草海濕地水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化與生物多樣性風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警研究——以浮游植物和底棲動(dòng)物為例.pdf

1、濕地湖泊中，水環(huán)境狀態(tài)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)起到了重要作用，開(kāi)展水質(zhì)評(píng)價(jià)、污染物時(shí)空變化特征研究是保護(hù)該類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的重要前提。浮游植物與底棲動(dòng)物分別是水生生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者和初級(jí)消費(fèi)者，兩類(lèi)生物的種類(lèi)及多樣性特征受系統(tǒng)內(nèi)、外在因素的共同影響較為明顯，同時(shí)也影響著系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，因此，以探討水生生物多樣性變化規(guī)律為核心，研究生物多樣性及其生境關(guān)系對(duì)區(qū)域生物多樣性的保護(hù)具有特殊意義。本文為揭示貴州喀斯特高原濕地草海湖泊生物多樣性變化與水污染之間變化

2、規(guī)律，掌握兩者之間的作用關(guān)系和風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，在草海濕地湖泊共設(shè)置了15個(gè)采樣點(diǎn)，于2014年08月、11月和2015年01月、04月，于四季進(jìn)行水樣、浮游植物與底棲動(dòng)物采集，并完成相關(guān)分析。結(jié)果如下：
　　1、草海水環(huán)境時(shí)空變化及分區(qū)。以所測(cè)水質(zhì)參數(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)和GIS空間分析方法，研究草海濕地水環(huán)境質(zhì)量時(shí)空變化，并基于營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)對(duì)湖泊水體進(jìn)行分區(qū)。研究表明：（1）草海 TP、TN、CODMn、Chl-a四種主要水質(zhì)指標(biāo)濃度

3、在春季高于其他三個(gè)季節(jié)，濃度分別達(dá)到0.03 mg/l、0.98 mg/l、6.30 mg/l、0.025 mg/l，空間分布呈現(xiàn)由東至西逐漸降低的趨勢(shì)，草海入水口及碼頭區(qū)域要明顯高于湖泊其他區(qū)域；（2）草海湖泊整體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)為中營(yíng)養(yǎng)級(jí)別，按四個(gè)季度的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)(TLI)平均值分為三個(gè)區(qū)域，A區(qū)為東北角入水口及西海游客碼頭長(zhǎng)年處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，為富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)區(qū)，53.9≤TLI≤63.0，水質(zhì)處于Ⅳ與Ⅴ類(lèi)等級(jí)；B區(qū)為臨近縣城及入水口的區(qū)

4、域季節(jié)性富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，為中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)區(qū)，41.2≤TLI≤46.6；C區(qū)為草海湖泊中心延續(xù)到陽(yáng)關(guān)山的下游出水口區(qū)域，為貧中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)區(qū)，35.8≤TLI≤39.7；B區(qū)和 C區(qū)水質(zhì)全年為Ⅲ類(lèi)等級(jí)。（3）各區(qū)域主要污染物指標(biāo)以Chl-a、TN為主。
　　2、草海不同污染區(qū)浮游植物多樣性特征。分析不同水質(zhì)污染區(qū)域浮游植物群落特征、分布情況及其與環(huán)境因子的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)：（1）草海四次調(diào)查共鑒定出浮游植物7門(mén)63屬250種，其中綠藻門(mén)24屬1

5、45種，約占全湖種類(lèi)總數(shù)的58.00％，綠藻門(mén)(Chlorophyta)的小球藻(Chlorell vulgaris）和裸藻門(mén)(Euglenophyta）的裸藻(Euglena caudata）在A、B、C三個(gè)區(qū)域均為優(yōu)勢(shì)種群；(2）A區(qū)特有優(yōu)勢(shì)種為膠網(wǎng)藻(Dictyosphaerium pulchellum)、鐮形纖維藻(Ankistrodesmus falcatus)、綠囊藻(Chlorobotrys)、針狀藍(lán)纖維藻(Dactylo

6、coccopsis acicularis）、線(xiàn)形舟形藻(Navicula rhynchocephala），B區(qū)獨(dú)有優(yōu)勢(shì)種為四角十字藻(Crucigenia quadrata)、顫動(dòng)扁裸藻(Phacus osillans)、煤黑厚皮藻(Pleurocapsa fuliginosa)、微小平裂藻(Merismopedia tenuissima)、小顫藻(Oscillatoria tenuis)、極小擬小椿藻(Characiopsis sub

7、linearis）、橢圓雙眉藻(Amphora ovalis)，C區(qū)無(wú)特有優(yōu)勢(shì)種；（3）豐度與生物量在區(qū)域與季節(jié)之間均存在顯著差異(P﹤0.05)，富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)A區(qū)分別為39.53 cell×106個(gè)/L、16.29mg/L，高于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)B區(qū)的32.36 cell×106個(gè)/L、13.86mg/L，和貧中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)C區(qū)的30.08cell×106個(gè)/L、12.68 mg/L；豐度以綠藻門(mén)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其中，A、B區(qū)最大值出現(xiàn)于秋季，C區(qū)出現(xiàn)

8、于夏季，三個(gè)區(qū)域季節(jié)最低值均出現(xiàn)在冬季；（4）S ha nno n-W ie ner指數(shù)（ H'）、Pielou均勻度指數(shù)（J'）、Margalef豐富度指數(shù)（D'）、多樣性閾值（DV），春、冬兩個(gè)季節(jié)中，各樣區(qū)大小依次為C區(qū)﹥A區(qū)﹥B區(qū)；夏季和秋季中，4類(lèi)指數(shù)值大小則為C區(qū)﹥B區(qū)﹥A區(qū)；（5）各季節(jié)對(duì)浮游植物豐量影響因子不同，夏季為 DEP、Chl-a，秋季為Chl-a、DO，冬季為CODMn、DO，春季則為pH、DO。
　　3

