滆湖大型底栖动物群落结构及其与环境因子之间关系的研究

摘要

大型底栖动物是水生态系统的重要组成部分，在物质循环、能量传递、生物生产和信息传递上具有不可替代的作用，并在很大程度上反映了整个水生态系统的健康状况。本研究较为系统对滆湖的大型底栖动物种类组成、空间分布、季节变化及生物多样性进行了研究，同时分析了大型底栖动物群落结构与环境因子之间的关系，并对滆湖进行了污染评价，为滆湖的生态修复和综合治理提供科学依据。主要研究结果如下： 1、于2013—2014年对滆湖20个采样点的大型底栖动物按季节进行了8次调查。共采集到大型底栖动物25种，其中软体动物3种，占12%，摇蚊幼虫12种，占48%，寡毛类4种，占16%，甲壳类4种，占16%。优势种为霍甫水丝蚓、苏氏尾鳃蚓、中国长足摇蚊和太湖裸须摇蚊。摇蚊幼虫和寡毛类存在显著的空间和季节变化，其中霍甫水丝蚓在湖南区的密度显著大于湖北区(P<0.05)，中国长足摇蚊在湖南区的密度显著大于湖中区(P<0.05)，冬季寡毛类密度和生物量均明显高于夏季，并且冬季寡毛类生物量也明显高于秋季（P<0.05）。生物多样指数较小，Shannon-Wiener指数、Margalef指数、Pielou指数、科级生物指数（FBI）和生物学污染指数（BPI）对水质进行综合评价，结果显示滆湖处于中到重度污染水平。 2、于2013—2014年对滆湖20个采样点的14项水环境指标进行了逐月监测。对水体的理化因子进行了主成分分析，并对主要水体因子的空间分布和季节变化进行了分析，同时通过综合营养状态指数对水质进行了评价。结果表明，影响滆湖大型底栖动物群落结构的主要水环境因子为TN、NH+4-N、NO-3-N、T、TP、PS和DO。主要水环境因子存在显著的空间和季节变化，其中湖北区TN和NO-3-N浓度显著高于湖中区（P<0.05），并且湖中区显著高于湖南区（P<0.05），由北向南呈递减趋势，湖中区TP浓度显著高于湖南区（P<0.05），湖南区DO浓度显著高于湖中区（P<0.05），湖中区显著高于湖北区（P<0.05），由北向南呈递增趋势；并且春季NO-3-N浓度显著高于秋季（P<0.05），冬季TN浓度均显著高于秋季（P<0.05），冬季 NH+4-N浓度显著高于夏季和秋季（P<0.05），冬季 DO浓度也显著高于夏季（P<0.05）。综合营养状态评价中，滆湖全湖水质均处于富营养化水平，其中大部分样点处于中度富营养化水平。 3、于2014年1月采集了滆湖湖北区、湖中区和湖南区共20个沉积物样品。分析了沉积物营养盐和重金属的水平分布特征，并对营养盐及重金属的污染特征和来源进行了研究。结果表明，滆湖沉积物总氮（TN）和总磷（TP）的平均含量分别为2207.94和708.62 mg·kg-1，其中湖中区和湖南区TN及湖中区TP含量显著大于湖北区；重金属（Zn、As、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd、Hg）的平均含量分别为766.59、350.66、307.98、59.54、122.67、168.97、2.34和0.41 mg·kg-1，其中湖中区的Cu含量显著大于湖北区，湖中区的Zn含量显著大于湖南区，其它重金属元素含量在3个湖区的差异性不显著（P<0.05）。除TP、Cu和Hg与粒径之间有一定的相关性，其它元素与粒径的相关性不明显。营养盐污染评价中，综合污染指数(PI)表明滆湖处于严重污染，且湖中区和湖南区比湖北区污染更为严重。潜在生态风险评价中，重金属Cd、As和Hg均已达到很强到极强污染程度，其余重金属则处于轻微到中等污染水平，重金属潜在生态风险指数(RI)表明滆湖沉积物存在很强到极强的潜在生态风险，其中Cd、As和Hg对RI的贡献最大。 4、通过对滆湖大型底栖动物群落结构与环境因子进行相关性分析的结果表明，寡毛类的密度和生物量与TN和NO-3-N均呈现显著负相关关系；摇蚊幼虫的密度与T呈现极显著正相关关系，与TN、NO-3-N和Zn呈极显著负相关关系，生物量与T呈现显著正相关关系，与TN和NO-3-N呈极显著负相关关系，与TP和Zn呈现显著负相关关系，种类数与T呈现极显著正相关关系，与TN和Zn呈显著负相关关系，与NO-3-N呈极显著负相关关系；甲壳类密度、生物量和种类与Cr均成显著正相关关系；Cd的含量与H’呈显著负相关关系。总体分析表明，水体中TN和NO-3-N及表层沉积物重金属Zn和Cd是影响滆湖大型底栖动物群落结构的主要环境因子，环境变量可以较好的解释主要类群的变化。

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第一章 引 言

1.1 底栖动物研究概况

1.2 沉积物营养盐和重金属的污染评价研究概况

1.3 研究目的与意义

1.4 研究内容与技术路线

第二章 研究区域概况及研究方法

2.1 研究区域概况

2.2 研究方法

第三章 滆湖大型底栖动物群落结构特征及水质生物学评价

3.1 大型底栖动物种类组成

3.2 大型底栖动物空间分布

3.3 大型底栖动物季节变化

3.4 多样性及水质生物学评价

3.5 小结

第四章 水体理化因子分布特征及其对底栖动物的影响

4.1 水体理化因子的PCA分析

4.2主要水体理化因子的时空特征

4.3 水质评价

4.4 大型底栖动物群落结构与水环境因子之间的关系

4.5 小结

第五章 表层沉积物营养盐和重金属分布特征及其对底栖动物的影响

5.1 表层沉积物营养盐和重金属空间分布

5.2 滆湖表层沉积物的环境质量评价

5.3 表层沉积物营养盐和重金属对底栖动物群落结构的影响

5.4 小结

第六章 讨论

6.1 大型底栖动物群落结构特征

6.2 滆湖表层沉积物营养盐和重金属的空间分布

6.3 滆湖大型底栖动物与环境因子之间的关系

第七章 结论与不足

7.1 结论

7.2 不足

参考文献

附录

附录一 滆湖大型底栖动物种类和分布

附录二 攻读硕士学位期间主要科研成果

致谢