（水生生物学专业论文）太湖水体富营养化与水生生物群落结构的研究.pdf

1l，j 苏州大学学位论文使用授权声明 全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定， 文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸 容相一致。苏州大学有权向国家图书馆、中国社科院文献 心、中国科学技术信息研究所( 含万方数据电子出版社) 、 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社送交本学位论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存和汇编学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索。 涉密论文口 本学位论文属 在年一月解密后适用本规定。 非涉密论文口 论文作者签名； 盎蓥e l 期： 旦。占。丛 导师签名： 中文摘要 内的主要 ，由于人 化、生态 破坏以及水质恶化等环境问题不断出现。其中富营养化已成为太湖最重要的水环 境问题之一。2 0 0 7 年1 1 月到2 0 0 8 年8 月，我们按季度对太湖的水化学指标及水 生生物群落结构进行了调查分析。 通过水质污染指数评价法和综合富营养化指数法对太湖的水化学分析表明， 太湖的主要污染物为氮( n ) 、磷( p ) 和有机耗氧量( c o d m n ) 。总磷( t p ) 所占的污染负 荷指数最大( 3 4 3 4 - 5 4 3 4 ) ，平均污染指数为4 8 3 6 。叶绿素a ( c h l a ) 与t n 、 t p 和c o d m n 之间呈显著正相关，p e a r s o n 相关系数分别为0 7 1 5 ( p 0 。0 1 ) 、0 6 6 6 ( p o 0 1 ) 和0 7 4 0 ( p o 0 1 ) 。采用综合营养状态指数法评价太湖的水质状态，发 现太湖四个季节的t l i ( z ) 值均在6 0 - - 7 0 之间，平均值为6 5 5 4 ，各季节的水质状态 差异较小。太湖水质整体上已处于中度富营养状态，部分区域已呈严重富营养化。 太湖的浮游植物主要由8 大门类组成，分别为蓝藻门、绿藻门、硅藻门、隐 藻门、甲藻门、黄藻门、裸藻门和金藻门。蓝藻、绿藻和硅藻占浮游藻类个体总 量的9 0 左右，其中尤以蓝藻门占绝对优势。蓝藻门全年均能发现，且全湖性分 布。优势种为：铜绿微囊藻( m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s a ) 和水华微囊藻f l o s a q u a e ) 。 太湖浮游植物密度平均值为1 8 7x10 7i n d l ，生物量平均值为5 3 6m g l 一。 浮游植物多样性指数的变化在0 1 6 - 2 4 3 之间，平均为1 0 8 。均匀度指数的变化在 0 0 8 - 4 ) 8 2 之间，平均为0 4 1 。均匀度指数与多样性指数结果都显示太湖水体的状 况处于中度污染状态。 太湖浮游动物中，原生动物常见种为球形砂壳虫( d i f f l u g i ag l o c u l o s a ) 、长圆砂 壳虫( d i f f l u g i ao b l o n g a ) 、钟虫( v o r t i c e l l as p ) ，大弹跳虫( h a l c e r i ag r a n d i n e l l a ) 、 筒壳虫( t i n t i n n i d i u m f l u v i a t i l es t e i n ) 、累枝虫( i s t y t i s 踱) 、坛状曲颈虫( c y p h o d e r i a a m p u l l ae h r e n b e r g ) 。优势种为表壳虫、球形砂壳虫、筒壳虫、累枝虫。轮虫中的 萼花臂尾轮虫( b r a c h i o n u sc a l y c i f l o r u s ) ，龟甲轮虫属( k e r a t e l l as p ) 的三种轮虫全 i 中文摘要 太湖水体富营养化与水生生物群落结构的研究 年都有出现。常见种还有角突臂尾轮虫( b r a c h i o n u sa n g u l a r i s ) ，螺旋龟甲轮虫 ( k e r a t e l l ac o c h l e a r i s ) ；曲腿龟甲轮虫( k e r a t e l l au a l g a ) ，长三肢轮虫( f i l i n i a l o n g i s e t a ) ，针簇多肢轮虫( p o l y a r t h r at r i g l a ) 。