全 文 ：中国环境科学 2012,32(1)：142~149 China Environmental Science

水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征
王 智,张志勇,张君倩,张迎颖,严少华* (江苏省农业科学研究院农业资源与环境研究所,江苏 南京 210014)

摘要：于 2010 年 8~10 月对滇池白山湾人工控制性种养的约 70hm2 的水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区采样分析,探讨了水葫芦种养工
程区域内外底栖动物群落结构特征.结果表明,在水葫芦区、近水葫芦区及远水葫芦区,底栖动物总密度分别为 294.5,159,261ind/m2,其中寡
毛类的霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)为绝对优势种,分别占各自区域总密度的 68.3%,59.6%和 86.0%.逐步回归分析显示,水体总磷
(TP)和底泥非稳定态磷(Labile-P)与霍甫水丝蚓密度呈显著性正相关(P < 0.01),表明霍甫水丝蚓对水体的富营养状况有很好的指示作用.水
葫芦区物种组成及生物多样性指数均高于近水葫芦区和远水葫芦区(P < 0.05),在水葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区分别共采集到底栖动
物 14 种、10 种和 6 种;Shannon-Wiener 多样性指数分别为 1.10,0.57 和 0.54.种植水葫芦后,在水葫芦区及近水葫芦区,10 月份的 Margalef、
Shannon-Wiener、Simpson 和 Peilou 指数较 8 月份和 9 月份有显著性增加(P < 0.05),而远水葫芦区,却未出现类似的结果.一定面积控制性种
养水葫芦对大型富营养化湖湾水体无脊椎底栖动物群落结构未表现出不利影响.
关键词：水葫芦；富营养化；水体修复；群落结构；底栖动物
中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2012)01-0142-08

The fauna structure of benthic macro-invertebrates for environmental restoration in a eutrophic lake using water
hyacinths. WANG Zhi, ZHANG Zhi-yong, ZHANG Jun-qian, ZHANG Ying-ying, YAN shao-hua* (Institute of
Agricultural Resource and Environmental Sciences, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China).
China Environmental Science, 2012,32(1)：142~149
Abstract：From August to October in 2010, approximately 70 hectares of water hyacinth were planted at the Baishan Bay
in Lake Dianchi and benthic macro-invertebrates were sampled. The densities of benthic macro-invertebrates in water
hyacinth area (WHA), near water hyacinth area (NWHA) and far water hyacinth area (FWHA) were 294.5,159 and 261
ind/m2, respectively. Amongst of all present species, oligochaete Limnodrilus hoffmeisteri was the dominant species,
representing 68.3% (WHA), 59.6% (NWHA) and 86.0% (FWHA). Stepwise regression analysis showed a significantly
positive relationship (P < 0.01) between the densities of Limnodrilus hoffmeisteri to the total phosphorus (TP) in the water
and Labile-P in the sediment. Limnodrilus hoffmeisteri was a good indicator of eutrophication. The richness and
biodiversity in WHA were higher (P < 0.05) than that in the NWHA and FWHA. The richness of benthic
macro-invertebrates was 14 in WHA, 10 in NWHA and 6 in FWHA, respectively. Shannon-Wiener diversity indexes in
WHA, NWHA and FWHA were 1.10, 0.57 and 0.54, respectively. After planting water hyacinth in the lake, in WHA and
NWHA, the Margalef index, Shannon-Wiener index, Simpson index and Peilou index in October 2010 were significantly
increased comparing to August and September 2010 (P < 0.05). However, these indexes were not significantly different at
FWHA during the research intervals. A controlled presence of water hyacinth is not harmful to benthic invertebrates in a
eutrophic lake.
Key words：water hyacinth (Eichhornia crassipes)；eutrophication；environmental restoration；fauna structure；benthic
macro-invertebrates

目前,在亚太地区,54%的湖泊水体富营养
化 [1];在我国,富营养化湖泊及水库达 66%以上 [2].
湖泊富营养化不仅对湖泊水质有严重影响,而且
影响到周边水环境和人文景观,甚至通过给水系
统危害到公众的健康 [ 3 ] .因此 ,水体富营养化
收稿日期：2011-04-10
基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目(2009BAC63B01);云南
省社会发展专项项目 (2009CA034);江苏省人社厅博士后基金
(5311105)
* 责任作者, 研究员, shyan@jaas.ac.cn
1 期 王 智等：水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征 143

