東平湖水生生態(tài)系統(tǒng)變遷及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

師吉華,王欽東,李秀啟高云芳,劉 峰,王亞楠(山東省淡水水產(chǎn)研究所,山東濟(jì)南250117)

東平湖位于東經(jīng) 116°00′～116°30′、北緯35°30′～36°20′之間, 在山東省東平縣西部, 呈東北西南走向的葫蘆形,多年平均水位40.45m,平均水面133km2,多年平均水深2～3m,最大水深4m,總面積627km2,全湖總?cè)菟窟_(dá)40億m3,是黃河下游的主要附屬水體,為山東省第二大湖泊,也是我國(guó)東部典型的淺水草型湖泊[1]。東平湖上接大汶河,通過(guò)小清河與黃河相通,主要水源補(bǔ)給為降水以及黃河和大汶河的來(lái)水,在供水、防洪、養(yǎng)殖、旅游、維持生態(tài)平衡和環(huán)境保護(hù)等方面發(fā)揮著重要作用。1979～1980年山東省科委曾組織單位對(duì)東平湖漁業(yè)資源進(jìn)行過(guò)調(diào)查,2006～2009年山東省海洋與漁業(yè)廳又組織人員對(duì)東平湖漁業(yè)資源進(jìn)行調(diào)查并進(jìn)行了生態(tài)修復(fù)研究。通過(guò)2次調(diào)查發(fā)現(xiàn),由于人口增加和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,湖泊資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)與不合理的利用,造成湖泊水資源短缺、水環(huán)境惡化和生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)重局面,特別是富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,已嚴(yán)重威脅到社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人類(lèi)健康。

1 調(diào)查方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本調(diào)查于2006～2009年的5、8、11月的下旬進(jìn)行,調(diào)查內(nèi)容有:水溫、透明度、pH、溶解氧、有機(jī)耗氧量、八大離子營(yíng)養(yǎng)鹽等,全湖設(shè)6個(gè)樣點(diǎn),均采集湖面下0.5m處的水樣,pH及溶解氧現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,其余加固定液帶回室內(nèi),于5d內(nèi)檢測(cè)分析。采水的同時(shí)采集浮游生物。評(píng)價(jià)指標(biāo),選取葉綠素 a(chl-a)、總氮 (TN)、總磷 (TP)、BOD、高錳酸鉀指數(shù) (CODMn)、透明度 (SD)等因子作為水質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)[2],水生生物評(píng)價(jià)主要從群落結(jié)構(gòu)、均勻性指數(shù)、生物量和優(yōu)勢(shì)種群等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)[3],評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體理化因子變化分析

由于受當(dāng)時(shí)檢測(cè)條件的限制,1980年沒(méi)有對(duì)水體總氮、總磷進(jìn)行檢測(cè),因此只能從營(yíng)養(yǎng)鹽、高錳酸鉀指數(shù)、溶解氧、pH等方面比較分析,1980年與2009年檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表2[5]。

表1 淡水湖泊 (水庫(kù))營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)

從表2可以看出,本次調(diào)查與1980年相比,檢測(cè)結(jié)果差異明顯,pH明顯升高,溶氧、磷酸鹽呈明顯的下降趨勢(shì),平均分別下降8.62%和67.74%,COD平均含量由1980年的3.07mg/L上升到2009年的4.93mg/L增加了60.59%。營(yíng)養(yǎng)鹽和離子量總明顯升高,三氮的變化尤其明顯,氨氮由1980年的0.02mg/L上升到2009年的0.509mg/L,亞硝酸鹽的含量由1980年的0.006mg/L上升到2009年0.053mg/L,硝酸鹽的變化更為明顯,由1980年的0.149mg/L升為2009年1.95mg/L,水型也由原來(lái)的碳酸鹽型變?yōu)槁然镄图傲蛩猁}型。

