东平湖大型底栖动物多样性及其环境质量评价
王志忠，王钦东，陈述江，孙栋，巩俊霞，陈金萍，段登选
（山东省淡水水产研究所，山东济南250013）
摘要：于2006年和2007年对东平湖水域2条断面、9个站位的底栖动物进行了3次采样调查，研究了东平湖底栖动物的群落组成和生物多样性；并应用大型底栖动物污染指数（MPI）和生物学污染指数(BPI)对东平湖水域环境质量现状进行了评价。结果表明：已鉴定出底栖动物31种，其中腹足纲10种、瓣鳃纲11种、甲壳纲4种、昆虫纲2种、寡毛纲1种和蛭纲3种。平均栖息密度相对较低，为186.79（±102.35）ind./m2；螺类最多，其次为昆虫类和寡毛类，甲壳类、腹足类和水蛭类所占比例较少。平均生物量为157.72（±188.74）g/m2；腹足类占绝对优势，其次为螺类，昆虫类、寡毛类、甲壳类和水蛭类所占比例较少。随采样时间的推移，底栖动物栖息密度和生物量均逐渐显著降低。底栖动物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数均较低。MPI和BPI评价结果表明：东平湖水域环境质量以轻度污染（轻中污染和轻污染）为主，总体处于良好状态。
关键词：东平湖；底栖动物；物种多样性；环境质量评价
眼睛构造
中图分类号：Q145文献标识码：A文章编号：1004-874X（2011）20-0120-04
Biodiversity of macrozoobenthos and environmental
quality asssment in Dongping Lake
WANG Zhi-zhong,WANG Qin-dong,CHEN Shu-jiang,SUN Dong,
GONG Jun-xia,CHEN Jin-ping,DUAN Deng-xuan
(Freshwater Fisheries Rearch Institute of Shandong Province,Jinan250013,China)
Abstract:In order to understand the biodiversity of macrozoobenthos fauna and environmental quality of Dongping Lake,three times survey was made at2ctions with9sites in2006and2007,with the species composition,biomass,inhabit density,macrozoobenthos pollution index(MPI)value,biological pollution index(BPI)value of macrozoobenthic fauna investigated,and the environmental quality analyzed.A total of31macrozoobenthos species were recorded,including10species gasteropod,11species lamellibranch,4species Crustacea,2species incta,2species annelid oligochaeta and3species hirudinean.The inhabit density was186.79(±102.35)ind./m2, most of which was lamellibranch,then Incta and annelid oligochaeta and the least Crustacea,gasteropod and hirudinean.The biomass was157.72(±188.74)g/m2,most of which was gasteropod,then lamellibranch
and the least Incta,annelid oligochaeta,Crustacea and hirudinean.The inhabit density and biomass significantly decread with the change of investigating time.All biodiversity indexes were small.And the environmental quality assd using MPI and BPI showed that the environmental quality of Dongping Lake was slightly polluted.
Key words:Dongping Lake;macrozoobenthos;biodiversity;environmental quality asssment