枝角类的优势种为象鼻潘( b o s m i n a 踱) 、网纹潘( c e r i o d a p h n i as p ) 、秀体涵( d i a p h a n o s o m as p ) 。桡足类主要是剑水蚤 ( c y c l o p ss p ) ，哲水蚤( s i n o c a l a n u s 圳为次优势种。浮游动物数量变化在4 1 0 9 3 i n d l 。1 到8 6 7 2 0 5 i n d l 。1 之间，均值为3 2 7 7 1 9 i n d l 1 。生物量的变化在1 0 4 m g l 1 到1 1 7 3 m g l 1 之间，均值为5 3 5 m g l 。太湖浮游动物多样性指数的变化在 o 0 3 1 8 8 之间，平均为0 9 0 ，浮游动物多样性指数随着温度升高而升高，且夏秋 的多样性指数大于冬春。 太湖底栖生物种类2 3 种，其中腹足类1 5 种，双壳类1 种，节肢动物4 种， 环节动物3 种。主要的底栖生物种类为双壳类的河蚬( c o r b i c u l a f t u m i n e a ) ，腹足纲 的中华圆田螺( c i p a n g o p a l u d i n ac a t h a y e n s i s ) ，以及环节动物门颤蚓( t u b i f i e x s i n i c u s ) ，出现率分别为7 3 2 ，2 1 4 和4 4 6 。湖心区以河蚬为主要优势种，东 太湖以长角涵螺、光滑狭口螺为优势种，梅梁湾和五里湖的优势种为钩虾及耐污 染的颤蚓。与历史数据相比，底栖生物的种类数明显减少，而耐污性种类的数目 相对增加。 关键词：太湖；富营养化；浮游植物；浮游动物；底栖动物 l i 作者：成芳 指导老师：凌去非 t h ee u t r o p h i c a t i o nc o n d i t i o na n da q u a t ! 1 2 竺竺璺l 皇墅塑! ! 墅堂! 些业兰塑垒! ! 唑! _ _ _ 二_ _ 。一一一 t h es t u d yo fe u t r o p h i c a t i o nc o n d i t i o na n da q u a t i c c o m m u n i t y s t r u c t u r eo ft a i h ul a k e a b s t r a c t t a i h ul a k ei st h et h i r dl a r g e s tf r e s hl a k ei nc h i n a , l o c a t e di nt h es o u t h e r nm a r g i n o ft l l ey a n g t z er i v e rd e l t a , t a i h ul a k eb a s i ni st h em a i nd r i n k i n gw a t e rs o u r c e ，a n d b o t hf l o o ds t o r a g e ，i r r i g a t i o n ，s h i p p i n g ，t o u r i s m ，c u l t u r ea n ds oo n i nt h ep a s t5 0y e a r s ， d u et oi m p r o p e rh u m a na c t i v i t i e sa n de n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o na n do t h e rf a c t o r s o f p r o d u c t i o n ，l e a d i n gt oe u t r o p h i c a t i o n ，w a t e ra l k a l i n i t y , e c o l o g i c a ld e s t r u c t i o na n dt h e d e t e r i c l r a t i o no fw a t e rq u a l i t ya n do t h e re n v i r o n m e n t a li s s u e s e u t r o p h i c a t i o no f t h el a k e i so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tw a t e re n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s s ot h ei n d e xo ft a i h ul a k e w a t e rc h e m i s t r ya