9、、草海不同污染區(qū)底棲動(dòng)物多樣性特征。分析不同水質(zhì)污染區(qū)域底棲動(dòng)物群落特征、分布情況及其與環(huán)境因子的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)：（1）四次采樣共鑒定出底棲動(dòng)物21種，隸屬于3門(mén)6綱8目13科15屬，軟體動(dòng)物(Mo llusc s)在密度和生物量上均為主要類(lèi)型，橢圓蘿卜螺(Hippeutis cantor)、搖蚊幼蟲(chóng)(Chironomidae)在各季節(jié)各區(qū)域中均為主要優(yōu)勢(shì)種；（2）種類(lèi)分布上，水蚯蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、

10、銅銹環(huán)棱螺(Bellamya aeruginosa)、中國(guó)淡水蚌(Novaculina chinensis)三類(lèi)底棲動(dòng)物只在A區(qū)采集到，長(zhǎng)角涵螺(Alocinma longicornis)只在B區(qū)發(fā)現(xiàn)，而黃蜻(Pantala flavescens)、中國(guó)淡水蟶(Novaculina chinensis)則只在水質(zhì)相對(duì)較好的C區(qū)采集得到；（3）底棲動(dòng)物生物密度在各區(qū)域與季節(jié)之間存在差異顯著（P＜0.05），生物量在各季節(jié)間存在差異(P﹤0

11、.05)，在各區(qū)域間無(wú)顯著差異(P﹥0.05)，富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)A區(qū)分別為640.07個(gè)/m2、86.90g/m2，高于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài) B區(qū)的158.50個(gè)/m2、41.54g/m2，和貧中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài) C區(qū)的433.50個(gè)/m2、38.83g/m2；密度組成主要以軟體動(dòng)物為主，其中，最高值A(chǔ)、B區(qū)為冬季， C區(qū)為夏季，最低值A(chǔ)、B區(qū)為夏季，C區(qū)為冬季；（4）生物多樣性指標(biāo)空間上，Sha nno n-Wie ner指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Mar

12、galef豐富度指數(shù)在夏季和秋季中體現(xiàn)的特征分別為B區(qū)﹥C區(qū)﹥A區(qū)，A區(qū)﹥B區(qū)﹥C區(qū)，春季和冬季中，三個(gè)水質(zhì)區(qū)域多樣性指數(shù)最低值均出現(xiàn)在 C區(qū)；（5）分析各類(lèi)環(huán)境影響因子，TP、Chl-a是影響草海夏季底棲動(dòng)物群落最明顯的環(huán)境因子，秋季為T(mén)P、CODMn，冬季為同時(shí)TP、Chl-a，春季則為WT、C hl-a；
　　4、草海不同污染區(qū)水質(zhì)與生物多樣性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及預(yù)警。運(yùn)用相關(guān)分析等方法進(jìn)行指標(biāo)篩選，選定透明度、溶解氧、總磷、總氮、葉

13、綠素 a、浮游植物物種多樣性指數(shù)、浮游植物物種均勻度指數(shù)、底棲動(dòng)物物種多樣性指數(shù)、底棲動(dòng)物物種豐富度指數(shù)共9個(gè)指標(biāo)建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。采用熵權(quán)法對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦值，依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)的計(jì)算方法（EHCI×100），及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)草海濕地湖泊各樣點(diǎn)水質(zhì)及生物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)警。研究發(fā)現(xiàn)：（1）草海濕地水質(zhì)與生物多樣性整體風(fēng)險(xiǎn)值為53.57，中級(jí)預(yù)警等級(jí)；（2）A區(qū)年均風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值為42.82，中級(jí)預(yù)警等級(jí)，春、夏、秋、冬各季節(jié)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值

14、38.25、50.85、44.42、37.77；（3）B區(qū)年均風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值為58.09，中級(jí)預(yù)警等級(jí)，各季節(jié)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值56.67、76.28、46.55、52.58；（4）C區(qū)年均風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值為59.80，中級(jí)預(yù)警等級(jí)，各季節(jié)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值54.69、72.26、56.01、56.26。
　　5、草海水體生物多樣性保護(hù)建議。風(fēng)險(xiǎn)值的大小是由水質(zhì)污染狀況、草海水生生物多樣性綜合決定，A區(qū)形成的主因是城市污水注入，B區(qū)形成的主因是農(nóng)業(yè)面源污染

15、，因此，A區(qū)建議減少城市生活污水的進(jìn)入，同時(shí)合理控制湖泊周邊農(nóng)地農(nóng)藥使用、減少化肥施用量，減少水質(zhì)污染的來(lái)源，置半潛流式人工濕地，構(gòu)建包含浮水、挺水、沉水、大型水生植物在內(nèi)的多種植物共同組成的人造濕地生態(tài)系統(tǒng)； B區(qū)與C區(qū)建議興建相關(guān)水利配套設(shè)施，保證濕地水源來(lái)水供給，縮小因不同季節(jié)水量不同而形成的污染差異，也可適當(dāng)增加適應(yīng)該生態(tài)系統(tǒng)的草食性魚(yú)苗的投放量，改進(jìn)水生生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)、外部生物組成，形成較為豐富和完善的水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈，促進(jìn)生態(tài)