治理是当前世界的热点.水生植物修复技术由于
具有投资成本低、操作简单、不易产生二次污染、
且能有效地去除有机物、氮磷等多种元素等优点,
已成为世界各国控制水体富营养化的主要措施
之一[4-6].水葫芦,又名“凤眼莲”,雨久花科凤眼莲
属,为多年生漂浮性草本植物.由于其具有极强的
氮、磷吸收能力以及重金属富集能力而被广泛用
于水环境污染的治理[7-9].采用漂浮的水葫芦净
化水质,不仅可以省去浮床建设费用,也无需曝气
或搅拌等能源消耗,并且不需要反复播种或移栽,
其繁殖速度快,打捞相对于其他水生植物更容
易 [9].由于水葫芦作为一种重要的外来生物入侵
种,一些专家学者担忧水葫芦的生长会对水体生
物群落的结构造成影响,而对其大规模应用于生
态工程持保留态度[7,10].
水葫芦一方面在其生长过程中对水面的大
面积覆盖,影响水下生物对光能的利用率,而且会
造成水体溶解氧下降,从而给水生态系统产生不
利影响[11];但是另一方面由于水葫芦能吸收水体
富营养物质及其他污染物[7-9],对蓝藻水华具有
抑制作用[12],并且其发达的根系能为水生动物及
微生物提供避难场所和栖息地[11],因而可能给水
生生物群落结构带来有利的影响.先前的研究主
要集中在水葫芦的去除技术及其对污染物的吸
收去除上,而关于水葫芦对水体生态系统的影响
研究较少[11].在我国,自然泛滥及人工利用的水
葫芦常常在富营养化水体大量生长,而关于水葫
芦对富营养化水体的生态效应报道甚少[13-14].
大型无脊椎底栖动物是湖泊生态系统多样
性的重要组成部分,在湖泊生态系统物质循环和
能量代谢中具有不可替代的作用.由于其具有生
活周期长,活动场所比较固定,易于采集、鉴定,
且不同种类对不同生境的敏感性差异大等优点,
故常作为重要的指示生物,被广泛应用于水质评
价及环境监测上[15].本研究以滇池白山湾大水域
控制性种养的用于水体修复的水葫芦为依托,通
过对水葫芦区域内外大型底栖动物种群结构的
调查分析,探讨水葫芦对大型底栖动物群落结构
的影响,以期为水葫芦应用于富营养化湖泊水体
生态修复提供参考.
1 材料与方法
1.1 工程区简介
白山湾位于滇池西南岸,如图 1 所示.面积约
0.7km2,平均水深约 2.5m (范围 2.2~2.8m),水体富
营养化,蓝藻水华频发.由于受湾外风浪的影响,
白山湾水体藻类密度较大.调查发现,湖湾的水生
植物主要有红线草、眼子菜、狐尾草、水花生、
水葫芦、大薸及菱等.2010 年春夏,江苏省农业科
学院利用水葫芦快速吸收氮磷的优势,利用泡沫
浮球、不锈钢钢管及围网在白山湾控制性种养水
葫芦 70 hm2,通过后期打捞处置、资源化利用等
一系列措施来达到去除湖泊内源污染的目的.由
于受风向等原因,水葫芦密集分布于工程区内侧
(图 1).

4.0 Km
N
4.0
0.6 km
N
海口
13
12
10
5
7
9
水
葫
芦
区
4
6
8
11
近
水
葫
芦
区
1
2
3
远
水
葫
芦
区
km
.
海口
9






13
12
10

. k

图 1 试验区域采样点分布
Fig.1 Sampling sites in the testing area of Baishan Bay,
Lake Dianchi
1.2 样品采集与分析
本研究于白山湾水葫芦区域内外设置 13 个
采样点,根据水葫芦分布特征将采样区分为 3 个
区域(图 1),水葫芦区(样点 5、7、9、10、12 和
13 号),近水葫芦区(样点 4、6、8 和 11 号)和远水
葫芦区(样点 1、2 和 3 号).
于水葫芦种植后生长旺盛期至水葫芦打捞
前(2010 年 8~10 月),以 1 次/月的频率,对 13 个样
点利用 1/16m2 的改良彼得森氏采泥器进行大型
无脊椎底栖动物的采样.采集的泥样经 450μm 的
铜筛洗净后,用肉眼将动物标本从白色解剖盘中
144 中 国 环 境 科 学 32 卷

