2020年洞庭湖水生生物群落结构特征及水生态评价研究.pdf

2023年11月引用格式：彭娴，朱丹丹，王丑明.2 0 2 0 年洞庭湖水生生物群落结构特征及水生态评价研究 J.水利水电快报,2 0 2 3,4 4（11）：110-114,120.水利水电快报EWRHI第4 4 卷第11期2020 年洞庭湖水生生物群落结构特征及水生态评价研究彭娴,朱丹丹1,王丑明（1.湖南省岳阳生态环境监测中心，湖南岳阳4 14 0 0 0；2.湖南省洞庭湖生态环境监测中心，湖南岳阳414000)摘要：为了解洞庭湖水生生物群落结构并进行水生态评价，在2 0 2 0 年采用ShannonWi e n e r 指数对洞庭湖浮游植物、浮游动物和底栖动物进行调查，并采用水生态环境质量综合指数法（WQI)对洞庭湖进行水生态评价。结果表明：洞庭湖浮游植物共检出6 门7 3属，优势种类有伪鱼腥藻（Pseudanabaenasp.）、直链藻（Melosirasp.）尖头藻（Raphidiopsis sp.）、平裂藻（Merismopedia sp.）和十字藻（Crucigenia sp.），全湖平均密度为9 5.7 10 4个/L。洞庭湖浮游动物共检出4 8 属，优势种是广生多肢轮虫（Polyarthrauulgaris）、螺形龟甲轮虫（Keratellacochlearis）、象鼻蚤（Bosmina sp.）以及无节幼体（nauplius），全湖平均密度为7 4 个/L。底栖动物共检出57 种，优势种类有指突隐摇蚊（Cryptochironomusrostratus）、多足摇蚊（Polypedilum sp.）、铜锈环棱螺（Bellamya aerugino-sa）、河蚬（Corbicula fluminea）、苏氏尾鳃蚓l（Br a n c h i u r a s o w e r b y i）和钩虾（Grandidierella sp.），全湖平均密度为14 1个/m。洞庭湖总体水质为轻度污染，主要超标项目为总氮、总磷。综合营养状态指数为4 6.8 7,为中营养。洞庭湖生境质量评价结果为9 2 分，为中等。洞庭湖水生态环境质量为良好。关键词：水生生物；群落结构；水质评价；水生态评价；洞庭湖中图法分类号：X824文章编号：10 0 6-0 0 8 1(2 0 2 3)11-0 110-0 50引言水生生物监测与评价是指通过对水体中水生生物的调查来评价水体的生物学质量。有助于水环境管理目标从“水质监测”向“水生态监测”转变。以往对洞庭湖水环境变化研究主要集中在水环境容量或泥沙淤积 1-3、重金属污染 4-6 等方面，在水环境质量评价研究方面，主要是采用水质单因子、综合指数 7-9 ,底栖动物完整性指数 10-1和浮游植物完整性指数进行水质评价 12】，目前还没有运用水质、生境和水生生物综合指数对洞庭湖进行水生态的综合评价。为了解洞庭湖水生生物状况并进行水生态评价，在2 0 2 0 年对洞庭湖水质、浮游植物、浮游动物和底栖动物进行调查，采用ShannonWi e n e r 指数分别对浮游植物、浮游动物和底栖动物进行单独评价，并首次全面运用水质、生境和水生生物评价指标对洞庭湖的水生态收稿日期:2 0 2 3-0 5-16作者简介：彭。娴，女，工程师，主要从事环境监测工作。E-mail：56 2 9 9 0 19 1 q q.c o m通信作者：主丑明，男，工程师，主要从事水生生物监测工作。E-mail:110.文献标志码：AD0I:10.15974/ki.slsdkb.2023.11.019环境质量进行综合指数法（WQI）评价，从而较全面地掌握洞庭湖水生生物群落结构与水生态状况,为生态环境监测积累重要的基础数据以及为湖泊管理提供科学依据,并可为后续的相关研究提供借鉴和参考。1研究区域概况洞庭湖为中国第二大淡水湖，位于湖南省北部、长江中游荆江段南岸，北纬2 8 30 2 9 31、东经1114 0 11310。目前,洞庭湖由西洞庭湖、南洞庭湖和东洞庭湖3部分串联而成，北面经由松滋、虎渡、藕池三河分流长江，西面和南面接纳湘、资、沅、澧四水,东面汨罗江、新墙河汇入，由东北面城陵矶一口注人长江，多年平均入江径流量约2 8 7 0 亿m。近几十年来，洞庭湖富营养化有加剧的趋势，每年人湖总氮和总磷非常高 13，是洞庭湖的主要污染因子 14-16 彭娴等2 0 2 0 年洞庭湖水生生物群落结构特征及水生态评价研究2材料与方法2.11监测概况（1）监测断面。