东平湖位于山东省中西部，总面积140km2，是山东省第二大淡水湖泊。它具有蓄洪、灌溉、工业用水、水上运输、生活用水等诸多功能，是山东省主要的渔业经济区之一，对山东省的渔业经济发展具有举足轻重的作用。底栖动物作为食物链的重要环节，在湖泊生态系统中有重要功能。目前，对东平湖底栖动物研究方面的报道很少，仅1986年研究报道了东平湖底栖动物的种类组成、栖息密度和生物量[1]，庞清江等[2]对东平湖底栖动物进行了定性调查，并利用轮虫评价了东平湖水体的污染程度；而对于东平湖底栖动物多样性及其环境质量评价的研究尚未见报道。本研究通过对东平湖底栖动物的调查采样，研究了东平湖底栖动物的群落组成和生物多样性，并应用大型底栖动物污染指数（MPI）和生物学污染指数（BPI）对东平湖环境质量进行了评价，旨在为东平湖渔业生态修复和可持续发展与利用提供理论依据。1材料与方法高中几何
1.1站位布设
调查中，在东平湖水域共设调查断面2条，采样站位9个，编号分别为A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4和B5（图1）。
1.2样品的采集、贮存与检测
分别于2006年5月、2006年11月和2007年8月，对东平湖底栖动物进行了3次定量采集。样品用0.02m2的自制“箱式底样采泥器（ZL200820225753.2）”和0.09 m2的自制带网铁夹采集。其中：无水草站位，用自制采泥器采集5次（0.1m2）；有水草站位，首先用自制带网铁夹采集2次（0.18m2），获得附着在水草上的底栖动物，后用自制采泥器采集5次。采集泥样放置于直径0.5cm的分样筛内，加水冲净，拣出底栖动物装于玻璃瓶中，用75%的酒精固定并带回实验室。3d后，在室内进行分类、鉴定、称重、计数和统计等。
1.3生物多样性与生物指数测定
1.3.1生物多样性指数采用Margalef物种丰富度指数
收稿日期：2011-09-19
基金项目：山东省渔业资源恢复行动项目
作者简介：王志忠（1968-），男，高级工程师，E-mail：zhizhongwang@ 广东农业科学2011年第20期
120
9008007006005004003002001000
栖息密度（i n d ./m 2）
A1A2A3A4B1B2B3B4B5
采样站位
图2
东平湖底栖动物栖息密度
2006.052006.112007.08女神节
眼线画法
陈山口闸
腊山昆山金山
东
A4A3A2A1平B5B4
B3B2B1
马端临湖
图1采样站位布设示意图高跟鞋名牌
（D ）[3]、Shannon-Wiener 多样性指数（H '）[4]和Pielou 均匀度指数（J '）[5]等3项指数来测定东平湖大型底栖动物的生物多样性。
Margalef 丰富度指数D=（S -1）/log 2N
抓饭Shannon-Wiener 多样性指数H '=-s
i =1ΣP i （log 2P i ）
Pielou 均匀度指数J '=H '/log 2S
式中，N 为个体总数；P i 为种i 的个体数占总个体数的比例；S 为总种数。
根据蔡立哲等[6]利用Shannon-Wiener 多样性指数（H '）进行沉积环境有机质污染评价的标准，将污染等级分为5类：无底栖动物，严重污染；H ′<1，重污染；1<H ′<2，中等污染；2<H ′<3，轻度污染；H ′>3，清洁。
1.3.2Goodnight-Whitley 生物指数(I GW )[7]
I GW =（寡毛类密度/底栖动物总密度）×100
评价标准：I GW =0~30，清洁；I GW =30~60，轻污染；I GW =60~80，中污染；I GW >80，重污染。
1.3.3生物学污染指数（BPI ）[8-10]计算公式如下：
BPI =lg （N 1+2）/〔lg （N 2+2）+lg （N 3+2）〕
式中，N 1为寡毛类、蛭类和摇蚊幼虫个体数(ind./m 2)；N 2为多毛类、甲壳类、除摇蚊幼虫以外的其他水生昆虫的个体数(ind./m 2)；N 3为软体类个体数(ind./m 2)。
评价标准：BPI <0.1，清洁；BPI =0.1~0.5，轻污染；BPI =
0.5~1.5，β中污染（轻中污染）；BPI =1.5~5，α中污染（重中污染）；BPI >5，重污染。
1.3.4大型底栖动物污染指数（MPI ）[11]计算公式如下：
MPI =10（2+k ）〔Σ（A i -B i ）〕/S 1+k k =|Σ（A i -B i ）|/Σ（A i -B i ）
式中，MPI 为大型底栖动物污染指数；A i 为密度累积百分优势度；B i 为生物量累积百分优势度，即密度优势度大小顺序是第i 个种，其密度累积百分优势度为A i ，生物量优势度大小顺序是第i 个种，其生物量累积百分优势度为B i ；S 为采集到的物种数。当Σ(A i -B i )为正值时，k =1；当Σ（A i -B i ）为负值时，k =-1。值得注意的是，由于密度和生物量是分别排序的，因此A i 与B i 并不一定是指同一物种的