捡出,后用 10%福尔马林进行固定.在实验室将标
本鉴定至尽可能低的分类单元,然后计数和称重,
并换算成单位面积的含量[16].在大型底栖动物采
集的同时,采集表层(0.5m)、中层(1m)及底层(2m)
混合水样,现场测定 pH 值、溶解氧(DO)、透明
度及水温(T)后带回实验室测定总氮(TN)、氨氮
(NH4+-N)、硝氮(NO3- -N)、总磷(TP)及正磷酸盐
(PO43
--P)等;同时利用彼得森采泥器采集表层
(0~10cm)泥样现场测定 pH 值、Eh 后带回实验室
测定 TN、NH4+-N、TP、不稳定态磷(L-P)、含
水率及有机质含量等.
水体理化指标根据《水和废水监测分析方
法》测定[17]. 底泥含水率采用 105℃下烘干法,
有机质采用 550℃煅烧法测定[18];TN采用半微量
开氏法, NH4+-N 采用 KC1 浸提蒸馏法, TP 采用
高氯酸一硫酸消化法, Labile-P 采用 NH4Cl 提
取法测定[19].
1.3 数据处理
本研究中用到的生物多样性指数选择为[20]:
Shannon-Wiener 指数:H′ = –∑
=
s
i
Pi
1
lnPi (1)
Margalef 指数: d= (S-1)/lnN (2)
Simpson 指数: D = 1–∑
=
s
i
Pi
1
2 (3)
Pielou 指数: J = H′ /lnS (4)
式中: N 为所在群落的所有物种的个体数之和;S
为群落总物种数;Pi 为样品中属于第 i 种的个体
的比例.
水葫芦区、近水葫芦区及远水葫芦区水体及
底泥环境因子及底栖动物群落特征指数的差异
判断采用单因素方差分析(One-way AVONA),利
用 Levene’s-test 进行不同组间方差齐次性检验,
若方差不齐则利用 Mann-Whitney U 检验.利用
逐步线性回归探讨水体及底泥环境理化因子与
优势种密度及总密度的关系 .数据分析使用
SPSS for Windows 16.0 统计软件处理.
2 结果与分析
2.1 采样区域环境理化性质
由表1可见,在整个采样周期,10月份水体TN、
NH4+-N、NO3-、TP 及 PO43-较 8 月份和 9 月份显
著上升,其主要原因一方面是 10 月份水葫芦开始
出现腐败死亡现象;另一方面是由于 10 月份风浪
较大.各采样区域水体理化性质的统计分析表明,
水葫芦区DO和pH值显著性低于近水葫芦区和远
水葫芦区(P < 0.05),而TN和TP的浓度表现为水葫
芦区>远水葫芦区>近水葫芦区的规律.水葫芦区
水体氮磷浓度高于周围水体主要是由于:一、由于
水葫芦能降低其覆盖水体的溶解氧,而溶解氧的降
低有利于水体氮磷的释放;二、水葫芦根系能够吸
附水体悬浮颗粒物及藻类,造成水体总氮磷含量升
高;三、一些水葫芦根系的腐败分解,造成水葫芦区
域氮磷含量升高.在水葫芦区,底泥 TN、NH4+-N、
TP及L-P浓度在8月份至9月份显著降低,之后趋
于稳定, 而在近水葫芦区和远水葫芦区却未表现
出这样的规律.水葫芦区底泥主要营养盐指标降低
可能主要是由于水葫芦吸收的缘故.从 3 个区域来
看,水葫芦区底泥 TN、NH4+-N 及 TP 略高于近水
葫芦区和远水葫芦区(P>0.05,表 1).
2.2 底栖动物物种组成及现存量
在滇池湖湾工程区的 3 次采样中,共采集到
底栖动物 18 种(表 2).其中,寡毛类 8 种(占物种总
数的 44.4%),水生昆虫 5种(占物种总数的 27.8%),
软体动物 1 种(占物种总数的 5.6%),甲壳纲 3 种
(占物种总数的 16.7%),此外线虫纲 1 种(占物种
总数的 5.6%).在水葫芦区,共采集到底栖动物 14
种,分别为寡毛类 7 种,软体动物 1 种,水生昆虫 2
种,甲壳纲 3 种及线虫纲 1 种.近水葫芦区,采集到
底栖动物 10 种,分别为寡毛类 6 种,水生昆虫 3
种和线虫纲 1 种.而在远水葫芦区,仅采集到底栖
动物 6 种,分别为寡毛类 4 种,水生昆虫 2 种.在 3
个区域共同出现的物种为霍甫水丝蚓、巨毛水丝
蚓及正颤蚓,而软体动物椭圆萝卜螺及甲壳纲螃
蟹、米虾及钩虾仅出现在水葫芦区(表 2).
在水葫芦区、近水葫芦区及远水葫芦区,底
栖动物密度分别为 294.5,159,261ind/m2.3 个采样
区域中底栖动物主要以寡毛类(主要为霍甫水丝
蚓和巨毛水丝蚓)为主,其密度分别达到 264、151
和 250ind/m2,分别占各区域底栖动物总密度的
89.6%、95%和 95.8%(表 3).
1 期 王 智等：水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征 145