n da q u a t i cc o l n l n u n i t ys t r u c t u r ew e r ei n v e s t i g a t e da c c o r d i n gt o a q u a r t e r l yf r o mn o v e m b e r2 0 0 7t oa u g u s t2 0 0 8 w ee v a l u a t et h ea c t u a lc o n d i t i o no fw a t e rq u a l i t ya n dt h em a i np o l l u t i o n so f t a i h u l a k eb yw a y so fw a t e rp o l l u t i o ni n d e xa n dc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so fe u t r o p h i c a t i o n e v a l u a t i o no fw a t e rp o l l u t i o ni n d e xa n a l y s i sr e v e a l e dt h a tt h em a i np o l l u t a n t si nt a i h u l a k ew e r en i t r o g e n ( n ) ，p h o s p h o r u s ( p ) a n do r g a n i co x y g e nc o n s u m p t i o n ( c o d m n ) t o t a lp h o s p h o r u s ( t p ) s h a r e dt h el a r g e s tp o l l u t i o nl o a di n d e x ( 3 4 3 4 5 4 3 4 ) ，t h e a v e r a g ep o l l u t i o ni n d e xf o r4 8 3 6 t n ，t p a n dc o d m nh a ds i g n i f i c a n tp o s i t i v e c o r r e l a t i o n sw i t hc h l o r o p h y l l a ( c h l a ) ，p e a r s o nc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t s w e r eo 7 15 ( p 0 0 1 ) ，0 6 6 6 ( p 0 0 1 ) a n d0 7 4 0 ( p 0 0 1 ) r e s p e c t i v e l y a c c o r d i n gt oc o m p r e h e n s i v e a n a l y s i so fn u t r i t i o n a ls t a t u si n d i c a t o r s ，i ta l s os h o w e dt h a tt l i ( ) v a l u e so f t a i h ul a k e w e r eb e 似e e n6 0a n d7 0i nf o u rs e a s o n s ，、i 廿1am e a nv a l u eo f6 5 5 4 t h es e a s o n a l c h a n g e so fw a t e rq u a l i t yw e r es m a l l i na w o r d ，t a i h ul a k ew a si nam o d e r a t e l y e u t r o p h i c a t i o n ，a n ds o m eo f t h er e g i o nh a ds h o w nas e r i o u se u t r o p h i c a t i o n t h em a i np h y t o p l a n k t o nc o n s t i t u t e8p h y l u m ，t h e r ew e r ec y a n o p h y t a ，c r y p t o p h y t a , p y r r o p h y t a , c h r y s o p h y t a , x a n t h o p h y t a , b a c i l l a r i o p h y t a , e u g l e n o p h y t a a n d c h l o r o p h y t a c y a n o p h y t a , c h l o r o p h y t a a n db