密度和生物量。
根据蔡立哲[11]的研究结果，MPI 污染程度界定为：当
MPI >4，严重污染；MPI =4~0，中度污染；MPI =-6~0，轻度污染；MPI <-6，清洁。
2
结果与分析
2.1
底栖动物群落组成
调查中，共鉴定出底栖动物31种，分属3个门。其中软
体动物门21种（腹足纲10种、瓣鳃纲11种），占67.74%；节肢动物门6种（甲壳纲4种、昆虫纲2种），占19.35%；环节动物门4种（寡毛纲1种、蛭纲3种），占12.90%。
2.2栖息密度
东平湖底栖动物平均栖息密度为186.79（±102.35）ind./m 2，其中2006年5月最高、达340.32（±188.55）
ind./m 2，2006年11月次之、为136.11（±88.28）ind./m 2，2007年8月最低仅83.95（±70.70）ind./m 2。结果表明，随采样时间的推移，底栖动物栖息密度逐渐降低。各采样站位栖息密度以B1最高，其次是B5、A4、B4、B2、A3、B3和A2，A1最低（图2）。
在底栖动物栖息密度组成中，螺类最多，占全部的
55.28%；其次为昆虫类和寡毛类，分别占29.16%和11.06%；甲壳类、腹足类和蛭类较少，分别占2.70%、0.99%和0.81%。随采样时间的推移，螺类、腹足类、甲壳类、寡毛类和蛭类的栖息密度明显降低，而昆虫类则逐渐升高。
2.3生物量
东平湖底栖动物平均生物量为157.72（±188.74）g/m 2，其中2006年5月生物量最高、达440.83（±535.95）g/m 2，2006年11月次之、为26.99（±18.88）g/m 2，2007年8月最低、仅5.35（±3.93）g/m 2。结果表明，随采样时间的推移，底栖动物生物量显著降低，与栖息密度变化趋势一致。各采样站位生物量以A2最高，其次是A3、B2、B5、B1、A4、B4和B3#，A1最低。2006年5月各采样点差别较大，2006年11月和
2007年8月基本无差异（图3）。
在生物量组成中，腹足类占绝对优势，占总生物量的83.27%；其次为螺类的16.06%；昆虫类、寡毛类、甲壳类和蛭类所占比例均较少，分别为0.29%、0.20%、
0.18%和0.01%。随采样时间的推移，螺类、腹足类、甲壳类、寡毛类和蛭类的生物量均显著降低，昆虫类则有所升高。
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2500
2000150010005000生物量（g /m 2）
A1
A2
A3A4B1B2B3B4B5
采样站位
图3
东平湖底栖动物生物量变化
2006.052006.112007.08
表2
东平湖底栖动物H '指数、I GW 、BPI 和MPI 及环境质量评价采集站位A1
A2
A3
A4
B1
B2
B3
B4
B5
采集时间
2006.052006.112007.082006.052006.112007.082006.052006.112007.082006.052006.112007.082006.052006.112007.082006.052006.112007.082006.052006.112007.082006.052006.112007.082006.052006.112007.08
H ˊ0.00-0.000.150.300.000.750.900.920.390.490.360.800.280.450.660.300.300.470.290.300.310.150.330.330.540.34
环境质量重污染严重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染重污染
I GW 0.00-0.000.000.000.0039.130.050.200.000.040.0036.070.100.005.290.000.0041.010.000.002.750.000.000.000.000.00
环境质量清洁
-清洁清洁清洁清洁轻污染清洁清洁清洁清洁清洁轻污染清洁清洁清洁清洁清洁轻污染清洁清洁清洁清洁清洁清洁清洁清洁
BPI 0.220.501.790.330.131.790.791.000.920.120.970.830.731.410.110.620.170.780.680.140.820.380.131.060.080.681.20
环境质量轻污染轻污染重中污染轻污染轻污染重中污染轻中污染轻中污染轻中污染轻污染轻中污染轻中污染轻中污染轻中污染轻污染轻中污染轻污染轻中污染轻中污染轻污染轻中污染轻污染轻污染轻中污染清洁轻污染轻中污染
MPI 0.00-0.00-1.95-0.020.00-9.22-0.17-6.89-0.755.2112.39-12.01-1.64-0.71-8.18-0.85-4.66-3.43-0.63-4.80-0.60-0.1239.5412.20-3.9251.70
环境质量中度污染