表2 1980年與2009年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果比較

2.2 高等水生植物變化分析

據(jù)調(diào)查,1979年以前東平湖內(nèi)共有水生高等植物40種,分屬2門(mén)18科30屬,主要為沉水植物輪葉黑藻 (H ydri f la verticillata)、苦草 (Vallisneria spiralis)和馬來(lái)眼子菜 (Potamogeton malainus Miq),其次為菹草 (Potamogeton crispus Linn)和金魚(yú)藻 (Ceratophyllum demersum Linn),其生物量占全湖總生物量的 74.60%;浮葉植物芡 (Euryale feroe Salrsb)、菱 (Trapa quadrispinosa var.yongxiuensis)、荇菜 (Nymphoides peltat O.Kuntze)占總生物量的16.94%,水生植物組成多樣化。近年來(lái)由于水質(zhì)惡化,使一些敏感種類(lèi)逐步減少消失。2006年野外調(diào)查,湖內(nèi)共有水生植物39種,分屬2門(mén)17科30屬。雖說(shuō)種類(lèi)數(shù)量變化不大,但優(yōu)勢(shì)種群發(fā)生了明顯變化,由過(guò)去的寡污性種類(lèi)演替為現(xiàn)在的耐污種類(lèi),菹草成為東平湖水域水生維管素植物的優(yōu)勢(shì)種群。雖說(shuō)浮葉植物菱、芡分布面積呈逐漸增加的趨勢(shì),但苦菜、馬來(lái)眼子菜已成為伴生種。生物量也由1979年的2147.3g/m2降為687.5g/m2。水生植物的演替經(jīng)歷了以下幾個(gè)過(guò)程:苦草—菹草—馬來(lái)眼子菜—穗花狐尾草。

2.3 浮游植物變化分析

據(jù)1979年調(diào)查,東平湖浮游植物種類(lèi)隸屬7個(gè)門(mén)35科68屬[6],其中以綠藻種類(lèi)最多,其次是硅藻和藍(lán)藻,以生物量計(jì)硅藻占優(yōu)勢(shì),占浮游生物年平均數(shù)的35.3%,占總生物量的34.9%;其次為綠藻、藍(lán)藻、裸藻和甲藻,年平均棲息密度為24000000ind./L。2009年調(diào)查顯示,東平湖浮游植物隸屬8個(gè)門(mén)99屬142種。綠藻門(mén)種類(lèi)最多為37屬64種[7],其次是藍(lán)藻門(mén)、硅藻門(mén)和裸藻門(mén),年平均棲息密度為28888166 ind./L。總的生物量由原來(lái)的2.2759mg/L增加到12.76mg/L,主要原因是由于N、P等營(yíng)養(yǎng)元素的不斷輸入,導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化程度的加快,使得一些耐污種類(lèi)迅速繁殖,導(dǎo)致生物量急劇增加。

2.4 浮游動(dòng)物及底棲動(dòng)物變化分析

1979年經(jīng)5次采樣,共采到浮游動(dòng)物69種,其中原生動(dòng)物31種、輪蟲(chóng)16種、枝角類(lèi)11種、橈足類(lèi)11種;采得的底棲動(dòng)物36種,隸屬于軟體動(dòng)物門(mén)的28種,節(jié)肢動(dòng)物門(mén)甲殼綱的4種,昆蟲(chóng)綱的2個(gè)科,環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)的4種。底棲動(dòng)物平均密度為588.02個(gè)/m2,生物量為182.57g/m2,其中生物量最高的是軟體動(dòng)物,占總生物量的98.5%,其平均密度為225個(gè)/m2,生物量為179.84g;其次是水蚯蚓(1.12%)和搖蚊幼蟲(chóng) (0.26%)[5]。2006～2009年調(diào)查結(jié)果共檢出:浮游動(dòng)物79種,其中原生動(dòng)物25種、輪蟲(chóng)33種、枝角類(lèi)8種和橈足類(lèi)13種。底棲動(dòng)物31種,分屬3個(gè)門(mén),其中軟體動(dòng)物門(mén)21種,節(jié)肢動(dòng)物門(mén)6種,環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)4種。底棲動(dòng)物平均棲息密度為186.79ind/m2,生物量為157.7g/m2。平均棲息密度和生物量分別降低了68.23%和12.31%。其中生物量最高的是軟體動(dòng)物,平均占總生物量的87.32%。

