热带城市湖泊生态恢复中水生植被,浮游动物和鱼类的关系研究

生态环境2007,16(1):[e-mail]基金项目：广东省科技计划项目（2006B36703003）作者简介：陈光荣（1978－），男，博士研究生，研究方向为水环境生物学。E-mail:[e-mail]；[e-mail]*通讯作者，E-mail:[e-mail]收稿日期：2006-11-07热带城市湖泊生态恢复中水生植被、浮游动物和鱼类的关系研究陈光荣1，刘正文1,2*，钟萍1，李金花1，燕晓雯1，刘平平31.暨南大学水生生物研究所，广东广州510632；2.中国科学院南京地理与湖泊研究所，江苏南京210018;3.南京中科水治理有限公司，江苏南京210008摘要：惠州西湖是典型的热带浅水富营养化湖泊，通过建立示范区，进行了鱼类调控和水生植被修复，示范区的水质得到显著改善。作者从2006年3月到9月对水生植被、浮游动物和鱼类进行采样分析。结果表明，水生植被的生物量3月份时为1.249kg·m-2，到9月份逐步增加到9.167kg·m-2，鱼类生物量在研究期间有所下降，渔获量从3月份的17.5kg到9月份时降低至7.61kg，示范区浮游动物丰度低于平湖，其中大型浮游动物丰度高于平湖，轮虫丰度则呈缩减，示范区和未进行修复的平湖浮游动物体长均主要分布在0到0.2mm之间，体长大于0.6mm的分布比例示范区的是未修复平湖的两倍，浮游动物的生物量二者差别不大。关键词：生态恢复；水生植被；浮游动物；鱼类中图分类号：X17文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）01-0001-07生物操纵在温带富营养化湖泊治理中已被作了大量的研究工作并显示出一定的效果[1-10]，在以藻类为优势的浊水态水体转为以水生高等植物为优势的清水态水体中发挥了重要的作用，目前主要措施是通过改变捕食者（鱼类）的种类组成来操纵植食性的浮游动物群落的结构，促进滤食效率高的植食性大型浮游动物特别是枝角类种群的发展，进而降低藻类生物量。生物操纵措施可改善水体透明度，有利于水生植被的恢复。湖泊的生态恢复过程中水生植被、浮游动物、鱼类的相互关系研究受到越来越多的关注[11-14]，热带湖泊的理化条件及生态系统与温带有些不同[15-19]，一些生物调控措施的效果也不如温带那么明显[20-22]，采取的措施也有所不同[23-24]，热带湖泊生态恢复中这三者的相互关系也需更多的研究。惠州西湖是典型的热带城市浅水湖泊(北纬23˚15′，东经114˚37′)，由南湖、丰湖、平湖、鳄湖和菱湖组成，湖面面积1.48km2，湖水平均深度1.6m左右，目前处于富营养状态。于2005年初对处于平湖的示范区实施生物调控措施及进行水生态系统构建，包括浮游生物食性鱼及底栖生物食性鱼的控制及包括挺水植物、浮叶植物、沉水植物在内的水生植被构建与恢复。经过2005年1a时间对示范区水生态系统的不断维护和监测，结果表明示范区的水质得到明显改善，水体透明度基本可清澈见底，与其他子湖黄绿的湖水形成显明对比，生态恢复改善富营养化湖泊水质取得了良好的效果。本试验就是在这个基础上研究示范区内浮游动物、水生植被及鱼类的相互作用关系，探讨热带富营养湖泊采用生态恢复措施治理后，如何进一步维护清水态系统的稳态。1材料与方法1.1采样时间2006年3月到9月期间每月采样，采样点为惠州西湖示范区及对照平湖相连两侧各取3个样得均值（见图1），包括常规水质指标、浮游动物、水生植物、鱼类[25]，其中水生植被、浮游动物、鱼类每隔2个月采样。图1惠州西湖示意图Fig.1HuizhouWestLake2生态环境第16卷第1期（2007年1月）1.2水质指标采样与分析水质指标采样与分析包括总氮、总磷、高锰酸盐指数、透明度、叶绿素a、悬浮物含量等主要水质指标；浮游动物定性定量采样：轮虫定性用25号（64µm）浮游生物网拖取，定量样品采水1L,现场加入体积分数为5％福尔马林固定，带回实验室静置沉淀，浓缩至20mL在显微镜下计数。