湿地是最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一(崔保山等，1999).随着工农业生产的迅速发展，大量工业废水和生活污水排入湿地(尚佰晓等，2014)，再加上非点源污染的协同影响，导致水质下降，并引起浮游生物种群动态和群落结构与功能变化，进而造成湿地富营养化，严重影响了湿地生态服务功能的发挥.

湿地富营养化评价可准确反映湿地水质与受污染程度，为湿地修复提供科学依据.目前较为常用的富营养化评价方法主要包括营养状态指数法与浮游生物指示法.营养状态指数法主要针对湿地水质指标(如TN、TP等)进行采样分析，来判断水体富营养化状态，但分析的水质指标有限，且测定结果多反映的是采样时短期水质理化状况，易受温度、降水、径流及其它因素的影响(孙志强，2013；武士蓉等，2013；张永生，2013)，不足以全面客观反映湿地水体长期富营养化状态(邹曦等，2011).浮游生物群落结构在外界干扰下具有相对稳定性(姜忠峰等，2014)，其群落组成结构及分布特点可反映水体富营养化水平(林秋奇等，2003；江源等，2011)，且浮游生物对营养物质变化所导致的影响具有累积与富集效应，可反映水环境长期污染与变化趋势(Forsberg et al., 1980；钱奎梅等，2008；姜英等，2010)，并可反映湿地所受的综合干扰与影响，在湿地生态评价中得到较多的应用.将营养状态指数法与浮游生物指示法相结合，在水质理化指标检测的基础上，结合浮游生物数量、群落特征的识别与分析，全面判断湿地富营养化状态，可准确、全面反映湿地水环境短期变化与长期作用累积影响.

汉石桥湿地位于北京市顺义区，面积为1900 hm²，湿地内芦苇面积约为200 hm²，被誉为“京郊小白洋淀”，是北京市现存唯一大型芦苇沼泽湿地，也是多种珍稀水禽的栖息地，在北京地区自然保护区网络中具有重要的作用，有极大的保护和科研价值.由于湿地公园的开放，游客数量激增，汉石桥湿地生态遭受一定的影响，中水补给及非点源污染导致营养物质进入湿地，使湿地呈现富营养化状态(黄小波，2009)，影响到湿地生态功能的发挥.

因此，本文以汉石桥湿地为研究对象，进行水质、浮游植物、浮游动物的分类监测与调查，利用营养状态指数法、浮游植物评价法和浮游动物评价法3种方法，全面比较与分析湿地富营养化状态，以揭示汉石桥湿地水体富营养化现状，为其修复与治理提供科学的依据.

汉石桥湿地包括核心区与非核心区两部分，核心区与非核心区间水面不连通，非核心区各个功能区间互相连通.结合地形及流动性调查，湿地基本为静水状态，补水量较大时，有自北向南的微弱水流流动.结合功能分区及水流流向，本研究设置7个采样点(图 1)，覆盖湿地各个功能区，包括湿地核心区3个点位、湿地植物园、野钓区、娱乐区及双子湖各1个点位.因核心区面积较大，因此，在中水入口(1^#)、出口处(3^#)各加设1个采样点.

图 1(Fig. 1)

图 1 采样点位置分布 Fig. 1 Distribution of sampling sites

于2013年4—10月进行样品采集，每月下旬采样1次，11月下旬至次年3月为湖面冰封期，未进行采样.调查内容包括湿地水质、浮游植物、浮游动物，并处理分析得到相应数据.水质监测指标主要包括COD、TN、TP及Chla.浮游植物样品进行分类鉴别及各门类细胞计数，浮游动物方面包括分类鉴别及种类计数.

样品采集及分析测定主要参照《湖泊富营养化调查规范》(第2版)要求进行(金相灿等，1990).水样采集时使用有机玻璃采水器取表面0.5 m处的表层水；浮游植物用25号浮游生物网在表层水中缓慢拖曳采集进行定性分析，并取1 L水样加鲁哥试剂固定进行定量分析；枝角类和桡足类分析时取10 L水样，用25号浮游生物网过滤，加入2~3滴甲醛溶液固定.

