國(guó)家重要法規(guī)所規(guī)定的長(zhǎng)江流域重點(diǎn)湖泊的底棲動(dòng)物完整性評(píng)價(jià)中。同時(shí),水體富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)底棲動(dòng)物完整性有明顯影響,繼續(xù)控制總磷的同時(shí)要關(guān)注總氮的影響,加大對(duì)總氮的管控力度,建議把總氮逐步納入水生態(tài)的考核評(píng)價(jià),強(qiáng)化關(guān)鍵壓力管控在長(zhǎng)江大保護(hù)中的作用。