a c i l l a r i o p h y t a a c c o u n t e d f o r d h y t o p l a n k t o nw a sa b o u t9 0 o ft h et o t a li n d i v i d u a l s ，e s p e c i a l l y t h ep r e d o m i n a n t s p i e c eo fc y a n o p h y t a c y a n o p h y t ac a nf i n dt h r o u g h o u tt h ey e a ra n do f t h ew h o l el a k e t h ed o m i n a n ts p e c i e sw e r em i c r o c y s t i sa e r u g i n o s aa n dmf l o s a q u a e t h ea v e r a g e 1 1 1 a b s t 翌9 t _ 一e e u t r o p h i c a t i o nc o n d i t i o na n da q u a t i c c o m m u n i t ys t r u c t u r es t u d yo f t a i h ul ! k c d e n s i t yo fp h y t o p l a n k t o nw a s1 8 7 x 1 0 7 i n d l ，t h ea v e r a g eb i o m a s sw a s5 3 6m g l t h ep h y t o p l a n k t o nd i v e r s i t yi n d e xc h a n g e sf r o mo 16t o2 4 3a n dt h ea v e r a g eo f d i v e r s i t yi n d e xw a s1 0 8 e v e n n e s si n d e xc h a n g e sf r o m0 0 8t oo 8 2 、析t l la na v e r a g eo f 0 41 t h er e s u l t so fd i v e r s i t yi n d e xa n de v e n n e s si n d e xs h o w e dt h a tt h es i t u a t i o no f t a i h ul a k ew a sm o d e r a t e l yp o l l u t e d t h ec o m m o np r o t o z o a s p e c i e sw e r ed i f f l u g i ag l o c u l o s a ，d i f f l u g i ao b l o n g a , v o r t i c e l l as p ，h a l c e r i ag r a n d i n e l l a , t i n t i n n i d i u mf l u v i a t i l es t e 玩e p i s t y l i ss p a n d c y p h o d e r i aa m p u l l ae h r e n b e r g d o m i n a n ts p e c i e sw e r et i n t i n n i d i u mf l u v i a t i l es t e i n , v o r t i c e l l as p ，d i f f l u g i ag l o c u l o s aa n de p i s t y l i ss p b r a c h i o n u sc a l y c f fl o r u sa n dt h r e e k i n d so fr o t i f e ri nk e r a t e l l as p o c c u rt h r o u g h o u tt h ey e a r t h ec o m m o mr o t i f e rc o n t a i n b r a c h i o n u s a n g u l a r i s , k e r a t e l l aq u a d a , k e r a t e l l au a t g a , f i l i n i al o n g i s e t a a n d p o l y a r t h r at r i g l a t h ed o m i n a n ts p e c i e so fc l a d o c e r aw e r eb o s m i n as p ，c e r i o d a p h n