对2013年4—10月的水质监测数据进行分析，依据冯成洪(2004)的研究，选取COD、TN、TP、Chla 4个指标作为评价参数进行相关加权营养状态指数计算，具体评价过程为：Chla被选为基准指数，COD、 TN、TP为附加指数进行计算.计算公式如下：

式中，TSI表示综合营养指数，TSI(i)为第i个指标的营养指数，m为总的评价因子个数，w_i为第i个指数的权重，其计算公式如下：

式中，r_ij表示第i个参数与Chla的相关系数，m表示评价参数个数.评价参数与Chla的相关系数可通过相关分析获得.参照TSI与营养类别的对应关系(表 1)，判断与评价湿地的营养类别.

表1(Table 1)

表1 TSI与营养类别的对应关系 Table 1 Corresponding relationship of TSI and nutrition category

表1 TSI与营养类别的对应关系 Table 1 Corresponding relationship of TSI and nutrition category 贫营养 中营养 富营养 轻度 中度 重度 TSI＜30 TSI＜50 50＜TSI＜60 60＜TSI＜70 TSI＞70

不同营养状态的水体中存在不同的生物种类，特别是在优势种方面差异明显(金相灿等，1990).浮游植物作为水生生态系统的主要初级生产者，与富营养化关系最为密切，且藻类的营养生态位比较广，在各营养条件下均能生长(林秋奇等，2003)，且不同类群对水环境变化的敏感性和适应能力各异(李夜光等，2006).已有研究也证明了浮游植物在水环境污染调查中的指示作用较强(Forsberg et al., 1980)，尤其是部分种类对外界干扰与变化极为敏感.贫营养水体中的浮游植物以金藻、黄藻类为主，中营养型水体中常以甲藻、隐藻、硅藻类占优势，富营养型水体则常以绿藻、蓝藻类占优势(金相灿等，1990).本文中以优势度的方法来确定优势种，并以优势种来判断湿地富营养化水平.优势度Y的计算公式如下(Mcnaughton，1967)：

式中，N为样品中所有藻类的总细胞数，n_i为第i种藻类的细胞数，f_i为第i种藻类在各样点出现的频率.本研究中，将优势度Y>0.02的藻种定为优势种.

基于浮游动物的富营养化评价采用指数与数量相结合的方式.E/O指数法是浮游动物中富营养型种(E)和贫营养型种(O)种数的比值(Hakkari，1978)，在水体污染与营养状况评价中有较为广泛的应用(李共国等，2003；陈立婧等，2009)，其评价标准见表 2.浮游动物数量评价方面，借鉴浮游动物划分水库营养水平的标准(SL 218—1998)，并依据湿地的特点进行了适当修改(张强，2013)，具体评价标准见表 2.

表2(Table 2)

表2 浮游动物E/O指数与数量法评价标准 Table 2 Eutrophication assessment st and ards for E/O and number of zooplankton

表2 浮游动物E/O指数与数量法评价标准 Table 2 Eutrophication assessment st and ards for E/O and number of zooplankton 类型 E/O 数量/(ind·L-1) 贫营养型 <0.5 <1000 中营养型 0.5~1.5 1000~3000 富营养型 >1.5 >3000

利用营养状态指数法计算的汉石桥湿地富营养化评价结果见表 3.结果表明，TSI指数分布具有明显的时空异质性.TSI在1^#点位出现最大值，在生态调查期的各个月份均为重度富营养；其次为2^#、3^#点位，在各个月份均为富营养；TSI最小值出现在7^#点位.综合来看，核心区的富营养化程度较高，3个点位7个月份均处于富营养状态；非核心区的富营养化水平较低，各点位有2~3个月份处于中营养状态.

