【专家视角】巢湖流域水生态系统状况变化研究
添加时间:2024-11-11 14:45:10 作者:湿地科学与管理公众号
来源:湿地科学与管理公众号
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巢湖流域水生态系统状况变化研究
高俊峰1,2 闫人华1,2 蔡永久1,2 王晓龙1,2 夏霆3
1 中国科学院流域地理学重点实验室
2 中国科学院南京地理与湖泊研究所
3 南京工业大学
高俊峰,闫人华, 蔡永久,等. 2024. 巢湖流域水生态系统状况变化研究[J]. 湿地科学与管理, 20(4):21-26
doi:10.3969/j.issn.1673-3290.2024.04.04
基于已开展的巢湖流域水域生物资源调查,综合2013、2023 年水质、浮游植物、着生藻类、底栖动物和大型水生植物等资料,分析巢湖水域生物环境状况变化。结果表明:经过10年治巢项目的实施,巢湖流域整体水质有了明显改善,以南淝河和十五里河的水质改善最为明显。浮游植物群落组成发生较大变化,蓝藻门密度比由33.33%降为2.76%,硅藻门、金藻门密度比由11.43%、0.83%分别上升为26.62%、1.76%。底栖动物多样性呈上升趋势,耐污类群密度呈下降趋势。着生硅藻多样性指数总体呈增长趋势,优势群类依然主要为双壳缝目、无壳缝目和单壳缝目,大型水生植物群落优势种组成变化相对较小。本研究可为山水工程生态修复效果科学评估和生态修复方案制定提供数据支撑。 研究区概况 2023年水域生物资源调查在合肥市巢湖流域水生态系统区域布设样点,范围覆盖巢湖流域山水林田湖草沙一体化保护和修复工程的保护修复单元,修复单元包括:Ⅱ-1环巢湖生态保护带、Ⅱ-2大别山丘陵山地水源涵养与生物多样性维护带、Ⅲ-1杭埠河农业生产与面源防治区、Ⅲ-2白石天河农业生产与面源防治区、Ⅲ-3兆河农业生产与面源防治区、Ⅲ-4裕溪河农业生产与面源防治区、Ⅲ-5柘皋河农业生产与面源防治区、Ⅲ-6南淝河城镇低影响开发与复合生态修复区、Ⅲ-7十五里河城镇低影响开发与复合生态修复区和Ⅲ-8派河城镇低影响开发与复合生态修复区,确定60个样点(图1),其中,水库3个样点,河流57个样点。水域生物资源调查包括水质、浮游植物、着生藻类、底栖动物和大型水生植物,其中水质调查时间为2023年4月,其他调查时间为2023年5月。2013年4月对巢湖流域布设191个样点开展水环境和水生态调查,调查内容包括水化学、浮游藻类、着生藻类、底栖动物和大型水生植物。 水质分析 经过10年治巢项目的实施,巢湖流域整体水质有了明显改善。2013年水质调查中CODMn浓度达5.70mg/L,TP为0.34mg/L、TN为3.54mg/L,NH3-N达1.955mg/L,Mann-WhitneyU检验结果表明,2023年巢湖流域TP浓度较2013年同期显著下降(P<0.05)。2023年巢湖流域水质指标CODMn、TN同比2013年调查也均有明显下降(图2),其中,CODMn浓度降低5.39%,NH3-N浓度降低49.82%,TN浓度降低35.83%。从空间分布来看,在巢湖主要出入湖河流中,南淝河和十五里河的水质改善最为明显,CODMn、TP、TN和NH3-N均有较大幅度的降低。杭埠河和兆河中TP的降低幅度较大,杭埠河TP下降54.55%,兆河下降71.88%。柘皋河NH3-N下降35.3%,TP下降69.2%,白石天河TN、TP总体与2013年持平,裕溪河TN下降57.14%,TP下降68.75%,NH3-N下降20.96%。 浮游植物结果分析 与2013年同期相比,2023年巢湖流域主要水系的浮游植物群落组成发生较大变化,其中,蓝藻门密度比由2013年的33.33%降为2023年的2.76%,硅藻门、金藻门密度比由2013年的11.43%、0.83%上升为2023年的26.62%、1.76%,总体耐污类群密度呈明显下降趋势。流域主要河流点位浮游植物Shannon-Wiener指数、Margalef指数、Simpson指数和Pielou指数由2013年的1.76、0.86、0.48和0.78分别增长至2023年的2.44、1.14、0.88和0.86。