i a s p a n dd i a p h a n o s o m as p t h ed o m i n a n ts p e c i eo fc o p e p o d aw a sc y c l o p ss p a n dt h e s u b d o m i n a n ts p e c i ew a ss i n o c a l a n u ss p t h en u m b e ro fz o o p l a n k t o nc h a n g eb e t w e e n 4 1 0 9 3i n d l a n d8 6 7 2 0 5h a d l 一，t h em e a n3 2 7 7 1 9 i n d l b i o m a s sc h a n g e s b e t w e e n1 0 4m g l a n d11 7 3m g l ，t h em e a ni s5 3 5 m g l - 1 ，n 圮z o o p l a n k t o n d i v e r s i t yi n d e xc h a n g e sf r o m0 0 3t o1 8 8a n dt h ea v e r a g ew a s0 9 0 ，z o o p l a n k t o n d i v e r s i t yi n c r e a s e da st h et e m p e r a t u r er i s e s ，a n dt h ed i v e r s i t yi n d e xh i g h e ri ns u m m e r a n da u t u m nt h a nw i n t e ra n ds p r i n g t h ei n v e s t i g a t i o no ft a i h ul a k eb e n t h i cc o m m u n i t ys h o w e dt h em a i nb e n t h i c o r g a n i s m sw e r ec o r b i c u l a f i u m i n e a ，c i p a n g o p a l u d i n ac a t h a y e n s i sa n dt u b i f i e xs i n i c u s t h ef r e q u e n c i e so fo c c u r r e n c ea b o u td o m i n a n ts p e c i e sw e r e7 3 2 ，21 4 a n d4 4 6 at o t a lo f 2 3s p e c i e so ft h eb e n t h o sw e r ec o l l e c t e d ：15s p e c i e so f g a s t r o p o d ，1s p e c i e so f m u s s e l s ，4s p e c i e so fa r t h m p o d a , 3s p e c i e so fa n n e l i d a t h em a i nd o m i n a n ts p e c i e si s c o r b i c u l af i u m i n e ai nm i d d l ea r e ao ft a i l ml a k e ，a l o c i n m al o n g i c o r n i sa n ds t e n o t h y r a g l a b r ai ne a s tt a i h ul a k e ，g a m m a r u sa n dt u b i f i e xi nm e i l i a n gb a ya n dl a k ew u l i c o m p a r et ot h eh i s t o r i c a ld a t a ，t h es p e c i e so fb e n t h i co r g a n i s mr e d u c e ds i g n i f i c a n t l y a n dt h en u m b e ro fs t a i nr e s i s t a n c es p e c i e si n c r e a s e d k e y w o r d s ：t a i h ul a k e ；e u t r o p h i c a t i o n ；p h y t o p l a n k t o n ；z o o p l a n k t o n ； b e n t h i co r g a n i s m w r i t t e n b y ：c h e n gf a n g s u p e r v i s e db y ：l i n gq u f e i i v 目录 引 言1 引 吾1 文献综述3 1 湖泊富营养化3 1 1 湖泊富营养化的概述3 1 2 湖泊富营养的危害3 1 3 湖泊富营养化评价4 1 3 1 水生生物评价”5 1 3 2 营养状态指数法6 1 3 3 数学评价法7 2 我国湖泊营养状况8 3 浮游生物、底栖生物生态学相关研究9 3 1 浮游生物群落相关研究9 3 2 底栖生物群落相关研究“11 试验一太湖水质调查与富营养状态评价1 2 l 材料和方法1 2 1 1 采样点的分布。