表3(Table 3)

表3 TSI评价结果 Table 3 TSI-based eutrophication assessment results

表3 TSI评价结果 Table 3 TSI-based eutrophication assessment results 点位 4月 5月 5月 5月 8月 9月 10月 TSI 评价 TSI 评价 TSI 评价 TSI 评价 TSI 评价 TSI 评价 TSI 评价 1# 79.87 富营养 78.31 富营养 83.36 富营养 84.81 富营养 84.13 富营养 82.76 富营养 77.23 富营养 2# 67.96 富营养 69.19 富营养 75.29 富营养 78.16 富营养 77.18 富营养 73.53 富营养 67.29 富营养 3# 61.12 富营养 65.91 富营养 74.34 富营养 77.63 富营养 78.14 富营养 73.96 富营养 68.17 富营养 4# 47.31 中营养 51.83 富营养 54.25 富营养 57.23 富营养 56.39 富营养 52.66 富营养 41.45 中营养 5# 44.95 中营养 50.65 富营养 54.01 富营养 56.38 富营养 55.82 富营养 51.27 富营养 37.85 中营养 6# 45.04 中营养 51.08 富营养 55.86 富营养 58.48 富营养 55.93 富营养 52.71 富营养 41.38 中营养 7# 31.68 中营养 42.40 中营养 50.82 富营养 50.61 富营养 52.13 富营养 41.51 中营养 37.18 中营养

各月份TSI值相比，10月份时各采样点富营养化程度最低，7^#点位在该月为中营养状态；其次为4月，水体富营养化程度较低；TSI值在6—8月较大，所有监测点位都不同程度呈现富营养化状态.

基于浮游植物的富营养化评价结果见表 4，7个点位中，4个为富营养状态，3个为中营养状态.此结果与TSI评价结果基本一致，均表明核心区的富营养化程度较高，非核心区的富营养化水平较低；10月份富营养化程度最低，6—8月富营养程度较高.汉石桥湿地核心区优势种组成主要包括蓝藻门(平裂藻、鱼腥藻、颤藻)；绿藻门(栅藻、衣藻)；硅藻门(小环藻)等指示富营养化的藻类，表明核心区处于重富营养化状态；非核心区优势种包括蓝藻门、绿藻门、硅藻们、裸藻门等指示富营养化的藻类及隐藻门(蓝隐藻、甲藻门)等指示中营养化的藻类，表明其富营养化程度相对较低.此外，4月与10月份非核心区部分点位，基于浮游植物法的富营养化评价程度较TSI高.

表4(Table 4)

表4 基于浮游植物的富营养化评价结果 Table 4 Phytoplankton-based eutrophication assessment results

表4 基于浮游植物的富营养化评价结果 Table 4 Phytoplankton-based eutrophication assessment results 点位 4月 5月 5月 5月 8月 9月 10月 优势种 (门) 评价 优势种 (门) 评价 优势种 (门) 评价 优势种 (门) 评价 优势种 (门) 评价 优势种 (门) 评价 优势种 (门) 评价 1# 蓝藻+ 裸藻 富营养 蓝藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 裸藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 隐藻 富营养 蓝藻+ 隐藻 富营养 蓝藻+ 硅藻 富营养 2# 蓝藻+ 绿藻 富营养 蓝藻+ 裸藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 裸藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 硅藻 富营养 绿藻+ 裸藻 富营养 3# 蓝藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 裸藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 裸藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 甲藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 裸藻 富营养 蓝藻+ 裸藻 富营养 绿藻+ 硅藻 富营养 4# 隐藻 中营养 绿藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 硅藻+ 绿藻 富营养 绿藻+ 硅藻 富营养 绿藻+ 隐藻 富营养 隐藻+ 硅藻 中营养 5# 绿藻+ 硅藻 富营养 绿藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 裸藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 硅藻 富营养 绿藻+ 硅藻 富营养 绿藻+ 硅藻 富营养 隐藻+ 硅藻 中营养 6# 绿藻+ 隐藻 富营养 绿藻+ 甲藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 裸藻 富营养 绿藻+ 裸藻 富营养 绿藻+ 裸藻 富营养 绿藻+ 硅藻 富营养 7# 隐藻 中营养 甲藻+ 隐藻 中营养 蓝藻+ 绿藻+ 硅藻 富营养 蓝藻+ 绿藻+ 硅藻 富营养 绿藻+ 硅藻 富营养 甲藻+ 隐藻 中营养 隐藻 中营养

浮游动物E/O指数法与数量法对所有监测点位的评价结果一致(表 5、表 6).基于浮游动物的评价结果与TSI、浮游植物评价法所得的水体富营养化评价结果在空间、时间变化上具有较高的相似性.此外，基于浮游动物法得到的湿地富营养化评价结果在5—9月份基本一致，在4月与10月份对非核心区评价中较TSI结果略高，4月份与10月份的评价结果分别有2个点位存在差异.