表 1 不同采样区域水体及底泥理化性质
Table 1 Physical and chemical parameters in the water and sediment of the three sampling areas
水葫芦区 近水葫芦区 远水葫芦区 项目 参数
8 月 9 月 10 月 8 月 9 月 10 月 8 月 9 月 10 月
T(℃) 23.5± 0.1 23.1± 0.1 19.9± 0.2 23.2± 0.2 23.2± 0.1 20.3±0.1 22.6± 0.1 23.9± 0.2 20.9± 0.2
DO(mg/L) 4.2±1.0 3.8±0.5 6.3 ± 1.5 10.1±1.5 7.9± 0.9 8.9 ± 0.8 9.1 ± 0.3 9.1 ± 1.2 9.5± 0.2
pH 值 8.8±0.5 8.4±0.8 8.9±0.2 9.5±0.6 9.3±0.1 9.3 ± 0.3 9.5 ± 0.1 9.2 ± 0.1 9.3± 0.1
TN(mg/L) 2.7± 0.6 2.1 ± 0.3 4.2 ± 0.2 1.4 ± 0.1 1.5±0.4 3.5 ± 0.1 2.0 ± 0.4 2.0 ± 0.4 3.5± 0.1
NH4+(mg/L) 0.27± 0.05 0.35± 0.28 2.14± 0.22 0.27± 0.05 0.33± 0.27 2.12±0.58 0.26± 0.06 0.38±0.28 2.25± 0.14
NO3
-(mg/L) 0.37± 0.07 0.10±0.09 0.69±0.43 0.36±0.04 0.12±0.10 0.85±0.38 0.32± 0.02 0.04± 0.04 0.56± 0.16
TP(mg/L) 0.28± 0.11 0.17±0.04 0.26±0.01 0.12±0.01 0.14±0.01 0.19± 0.01 0.17± 0.01 0.15±0.01 0.20± 0.02
水
体
PO43
-(mg/L) 0.04± 0.01 0.07±0.01 0.09±0.02 0.04± 0.01 0.06± 0.01 0.08± 0.02 0.04± 0.01 0.07± 0.01 0.09± 0.02
Eh(mV) -86.9±10.1 -100.1±18.8 -198.0±6.5 -98.1±12.8 -96.5±12.3 -217.0±24.1 -120.2±24.8 -94.5±19.2 -199.0±18.5
pH 值 7.3±0.1 6.8±0.1 7.3±0.1 7.2±0.0 6.6±0.1 7.2±0.0 7.2±0.1 6.7±0.1 7.2±0.0
含水率(%) 72.0±13.1 67.7±5.1 66.3±4.7 64.5±10.0 59.0±11.0 75.1±5.3 67.7±7.9 51.9±7.7 56.9±7.7
有机质(%) 7.9±2.3 8.7±1.6 8.1±1.3 7.9±3.5 7.8±0.1 9.1±0.9 8.0±2.6 7.8±1.2 8.5±1.1
TN(g/kg dw) 5.9±0.4 4.7±1.1 4.9±0.9 4.5±1.9 4.2±1.5 4.7±1.3 4.6±1.1 4.4±0.9 4.5±0.9
NH4+(mg/kg dw) 133.9±45.9 102.9±42.1 97.9±53.9 76.3±11.3 103.2±20.2 64.4±1.0 67.3±13.0 153.4±44.2 89.2±12.1
TP(g/kg dw) 4.8±1.8 4.0±1.8 3.7±1.0 3.9±0.1 3.8±0.4 3.8±1.6 3.8±0.5 3.6±0.4 3.3±0.5
底
泥
L-P(mg/kg dw) 53.1±12.9 46.4±11.4 43.1±9.5 41.2±4.7 45.5±5.8 41.8±0.0 43.6±4.2 51.9±7.7 45.8±6.5
表 2 不同采样区域底栖动物物种组成
Table 2 Species compositions of benthic macro-invertebrates in the different sampling areas
种名 水葫芦区
近水葫
芦区
远水葫
芦区 种名
水葫
芦区
近水葫
芦区
远水葫
芦区
线虫纲 Nematoda 昆虫纲 Insecta
1.线虫纲一种 Nematoda spp. + + 双翅目 Diptera
寡毛纲 Oligochaeta 摇蚊科 Chironomidae
仙女虫科 Naididae 11.羽摇蚊 Chironomus Plumosus + +
2.指鳃尾盘虫 Dero digitata + + 12.二叉摇蚊属一种 Dicrotendipes sp. +
3.特城泥盲虫 Stephensoniana trivandrana + 13.直突摇蚊属一种 Orthocladius sp. + +
颤蚓科 Tubificidae 蜉蝣目 Phemeroptera
4.霍甫水丝蚓 Limnodrilus hoffmeisteri + + + 四节蜉科 Baetidae
5.巨毛水丝蚓 Limnodrilus grandisetosus + + + 14.四节蜉属一种 Baetis sp. +
6.水丝蚓一种 Limnodrilus sp. + 蜻蜓目 Odonata
7.正颤蚓 Tubifex tubifex + + + 15.丽蟌科一种 Amphipterygidae sp. +
8.苏氏尾鳃蚓 Branchiura sowerbyi + + 甲壳纲 Crustacea
9.颤蚓科一种 Tubificidae sp. + + 十足目 Decapoda
腹足纲 Gastropoda 16.螃蟹 Decapoda +
中腹足目 Mesogastropoda 匙指虾科 Atyidae
椎实螺科 Lymnaeidae 17.米虾一种 Caridina sp. +
10.椭圆萝卜螺 Radix swinhoe + 端足目 Amphipoda
钩虾科 Gammaridae
18.钩虾科一种 Gammaridae.spp. +