1 2 1 2 水质监测项目及分析方法l3 1 3 营养状态评价方法13 1 3 1 污染指数评价法l3 1 3 2 综合营养状态指数法1 4 2 结果l5 2 1 各物理指标的变化”15 2 1 1 水温”15 2 1 2 水深15 2 1 3 透明度“1 6 2 2 各因子之间的相关关系1 7 2 3 污染指数评价”1 7 2 4 综合营养状态指数法评价1 9 2 4 1 综合评价太湖周年的营养水平1 9 2 4 2 太湖周年营养水平1 9 3 讨论2 l 3 1 太湖主要污染因子“2 1 3 2 太湖水体富营养化状态2 1 试验二太湖浮游生物的群落结构2 3 1 材料和方法2 3 1 1 采样方法2 3 1 1 1 定性样品的采集2 3 1 1 2 定量样品的采集2 3 1 2 计数方法一2 3 1 2 1 细胞数计数方法2 3 1 2 2 生物量计数方法2 4 1 3 数据分析2 5 2 结果2 5 2 1 浮游植物2 5 2 1 1 浮游植物的种类组成、群落结构2 5 2 1 2 浮游植物多样性和均匀度2 9 2 2 浮游动物”2 9 2 2 1 浮游动物的密度和生物量2 9 2 2 2 原生动物3 0 2 2 3 轮虫、枝角类和桡足类的组成及多样性3 0 3 讨论3 2 3 1 太湖浮游植物密度、生物量及优势种”3 2 3 2 太湖浮游植物的多样性3 3 3 3 太湖浮游动物群落结构变化3 3 3 4 太湖浮游生物与富营养化指数之间的关系3 4 试验三太湖底栖生物的群落结构“3 5 1 材料和方法3 5 1 1 采样点的设计3 5 1 2 采样方法3 5 2 结果3 5 2 1 太湖底栖生物的种类组成及优势种3 5 2 2 各采样点底栖生物的密度及生物量的变化“3 7 3 讨论3 9 3 1 底栖生物组成和优势种的变化3 9 3 2 富营养化与大型底栖动物多样性的关系4 0 结论”4 1 参考文献”4 2 附录太湖浮游生物组成5 4 攻读学位期间本人公开发表的论文、论著6 6 致谢6 7 太湖水体富营养化与水生生物群落结构的研究引言 引言 太湖是我国的第三大淡水湖泊，位于长江三角洲南缘，流域包括无锡、苏州、 湖州等3 8 个市县。相连通河流计2 2 0 多条，面积为2 4 2 8 平方公里，平均深度为 1 8 9m ，最大深度2 6r n ，湖泊总蓄水量4 4 3x1 0 9 m 3 ，为一典型的浅碟形湖泊，是 太湖流域内的主要饮用水水源，并兼有蓄洪、灌溉、航运、旅游、养殖等功能。 近5 0 年来，由于人类不当的生产活动和环境污染等原因，导致太湖水体富营养化、 水质碱化、生态破坏以及水质恶化等环境问题不断出现。其中太湖的富营养化成 为最重要的水环境问题之一。水体富营养化是由于水体中氮、磷等营养物质大量 积累而引起藻类过度增殖，导致水质恶化，水体功能失调的现象。其本质问题是 水生生物多样性的破坏，由此造成系统丧失自我维持、自我调节的能力与系统平 衡的稳定性，并最终导致水生生态系统的破坏和环境问题的进一步加剧。 水环境中污染物对环境的影响，可以通过浮游生物群落结构的变化显示，浮 游植物是水生态系统中的初级生产者，是整个水生态系统中物质循环和能量流动 的基础。它对水体营养状态的变化能迅速做出响应。由于浮游植物的群落结构与 其生活水域的水质状况密切相关，在不同营养状态的水体中，分布着不同群落结 构的浮游植物，故浮游植物群落结构能够综合、真实地反映水体生态环境状况。 浮游动物作为水生环境中食物链的重要组成部分，其种类组成与数量变化与其它 水生生物如浮游藻类、捕食性鱼类、底栖动物等有密切的关系，同时浮游动物还 受水环境本身物理化学因素的制约。因此，水体中浮游生物的群落生态特征可以 反映水体的不同营养状态。 大型底栖无脊椎动物是水生态系统重要的生态类群，它们既是鱼类的天然食 物资源，又在调节水生态系统的物质循环和能量流动中发挥着重要的功能。底栖 动物对环境变化反应敏感，当水体受到污染时，底栖动物群落结构及多样性也会 发生改变，因此，其种类和群落特征已作为环境评价指标在湖泊水质监测中得到 广泛应用。 