表5(Table 5)

表5 浮游动物E/O指数法富营养化评价结果 Table 5 E/O-based eutrophication assessment results

表5 浮游动物E/O指数法富营养化评价结果 Table 5 E/O-based eutrophication assessment results 点位 4月 5月 5月 5月 8月 9月 10月 E/O 评价 E/O 评价 E/O 评价 E/O 评价 E/O 评价 E/O 评价 E/O 评价 1# 2.81 富营养 3.04 富营养 4.36 富营养 4.89 富营养 4.76 富营养 4.15 富营养 2.29 富营养 2# 2.17 富营养 2.98 富营养 4.12 富营养 4.56 富营养 4.62 富营养 3.69 富营养 2.03 富营养 3# 2.58 富营养 2.21 富营养 3.67 富营养 3.65 富营养 3.87 富营养 3.54 富营养 1.78 富营养 4# 1.43 中营养 1.69 富营养 2.35 富营养 2.14 富营养 2.66 富营养 1.76 富营养 1.21 中营养 5# 1.52 富营养 1.68 富营养 2.29 富营养 1.94 富营养 1.73 富营养 1.64 富营养 1.56 富营养 6# 1.79 富营养 1.85 富营养 2.43 富营养 2.28 富营养 2.11 富营养 1.83 富营养 1.74 富营养 7# 1.25 中营养 1.42 中营养 1.78 富营养 1.61 富营养 1.79 富营养 0.85 中营养 1.06 中营养

表6(Table 6)

表6 基于浮游动物数量的评价结果 Table 6 Zooplankton number-based eutrophication assessment results

表6 基于浮游动物数量的评价结果 Table 6 Zooplankton number-based eutrophication assessment results ind · L-1 点位 4月 5月 5月 5月 8月 9月 10月 数量 评价 数量 评价 数量 评价 数量 评价 数量 评价 数量 评价 数量 评价 1# 15620 富营养 14870 富营养 17820 富营养 16830 富营养 16780 富营养 16870 富营养 13220 富营养 2# 17700 富营养 13420 富营养 18560 富营养 17590 富营养 17430 富营养 14320 富营养 12480 富营养 3# 6840 富营养 7320 富营养 8330 富营养 8250 富营养 8520 富营养 7780 富营养 5640 富营养 4# 2930 中营养 4210 富营养 4880 富营养 5560 富营养 5270 富营养 4090 富营养 2750 中营养 5# 3630 富营养 3140 富营养 5250 富营养 5810 富营养 5390 富营养 4310 富营养 3130 富营养 6# 3900 富营养 3480 富营养 4210 富营养 4740 富营养 4680 富营养 3970 富营养 3310 富营养 7# 2100 中营养 2370 中营养 3240 富营养 3780 富营养 3050 富营养 2520 中营养 2090 中营养

鉴于汉石桥湿地水质富营养化情况受时空尺度影响较大，本文选取7个具有代表性的点位进行采样，基本覆盖了汉石桥湿地不同功能区，空间尺度具有合理性；时间尺度上不同季节湿地的水质会发生变化，浮游生物也具有较大的季节差异性，本文基于2013年4—10月的数据进行了评价，可充分反映汉石桥湿地水体富营养化的季节变化.

3种评价方法所得水体富营养化结果在时空变化上具有较高一致性.核心区富营养化水平较高，出水水质明显好于进水，泄洪闸附近3^#点TSI指数明显小于中水入口附近1^#点位(表 3)，富营养化程度减轻，主要是因为核心区有大面积芦苇等大型水生植物，通过直接吸收和吸附、过滤和沉淀等物理作用及微生物的辅助作用达到净化水质的效果(屠晓翠等，2006).非核心区富营养化程度较核心区低，可能与补给水质有关，非核心区主要依靠地下水进行补给，水质较好，水体富营养化程度较低；而核心区补给水源为人工湿地出水，人工湿地所处理污水包括较多的畜禽养殖污水，携带了较多的营养盐，导致核心区富营养化程度较高.各月份相比，从4—10月富营养化变化趋势来看，10月份富营养化程度较低，6—8月富营养化程度较高.分析可能有以下几方面原因：6—8月雨量充沛，水体受周边村落生活与生产污染的影响较重，水体中有机物含量显著增加(冉桂花等，2013)，且此期间水温逐步回升，导致沉积物中营养盐的内源释放加强，增加了水体中富营养物含量，浮游植物在营养盐充足的环境下大量繁殖可能会引起水体富营养化程度增加(曲疆奇等，2013)；此外，相比其他月份，6—8月游客数量激增，水体过度频繁扰动及游客污水的影响等也可能是造成水体富营养化的原因.