东洞庭湖、岳阳楼、鹿角和扁山等4 个东洞庭湖断面；横岭湖、万子湖和虞公庙等3个南洞庭湖断面；小河嘴、蒋家嘴和南嘴等3个西洞庭湖断面以及洞庭湖出口断面（图1）。长江澧水东洞庭湖东湖庭湖西洞庭湖南洞庭湖沅江资江图1洞庭湖水生生物采样点分布示意Fig.1 Geographical location of survey in Dongting Lake（2）浮游植物、浮游动物和底栖动物，每季度监测一次。其中,对于水深小于5 m的水体,在水面下0.5m处布设一个采样点；当水深为5 10 m时，分别在水面下0.5m处和透光层底部各布设一个采样点，进行分层采样后取混合样，能够满足水生态监测技术规范要求。水生生物样品采集后带回实验室进行分析。对水质监测常规2 1项指标每月监测一次，采样与分析严格按照国家地表水环境质量监测网监测任务作业指导书（试行）进行质量控制，监测样品采样与分析全过程能够满足质量保证工作要求。（3）测定方法与数据来源：测定方法参照水和废水监测分析方法淡水浮游生物研究方法17-18 。浮游植物、浮游动物和底栖动物、水质监测数据来源于湖南省洞庭湖生态环境监测中心和岳阳生态环境监测中心。2.2数据处理将优势度指数Y0.02的浮游动物定为优势种。水生生物评价采用ShannonWi e n e r 指数,即H=-Z(n;/N)log(n,/N)(1)式中：n;为第i分类单元的个体数;N为各分类单元的个体总和。洞庭湖水体各区域水质类别、整体水质状况根据环办 2 0 11 2 2 号文件附件地表水环境质量评价办法（试行）进行水质类别单因子和整体水质状况评价。湖泊营养状态评价指标为总氮、总磷、高锰酸盐指数、叶绿素a和透明度5项,参考中国环境监测总站湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定中的综合营养状态指数评价方法进行换算。2.3水生态评价根据湖库水生态环境质量监测与评价技术指南（征求意见稿），采用综合指数法进行水生态环境质量综合评估，通过水化学指标（权重0.4）、物理生境指标（权重0.2）和水生生物指标（权重0.4）加出阳楼湘庭期出口编山新墙河旗公庙泪罗江湘江站点权求和,构建水生态环境质量综合指数WQI,以该指数表示各评估单元和水环境整体的质量状况。WOI=Z x:n式中：WQI为水生态环境质量综合指数，x;为评价指标分值，W;为评价指标权重。综合评价水化学指标选择综合营养状态指数TLI(Z）,水生生物选择 ShannonWi e n e r 多样性指标H,生境状况H通过现场打分来确定,其分值范围等级见表1。表1水生态评价等级及赋分Tab.1 Rating and score of water ecological evaluationShannon-Wiener综合营养状态指数多样性指数TLI(Z)330TLI(Z)502H350 TLI(Z)601H260 TLI(Z)70070H=0根据水生态环境综合评价指数（WQI）分值大小，将水生态环境质量状况等级分为5级，具体指数分值和质量状况分级详见表2。表2 水生态环境质量状况分级标准Tab.2 Standards for water ecological environment quality水生态环境质量状况优秀良好中等较差很差3结果与分析3.1水质和生境情况2020年洞庭湖的11个湖体断面2 1项水质监测指标中，主要超标项目为总氮、总磷。由表3可知,11个断面的总氮年均值范围在1.2 7 1.8 8 mg/L:111.(2)生境状况赋分等级H1505120H150490H120360WQI33WQI22WQI1WQI1优秀良好中等较差很差2023年11月之间,均明显超过GB3838-2002地表水环境质量标准中类标准限值（1.0 mg/L），洞庭湖湖体总氮年均值为1.6 0 mg/L;11个断面的总磷年均值范围在0.0 4 0 0.0 6 8 mg/L之间，除小河嘴外，其他10个湖体断面的总磷年均值均高于GB38382 0 0 2地表水环境质量标准中湖、库类标准限值（0.0 5m g/L）,2 0 2 0 年洞庭湖湖体总磷年均值0.0 6 0mg/L。水质单因子评价（总氮不参与评价)结果：小河嘴断面为类水质,其他10 个断面均为IV类水质，类、IV类水质断面比例分别为9.1%和90.9%，11个湖体断面总体水质为轻度污染。11个断面综合营养状态指数在4 1.6 1 50.2 4 之间，全湖综合营养状态指数为4 6.8 7,为中营养。除洞庭湖出口断面为轻度富营养外，其他断面均为中营养。