張 皓，徐東炯，陳志寧，湯 云

城市化是當前我國經濟社會發(fā)展的主導內容之一，城市人工濕地是城市的人居環(huán)境設施，同時也是城市的生態(tài)基礎設施，其獨特的美學價值以及改善環(huán)境的生態(tài)價值備受重視，成為城市人居環(huán)境及生態(tài)環(huán)境建設的重要內容［1-8］。長期以來，在人口、經濟的雙重壓力下，城市人工濕地普遍遭到破壞［7-10］。以常州市為例，近年來城市人工濕地面積明顯減少，污染加重，功能退化，環(huán)境自凈能力減弱，環(huán)境承載能力降低，濕地的水生生物消亡，水體荒漠化趨勢明顯。該文通過對常州市范圍內具有代表性的3 塊人工濕地浮游生物多樣性狀況的調查研究，初步掌握常州地區(qū)城市人工濕地的生態(tài)現狀和存在的問題，從而為摸索出一套科學的城市人工濕地建設發(fā)展模式提供必要的理論支撐。

1 實驗部分

1.1 樣地選擇

在常州市范圍內選取了代表性的軟件園濕地、荊川公園濕地和五星公園濕地3 塊人工濕地(見圖1)作為研究對象。3 塊人工濕地建成于2002—2003年，其中軟件園濕地的建設注重濕地的自然聯系，大量保留自然緩坡的堤岸，使濱岸植被有較好的恢復，濱岸動物有較理想的棲息場所，且與周邊較好水質的水系連通，并有閘口控制，既保持了水體與陸地的生態(tài)聯系，又維護了水生生物傳播、擴散、遷徙、洄游的通道，還能充當水系生態(tài)廊道的功能;荊川公園濕地水體基本與外界隔離;五星公園濕地更注重濕地的景觀美學效果，水體底部由大量的建筑垃圾襯底，水體和陸地之間由垂直的混凝土或磚石堤岸相隔離，同時雖然與外來水系相連通，但無閘口控制，導致外部來水對濕地自身水體產生較大沖擊。它們分別是城市人工濕地2 種不同建設理念和方法的典型代表，且作為城市人工濕地公園，3 塊研究樣地的水域面積(軟件園6.4 hm2，荊州公園2.2 hm2，五星公園3.5 hm2)都不是很大，代表了城市人工濕地(公園)的普遍情況;同時，它們具有大致一致的規(guī)模及建成時間，具有一定的可比性;它們作為新建的城市人工濕地應當具有一定的穩(wěn)定性;作為城市建成區(qū)內的城市人工濕地，具有較強的可達性及可操作性。

圖1 各樣地地理位置示意圖

1.2 點位布設

根據3 塊研究樣地水域面積的大小、位置、外河情況等確定調查點位:在軟件園的西部、南部和東部水域各設一個調查點位;在荊川公園的東部、西部水域各設一個調查點位;在五星公園的東部、西部水域各設一個調查點位(圖2)。

圖2 調查點位分布圖

1.3 采樣方法

對研究樣地的實地考察發(fā)現，部分樣地會定期在夏、冬季開展換水和清淤工程，為了避免相關工程對研究結果造成影響，增加研究結果的可比性，最終確定分別在春、秋季對研究樣地的浮游生物各進行1 次樣品采集，浮游植物、輪蟲和原生動物的定量樣品用1 L 的定量采水器采集，浮游植物、輪蟲和原生動物的定性樣品用25 號浮游生物網采集，枝角類和橈足類的定性定量樣品均用13 號浮游生物網采集。采集完的樣品需添加魯哥試劑固定并帶回實驗室準備鏡檢。鏡檢時，浮游植物、原生動物吸取0.1 mL 樣品注入0.1 mL 計數框，在10×40 倍或8×40 倍顯微鏡下計數，浮游植物計數100 個視野，原生動物全片計數;輪蟲則取1 mL 注入1 mL 計數框內，在10×8 倍顯微鏡下全片計數;枝角類和橈足類取5 mL 注入5 mL 計數框內，在10×20倍倒置顯微鏡或解剖鏡下全片計數。詳細步驟可參考湖泊富營養(yǎng)化調查規(guī)范等相關資料［11-12］。

1.4 評價方法

采用物種分類單元數(S)、Shannon-Wiener 多樣性指數(H')、物種優(yōu)勢度指數(λ)對各研究樣地的浮游生物進行分析［8-10］。

式中:Pi代表第i 個物種的相對多度或相對顯著度;N 代表所有物種的個體數之和;Ni代表第i 個物種的個體數;一般情況下，H'值越大多樣性越高，λ 值越小多樣性越高。

