水葫芦生态净化工程对竺山湖底栖动物群落结构变化的影响

刘国锋，韩士群*，何俊，严少华，周庆

1．中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，江苏 无锡，21408；2. 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏 南京，210014；3. 无锡市农林局水产技术指导站，江苏 无锡 214023

水葫芦生态净化工程对竺山湖底栖动物群落结构变化的影响

刘国锋1,2，韩士群2*，何俊3，严少华2，周庆2

1．中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，江苏 无锡，21408；2. 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏 南京，210014；3. 无锡市农林局水产技术指导站，江苏 无锡 214023

在解决了机械化采收、资源化利用的终端处理后，利用适应性广、生物量大、净化能力强的漂浮植物净化污染水体，成为当前受污水体、尤其是富营养化水体生态治理的有效治理手段之一。在常规控养水生植物净化水体的工程实践中，主要是在风浪扰动小的岸边或内河里进行，在湖泊等多风浪扰动的较大水体中进行控养水生植物、净化水体的工程实践尚不多见。因此，根据江苏省通过种养水葫芦（Eichharnia crassipes）净化太湖受污水体的治理要求，江苏省农科院在太湖竺山湖中央水域连续进行了放养1000亩水面水葫芦的生态净化工程。本研究主要针对这种工程措施下，通过2011年控养水葫芦后研究其对水体环境的影响及底栖生物群落结构和多样性的变化。结果表明，软体动物（主要是铜锈环棱螺）的平均密度从远离到种养区内分别为15.13、15.63、22.63 ind·m-2，生物量从远离到种养区内分别为17.00、17.60、25.50 g·m-2，密度和生物量表现为种养区内要高于种养区外围；种养区内寡毛类（主要是霍甫水丝蚓）和摇蚊幼虫类的密度和生物量的变化表现为远种养区＞近种养区＞种养区内，表明以水葫芦为代表的漂浮植物规模化种养后，对底栖环境有一定的改善效果；然而，短期内的控养水葫芦进行水体生态治理，不能立即显现出明显的改善效果，尤其是对于太湖这样一个浅水、多风浪扰动的大水体，更需要长期、持久的多措施并举才能起到效果。利用Shannon-Weaver和Simpson指数来评价底栖环境，水体仍处于重度污染状态。因此，短期内规模化控养水葫芦生态净化工程措施未表现出对底栖生境及底栖生物的不良影响。

生态净化工程；水葫芦；底栖生物；群落结构；生物量

近 30年来，因人为活动加剧导致太湖流域水体富营养化现象严重（黄漪平，2001；秦伯强，2007），以蓝藻水华暴发频繁并产生藻源性黑水团现象为代表的水质恶化问题频繁发生（陆桂华，2009），对当地居民的生产、生活造成了巨大影响（Lucie，2007）。针对太湖水体富营养化的治理，已经采取了多种治理措施，如污染底泥环保疏浚（刘爱菊等，2006；钟继承等，2009）、种养水生植物的生态工程措施（陈荷生，2001）、引江济太（吴浩云，2008；贾锁宝，2008）等，这些措施在短期内、一定条件下取得了较好的水质改善效果。

在各种治理措施中，实施以水生植物恢复为主的生物净化技术被广泛认为是湖泊富营养化治理的有效途径（宋玉芝等，2013）。水生植物净化受污水体，不但可原位改善水质，同时可以通过大型机械设备进行打捞、回收，避免了水生植物死亡后产生了二次污染问题，因此在富营养化水体中构建生态工程措施具有广阔的应用前景。大量的室内模拟实验结果表明，采用不同类型的水生植物净化水体，都可取得理想的水质改善效果（郑军，2011；何娜，2013）。但实际水体中因风浪扰动等外部因素，其对部分水生植物特别是沉水植物的成功恢复起到主要的影响作用。而在太湖这样大型浅水、多风浪扰动的湖泊中（范成新等，2003），成功构建以水生植物净化受污水体为主的生态工程措施，必须以扩繁能力强、生物量大、抗风浪击打能力强的植物作为主要的物种。

作为最为成功的入侵植物之一，水葫芦（Eichhornia crassipes）作为十大恶性入侵杂草之一在我国南方多处水体中造成诸多影响（高雷，李博，2004；陈潇，2012）。但因其生态位广且具有较强的竞争优势，如扩繁能力强、生物量大、适应性广，被用作污染水体生态治理中的先锋物种（Gunnarsson& Petersen，2007；Lagos等，2007），且在实际的工程应用中表现出不俗的水体净化能力和水质改善效果（张志勇等，2010）。