本文对太湖水质理化环境、浮游生物及底栖生物三方面为期一年的调查结果 l 引言 一 奎塑查堡宣萱鲞些兰查竺竺望登董竺塑堕塑塑 - _ - - - - - _ _ - _ _ i - _ - _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ - _ _ - _ _ - _ _ - 一一。 进行分析，了解了太湖目前的水质及水生生物群落结构现状，太湖的湖泊富营养 类型与其群落结构的关系，探讨了太湖水生生物种群的结构及其生态意义，为太 湖的富营养化发展变化原因和趋势、生态环境评价、水环境治理、合理养殖、生 态系统恢复提供理论依据。 2 太湖水体富营养化与水生生物群落结构的研究文献综述 1 湖泊富营养化 文献综述 1 1 湖泊富营养化的概述 湖泊富营养化是由于水体中的氮、磷营养物质的富集，引起藻类及其它浮游 生物迅速繁殖、水体溶解氧量下降、鱼类及其它生物大量死亡、水质恶化的现象【1 1 。 富营养化可分为天然富营养化和人工富营养化。在自然条件下，由于水土流失和 降水输送等过程会使水体中的富营养物质逐渐积累，使一些湖泊从贫营养向富营 养化发展，逐渐由湖泊变成沼泽，最后变成早地，失去湖泊功能。这可能是一个 较漫长的过程，但是人类活动特别是现代生活中人类对环境资源的开发利用，以 及工农业迅速发展将加剧富营养化过程。大量的营养物质进人并积累在湖泊、海 湾中，可导致富营养化在短时期内出现。水体出现富营养化现象时，浮游生物大 量繁殖，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，视占优势的浮游生物的颜 色而异。这种现象在江河湖泊中称为“水华 ，在海水中则叫做“赤潮 【2 】。 进入湖泊水体的氮、磷等营养物的来源是多方面的，富营养化水体中的氮、 磷主要来自未加处理或处理不完全的生活污水、工业废水、有机垃圾、人畜粪便 以及农业化肥，按来源类型可主要分为外源和内源，内源污染主要是底泥及沉淀 物污染【3 】。湖泊外源污染物的控制是湖泊富营养化控制的前提，从很多湖泊治理的 实践看，在外源污染物得到控制和削减的情况下，湖泊水质，特别是藻类水华严 重的状况不能很快得到改善，因此，湖泊内营养盐循环与内源负荷控制、生态系 统调控等受到人们的进一步重视【4 咖。 1 2 湖泊富营养的危害 湖泊是人类重要的自然资源，广泛用于防洪、灌溉、航运，给水和养殖，一 旦湖泊富营养化，其主要危害有：导致水体质量下降，功能减退，水生态系统破 坏，影响水体景观；大量肉眼可见的蓝绿色絮状物漂浮水面，经风浪冲击而聚集 水域沿岸，堆积腐烂，产生恶臭，并扩散到大气中，使周围空气遭受污染；导致 制水供水成本提高，净化系统堵塞，出水中含有异味，人们的饮水质量下降；破 文献综述太湖水体富营养化与水生生 坏天然水产资源，使鱼类资源小型，生物多样性下降，优质水产品 重威胁，爆发性流行病害肆虐：影响水生藻类的恢复，除遮光和营 生藻类可在水生藻类的表面形成一个高p h 值、高0 2 和低c 0 2 的环境，使水生植 被对c 0 2 的可利用性降低，光合作用受阻，以致水体的自净能力减弱，如此种种， 最终均将影响到人类的身体健康，其潜在危害不容忽视，为此，对湖泊富营养化 的治理研究受到普遍重视【7 1 。 1 3 湖泊富营养化评价 湖泊富营养化评价，就是通过与湖泊营养状态有关的一系列指标及指标间的 相互关系，对湖泊的营养状态作出准确的判断。早期的评价以湖泊地理形态特征、 某些物理、化学、生物的水质参数为评价指标，每一指标的分级标准则由研究者 凭经验确定。湖泊的富营养化状况主要取决于湖泊中氮、磷等营养物质含量的多 少。能够直接、间接指示或影响湖泊营养状态类型的指标有c h l a 、t n 、t p 、b o d 、 c o d 、s d 、s s 等，其中，c h l a 是直接反映藻类现存量的指标，被称为“基准因子， t n 、t p 作为藻类增殖的主要限制因子，被称为“重要因子 。在进行湖泊富营养 化综合评价时，c h l a 、t n 、t p 是必须强制进入评价模式的指标【8 】。氮、磷作为藻 类生长的必要营养物质，是水体营养状态的指示性营养元素，许多学者根据水体 总氮、总磷浓度划分营养状态，如t h o m a s 和坂本综合各国湖泊研究状况，提出按 氮、磷水平对湖泊营养状态进行分级 9 1 。评价和控制富营养化生态危害的主要指标 不是毒理指标，或指标离毒性阈值很远，防止水体富营养化的营养物基准主要是 基于生态学原理和方法来制定的1 1 0 1 。能够反映湖泊营养状态的变量很多，但只有 部分指标可用于评价营养状态，不同国家和地区所选取的指标也各不相同【l l 】。由 于藻类的生长繁殖受到水体中氮磷浓度的影响和制约，有的学者提出以藻类的生 产量和生物量划分湖泊营养类另u 1 2 - 1 4 j 。