2 結果與討論

2.1 各樣地浮游生物構成情況

由表1可見:3 塊研究樣地共發(fā)現浮游生物170 種，其中軟件園115 種，包括86 種浮游植物、9 種原生動物、9 種輪蟲和11 種枝角類橈足類;荊川公園106 種，包括81 種浮游植物、9 種原生動物、8 種輪蟲和8 種枝角類橈足類;五星公園103種，包括79 種浮游植物、6 種原生動物、6 種輪蟲和12 種枝角類橈足類。而各研究樣地的浮游生物優(yōu)勢種也各有不同，軟件園以嚙蝕隱藻(43%)、鈴殼蟲sp.(34%)、壺狀臂尾輪蟲(32%)、中華窄腹劍水溞(33%)為優(yōu)勢種;荊川公園以美麗顫藻(43%)、異胞蟲sp.(99%)、萼花臂尾輪蟲(38%)、中華窄腹劍水溞(49%)為優(yōu)勢種;五星公園以小顫藻(25%)、叉口砂殼蟲(41%)、萼花臂尾輪蟲(26%)、盤腸溞屬sp.(27%)為優(yōu)勢種。從調查結果可以看出，3 塊人工濕地中，軟件園的浮游生物物種總分類單元數最高，多樣性較好，荊川公園次之，五星公園最差。同時，可以發(fā)現3 塊人工濕地的浮游生物中浮游植物數量遠高于其他種類，且除軟件園外，另2 塊人工濕地的浮游植物優(yōu)勢種均屬藍藻門，說明這2 塊人工濕地的水體均存在不同程度的富營養(yǎng)化趨勢。通過對3 塊人工濕地的主要水質指標進行監(jiān)測，計算出3 塊人工濕地的綜合富營養(yǎng)化指數。從表2可以看出，綜合富營養(yǎng)化指數從小到大順序依次為軟件園＜荊川公園＜五星公園。這一結果正好與上文浮游生物群落結構的結果相吻合，再次證明軟件園的水體富營養(yǎng)化程度最輕，水質較好，浮游生物群落結構較完整，多樣性較高，而荊川公園和五星公園都存在不同程度的富營養(yǎng)化趨勢，其中五星公園水體的富營養(yǎng)化狀況較為嚴重。究其原因，可能是由于軟件園連通的外來河水均有溢洪閘控制，在保證其與公園內部水體有一定水體交換次數和頻率的基礎上，有效減輕了來水污染物對內部水體的沖擊，同時保證濕地水質長期穩(wěn)定在一個良好水平，可抑制水體的富營養(yǎng)化;而與五星公園連通的外來河水沒有任何閘口控制，大量污染物對濕地內部水體造成沖擊，導致濕地水質惡化，富營養(yǎng)化趨勢明顯;荊川公園則由于水體較為封閉，缺乏與外部水體的連通交換，導致內部水體長期呈滯流靜止狀態(tài)，配合光照和人為干擾等因素的影響，極易引發(fā)水體的富營養(yǎng)化。此外，軟件園的浮游生物種類構成較為均勻，除浮游植物外的其他浮游生物種類均明顯多于另2 塊人工濕地，說明軟件園水體的浮游生物群落結構更為合理，從一定程度上反映出其生境狀況較為良好。

表1 3 塊人工濕地浮游生物調查結果統(tǒng)計表

表2 3 塊人工濕地水質綜合富營養(yǎng)化結果比較

2.2 各樣地浮游生物多樣性比較

由圖3、圖4可見，各樣地浮游生物的Shannon-Wienner 指數從大到小順序為軟件園＞荊川公園＞五星公園，物種優(yōu)勢度從大到小順序為荊川公園＞五星公園＞軟件園?？梢园l(fā)現，軟件園的浮游生物Shannon-Wienner 指數最高，物種優(yōu)勢度最低。說明在3 塊人工濕地中，軟件園的浮游生物多樣性最好。這可能由于軟件園生態(tài)濕地人工改造較少，最大程度地保留了原有的自然風貌，因此其水體中浮游生物的群落結構未受到過多破壞，多樣性得以保留，這也與高輝巧等［14］進行的城市人工濕地景觀建設與生物多樣性保護研究結果相符;五星公園由于在設計和建設過程中過分注重美學效果，不但用混凝土或磚石雕塑成得各種造型取代了自然堤岸，使水體與陸地的生態(tài)系統(tǒng)相隔離，還使用了大量建筑垃圾襯底取代了原有的軟質淤泥，進一步破壞了該區(qū)域原有的生態(tài)環(huán)境，導致生態(tài)失衡，從而嚴重影響了浮游生物的多樣性;荊川公園則是由于設計時未能考慮到保持水體連通性，導致內部水體封閉滯流，長期得不到換水，極易形成水體富營養(yǎng)化，導致浮游生物群落結構失衡，影響其多樣性。

圖3 各樣地浮游生物Shannon-Wienner多樣性指數的比較

圖4 各樣地浮游生物物種優(yōu)勢度的比較

3 結論

通過調查發(fā)現，不同的設計和建設風格對城市人工濕地的浮游生物群落多樣性影響較大，并隨著時間推移可能形成極大的環(huán)境生態(tài)差異。從結果上看，浮游生物種類數從大到小順序為軟件園＞荊川公園＞五星公園，浮游生物的Shannon-Wienner 指數從大到小順序為軟件園＞荊川公園＞五星公園，物種優(yōu)勢度從大到小順序為荊川公園＞五星公園＞軟件園，濕地水體的綜合富營養(yǎng)化指數從大到小順序為五星公園＞荊川公園＞軟件園。因此軟件園無疑是3 塊樣地中浮游生物群落狀況最佳、生態(tài)完整性保持最好的人工濕地，它的設計與建設理念值得借鑒。建議在人工濕地的建設中應首先注意內外部水體的連通性，在此基礎上應當對外部水源進行適當的控制，避免來水污染物的強力沖擊。在人工濕地的建設中應注重自然與美學的結合，應盡可能使用自然堤岸，使公園內部水體與陸地的生態(tài)系統(tǒng)相聯通，保持水體底部的軟質淤泥，為不同水生生物群落恢復繁衍提供良好的生境條件。

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