-中度污染轻度污染轻度污染中度污染清洁
轻度污染清洁
轻度污染严重污染严重污染清洁
轻度污染轻度污染清洁
轻度污染轻度污染轻度污染轻度污染轻度污染轻度污染轻度污染严重污染严重污染轻度污染严重污染
表1
东平湖底栖动物多样性
丰富度指数多样性指数均匀度指数
注：表中“-”表示由于仅采集到1种或未采集到底栖动物，该项生物指数无法计算，表2同。
2006.052006.112007.082006.052006.112007.082006.052006.112007.08
A1
---0.00-0.00---
A20.730.36-0.150.300.000.060.30-
A30.720.680.860.750.900.920.370.450.58
A40.660.840.960.390.490.360.200.210.16
B11.340.600.600.800.280.450.240.180.28
B21.141.001.000.660.300.300.220.300.30
B30.790.430.500.470.290.300.200.290.30
B40.630.320.510.310.150.330.140.150.21
B50.500.730.650.330.540.340.170.270.17
项
目
2.4生物多样性
由表1可知，东平湖大型底栖动物丰富度指数在2006年5月（春季）最高，2007年8月（秋季）次之，2006年11月（冬季）最低。最高值出现在B2、达1.05（±0.06）；最低值为A1（由于调查中只采集到1种或未采到底栖动
物，丰富度指数无法计算）。
底栖动物多样性指数随采样时间的推移逐渐降低。最高值出现在A3、达0.85（±0.07），最低值还是A1、为0.00或无法计算（表1）。
均匀度指数随采样时间的推移逐渐升高。最高值出现在A3（0.47±0.07），最低值为A1（无法计算）。
2.5环境质量评价
表2表明了依据H '、I GW 、BPI 和MPI 进行的东平湖水
域环境质量评价结果。东平湖大型底栖动物H '均小于1，根据蔡立哲等[6]的评价标准，东平湖水域环境质量为重污染；依据I GW 环境质量评价标准，东平湖水域环境质量以清洁为主，且随采样时间的推移逐渐改善；根据BPI 评价
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标准，东平湖水域以轻中污染和轻污染为主，分别占48.15%和40.74%；由MPI评价结果可知，东平湖水域以轻度污染为主（占51.85%），严重污染、清洁和中度污染站位分别占18.52%、14.81%和11.11%。从表2可以看出，根据BPI和MPI评价结果，东平湖水域环境质量以轻度污染（轻中污染和轻污染）为主，随时间的推移无显著变化。
3结论与讨论
本调查中，已鉴定出东平湖大型底栖动物31种，平均栖息密度为186.79（±102.35）ind./m2，平均生物量为157.72（±188.74）g/m2。底栖动物种数显著高于庞清江等[2]2007年对东平湖报道的29种，同时亦高于武汉南湖30种[12]、镜泊湖26种[13]和洪泽湖8种[14]，但低于鄱阳湖35种[15]、武汉东湖水网区50种[16]和青海湖45种[17]。本调查中底栖动物的栖息密度偏低，低于1986年东平湖调查的588ind./m2[1]，亦低于武汉南湖4437ind./m2[12]、武汉东湖水网区3673 ind./m2[16]、洪泽湖288.3ind./m2[14]和鄱阳湖221.95ind./m2[15]等其他湖泊。本调查中，底栖动物生物量低于1986年东平湖182.57g/m2[1]，亦低于鄱阳湖245.94g/m2[15]和洪泽湖431.7g/m2[14]，但高于武汉南湖17.79g/m2[12]和武汉东湖水网区14.2g/m2[16]。此类差异的存在，主要与调查研究区域所处地理位置及调查时间等因素有关。
本调查中，东平湖底栖动物的栖息密度和生物量均逐渐显著降低。各站位大型底栖动物的栖息密度和
生物量分别以B1和A2最高，均以A1为最低。底栖动物栖息密度随采样时间的推移逐渐降低。各采样站位栖息密度大小顺序依次为：B1>B5>A4>B4>B2>A3>B3>A2>A1。在2006年5月B1站位采集到的螺类、寡毛类和摇蚊幼虫等个体较小的种类数量较多，致使该站位栖息密度达最高值。A1站位栖息密度最低，而B1站位在2006年11月和2007年8月栖息密度则显著降低。究其原因：可能主要是由于A1和B1站位均靠近湖区岸边的村庄，其生态环境受人类活动因素影响较大的缘故。随采样时间的推移，底栖动物生物量也显著降低。各采样站位生物量大小顺序依次为：A2>A3>B2>B5>B1>A4>B4>B3>A1。各采样站位生物量的高低与采集到的种类个体大小有直接的关系。如2006年5月于A2、A3和B5各采集到1只个体较大的褶纹冠蚌，重量分别为215.10g、109.00g和12.40 g；B2则采集到1只重量为18.00g的背角无齿蚌。由此，导致了A2、A3和B2等栖息密度不高的站位而生物量较高。