在湖湾等受风浪影响较小的水体中种养水葫芦后对水体环境尤其是底泥中的底栖生物群落及其结构的影响，作者已经在前期研究中对底栖动物的群落结构和生物量变化做了相关的分析（刘国锋等，2010）；然而在水体交换频繁、风浪扰动严重的竺山湖中心开展凤眼莲控养工程后，其对底栖动物的群落结构变化的影响，尚未见到相关报道。底栖动物因大部或全部时间是生活于水体底部，其种群结构能反映水体质量变化，是水体环境监测的良好指示生物（陈其羽等，1980）。利用底栖生物作为水体水质的监测生物，国内外已有较多学者做了大量研究（Kazanci等，1998；李强等，2007；马陶武等，2008）。本研究选取大水面放养凤眼莲后，通过对放养区内外的大型底栖动物的连续调查，来监控底栖动物的数量、群落结构等的变化，根据底栖动物的这一变化，以期能够为在大水面放养凤眼莲后对水体环境的影响提供相应的数据和理论支持，同时也为在风浪影响较大水域中控养凤眼莲后对底栖动物的影响效果的环境影响评价提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 采样点布设

研究地点设在太湖竺山湖的实验区，本实验区处于武进太滆村与宜兴周铁处水域中间位置（距离周铁及太滆岸边各有1.5 km远）。水葫芦放养区利用不锈钢钢管、围网和重力锚进行固定，以能有效防止风浪扰动，水葫芦能够良好生长。为了能够有效的监测水质变化，共设样点8个，其中远离放养区（Controlling area, CK）2个（1号点与8号点），靠近放养区3个（3、5、7号点）（Adjacent Planting Area, APA），放养区内（Planting Area, APA）3个（2、4、6号点）（如图1所示）；并利用手持GPS定位。

1.2 样品采集及分析处理

水葫芦放养区从5月上旬开始投放，每亩水面投放300 kg后让其自然扩繁至7月份逐渐长满控养围格。从水葫芦种苗开始投放前进行水样采集。从4月开始至11月水葫芦打捞完毕采样结束；每月的上旬和下旬各采集一次水样，采集水样时用采水器采集水体的上中下三层，然后取其混合样。

同时同步进行2次/月的底栖动物样品采集，从2011年4月─11月按照一定顺序进行连续采集（11月第二次由于下雨，且水葫芦打捞采收完毕，采样没有持续）。样品采集用1/40 m2改良的彼得逊采泥器，每个样点采集2次，然后泥样经60目尼龙筛洗净后，置于白瓷盘中肉眼观察、用镊子将底栖动物标本挑出，标本用体积分数为10%的福尔马林溶液保存。在实验室中将标本鉴定到尽可能低的分类单元（刘月英，1982；何志辉等，1982；Morse等，1994；彭建华，2002），然后计算，结果最终折算成单位面积的密度和湿重生物量。同时测定水体的DO、pH、透明度并观察水体状况。水样采集完毕立即带回实验室进行处理。水样的TN、TP利用碱性过硫酸钾消煮法测定（魏复盛，2002），水溶性NH4+-N、NO3--N、PO43--P的含量是把水样经GF/C(Whatman)滤纸过滤后利用注射式流动分析仪测定（刘国锋，2009），叶绿素含量的测定采用热乙醇法测定（陈宇炜，2006）。

图1 采样点位示意图Fig. 1 sampling sites

1.3 数据分析与评价指标

采用相对重要性指数(index of relative importance，IRI)确定底栖动物优势种类（韩洁，2004）：

式中W为相对生物量，即某一物种的生物量占大型底栖动物总生物量的百分比；N为相对丰度，即该物种的丰度占大型底栖动物总丰度的百分比；F为该物种出现的频率。生物多样性指数选取Shannon-Weaver（H′）作为水质情况的评价指数（龚志军，2001）：

式中S为群落内的种类总数，ni为第i个种的个体数，N表示所有种类总个体数。寡毛纲颤蚓科是典型的耐污种，其对环境具有重要的指示作用（梁彦龄，2000），数据分析时发现其在采样点中密度较高，因此在分析各类群底栖动物空间分布时将其单独作为一个类群，软体动物中的腹足类由于个体较大，生物量较高，在实际运算中也分开计算。