南淝河4个生物多样性指数分别由1.91、1.14、0.62和0.75增至2.34、1.18、0.85和0.83,十五里河4个生物多样性指数分别由0.97、0.62、0.5和0.57增至2.6、1.16、0.9和0.9,生物多样性指数增长明显,表明流域及主要河道河流水质污染程度及生境状况总体呈好转趋势(图3)。 着生藻类分析 与2013年同期相比,2023年巢湖流域主要水系着生硅藻优势群类主要为双壳缝目、无壳缝目和单壳缝目,但2013年以双壳缝目密度比例最大,占36.06%,2023年以单壳缝目密度比例最大,占42.24%。2013 年流域主要河流点位着生硅藻Shannon-Wiener指数、Margalef指数、Simpson指数和Pielou指数分别为2.01、1.3、0.22 和0.79,2023 年4 个指数分别为2.13、1.16、0.68 和0.8, 除Margalef指数变化不大外,其余3个指数均增加。南淝河着生硅藻4 个生物多样性指数分别由1.77、1.35、0.31和0.69变化至1.76、0.89、0.61 和0.76,十五里河4 个生物多样性指数分别由1.31、0.85、0.47 和0.54变化至1.53、0.69、0.52 和0.61,生物多样性指数总体增加,表明流域及主要河道河流水质污染程度及生境状况总体呈好转趋势(图4)。 底栖动物分析 与2013年相比,2023年巢湖流域各水系的底栖动物多样性呈上升趋势,耐污类群密度呈下降趋势,显示底质生境质量改善显著,表明近年水污染治理生态效果初显,底栖动物群落多样性和水生植物频度呈恢复增加趋势(图5、表1),改善最为明显的是南淝河、十五里河等。南淝河各样点平均物种数由2013年的6.9种上升至2023年的7.6种,提高了10%;兆河各样点平均物种数由2013年的10.5个上升至2023年的13.0个,提高了23.8%。南淝河底栖动物Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Pielou指数在10年间显著升高(P<0.05),由2013年的0.47、1.0、1.38和0.53提升到2023年的0.55、1.24、1.69和0.67,分别升高了17.0%、24%、22.5%和26.4%。非参数Kruskal-WallisH检验结果显示,杭埠河、柘皋河和裕溪河的底栖动物Pielou指数也显著升高(P<0.05)。十五里河的底栖动物优势种主要是耐污种类霍甫水丝蚓,但其密度显著降低,由2013年的10874个/m2降低至2023年的102个/m2,下降了98.9%;霍甫水丝蚓也是南淝河的优势种,其密度由2013年的9604个/m2降低至2023年的26个/m2,下降了99.7%;派河霍甫水丝蚓密度从204.3个/m2下降至2023年的2.5个/m2,耐污类群在南淝河、十五里河显著下降,表明底质生境显著改善。 大型水生植物分析 水生植物的物种多样性反映了水生生态系统的丰富性和复杂性。2013年调查发现巢湖流域大型水生植物43科83属123种,Shannon-Wiener指数的平均值为1.49。从巢湖湖滨带及主要子流域大型水生植物种类组成情况来看,杭埠河、丰乐河流域水生植物种类最多。与2013年的调查结果相比,2023年巢湖流域水生植物多样性有所降低。2023年巢湖流域水生植物有23科34属38种,Shannon-Wiener指数的平均值为0.34。大型水生植物在杭埠河、南淝河、派河、十五里河、烔炀河、兆河等河均有分布,不同河流之间的植物分布位置具有很强的相似性,多是沿岸带布满挺水植物,岸边沉水植物较多,大型水生植物主要为喜旱莲子草、芦苇、欧菱、香蒲、凤眼莲等(表1)。 2023年巢湖流域总体水质状况优于2013年,特别是南淝河、十五里河CODMn、TP、TN和NH3-N均有较大幅度的降低,派河、杭埠河、兆河等河流水质也有不同程度的改善。近10年来巢湖流域河流浮游植物、着生藻类Shannon-Wiener多样性指数和Margalef多样性指数总体均有增大趋势,其中,十五里河、白石天河、柘皋河等河流多样性指数增大较为明显,表明流域河流水质污染程度总体呈好转趋势,一定程度上表明巢湖流域河流水环境治理及生态修复取得较好成效。近10年来,巢湖流域底栖动物群落恢复态势明显,表现为底栖动物多样性升高,耐污类群密度显著降低,尤以南淝河、十五里河改善最为明显,表明近年来实施治理修复工程的生态改善效果明显。