本研究中TSI、浮游植物评价法与浮游动物评价法的水体富营养化程度存在一定偏差，差异性表现在非核心区4月份与10月份的评价结果中.由表 7可知，4月份基于TSI评价的5^#、6^#点位为中营养化，浮游植物与浮游动物法的评价结果为富营养化；10月份TSI评价的5^#、6^#点位分别为中营养、中营养；浮游植物法的评价结果分别为中营养、富营养；浮游动物法的评价结果分别为富营养、富营养.可知基于浮游生物法得到的湿地富营养化程度较TSI评价结果略高.分析可能有以下几方面原因：4月、10月采样时水体受到的人为污染及扰动较其他月份小，湿地水质较好，基于TSI评价非核心区富营养化的程度较低；浮游生物的种类与数量等在一定水域内会保持相对稳定(姜忠峰等，2014)，受水质季节变化的影响相对滞后，评价结果反应的是湿地水体中长期污染情况；5^#点位为野钓区，6^#点位为娱乐区，相比其他点位受人为干扰较大，游客行船等会引起水体扰动进而导致底泥中营养盐缓慢释放(秦伯强等，2006)，水质分析法反映的只是采样时短期水质状况，因此，浮游生物法得到的水体富营养化程度较TSI高.此外，浮游生物的数量及类型不仅取决于水质，还受鱼类的捕食作用和水体滞留时间等的控制(Duncan，1984)，部分水域中浮游生物对营养物质处于非响应状态(徐菲等，2013).因此，对于汉石桥湿地而言，综合水质、浮游植物与浮游动物进行富营养化评价可得到较为客观准确的评价结果.

表7(Table 7)

表7 4月与10月份富营养化评价结果 Table 7 Nutrition assessment results in April and October

表7 4月与10月份富营养化评价结果 Table 7 Nutrition assessment results in April and October 点位 4月 10月 TSI 浮游植物法 浮游动物法 综合 评价 TSI 浮游植物法 浮游动物法 综合 评价 E/O 数量 E/O 数量 注：本表格中富营养化为简写，如“富”指代“富营养化”. 1# 富 富 富 富 富 富 富 富 富 富 2# 富 富 富 富 富 富 富 富 富 富 3# 富 富 富 富 富 富 富 富 富 富 4# 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中 5# 中 富 富 富 中-富 中 中 富 富 中-富 6# 中 富 富 富 中-富 中 富 富 富 中-富 7# 中 中 中 中 中 中 中 中 中 中

1)基于汉石桥湿地7个监测点采集到的水质、浮游植物、浮游动物数据，利用营养状态指数法、浮游植物评价法和浮游动物评价法3种方法分别评价了水体富营养化状态，结果表明：TSI、浮游植物评价法、浮游动物评价法所得的水体富营养化评价结果相似性较高，在空间、时间变化上具有较高的一致性，均显示非核心区富营养化程度较低，核心区富营养化程度较高，在各个月均为富营养化；各月份相比，4—10月富营养化变化趋势为10月份富营养化程度最低，6—8月富营养化程度较高.

2)基于浮游生物法得到的汉石桥湿地富营养化程度较TSI评价结果略高，且主要表现在4、10月份对非核心区的评价结果中.4月份TSI评价中，5^#、6^#点位均为中营养，浮游植物与浮游动物法评价均为富营养，综合评价均为中-富营养.10月份TSI评价中，5^#、6^#点位均为中营养，浮游植物法评价分别为中营养、富营养，浮游动物法评价均为富营养，综合评价均为中-富营养.