由于底栖动物个体重量不同,其生物量分
布与密度存在一定的差异.在水葫芦区,底栖动
物生物量的构成主要以寡毛类(主要为霍甫水
丝蚓及巨毛水丝蚓)和水生昆虫(主要为摇蚊科)
为主 ,其生物量分别占总生物量的 55.8%和
29.7%;在远水葫芦区,其生物量与水葫芦区具
有相似的构成,寡毛类和水生昆虫生物量分别
占总生物量的 61.1%和 38.9%;而在近水葫芦区,
则主要是寡毛类 ,其生物量占总生物量的
99.3%(表 3).
146 中 国 环 境 科 学 32 卷

功能摄食类群[21]分析显示,水葫芦区的物种
组成是收集者(密度:97.0%,生物量:93.3%),寄生
者(密度:1.3%,生物量:0.6%)、刮食者(密度:1.3%,
生物量:1.8%)及撕食者(密度:0.6%,生物量:3.0%);
近水葫芦区物种组成是收集者(密度:97.2%,生物
量:96.4%),以及少量的寄生者(密度:1.8%,生物
量:2.9%)和捕食者(密度:1.0%,生物量:0.7%);而
在远水葫芦区,仅采集到收集者.
表 3 不同采样区域底栖动物密度及生物量
Table 3 Densities and biomasses of benthic macro-invertebrates in the different sampling areas
水葫芦区 近水葫芦区 远水葫芦区
种类 密度
(ind/m2)
比例
(%)
生物量
(g/m2)
比例
(%)
密度
(ind/m2)
比例
(%)
生物量
(g/m2)
比例
(%)
密度
(ind/m2)
比例
(%)
生物量
(g/m2)
比例
(%)
寡毛类 264 89.6 0.3635 55.8 151 95.0 0.3727 99.3 250 95.8 0.2456 61.1
软体动物 0.9 0.3 0.0253 3.9 0 0 0 0 0 0 0 0
水生昆虫 11 3.7 0.1937 29.7 5.3 3.3 0.0025 0.7 11 4.2 0.1566 38.9
甲壳纲 15 5.1 0.0684 10.5 0 0 0 0 0 0 0 0
线虫纲 3.6 1.2 0.0011 0.2 2.7 1.7 0 0 0 0 0 0
合计 294.5 100 0.6520 100 159 100 0.3752 100 261 100 0.4022 100