文中所列数据为各采样点多次采样计算结果的平均值。数据处理利用Excel 2007和Origin8处理。

2 结果与分析

2.1 种类组成

在调查采样期间采集得到120份样品中，共采集到7种生物，隶属于5科8种，其中寡毛目颤蚓科有霍甫水丝蚓（Limodrilus hoffmeisteri）、中华颤蚓（Tubifex sinicus）；双翅目摇蚊幼虫科有粗腹摇蚊幼虫（Pelopia）和羽摇蚊幼虫（Chironomus plumosus）；腹足纲田螺科主要是铜锈环棱螺（Bellamya aeruginosa）；瓣鳃纲珠蚌科有椭圆背角无齿蚌（Anodonta elliptica）和圆顶珠蚌（Unio douglaniae）；蛭纲水蛭科主要为水蛭（Hirudo nipponica Whitman）。这些种类在远离种养区、近种养区和种养区内都有出现，且所采集到的这些种类均是太湖中常见的种类。

2.2 底栖动物出现率及多样性指数变化

所设样点中采集到的大型底栖动物中，寡毛纲与摇蚊幼虫类出现率在98%以上，表明在各个样点基本都能采集到这两类底栖动物；寡毛纲颤蚓科与摇蚊幼虫是典型的耐污种，其对环境具有重要的指示作用，采样结果表明其在数量上占据绝对优势，表明该处底栖环境处于重度污染状态（何志辉，1982）。软体动物中，以铜锈环棱螺出现频率较高尤其是在水葫芦种养后期，由于其个体体重大，其总的生物量较大，因此其相对重要性指数也比其他的要高（表1）；其他的软体动物中虽有瓣鳃纲及蛭纲类出现，但其出现频率较低，在总的物种中所占比例过低。

表1 种养区内外大型底栖动物种类组成及相对重要性指数Table 1 Species composition of macrozoobenthos in and out planting area and the index of relative importance (IRI)

图2 不同采样时间内底栖生物多样性指数变化Fig. 2 Changes of biological diversity index in sampling time

从其多样性指数变化来看，水葫芦生态治理工程措施实施后，没有明显的改善底栖动物的生活环境，也即是在该环境和位置下，此种规模的工程措施的水质改善效果不明显，具体表现为底栖生物的Shannon-Weaver（H′）多样性变化不明显，都在0.3以下（图2）；根据H′的评价标准，在该种情况下其指示的底栖环境处于严重污染状态。从时间变化序列上看，在水葫芦种养形成一定面积覆盖后，底栖环境开始有明显的改观，并表现为种养区内要高于种养区边缘和外围；在 8─9月份期间，种养区外围H′指数出现下降趋势，指示着水环境出现恶化的趋势，这种变化趋向也与太湖竺山湖蓝藻发生后出现大量堆积的时间相吻合，每年的8─9月份期间，水华蓝藻大量发生后，受高温影响而出现快速衰亡、降解现象，从而导致水体出现恶化，表现为底栖动物多样性指数下降。由于各种底栖无脊椎动物对环境条件的变化都有其一定的耐受范围，因此只能粗略反映水体质量的状况，而不易确切地反映水质的等级（严国安，1994）。因此，通过所得出的底栖动物多样性指数值的变化情况，也只能表明此种情况下底栖环境的短期变化。