s e i r g e n s e w 、r i c h a r d t h o m p s o n 、美国环保 局、o e c d 等提出根据叶绿素a 含量划分营养类型的标准，以确定叶绿素a 的浓度 与湖泊营养状态的对应关系 1 5 - 1 6 1 。富营养化评价是水质科学管理的基本手段，也 是人类认识水环境的重要途径。其主要目的是通过对某一具体的湖泊或水库的代 表性指标的调查，判断该水体所处的富营养化进程以及其发展趋势，为湖泊水库 的水质管理及富营养化控制提供科学的依据。 4 太湖水体富营养化与水生生物群落结构的研究文献综述 1 3 1 水生生物评价 生物指标如：浮游植物、浮游动物、底栖动物尤其是微型水生生物多样性状 况、群落结构、群落均匀性指数、叶绿素泠量、浮游生物量、优势种等指标都从 侧面反映水体富营养化程度。藻类群落结构能很好地反映水生生态系统的健康和 稳定。浮游生物均匀性指数是群落多样性的重要标志，是反映物种群落稳定性的 重要指标。指数越低群落稳定性越差。不同类型的藻类对n 、p 等营养元素的需求 不同，也即不同营养状态的水生生态环境适宜不同类型的藻类生长。因此，浮游 植物的种类和数量上的变化在一定程度上反映了水体的营养状态。浮游植物密度 与浮游植物的季节性生长特性有关，同时受到水体的有机和无机的污染程度影响。 各点位、各水期的浮游植物密度存在一定的差异，说明空间团块分布比较明显。 湖库的底栖丰度则受水深、水质影响。丰度变化不大，表明底栖环境较为稳定【引。 水生生物评价的常用方法如下： ( 1 ) 多样性指数的评价方法 生物的多样性指数是用于表示多种生物组成的混合生物群落的种类和数量之 间关系的一种指数。多样性指数的计算方法很多，最常用的有： 香农( s h a n n o n ) 多样性指数： h = 一杰( n i n ) l o g ：( j n ) ( 1 ) 式中：d 为多样性指数；n i 为i 属藻类的单位面积上数量，n 为所有藻类的 单位面积上数量，s 为藻类的单位面积属数。在评价中，当指数h = 0 时水体为严 重污染状态，h = o 1 时为重污染，h ，- l 2 时为中污染，h - 2 3 时为轻污染，h 大于3 时为清洁水【1 5 】。 马格里夫( m a r g a l c f ) 多样性指数 d ：盟 ( 2 ) l n 在实际应用中，可以采用水体的藻类多样性指数来判断水体的状况( 多样性指 数越小，湖泊的营养花程度越重) ，而且还可以根据不同时期多样性指数值的计算 结果，判断水体富营养化发展趋势。 ( 2 ) 优势种评价法 不同营养状态的水体存在不同的生物种类，特别是在优势种方面差异明显。 气 文献综述太湖水体富营养化与水生生物群落结构的研究 各种不同营养类型水体中的藻类优势种情况不同：贫营养湖泊中优势种为金藻门 的锥囊藻、鱼鳞藻属，绿藻门的叉链藻、叉星藻属，硅藻门的平板藻、根管藻属； 中营养湖泊中优势种为甲藻门的角藻和多甲藻属，隐藻门的蓝隐藻，硅藻门的脆 杆藻、小环藻属，绿藻门的空星藻、鼓藻；富营养和重富营养型湖泊中优势种为 蓝藻门的微囊藻、金鱼藻、颤藻、束丝藻，平裂藻属，硅藻门的直链藻、针杆藻、 小环藻属及隐藻和裸藻。 ( 3 ) 生物指标( 按照g o o d n i g h tw h i t l y ( 1 9 6 0 ) 年提出的指标计算) 生物指数= ( 水栖寡毛类个体数底栖动物个体数) 10 0 8 0 以上为重污染，6 0 - - 8 0 为不同程度的污染，小于6 0 为轻污染 1 3 2 营养状态指数法 湖泊生态系统是一个复杂的由多种变量因素组成的系统，湖泊的营养状态受 多种因素影响和控制，且各因素之间相互联系，相互影响，这就导致了湖泊生态 系统的繁复变化。因此，营养状态的评价就不能简单的选取孤立的一两个因子， 必须使用多种关键因子应用营养状态指数( t r o p h i cs t a t ei n d e x ，t s i ) 法对湖泊营 养状态进行综合评价。美国科学家c a r l s o n ( 1 9 7 7 ) 提出了以湖水透明度、叶绿素a 浓 度、总磷浓度为指标的湖泊营养状态指数评价法，该方法将这几种指标转化成营 养状态指数从而对湖泊营养状况进行连续分级，并假定湖水中的悬浮物质全部为 浮游植物，湖水透明度则主要受浮游植物丰度的影响，然后以透明度为基准计算 t s i 指数。a i z a k i ( 1 9 8 1 ) 在c a r l s o n 的t s i 指数评价法基础上，提出了改进或修正的 营养状态指数( t s h n ) 法，以叶绿素a 浓度为基准，排除了影响透明度的其它因素 如水中溶解物及其它悬浮物质等。当湖泊营养状态的评价参数被确定后，该湖泊 的营养状态可以用这些参数的状态指数来描述，但这些参数对营养状态的重要性 或作用大小是不相同的，应按照各参数与基准参数的相关程度对不同参数的营养 状态指数进行适当加权，用加权后的综合营养状态指数来判断湖泊的营养状态【l6