0
100
200
300
400
500
水
葫
芦
区
近
水
葫
芦
区
远
水
葫
芦
区
水
葫
芦
区
近
水
葫
芦
区
远
水
葫
芦
区
水
葫
芦
区
近
水
葫
芦
区
远
水
葫
芦
区
2010-08 2010-09 2010-10
密
度
(in
d/
m
2 )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
比
例
(%
)
密度
比例
A


0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
水
葫
芦
区
近
水
葫
芦
区
远
水
葫
芦
区
水
葫
芦
区
近
水
葫
芦
区
远
水
葫
芦
区
水
葫
芦
区
近
水
葫
芦
区
远
水
葫
芦
区
2010-08 2010-09 2010-10
生
物
量
(g
/m
2 )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
比
例
(%
)
密度
比例
B

图 2 不同采样区域霍甫水丝蚓密度及生物量的动态变化
Fig.2 Density and biomass dynamic changes of L.hoffmeisteri in the different sampling areas
2.3 优势种
在整个采样区域中,寡毛类占绝对优势,其平
均密度为 259ind/m2,占总密度的 92.5%.其中,霍
甫水丝蚓是主要的优势种 , 其平均密度为
200.5ind/m2,占总密度的 71.6%.霍甫水丝蚓在水
葫芦区、近水葫芦区和远水葫芦区的平均密度分
别为 218.7、104.0 和 281.1ind/m2,分别占各自区
域总密度的 68.3%,59.6%和 86.0%.霍甫水丝蚓在
3个采样区域 8~10月密度的动态变化如图 2A所
示,可以看出,种植水葫芦后,霍甫水丝蚓密度在
水葫芦区和远水葫芦区增加后降低;而在近水葫
芦区,则逐步下降.生物量在 3 个采样区域的动态
变化规律与密度变化规律类似(图 2B).由于所采
集样品中的次优势种摇蚊类个体较寡毛类大,其
所占较大比例的生物量,因此霍甫水丝蚓生物量
占其所在区域底栖动物总生物量的比值较小(图
2B).
为探讨理化因子对采样区域优势种霍甫水丝
蚓密度与底栖动物总密度的影响,以表 1所示的 16
种理化因子为自变量,霍甫水丝蚓密度和底栖动物
总密度为因变量进行逐步回归分析表明,水体 TP
与底泥非稳定态磷 Labile-P 为影响霍甫水丝蚓密
度的主要因素,TP 及底泥含水率为影响采样区域
大型底栖动物总密度的主要因素(表 4).
1 期 王 智等：水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征 147