2.3 底栖动物密度、数量和生物量变化

底栖动物的数量和密度变化情况与物种具有相关性，但与底栖环境条件有较大的相关性，不同的底栖环境条件对底栖动物的物种繁殖、生长具有较大的影响。在太湖竺山湖湖区，长期受外源来水污染的影响，沉积物也处于重度污染状况（成新等，2004）。此种底栖环境下不利于喜好清水环境中生长的软体动物，而耐污染类型的寡毛纲底栖动物具有生态学上的生存优势，表现为数量和密度较高（见表 2）。远离种养区、近种养区和种养区内底栖动物的平均密度和生物量变化都表现出类似的变化趋势。所设3个采样区中华颤蚓和摇蚊幼虫都有出现，而大型软体动物（主要是铜锈环棱螺）的出现率稍有变化，从种养区外围到种养区内部其出现频率、平均密度和生物量都呈现逐渐增加趋势，其平均生物量从17.02 g·m-2增加为25.46 g·m-2，增加了 49%，但种养区内外差异不显著（P＜0.05）。摇蚊幼虫类和寡毛类从远离种养区到近种养区则趋于相反的变化趋势，也即表现为由种养区外围到种养区内部呈现下降的变化特点，其生物量变化情况，摇蚊幼虫类和寡毛类生物量变化类似于其密度的变化趋势，从种养区外围到种养区内，其生物量分别为0.62 g·m-2和0.92 g·m-2，但种养区内外差异不显著（P＜0.05）。各种底栖动物总的变化趋势表现为指示底栖环境污染重的种群密度和生物量由种养区外围至种养区内部呈现下降。底栖动物在各个月份数量动态变化情况如图3所示。从时间序列上看，指示水体环境污染较重的寡毛类（在本研究中主要选择在数量上占有优势的粗腹摇蚊幼虫、羽摇蚊幼虫和中华颤蚓为代表物种）的变化趋势表现较为一致，都是在初始阶段（4─5月份）表现为数量和密度较大、进入6月份后出现快速下降的规律，推测到5月份期间，水温开始回升到15～20℃为期快速繁殖提供了有利的水温条件，同时冬季积累的、未及时分解的大量有机物为刮毛类底栖动物的生长繁殖提供了充足的物质条件，因此数量上表现为突然增加的现象。软体动物（主要以铜锈环棱螺为代表物种，其他软体动物因出现频率较低、所占比例较小而在计算中忽略掉）的数量变化表现为逐渐增加，且到了 10月份达到年度最高值；随后其数量就快速降低。这种变化情况可能是因为在到了11月份时，随着水温降低，影响了软体动物的繁殖；同时水葫芦在打捞后也减少了其栖息、附着的物理场所，也在客观上造成其数量下降。

表2 凤眼莲种养区内外大型底栖动物的平均密度及现存量Table 2 Average density and biomass of macro-benthos in internal and external water hyacinth stocking areas

图3 种养区内外底栖动物数量变化Fig. 3 Population Changes of macro-benthos biomass in and away from the planting area

从空间变化来看，刮毛类底栖动物数量均表现为水葫芦生态工程种养区外围要高于种养区边缘和种养区内部，但3种数量上具有优势的底栖动物密度随着水葫芦放养后、在形成一定覆盖面积后都出现了快速下降趋势，也即在7月份后基本上处于稳定状态，而且工程区内外数量上差异不明显。而软体动物数量变化呈现逐渐增加趋势，到了 10月份达到本调查年度的最高值为 43 ind·m-2，且远大于种养区边缘和外围。

2.4 底栖动物生物量及其群落结构的变化

图4 不同采样时间底栖动物生物量变化Fig. 4 Changes of macro-benthos biomass during different sampling time

底栖动物的生物量变化如图4所示，指示水体污染较为严重的寡毛类、摇蚊幼虫类生物量变化趋势较为一致，均表现出在5月份含量较高，从种养区外围到种养区内分别为2.37、1.58、1.95、2.19、1.95、1.64 g·m-2；在水葫芦生态工程开始实施后其生物量开始下降，虽然种养区外的生物量要高于种养区内部，但影响不明显。而软体动物的生物量则表现为一直增加的变化趋势，远离种养区软体动物生物量变幅为7.88～26.00 g·m-2，种养区内软体动物生物量变幅为7.88～48.38 g·m-2，增加幅度远高于种养区外围，但种养区内外差异不显著（P＜0.05）。采集到的底栖动物种类中，寡毛类主要是以中华颤蚓为主，摇蚊幼虫类主要是羽摇蚊幼虫和粗腹摇蚊幼虫为主，而软体动物则是以铜锈环棱螺为主（虽然有河蚌、水蛭等，但由于出现频率过低、所占比例过小，在计算时忽略不计）。由于水丝蚓和摇蚊幼虫主要是在水体污染较重的环境中生存（Morse等，1994），常常为水体最严重污染区的优势种，因此常常被用来作为水体污染的指示种类（蔡永久等，2009）。刮毛类数量和生物量在本研究中表现为初始较高而随后开始下降，摇蚊幼虫类和寡毛类（主要是霍甫水丝蚓）的这种变化趋势不能说明水质的变化情况，即使在种养区内外他们的密度及生物量的变化，也不能就此确定种养区内水环境就要好于种养区外，但从侧面也说明了水葫芦生态净化工程措施实施后没有造成水体水质的恶化。软体动物的生物量和密度一直增加，由于铜锈环棱螺成体在水体底部生活，以底栖着生藻类为食，间食水底的一些细菌以及淤泥中的有机碎屑，其适应性较强，生态位宽（蔡永久等，2009），而大面积、高密度种植的凤眼莲所具有的须根系可以拦截大量的蓝藻细胞（周庆等，2012），使得种养区内因凤眼莲根系拦截而滞留的蓝藻大大高于种养区外围；同时因大面积、高密度种植的凤眼莲在较大水面上放养时还可以降低水体的流动性（朱红均，2007），使得底栖动物受水流影响较小；而且水葫芦大量根系可吸附和持留大量的悬浮物，植物根系连同固定的围栏设施可以为浮游生物提供天然的栖息场所，为软体动物提供了优良的食物来源；同时较高的水温影响，较有助于软体动物的生长和活动。这些因素可以为软体动物提供大量的可摄食的物质及机会，相应的软体动物的密度及生物量都有所上升。但其生物量和密度在 11月份出现下降，无论在远离种养区和靠近种养区还是在种养区内；但与历史资料相比，受水质恶化、人工捕捞过于频繁而导致铜锈环棱螺的个体重量都出现了个体小型化趋势（蔡永久等，2009）。熊金林等（2003）认为，水体富营养化程度越重，则某些底栖动物种类消失，而耐污种类增加；但在本研究中尚未出现此种情况，可能是因为本工程措施位于竺山湖中心区域，水体受湖流、风浪等影响较大，而不会出现水质重度恶化的现象，因此底栖动物表现为不同的变化模式。

