基于底栖动物生物完整性指数的黄河干流生态健康评价

黄河为世界上最长的多沙河流,全河段水沙异质性及其生态健康的空间差异明显。本文基于黄河干流全河段44个断面春秋两季(2019年)底栖动物的系统调查数据,构建黄河底栖动物生物完整性评价体系。该体系融入指示水沙过程变化的ASPT指数及EPT分类单元个体相对丰度,且参照点与受损点得分差异显著,适用于多沙河流生态健康评价。评价结果显示:黄河干流亚健康及以上状态的断面占比为秋季(75.0%)高于春季(54.5%);自源区沿河而下,底栖动物生物完整性指数值呈下降趋势;库区断面底栖动物生物完整性指数低于临近自然河段。回归分析表明,黄河干流底栖动物生物完整性指数与盐度、总氮、城镇及农田用地占比呈显著负相关,与林地及草地占比呈显著正相关。本研究结果可为黄河生态保护与管理提供科学依据。

无定河流域不同水土流失区底栖动物生物完整性指数构建与健康评价

无定河流域位于黄土高原与毛乌素沙地过渡带,水土流失严重,生态环境具有脆弱性和波动性。于2021年春季(4月)和秋季(10月)对无定河流域上、中、下游及其6条支流和流域内的3个淤地坝开展水生态系统调查,旨在厘清无定河流域底栖动物群落特征,构建底栖动物生物完整性指数并开展健康评价。无定河流域春季共采集到底栖动物105种,平均密度为181 ind./m^(2),平均生物量为0.760 g/m^(2),秋季共采集到底栖动物67种,平均密度为94 ind./m^(2),平均生物量为0.454 g/m^(2)。通过对两季度研究区域内底栖动物27个生物参数开展分布范围检验、判别能力分析和相关性分析,构建无定河流域底栖动物生物完整性指数,对全流域40个样点(6个参照点和34个受损点)进行B-IBI健康评价。评价结果表明,总体上无定河流域底栖动物生物完整性较好,40个样点中春季有19个处于健康或亚健康状态,秋季有23个处于健康或亚健康状态,其中无定河上、中游干支流大都以健康和亚健康为主,无定河下游干支流以及3个淤地坝水体健康状况较差。在不同水土流失类型区域,底栖动物群落特征和生物完整性评价具有显著性差异。本研究结果可为无定河流域河流健康评估提供科学依据。

汉江上游干流和秦岭南麓典型支流的底栖动物群落特征及水质生物评价

汉江上游是丹江口水库的水源区,其生态环境状况对保障汉江全流域及南水北调中线生态安全起着举足轻重的作用.本研究于2017年11月和2018年4月对汉江上游干流及源于秦岭南麓的5条典型支流开展了系统调查,旨在摸清汉江上游干支流的底栖动物群落特征,以及评价其水质状况.共采集到大型底栖动物240种,其中水生昆虫209种,软体动物13种,环节动物9种,其他类群9种.其中四节蜉Baetis sp.在各条河流中均为优势种,此外其他优势种还有拟细裳蜉Paraleptophlebia sp.、细蜉Caenis sp.、扁蜉Heptagenia sp.、花翅蜉Baetiella sp.、直突摇蚊Orthocladius sp.、纹石蛾Hydropsyche sp.、蜉蝣Ephemera sp.、带肋蜉Cincticostella sp.、高翔蜉Epeorus sp.、似波摇蚊Sympotthastia sp.和真开摇蚊Eukiefferiella sp..从各类群的密度来看,水生昆虫在汉江及五条支流中均占有绝对优势,占总密度的90.8%~98.9%,而在生物量上,除汉江干流中软体动物占绝对优势外,水生昆虫在各支流中均占绝对优势,占总生物量的47.0%~98.9%.就功能摄食类群的密度而言,直接收集者在汉江干支流中均为最主要功能摄食类群,而从生物量方面来看则表现出差异性,捕食者是金水河和旬河中最主要功能摄食类群,刮食者为汉江干流和月河中最主要功能摄食类群,直接收集者是金钱河中最主要功能摄食类群,滤食者为湑水河中最主要功能摄食类群.冗余分析结果表明,流速、总磷和电导率为影响汉江干支流底栖动物分布的关键环境因子.采用底栖动物生物指数(BI)和Shannon-Wiener指数进行水质生物评价,结果显示除汉江的极个别断面、湑水河和月河下游及旬河的中下游河段处于轻-中度污染状态外,其他调查河段均处于清洁状态.本研究结果可为汉江上游流域生态管理和科学保护提供依据.