表 4 霍甫水丝蚓及大型底栖动物总密度与环境因子的
回归分析系数
Table 4 Coefficients of stepwise regression analysis
between Limnodrilus hoffmeisteri or total densities
and physical-chemical factors
理化因子 a 霍甫水丝蚓密度 底栖动物总密度
水体 TP 1247.7 1599.2
底泥 Labile-P 9.7 /
底泥含水率 / -10.4
常数 -456.7 704.1
R 0.585 0.611
F 7.543 8.626
P 0.002 0.001
注:a.仅列出具有统计学意义的理化因子; /表示不具有统计学意义
2.4 群落特征指数
表 5 可见,从时间变化来看,在水葫芦区及
近 水 葫 芦 区 ,Margalef 、 Shannon-Wiener 、
Simpson 和 Peilou 指数在 8~9 月份均降低,而到
了 10 月份明显增加.方差分析显示,在水葫芦区
及近水葫芦区 ,Margalef、 Shannon-Wiener、
Simpson 和 Peilou 指数在 8 月份和 9 月份间差
异不显著(P > 0.05),但到 10 月份,其多样性指数
显著性增加(P < 0.05).而在远水葫芦区,多样性
指数 Margalef、Simpson 和 Shannon-Wiener 在
8~10 月份逐步降低,且在 10 月份显著低于 8 月
份和 9 月份;均匀度指数 Peilou 在 9 月份和 10
月份基本一致.
从不同区域比较来看,在水葫芦区多样性指
数 Margalef、Simpson 和 Shannon-Wiener 显著高
于远水葫芦区和近水葫芦区 ;而均匀度指数
Peilou 在 3 个区域差异不显著(P > 0.05,表 5).
表 5 不同采样区域底栖动物群落特征指数
Table 5 Community characteristic indexes of benthic macro-invertebrates in the three sampling areas
区域 时间 Margalef Simpson Shannon-Wiener Peilou
8 月 0.38 ± 0.22a 0.40 ± 0.24a 0.71 ± 0.43a 0.60 ± 0.35ab
9 月 0.42 ± 0.29a 0.36 ± 0.21a 0.68 ± 0.42a 0.54 ± 0.34a
10 月 0.56 ± 0.12b 0.60 ± 0.14b 1.10 ± 0.27b 0.84 ± 0.12b 水葫芦区
8~10 月 0.43 ± 0.23A 0.42 ± 0.22 A 0.77 ± 0.41A 0.62 ± 0.31A
8 月 0.27 ± 0.20ab 0.31 ± 0.28a 0.54 ± 0.47a 0.52 ± 0.42a
9 月 0.18 ± 0.25a 0.18 ± 0.21a 0.38 ± 0.44a 0.39 ± 0.48a
10 月 0.46 ± 0.03b 0.62 ± 0.01b 1.03 ± 0.02b 0.93 ± 0.02b 近水葫芦区
8~10 月 0.27 ± 0.21B 0.32 ± 0.26 B 0.57 ± 0.45B 0.55 ± 0.43A
8 月 0.38 ± 0.20a 0.40 ± 0.23a 0.72 ± 0.44a 0.65 ± 0.20a
9 月 0.18 ± 0.26ab 0.29 ± 0.41ab 0.49 ± 0.70ab 0.45 ± 0.63a
10 月 0.11 ± 0.15b 0.22 ± 0.31b 0.32 ± 0.45b 0.46 ± 0.65a 远水葫芦区
8~10 月 0.25 ± 0.21B 0.32 ± 0.26 B 0.54 ± 0.46B 0.54 ± 0.40A
注:不同的小写字母代表相同区域相同群落指数在不同月份间存在显著性差异,不同大写字母代表在采样周期内相同群落指数在不同区
域间存在显著性差异, P < 0.05
2.5 水质的生物学评价
Margalef 指数规定的水质标准为:d > 3.5 为清
洁;2~3.5 为轻污染;1~2 为中污染;0~1 为重污染;0
为严重污染 [22].Simpson 指数规定:D > 6 为清
洁;3~6 为轻污染;2~3 为中污染;1~2 为重污染;<1
为严重污染[23].Shannon-Wiener指数规定:H′ > 3为
清洁;2~3 为轻污染;1~2 为中污染;0~1 为重污染;0
为严重污染[22].依据此标准评价不同采样区域的水
质如表6所示.可见除了10月份在水葫芦区和近水
葫芦区 Shannon-Wiener 指数指示的污染状态为中
污染外,其他均为重污染状态.
3 讨论
在本研究的整个调查区域,共采集到底栖动
物 18 种,在水葫芦区为 14 种,近水葫芦区为 10
种,而在远水葫芦区仅为 6 种;生物多样性指数表
明,在水葫芦区 Margalef、Simpson 和 Shannon-
Wiener 显著高于近水葫芦区及远水葫芦区,并未
148 中 国 环 境 科 学 32 卷