大型浮游动物定性用13号（113µm）拖取，定量样品用5L采水器从表层采25~50L，用25号网过滤浓缩，当场加入体积分数为5％的福尔马林固定，在实验室用解剖镜进行种类鉴定及计数[26-28]。均在带刻度尺的显微镜下测量浮游动物的体长并据此计算其生物量；鱼类采样采用刺网捕捞，现场进行种类鉴定及生物量测定；水生植被采样为采出0.5m×0.2m的铁丝框内的水生植物洗净，现场进行种类鉴定及生物量测定。2结果与分析2.1水质情况在2006年3月到9月间水体营养盐监测结果表明，示范区总氮质量浓度处于0.363到1.109mg·L-1之间，平均为(0.841±0.248)mg·L-1，平湖总氮波动较大，处于0.297到1.547mg·L-1之间，平均为(0.902±0.437)mg·L-1。示范区总磷质量浓度处于0.028到0.057mg·L-1，平均为(0.042±0.011)mg·L-1，平湖总磷处于0.086到0.247mg·L-1，平均为(0.165±0.066)mg·L-1，显著高于示范区（P0.01）（图2）。示范区与平湖的CODMn相差不大，示范区为(4.83±0.67)mg·L-1，显著低于平湖(5.59±0.32)mg·L-1（P0.05）。采样期间，示范区水质清澈见底，其透明度主要随水位深度变化，平均为(0.77±0.09)m，平湖则透明度较低，平均只有(0.28±0.04)m，两者差异显著（P0.01）。其中悬浮物是影响透明度的主要因素，在悬浮物质量浓度上两者差别较大，示范区平均为(4.78±2.37)mg·L-1，平湖则高达(30.50±5.14)mg·L-1，显著高于示范区（P0.01）。叶绿素是悬浮物组成的重要部分，示范区叶绿素质量浓度处于5.574到36.363µg·L-1，以5月份达到最高值，平均为(18.470±12.888)µg·L-1，平湖处于19.367到61.740µg·L-1，平均为(40.668±15.767)µg·L-1，显著高于示范区（P0.05），在3月、5月和7月均有高峰出现。2.2水生植被、鱼类种类及生物量图2示范区与平湖的营养状况Fig.2NutrientcharacteristicsindemonstrationplotandPinghu0.000.050.100.150.200.250.303456789月份总磷/(mg·L-1)平湖示范区0.0000.2000.4000.6000.8001.0001.2001.4001.6001.8003456789月份总氮/(mg·L-1)示范区平湖0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.003456789月份透明度/(m)示范区平湖0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.003456789月份叶绿素/(µg·L-1)示范区平湖透明度/m陈光荣等：热带城市湖泊生态恢复中水生植被、浮游动物和鱼类的关系研究3示范区水生植被种类包括沉水植物苦草（Vallisneriasp.）、黑藻（Hydrillaverticillata）、狐尾藻（Myriophyllumspicatum）、浮叶植物睡莲（Nymphaeasp.）、挺水植物荷花（Nelumbonucifera）等，以苦草为优势种，黑藻和狐尾藻呈零散分布，睡莲和荷花为固定点少量分布起到美观作用，优势种苦草分布总面积由3月份的分布约1/5湖底到9月份时约1/2的湖底均有分布，荷花则在9月呈逐渐枯萎的趋势。其中各月均有苦草、黑藻、狐尾藻分布，平均生物量以9月最高达(9.167±0.804)kg·m-2，3月和5月份较低分别为(1.249±0.077)和(1.660±0.222)kg·m-2，7月份为(2.502±1.514)kg·m-2（图3）。