2.5 上覆水体营养盐与叶绿素含量变化

从2011年4月─11月共进行了15次样品采集，水体中TN、TP含量变化如图5所示（数据表示为该采样时间分析结果的平均值）。上覆水体中TN、TP含量总体呈现逐渐增加的趋势，尤其是以TN的变化较为明显。在靠近种养区和远离种养区内的TN、TP含量在总体上表现为要高于种养区内TN、TP含量，但在水葫芦净化工程围栏内外差异不明显；随采样时间变化，水体中TN、TP含量逐渐升高，尤其是TN含量在9月份达到本年度研究的最高值。水体中 TP含量变化较为平缓，但水体中PO43--P则表现为自9月份开始增加后处于较高的水平；上覆水体中叶绿素含量在进入8月份后出现一个峰值，最高值出现在种养区外围为86.84 μg·L-1，随后其含量快速下降。出现种养区内水体 TN、TP含量高于种养区外的情况，是由于太湖在进入6月份以后，水体中开始出现大量蓝藻，受水体流动性和凤眼莲根系的影响，这些蓝藻在经过凤眼莲种养区时会因凤眼莲根须的拦截、吸附作用而被持留在凤眼莲根须上，同时凤眼莲放养区也降低了水体流动性，使得细胞内含有大量N、P的蓝藻细胞被拦截在凤眼莲种养区内（图 5下示），因此造成种养区内水体的TN、TP含量要高于种养区外围。到了8月下旬，较高的水体温度及自身新陈代谢作用，大量藻细胞开始死亡，细胞内含有的大量N、P营养盐开始释放到水体中，且因流动水体的混合作用，使得凤眼莲放养区内外水体中TN、TP含量的差异反而降低。

图5 不同采样时间内水体TN、TP及叶绿素含量变化Fig. 5 Concentration changes of TN, TP, Chl-a in water column in different sampling time

2.6 环境变量特征

对各环境变量进行主成分分析（PCA）；在进行PCA分析前，对相关环境变量进行显著性检验，结果表明差异极显著（P＜0.01）。轴1和轴2的特征值分别是0.512、0.096，第1和第2主成分分别解释了总环境变量的51.22%和9.56%。前4个主成分可解释的总环境变量信息的68.43%（图6示）。其中，第1轴的贡献率最大，达到51.22%。通过对环境因子进行筛选，排除一些贡献小的因子后，结果显示，水温与软体动物间呈现正相关性；NO3--N含量、NH4+-N含量、TP含量、Chla含量和TLI指数与粗腹摇蚊幼虫（Pentaneura sp．）、羽摇蚊幼虫（Chironomus plumosus）、中华颤蚓（Rhyacodrilus sinicus）数量呈正相关；而与水体SD、DO、N：P呈负相关性。