显示出水葫芦对于湖泊大型底栖动物的不利影
响,其主要原因是水葫芦一方面能吸收水体有毒
有害污染物质;另一方面具有复杂的根系,能一定
程度上为大型无脊椎动物提供栖息繁殖场所[11].
例如,椭圆萝卜螺、螃蟹、米虾及钩虾仅出现在
水葫芦区(表2).先前也有文献报道了水葫芦对湖
泊大型脊椎动物的积极影响,如对佛罗里达州欧
基求碧湖水葫芦区域的大型无脊椎动物的研究
发现,水葫芦区域大型无脊椎动物为典型的底栖
动物,其丰度明显高于其他植物根系区域及无植
物区域[24]; Brendonck等[25]的研究发现,水葫芦区
域出现大量无脊椎动物如腹足类及蜘蛛
类;Villamagna[26]对墨西哥查帕拉湖的研究也表
明在水葫芦区域由于其根系发达,大型无脊椎动
物的种群密度及多样性都要高于无水葫芦区域
及含沉水植被的水体;最近,刘国锋等[14]对太湖
水葫芦区域内外的底栖动物研究表明,在水葫芦
区内软体动物密度及生物量明显高于水葫芦区
外,水葫芦区底栖动物 Simpson 多样性指数也较
高.本研究的结果与上述结果一致,也证实了水葫
芦区大型无脊椎动物的生物多样性要高于水葫
芦区外围.这似乎与水体 DO 降低存在矛盾,事实
上在富营养化湖泊中由于藻类的光合作用,水体
的 DO 一般处于过饱和的状态[27-28],只要控制水
葫芦在一定的覆盖度,其水体 DO 能维持在一个
可以接受的水平,如本工程区水葫芦区域水体
DO > 3.8mg/L(表 1).在富营养化湖泊中,水体大
型无脊椎底栖动物主要为耐污种,其对水体的
DO 要求较低[29-30].从功能摄食类群来分析,发现
在水葫芦区、近水葫芦区及远水葫芦区其主要的
摄食类群均为收集者,这主要是由于收集者主要
以有机碎屑为食,在整个采样区域存在着一定数
量的水草,水草的腐烂为这些底栖动物提供了食
物.但是,在 3 个区域其功能摄食类群存在一定的
差异,例如在水葫芦区其功能摄食类群较多,出现
撕食者和刮食者,甚至出现寄生者,在近水葫芦区
还出现了捕食者,而在远水葫芦区仅出现收集者,
这一定程度上说明水葫芦对于富营养化湖泊的
生境的改善可能存在积极作用.在种植水葫芦后,
其近水葫芦区域水体 TP、TN 等理化指标明显优
于水葫芦区及远水葫芦区,水葫芦区底泥 TP 浓
度也随着水葫芦的生长而逐渐降低(表1),说明水
葫芦对工程区域水质的改善作用.
利用生物多样性指数的水质进行评价发现,
工程区域水体主要处于重污染水体,表明对该区
域实施生态工程以削减水体污染物质的必要性.
从表 5可知,在水葫芦区及近水葫芦区,10 月份水
质要好于 8 月份和 9 月份,而在远水葫芦区其水
质在 8~10 月份表现为逐步下降的趋势.可见,水
葫芦控制性种养生态工程的实施,对于改善滇池
湖湾水体水质特征具有一定积极的作用.
表 6 利用 Margalef、Simpson 和 Shannon-Wiener 指数
进行水质评价的结果
Table 6 Results of water quality assessment according to
Margalef, Simpson and Shannon-Wiener indexes
区域 时间 Margalef评价
Simpson
评价
Shannon-Wiener
评价
8 月 重污染 严重污染 重污染
9 月 重污染 严重污染 重污染
10 月 重污染 严重污染 中污染 水葫芦区
8~10 月 重污染 严重污染 重污染
8 月 重污染 严重污染 重污染
9 月 重污染 严重污染 重污染
10 月 重污染 严重污染 中污染 近水葫芦区
8~10 月 重污染 严重污染 重污染
8 月 重污染 严重污染 重污染
9 月 重污染 严重污染 重污染
10 月 重污染 严重污染 重污染 远水葫芦区
8~10 月 重污染 严重污染 重污染

本研究仅仅在空间的尺度上,短期地跟踪调
查了水葫芦控制性种养后滇池湖湾大型无脊椎
底栖动物的动态变化.大型无脊椎浮游动物也是
湖泊生态系统的一个重要组成部分,并且能直接
地受到水葫芦根系的影响.为了正确地评价水葫
芦用于湖泊生态修复的生态风险,今后将在现有
工作的基础上,对水葫芦种养前后,在时间和空间
的尺度上,长期地监测评价水葫芦用于生态修复
对湖泊生态系统大型无脊椎动物的影响.
4 结论
4.1 通过短期的原位调查发现,在滇池湖湾大
1 期 王 智等：水葫芦修复富营养化湖泊水体区域内外底栖动物群落特征 149

水域控制性种养水葫芦对于湖湾大型无脊椎底
栖动物群落未产生不利影响.
4.2 水葫芦区出现底栖动物物种 14 种,而近水
葫芦区为10种,远水葫芦区为6种;水葫芦区底栖
动物功能摄食类群较近水葫芦区及远水葫芦区
复杂.
4.3 水葫芦区生物多样性指数 Margalef、
Simpson 和 Shannon-Wiener 均显著性高于近水
葫芦区及远水葫芦区.
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致谢：感谢中国科学院水生生物研究所博士生蒋小明、湖北省环
境监测中心熊晶硕士在大型无脊椎底栖动物鉴定方面给予的帮助.

作者简介：王 智(1983-),男,湖北黄冈人,助理研究员,博士,主要
从事湖泊污染生态学方面的研究.发表论文 10 余篇.