2.5 魚(yú)類(lèi)變化分析

20世紀(jì)70年代末,東平湖共有魚(yú)類(lèi)55種,隸屬7目15科44屬。以鯉科魚(yú)類(lèi)最多,為35種,占63.64%,其次是鰍科、鮠科、鮨科各2種,分別占5.45%。據(jù)1979年和1980年漁獲物隨機(jī)取樣分析,鯉、鯽、烏鱧、鱖、長(zhǎng)春鳊、紅鰭鲌、翹嘴紅鲌等 7種魚(yú)類(lèi)共占 62.55%,其他魚(yú)類(lèi)僅占37.45%[1]。通過(guò)2006～2009年連續(xù)對(duì)東平湖漁業(yè)資源的野外調(diào)查查明,東平湖現(xiàn)有魚(yú)類(lèi)4目15科46種,還是鯉科魚(yú)類(lèi)居多,計(jì)28種,占60.9%,其次為鱸形目魚(yú)類(lèi),計(jì)8種。從漁獲物分析東平湖2006～2009年的主要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi),與1979～1980年的差別不大,仍以鯉、鯽為主,但種類(lèi)明顯減少,鯽魚(yú)無(wú)論在數(shù)量上還是在產(chǎn)量上都高于鯉魚(yú),占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

2.6 東平湖富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

根據(jù)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) (卡森指數(shù)法)[8],利用其含量的多寡進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 東平湖富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)

2.7 水生生物評(píng)價(jià)

生物和生存環(huán)境間有不可分割的密切關(guān)系,1979～1980年與2006～2009年共檢出的浮游動(dòng)物、浮游植物、底棲動(dòng)物、水生植物及它們的優(yōu)勢(shì)種見(jiàn)表4。計(jì)算2個(gè)時(shí)期的6個(gè)點(diǎn)的生物多樣性指數(shù),見(jiàn)表5。

表4 東平湖生物種群及生物量變化統(tǒng)計(jì)表

表5 1980年與2009年?yáng)|平湖生物多樣性指數(shù)比較

從表4可以看出,浮游植物1980年的生物量為2.2759mg/L、平均棲息密度2400000ind./L,優(yōu)勢(shì)種為硅藻;2009年為12.76mg/L,平均棲息密度為28888166ind./L,優(yōu)勢(shì)種為藍(lán)藻。生物量增加了4.61倍;從表5可以看出,1980年浮游植物多樣性指數(shù)最高為3.08,最低為2.34,平均為2.84;2009年最高為3.09,最低為2.96,平均為2.36,2次調(diào)查底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)差別不大,1980年為0.38,2009年為0.40。

3 小結(jié)

水域生態(tài)環(huán)境是水生生物賴(lài)以生存的物質(zhì)條件,水生生物及水域生態(tài)環(huán)境共同構(gòu)成了水生生態(tài)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)東平湖近30年的水生生物及水域生態(tài)環(huán)境的變化分析可看出,東平湖的水生生態(tài)系統(tǒng)已發(fā)生了很大變化,尤其是水域生態(tài)環(huán)境變化很大,湖泊水生生態(tài)系統(tǒng)受到整體性破壞,主要標(biāo)志是:湖泊水體中N、P等營(yíng)養(yǎng)元素大量富集和積累,東平湖的DO、COD、NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N以及總氮、總磷已發(fā)生了顯著的變化。湖內(nèi)生物的多樣性遭到破壞,總趨勢(shì)為耐污種群數(shù)量增加,特別是浮游植物,多樣性指數(shù)明顯降低,耐污種藍(lán)藻迅速繁衍。湖內(nèi)總生物量增加,東平湖已發(fā)展到中—富營(yíng)養(yǎng)型湖泊,并正向富營(yíng)化養(yǎng)湖泊過(guò)渡。

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