环境因子负载值的大小，表明环境变量与主成分的关系密疏程度。在第1主成分上高负载值的环境变量有：水体叶绿素含量、TN含量、NO3--N含量、NH4+-N含量、TP含量及水体综合营养指数TLI；第2主成分上高负载值的环境变量有：水体pH、溶解氧DO含量、TN含量、NP比（表3）。第1组样点中主要是与营养盐含量及水体营养状态指数密切相关，而与水温、水体透明度、水体TN:TP比呈负相关。第2组样点中，主要是与水体pH、DO、TN:TP比例呈正相关性，而与水温、Chla含量、NO3--N含量、NH4+-N含量、PO43--P含量：等水体可溶性营养盐呈负相关性。

图6 底栖动物物种组成与环境变量的典范对应分析Fig.6 CCA of the environmental variables in the DCA grouping sites of macrobenthos species in sampling time

3 讨论

作为水体底栖环境的指示生物，摇蚊幼虫和水丝蚓的平均密度和生物量变化情况反映了水体及底栖环境的变化，可以较好的记录水体环境的长期变化情况（Richy等，2007；Malik等，2007）。根据采样调查结果，寡毛类和摇蚊幼虫的生物量及其密度在5月份达到本研究调查年度的高值，由对照至种养区内其生物量分别为2.37、1.95、2.19、1.64 g·m-2；随着水葫芦覆盖面积扩大其数量和生物量出现快速下降；软体动物的数量和生物量则表现为不断增加的变化趋势，从4月初的4.5 g·m-2到10月份的29.3 g·m-2，而对照和近种养区处的生物量分别从7.85 g·m-2增加到36.0和48.2 g·m-2。出现这种变化现象，应该是在水葫芦快速扩繁覆盖水面后对水体中的氮磷营养盐含量及水体污染物、透明度等产生不同程度的影响。因水葫芦具有快速吸收水体中氮磷、去除污染物和增加水体透明度的作用，特别是在夏秋季，由于光照强、温度高，水葫芦的生长速度快、扩繁能力强，水葫芦可以在吸收水体中氮磷的同时，去除了其他污染物，如COD、有机碳、悬浮物及重金属（Gunnarsson等，2007；姜丽红等，2009），具有较强的水体改善效果；同时，种养区水体流速减缓，植物根系周围聚集了大量的悬浮态颗粒物，有大量的有机质供软体动物觅食，且提供了附着场所；植物根系可以分泌溶氧和有机酸。在净化水体的同时也为软体动物提供了失误来源，因此出现软体动物数量和生物量增加，而寡毛类和颤蚓类的数量与生物量下降的现象，这也与作者前期的研究结果相同（刘国锋，2010）。

表3 各环境因子在典范对应分析中的4个成分负载值Table 3 CCA loadings of each environmental variable on the first four axes

从所采集到的底栖动物的组成来看，占有优势地位的底栖动物主要是以寡毛类、摇蚊幼虫类、软动物为主，也就是以指示水体环境污染较重的生物为主（图3）。由于霍甫水丝蚓和摇蚊幼虫主要指示着污染较重的水体环境，因此他们的密度和数量变化将直接反映水质好坏情况，水体富营养化程度越重，则他们的密度越高（Riky等，2007），底栖动物的群落多样性较低。出现的其他种类主要是椭圆背角无齿蚌、蚂蟥及少量的河砚。群落多样性指数下降，说明水体处于严重污染状态。熊金林等（2003）通过对湖北梁子湖不同污染类型湖泊的研究，发现软体动物的密度及种类数随湖泊富营养化程度的增加而呈反向变化趋势；底栖动物多样性降低多是因为湖泊富营养化的加剧及生境条件破坏等造成的（Kazanci等，1998）。太湖地区受台风、湖流等影响，水流交换频繁，即使种养数千亩的水葫芦，其所占的水面面积与竺山湖面积相比仍然较小，因此不会出现对水体生态系统产生不良影响效果，这也从本年度及 2009年度的研究结果中得到了验证。从生态学和循环农业的观点来看，利用凤眼莲快速吸收水体中氮磷营养盐及扩繁能力，作为富营养化湖泊治理的一个选择，在解决好植物安全性控制、后续资源化利用等后续问题后，将是一种具有巨大的应用前景和实用价值的治理方法（Malik等，2007；杨林章等，2013；Wang等，2013）。与其他农业残留物相比，水葫芦具有较高的生产力和较高的沼气生产率，同时也是各种污染物进行植物修复的重要物种，具有较高的污染物去除效率和较高的污染物耐受能力（严少华等，2012）。因此，在污染水体中，尤其是重度富营养化水体中种植凤眼莲将会显著的改善污染水体的水质，同时也将成为重污染水体生态治理的先锋物种。