东平湖底大型栖动物的生物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数数值均较低（表1），均低于镜泊湖[13]、武汉南湖[12]、鄱阳湖[15]和武汉东湖水网区[16]。东平湖大型底栖动物Shannon-Wiener多样性指数均小于1，表明东平湖水域环境质量为重污染；依据I GW环境质量评价标准，东平湖水域环境质量以清洁为主，且随采样时间的推移逐渐改善；根据BPI评价标准，该水域以轻中污染和轻污染为主；根据MPI评价结果，该水域亦以轻度污染为主。不同评价指标中，仅BPI和MPI对东平湖水域环境质量的评价结果基本一致。I GW是由寡毛类的个体数与底栖动物总个体数的比值来决定的，而寡毛类
个体数量与鲤鱼、鲫鱼等底层鱼类的捕食有关，因此不适于湖泊水质评价[18]；Shannon-Wiener多样性指数在某些污染区域不能很好地反映优势种类的更替，也不能反映出密度的变化[6]；而大型底栖动物污染指数MPI则是建立在将ABC法数字化的基础上，考虑了密度、生物量和种类数等参数，具有反应灵敏，评价结果比种类多样性指数更符合实际的优点[11]，同时，本调查研究中BPI与MPI评价结果一致。故而，本调查综合选择MPI和BPI生物指数进行东平湖水域环境质量评价。据此可知，东平湖水域环境质量以轻度污染（轻中污染和轻污染）为主，总体状况良好。
大型底栖动物能够降低水体营养物质及有机物的含量，净化水体，具有“生物过滤器”的作用，因此宜进一步加强对东平湖底栖动物的保护，确保其栖息密度和生物量的稳定性与生物多样性，提高底栖动物在东平湖生态环境修复与改善中的作用。
参考文献：
[1]黄河水系渔业资源调查协作组.黄河水系渔业资源[M].沈阳：辽
宁科学技术出版社,1986.
[2]庞清江，亓剑，齐磊，等.东平湖水生物现状及水质分析[J].山东农
业大学学报(自然科学版),2007,38(2):247-251.
[3]Margalef R.Perspective In Ecological Theory[M].Chicago:Univ
Chicago Press,1968.
[4]Shannon C E,Weaver W.The mathematical Theory of Communi-
cation[M].Urbana IL:University of Illinois Press,1949.
[5]Pielou E C.Ecological Diversity[M].Wiley：Inters(New York),1975.
[6]蔡立哲，马丽，高阳，等.海洋底栖动物多样性指数污染程度评价
标准的分析[J].厦门大学学报,2002,41(5):641-646.
[7]Goodnight C J,Whitley L S.Oligochaetes as indicators of
pollution.Proceeding of15th Annual Water Conference[C].
Indian-na:Purdue University,Lafayette,1960,160:139-142.
[8]蔡晓明，任久长，宋志祥，等.青龙河底栖无脊椎动物群落结构及
其水质评价[J].应用生态学报,1992,3(4):364-370.
[9]李中宇，胡显安，王岚.从底栖动物群落看江水污染情况[J].黑龙
江环境通报,2001,25(2):66-67.
[10]周凤霞.生物监测[M].北京：化学工业出版社,2006.
[11]蔡立哲.大型底栖动物污染指数(MPI)[J].环境科学学报,2003,23
(5):625-629.
[12]王银东，熊邦喜，杨学芬.武汉市南湖大型底栖动物的群落结
构[J].湖泊科学,2005,17(4):327-333.
[13]刘曼红，马成学，左彦东，等.镜泊湖大型底栖动物群落调查[J].水
生态学杂志,2009,2(4):1-7.
[14]严维辉，潘元潮，郝忱，等.洪泽湖底栖生物调查报告[J].水利渔业,
数控车床操作入门
2007,27(3):65-66.
[15]欧阳珊，詹诚，陈堂华，等.鄱阳湖大型底栖动物物种多样性及资
源现状评价[J].南昌大学学报(工科版),2009,31(1):9-13.
[16]王琴，王海军，崔永德.武汉东湖水网区底栖动物群落特征及其水
质的生物学评价[J].水生生物学报,2010,34(4):739-746.
[17]杨洪志，王基琳.青海湖底栖生物及其生产力分析[J].青海科技,
1997,4(3):36-39.
[18]王银东，熊邦喜，杨学芬.用大型底栖动物对武汉南湖水质的生物
学评价[J].环境污染与防治,2006,28(4):312-314.
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