洞庭湖出口是众水汇人的场所,既承接岳阳市生活废水、工业污水、地表径流，也因断面拓宽，流速减慢，同时受长江水流顶托影响，洞庭湖出口的泥沙淤积加重，泥沙携带夹杂着大量的污染物质，从而导致洞庭湖出口轻度富营养化。表32 0 2 0 年洞庭湖不同湖区水质和营养水平Tab.3Water quality and nutrient levels of differentdistricts of Dongting Lake in 2020点位TP/湖区名称(mg L-)(mg L-)西洞庭湖小河嘴蒋家嘴0.060南嘴0.067南洞庭湖万子湖虞公庙0.063横岭湖0.062东洞庭湖鹿角东洞庭湖0.061岳阳楼0.067扁山0.068洞庭湖出口洞庭湖出口0.064根据湖库水生态环境质量监测与评价技术指水利水电快报EWRHI中蓝藻门14 属,绿藻门2 9 属,硅藻门2 0 属，裸藻门4属，甲藻门3属，隐藻门2 属，金藻门1属。优势种类为伪鱼腥藻（Pseudanabaenasp.）、直链藻（M e l o s i r a s p.）、尖头藻（Raphidiopsissp.）、平裂藻（M e r i s mo p e d i a s p.）和十字藻（Crucigenia sp.）等。全湖平均密度为9 5.7 10 4 个/L,密度范围在17.7 104356.2104个/L之间，东洞庭湖断面密度最高,横岭湖断面最低（图2）。全湖浮游植物密度以蓝藻为主，占总密度的7 0.5%，其次为绿藻和硅藻，分别占总密度的13.0%和10.6%，裸藻门、甲藻门、隐藻门和金藻门最少，占总密度的5.9%。浮游植物Shannon-Wiener多样性指数平均为2.1,评价为良好。从断面来看，小河嘴、万子湖和鹿角断面为优秀,其余断面为良好。表4 洞庭湖生境质量评价Tab.4 Habitat quality assessment in Dongting Lake湖区等级西洞庭湖小河嘴蒋家嘴南嘴南洞庭湖万子湖虞公庙横岭湖东洞庭湖鹿角TN/水质营养水质规划类别水平0.0401.311.331.880.0531.271.791.480.0591.741.771.681.671.66第 4 4 卷第 11 期点位名称分值999295100949785东洞庭湖88类别岳阳楼类中营养I类中营养I类中营养IV类中营养I类中营养N类中营养I类中营养I类中营养I类中营养V类中营养IV类轻度富营养类中等中等中等中等中等中等较差较差85较差类扁山类洞庭湖出口类类类I类类I类类类85洞庭湖出口8880蓝藻门绿藻门硅藻门隐藻门裸藻门甲藻门706050400蒋家吧小河嘴横岭虞公较差较差交湖鹿角南（征求意见稿）进行生境打分评价，结果表明：洞庭湖生境质量评价结果在8 510 0 之间，平均为9 2，总体为中等。分湖区来看，南洞庭湖生境质量最好，其次为西洞庭湖，东洞庭湖生境质量最差（表4）。东洞庭湖区的生境评价差,其影响因素较多,主要原因可能是岳阳市坐落于东洞庭湖区,其国内生产总值及单位面积生产总值较高，与另外两个湖区比，人类活动频繁，生产生活导致大量污染物进人湖区周边。3.2洞庭湖水生生物状况3.2.1浮游植物2020年洞庭湖浮游植物共检出6 门7 3属，其:112图2 洞庭湖浮游植物群落结构空间分布特征Fig.2Spatial distribution of phytoplankton communitystructure in Dongting Lake洞庭湖浮游植物优势种群从2 0 世纪9 0 年代初以隐藻和硅藻为主转变为目前以硅藻和绿藻为主，在个别湖区已经出现以蓝藻为优势的种群 19 ,而本研究表明，蓝藻已经在全湖广泛分布，和汪梦琪等研究结果 2 0 1较为相似,表明洞庭湖富营养化有加剧的趋势。3.2.2浮游动物2020年洞庭湖浮游动物共检出4 8 属种，其中彭娴等2 0 2 0 年洞庭湖水生生物群落结构特征及水生态评价研究轮虫为18 属种,枝角为类18 属种,桡足类为12 属种。优势种类有广生多肢轮虫（Polyarthra vulgar-is）、螺形龟甲轮虫（Keratellacochlearis）、象鼻蚤（Bo s m i n a s p.）以及无节幼体（nauplius）等。全湖平均密度为7 4 个/L,其中轮虫占8 4.4%，桡足类占11.2%，枝角类占4.4%。生物密度范围为2 7 152个/L,蒋家嘴断面最低,南嘴断面最高（图3）。洞庭湖浮游动物ShannonWi e n e r 多样性指数平均为1.77,评价为中等。