4 结论

在太湖竺山湖实施水葫芦控制性种养围栏工程措施后，指示底栖环境污染较重的物种刮毛类和摇蚊幼虫类底栖动物数量和生物量呈现下降趋势，从5月至10月份，由对照至种养区内其生物量分别为2.37、1.95、2.19 g、1.64 g·m-2，且种养区内＜种养区外围。软体动物则表现为增加现象，从4月初的4.5 g·m-2到10月份的29.3 g·m-2，而对照和近种养区处的生物量分别从7.85 g·m-2增加到36.0和48.2 g·m-2，其数量呈现不断增加趋势；多样性指数分析结果表明竺山湖水体仍然处于重度污染状态。

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Effects of Ecological Purification Engineering of Planting Water Hyacinth on Macro-Benthos Community Structure

LIU Guofeng1,2, HAN Shiqun2, HE Jun3, YAN Shaohua2, ZHOU Qing2,

1. Freshwater Fisheries Research Center, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuxi 214081, China;
2. Institute of Agricultural Resource and Environment, Jiangsu Academy of Agricultural Science. Nanjing 210014, China;
3. Fisheries technical guidance Station of Wuxi Municipal Bureau of Agriculture, Forestry, Wuxi 214023, China

It is one of the effective ecological measures of management of purifying the polluted water body by using the floating plants, which has the wide adaptability, large biomass, strong purification ability, especially the eutrophication water, after solving the mechanized harvesting, recycling use of terminal processing. The conventional ecological engineering practice is mainly in small water body or inland rivers, which has the obvious purification effects for no wind disturbance. But controlled planting the aquatic plants in large water body to purify the polluted water is still rare now. According to the instruction and requirements of Jiangsu Province, the ecological effects of planting 67 hectares water hyacinth (E. crassipens) in Zhushan Bay, Lake Taihu, which is one of the polluted lake water purification measures in Jiangsu Province and mainly planted by Jiangsu Academic Agricultural Science, on macro-benthos population and structure and benthos environment, were studied during 4～11 month in 2011 with consecutive surveys. Results indicated that average density mollusca (the main species were Bellamya aeruginosa) in far-planting, near-planting and planting area was 15.13、15.63、22.63 ind·m-2，respectively, and biomass was 17.00、17.60、25.50 g·m-2，respectively, showed that benthos biomass in planting area was higher than that the others. However, the average density and biomass of Oligochaeta (the main species were Limodrilus hoffmeisteri) and Chironomidae in planting area were lower than that outside of planting area, and it demonstrated that the benthic environment gradually improved after controlled planting the floating plants. It indicated that the ecological engineering management through planting water hyacinth couldn’t show the obvious purification effects of polluted water in a short time, especially in a shallow, wind disturbance of large lake, and it need long-term, lasting approached to reach the purifying goals. The index of Shannon-Weaver and Simpson indicated that water environment was severe polluted state. On the basis of the survey results, the large-area and high-density planting water hyacinth haven’t demonstrate adverse impact on macro-benthos and benthos environment in short planting time.

ecological purification engineering; water hyacinth; Macro-Benthos; community structure; biomass

X17

：A

：1674-5906（2014）08-1311-09

刘国锋，韩士群，何俊，严少华，周庆. 水葫芦生态净化工程对竺山湖底栖动物群落结构变化的影响[J]. 生态环境学报, 2014, 23(8): 1311-1319.

LIU Guofeng, HAN Shiqun, HE Jun, YAN Shaohua, ZHOU Qing. Effects of Ecological Purification Engineering of Planting Water Hyacinth on Macro-Benthos Community Structure [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(8): 1311-1319.

国家自然科学青年基金项目（41101525）；江苏省自主创新资金（CX(12)5057）；国家重大科技专项巢湖水专项(2012ZX07103-005)

刘国锋（1979年生），副研究员，博士。主要研究方向为水环境污染及生态治理。E-mail:308390036@qq.com

*通讯联系人：shqunh@126.com

2014-06-21