渭河干流和秦岭北麓典型支流底栖动物群落结构及水质生物评价

为摸清渭河干流及源于秦岭北麓典型支流的大型底栖动物群落特征,本研究于2017年10月和2018年5月对渭河干流及秦岭北麓5条典型支流共40个样点的大型底栖动物进行调查,并利用Margalef丰富度指数和生物指数BI生物指数对河流水质进行评价.共鉴定大型底栖动物210种,属于5门8纲75科187属.水生昆虫为优势类群,其物种数占总物种数的89.0%,且四节蜉属一种(Baetis sp.)作为绝对优势的物种出现在所有调查河流中.源于秦岭北麓的支流石头河底栖动物总密度最高(616.3 ind./m 2),总生物量最大(5.265 g/m 2);而渭河干流底栖动物总密度最低(125.6 ind./m 2),总生物量最小(0.289 g/m 2).水质较好的秦岭北麓典型支流底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数显著高于渭河干流,而Pielou均匀度指数在干支流间的差异性不大.通过Pearson相关分析和多元逐步回归分析得出,淤泥型底质、电导率、pH和硝酸盐氮是影响调查河流底栖动物群落特征的主导因子.丰富度指数法和生物指数法水质评价结果分别显示,渭河干流有73.3%和80.0%的采样点呈中度重度污染状态,秦岭北麓典型支流有80.0%和68.0%的采样点呈无污染轻度污染状态.本研究可为渭河流域生态管理与保护提供基础的数据支撑.

基于流域底栖动物完整性指数评价延河的水生态健康

延河流域位于黄土高原丘陵沟壑区,水土流失严重。流域中下游人类活动干扰强烈导致生态环境脆弱。流域内不同地貌单元(峁梁丘陵沟壑区、峁状丘陵沟壑区、破碎塬区)水土流失状况不同,本研究于2021年4月(春季)和10月(秋季)对流域底栖动物群落进行调查,通过构建底栖动物生物完整性指数(B-IBI)对流域水生态进行健康评价,并探究不同地貌单元对底栖动物生物完整性的影响。共鉴定底栖动物4门73属113种,两季度中水生昆虫均为绝对优势类群。对26个候选指标进行筛选发现:春季B-IBI由优势分类单元个体相对丰度、科级耐污指数(FBI)、捕食者个体相对丰度3个指标构成;秋季B-IBI由蜉蝣目分类单元数、FBI、捕食者个体相对丰度3个指标构成。B-IBI评价结果显示,上游干支流83.3%的采样点处于健康状态,而中下游干支流仅有28.6%的采样点处于健康状态,流域春季健康状况优于秋季。Kruskal-Wallis非参数检验表明,破碎塬区秋季底栖动物密度、物种数和B-IBI均显著低于春季,且在秋季时显著低于峁梁丘陵沟壑区、峁状丘陵沟壑区,丰水期集中降雨导致水土流失加剧是造成这种差异的主要原因。冗余分析结果显示,影响春季底栖动物群落结构的关键因子为大石底质、叶绿素a、氧化还原电位、浊度、电导率、溶解氧,影响秋季群落结构的关键因子为硝态氮、氧化还原电位、pH。

黄河水环境特征与氮磷负荷时空分布

黄河是我国西北和华北地区重要的供水水源,由于地形和降雨等自然因素以及频繁的人类活动影响,黄河流域水环境问题日渐凸显.为明确黄河干流水环境特征、水质现状以及流域氮磷负荷时空分布,本研究于2019年的4~5月和10~11月对黄河干流全河段水环境进行了调查研究.基于野外采样研究结果以及室内实验数据,结果发现:①从源区至河口多个水体理化参数逐渐上升的趋势反映了越来越频繁的人类活动以及中下游水土流失等的共同作用,此外,水库对溶质的截留与沉积具有显著的效果;②两个季节水质差异较小,从源区至河口水质等级由"优秀"下降至"一般";③降雨是黄河流域氮磷赋存形态及其负荷具有季节性差异的关键因素;④黄河流域内氮磷赋存形态及其负荷所具有的空间差异性主要受控于人类活动与水土流失的影响.本研究结果可为控制黄河流域入河氮磷负荷以及改善水质提供科学依据.