从断面来看,东洞庭湖、扁山和岳阳楼为良好,其余断面为中等。35枝角类桡足类轮虫蒋家东洞庭湖洞庭湖出口断面图3洞庭湖浮游动物群落结构空间分布特征Fig.3 Spatial distribution of zooplankton communitystructure in Dongting Lake洞庭湖浮游动物群落结构表现为以小型轮虫为主的特征，而大型的枝角类和桡足类相对较少,这与国内大多数大型淡水湖泊等研究结果相似 2 1-2 。研究表明：随着湖泊富营养化，浮游动物的群落结构由大型浮游动物向小型浮游动物转变 2 3。近些年洞庭湖浮游植物优势种群为蓝藻，不利于枝角类、桡足类等大型浮游动物的摄食，而轮虫可以利用蓝藻，导致其在水体中占优 2 4 ，此外洞庭湖鲢、鋪等鱼类对枝角类和桡足类的滤食也可能是浮游动物小型化的因素 2 5 3.2.3底栖动物2020年洞庭湖底栖动物共检出57 种,其中水生昆虫2 7 种,软体动物2 1种,寡毛类5种,其他动物4 种，优势种类有指突隐摇蚊（Cryptochironomus河嘴、横岭湖和岳阳楼断面为中等，其余断面为良好。400水生昆虫软体类寡毛类其他350300250200150100500蒋家图4 洞庭湖底栖动物群落结构空间分布特征716014012010080604020！子湖小河嘴虞公厅横岭湖断面Fig.4Spatial distribution of benthos community structurein Dongting Lake近30 a洞庭湖底栖动物优势种发生了较大程度的变迁,较为耐污的种类成为了优势种,洞庭湖的双壳类优势种由大型的蚌类演变为小型的河蚬 2 6 本文研究结果也证明了这一点，洞庭湖优势种如指突隐摇蚊、多足摇蚊、铜锈环棱螺、苏氏尾鳃蚓等多为耐污种，同时双壳类优势种也只有河蚬。软体动物也多为小型的种类,水生昆虫占比也有所下降,并且减少的主要是毛翅目和目等敏感种类，与相关研究结果较为相似 10,7 O3.2.4水生态评价2020年洞庭湖WQI指数得分在3.2 3.8 之间,平均为3.4,洞庭湖所有断面均评价为良好。分断面来看，扁山、鹿角和岳阳楼得分较低，小河嘴得分最高(图5)。4.03.8扁山岳阳栏庙横岭湖断面扁山洞庭湖出口rostratus）、多足摇蚊（Polypedilumsp.）铜锈环棱螺图52 0 2 0 年洞庭湖各断面的WQI指数（Be l l a my a a e r u g i n o s a）、河蚬（Corbicula fluminea）、苏氏尾鳃蚓（Branchiura sowerbyi）和钩虾（Grandidierel-lasp.）等。全湖平均密度为14 1个/m,其中，水生昆虫占18.6%，软体动物占30.7%，寡毛类占11.4%，其他占39.3%，密度范围为2 4 336 个/m，洞庭湖出口断面密度最低,东洞庭湖断面最高（图4）。洞庭湖底栖动物的ShannonWi e n e r 多样性指数平均为2.13,评价为良好。从断面来看,南嘴、小Fig.5WQI index of each sites of Dongting Lake in 20204结论（1）洞庭湖浮游植物共检出6 门7 3属，优势种类有伪鱼腥藻、直链藻、尖头藻、平裂藻和十字藻，全湖平均密度为9 5.7 10 4 个/L；洞庭湖浮游动物共检出4 8 属种，洞庭湖浮游动物优势种是广生多肢轮虫、螺形龟甲轮虫、象鼻蚤以及无节幼体，全湖平均:113:2023年11月密度为7 4 个/L;底栖动物共检出57 种,优势种类有指突隐摇蚊、多足摇蚊、环棱螺、河蚬、苏氏尾鳃蚓和钩虾，全湖平均密度为14 1个/m。（2）洞庭湖的总体水质为轻度污染，主要超标项目为总氮、总磷。综合营养状态指数为4 6.8 7,为中营养。洞庭湖生境质量评价结果为9 2 分，为中等。采用WQI指数对洞庭湖进行水生态评价，结果显示洞庭湖水生态环境质量为良好。参考文献：1 DAI S B,YANG S L,ZHU J,et al.The role of LakeDongting in regulating the sediment budget of the YangtzeRiverJ.Hydrology and Earth System Sciences,2005,9(6):692-698.2 2ZHANG J Q,XU K Q,YANG Y H,et al.Measuring 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structure of hydrobiology and water ecological assessment水利水电快报EWRHIof Dongting Lake in 2020第4 4 卷第1 1 期PENG Xian,ZHU Dandan,WANG Chouming?