平湖区则基本无水生植物生长，其原因可能是湖水呈现黄绿色，水体透明度很低，加之沿岸带均砌有石头和水泥的护坡，不利于水生植物尤其沉水植物的生长。示范区出现的鱼类有罗非鱼（Oreochomissp.）、鲤鱼（Cyprinuscarpio）等，以罗非鱼为优势种，其中3月份、5月份、7月份每月渔获量较多，分别为17.5、22.5、30.95kg，9月较少为7.61kg（图4），可能是连续捕捞使得水体中鱼类减少。各月份采样当天的渔获量分别为0.85、1.13、0.45、1.31kg，差别不大。在对照湖区出现的鱼类则较多，包括鲤鱼、鲫鱼（Carassiusauratus）、鲮鱼（Cirrhinusmolitorella）、罗非鱼、鲢鱼（Hypophthalmichthysmolitrix）、鳙鱼（Aristichthysnobilis）和鲚（Coiliasp.）等，因平湖面积较大，与其它子湖相通，没有进行定量捕捞。2.3浮游动物的种类及生物量示范区及平湖各采样点出现的浮游动物优势种类如表1所示，其中示范区以针簇多肢轮虫和无节幼体为各月基本出现的优势种类，在7月和9月的夏秋季节出现大型的浮游动物如台湾温剑水蚤和凶猛甲镖水蚤占据优势，其中凶猛甲镖水蚤是一种喜欢干净清澈水体的大型种类。同时，在示范区内出现有晶莹仙达溞（Sidacrystalline）、颈沟基合溞（Bosminopsisdeitersi）等喜欢生活在水草丛生水图3水生植被的生物量Fig.3Thedistributingofhydrophytebiomass图4渔获量情况Fig.4Thefishbiomass表1示范区与平湖浮游动物优势种类情况Table1ThedominantspeciesofzooplanktonindemonstrationplotandPinghu优势种类示范区平湖3月5月7月9月3月5月7月9月针簇多肢轮虫Polyarthratrigla++++长三肢轮虫Filiniallongiseta+++角突臂尾轮虫Brachionusangularis+裂足臂尾轮虫Schizocercadiversicornis+++剪形臂尾轮虫Brachionusforficula++萼花臂尾轮虫Brachionuscalyciflorus+裂痕龟纹轮虫Anuraeopsisfissa+卜氏晶囊轮虫Asplanchnabrightwelli++前节晶囊轮虫Asplanchnapriodonata+凶猛甲镖水蚤Argyrodiaptomusferus++台湾温剑水蚤Thermocyclopstaihokuensis+温中剑水蚤Mesocyclopsthermocyclopoides+无节幼体++++++012345678910113579月份生物量/(kg·m-2)0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.003579月份渔获量/(kg)月渔获量日渔获量渔获量/kg4生态环境第16卷第1期（2007年1月）体的大型种类。对照平湖以裂足臂尾轮虫、剪形臂尾轮虫、萼花臂尾轮虫等臂尾轮虫和前节晶囊轮虫、卜氏晶囊轮虫等为优势种，都是富营养化湖泊中出现较多的种类。示范区轮虫丰度以3月份最高，为153.67ind·L-1，此后在5、7、9月呈逐渐递减的趋势（图5），在9月时最低为33.60ind·L-1，平均为(79.15±51.79)ind·L-1，平湖轮虫丰度则相对较高，平均为(223.58±136.84)ind·L-1，其中尤其以7月份最高达428.7ind·L-1。示范区枝角类和桡足类丰度平均为(23.92±22.36)ind·L-1，以7月和9月较高，分别为56.00和22.40ind·L-1，此时水体中水生植被覆盖较高，而叶绿素浓度较低，可能随着示范区水生植被的生长为大型浮游动物提供了庇护作用，同时对鱼类的捕捞降低了对浮游动物的捕食压力，大型浮游动物的增加有利于对浮游植物的滤食。平湖枝角类和桡足类丰度