(1.Yueyang Ecology Environmental Monitoring Center of Hunan,Yueyang 414000,China;2.Ecological and Environmental Mo-nitoring Center of Dongting Lake,Yueyang 414000,China)Abstract:To grasp the community structure of hydrobiology and assess water ecological of the Dongting Lake,twosurveys of hydrobiology in Dongting Lake were carried out in 2020.The comprehensive index of water ecological en-vironmental quality was used to evaluate the water ecology.The results showed that a total of 6 phyla and 73 generaof phytoplankton were detected in Dongting Lake,the dominant species were Pseudanabaena sp.,Melosira sp.,Raphidiopsis sp.,Merismopedia sp.and Crucigenia sp.The average density of phytoplankton was 95.7 10*/L.Atotal of 48 genera of zooplankton were detected in Dongting Lake,the dominant species were Polyarthra vulgaris,Keratella cochlearis,Bosmina sp.and nauplius.The average density of zooplankton was 74/L.A total of 57 species ofbenthos were detected,the dominant species were Cryptochironomus rostratus,Polypedilum sp.,Bellamya aerugino-sa,Corbicula fluminea,Branchiura sowerbyi and Grandidierlla sp.The average density of benthos was 141/m?.The overall water quality of Dongting Lake was lightly polluted,the main item exceeding the standard was the totalphosphorus.The comprehensive nutritional status index was 46.87,indicating the moderate nutrition.The evaluationresult of habitat quality in Dongting Lake was 92,indicating the medium nutrition.WQI index was used to evaluatethe water ecology of Dongting Lake,the results showed that the water ecological environment quality of DongtingLake was good.Key words:hydrobiology;community structure;water quality assessment;water ecological assessment;DongtingLake欢迎关注“长江水利”微信公众号:120.