基于大型底栖动物完整性指数B-IBI的东江流域水生态健康评价

为系统评价中国华南地区东江流域河流生态系统健康水平,以大型底栖动物为指示生物,基于96个大型底栖动物样点(16个参照点和80个受损点)数据,对24个底栖候选生物学指数值的分布范围、相关关系和判别能力进行分析,从中筛选出EPT分类单元数、双翅目分类单元数、寡毛类个体百分比、撕食者个体百分比、BMWP分数、ASPT分数构成东江流域的B-IBI(benthic-index of biotic integrity,底栖动物完整性指数)评价体系,采用比值法统一量纲计算B-IBI值,并依据B-IBI值分布的95%分位数法建立健康评价标准:B-IBI>4.78为极好,3.04<B-IBI≤4.78为好,2.17<B-IBI≤3.04为一般,1.80<B-IBI≤2.17为差,B-IBI≤1.80为极差。评价结果表明,96个采样点中4个为"极好";17个为"好";21个为"一般";24个为"差";30个为"极差"。综合来看,整个流域B-IBI评价结果的空间分异规律性较强,"极好"和"好"样点主要分布在中上游山地源头溪流和支流;"一般"级别样点在全流域均有分布;"差"和"极差"样点主要集中在下游高度城市化的平原区及河网区。健康等级差异变化基本呈现为由源头溪流类型—山地丘陵过渡类型—平原河流类型逐渐变差的趋势特征。B-IBI值与坡度呈线性相关关系(R^2=0.22,P=0.000 5);与海拔(R^2=0.36,P=0.007)、城市覆盖比(R^2=0.23,P=0.000 7)、森林覆盖比(R^2=0.27,P=0.000 6)呈指数相关关系。B-IBI适用性较好,可作为东江流域水体环境监测的一种有效手段,同时为东江流域科学管理提供科学依据。

基于B-IBI的宁夏清水河健康评估

为明确清水河健康状况和生态环境状况,探究适用于干旱半干旱区河流B-IBI体系,基于宁夏清水河10个采样点的大型底栖动物调查结果,构建了大型底栖动物完整性指数(B-IBI)评估清水河的河流健康状况,并结合水环境因子分析了清水河底栖动物完整性现状的影响要素。结果共采集到大型底栖动物42种属,隶属于3门4纲11目32科,以横纹划蝽为优势种。经过参数筛选,选取了对水环境变化较为敏感的4个参数-总分类单元数、半翅目分类单元数、最优类群个体数百分比和刮食者个体数百分比作为核心参数,评价清水河河流健康状况。相关性分析结果显示,氟化物浓度是影响底栖动物B-IBI的主要环境因子。建议维持清水河健康的主要任务是降低河流氟化物浓度,并进行流域水土流失治理,加快生态修复。

西北江下游河流底栖动物群落健康评价

2020年12月在西北江下游河流设置11个采样点,调查底栖动物群落结构,应用底栖动物完整性指数(B-IBI)评价河流健康状况,并分析B-IBI值与环境因子的关系。结果表明,参照点位的B-IBI值在0.59~4.00之间,处于中等—优状态;受损点位的B-IBI值在0~0.82之间,处于很差—良好状态,其中较差和很差状态占比为87.5%。氨氮浓度与B-IBI值呈现极显著的负相关性,降低水污染负荷是促进底栖动物群落恢复健康的有效途径。在水质已经实现好转的基础上,可通过营造河底卵石生境来促进底栖动物群落恢复,同时也应加强河岸带的修复。

基于大型底栖动物完整性指数与综合生物指数的水生态评价

针对不同流域部分生物指数评价标准并不统一的问题,利用熵权法构建综合生物指数(CBI)统一模糊评价标准,同时计算底栖动物完整性指数进行评价结果验证.以2021年秋季和2022年春季东洞庭湖10个监测点的数据为基础,通过对25个候选参数逐步筛选,选出M3(软体动物分类单元数)、M9(耐污类群相对丰度)、M13(BI指数)和M22(Shannon-Wiener指数)4个秋季核心参数以及M6(摇蚊个体相对丰度)、M13、M16(BPI指数)和M24(Margalef指数)4个春季核心参数,采用比值法统一量纲后累加计算底栖动物完整性指数,再对BPI、FBI、Shannon-Wiener、BMWP指数客观定权后计算CBI指数划分出5个状态进行对比,结果表明:B-IBI指数和CBI指数均得出靠近出湖河道点位较为健康,湖体点位多为一般和较差,整体秋季健康状况略好于春季,六门闸附近为极差状态,可能是因为该区域是东洞庭湖的闸口之一,常年关闭导致水体流动性较差,开闸放水后沉积物中的淤泥会释放污染物使得湖区总氮超标,进而影响了大型底栖动物的完整性.CBI指数与B-IBI指数以及COD_(Mn)、TLI(∑)指数等相关分析结果良好,表明利用综合生物指数和底栖动物完整性指数结合能为东洞庭湖的水生态健康评价提供参考.

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。

基于大型底栖无脊椎动物生物完整性指数的达里湖健康评价

为了研究达里湖健康状况,2021年8月设置7个采样点开展大型底栖无脊椎动物调查。基于此,构建了达里湖大型底栖无脊椎动物生物完整性指数(BIBI)指标体系。结果显示,总计发现6属(种)的大型底栖无脊椎动物,隶属2门3目5科。筛选出敏感类群评价指数(BMWP指数)和科级耐污指数(FBI指数)2个核心参数组成的达里湖BIBI指标体系。达里湖大型底栖无脊椎动物生物完整性指数为0.83,对照大型底栖无脊椎动物生物完整性指数赋分标准赋分值为74.45,2021年达里湖整体健康状况为亚健康。

基于底质细菌IBI的长江南京段生态健康评价

针对长江南京段生态健康问题,于2019年平水期和丰水期在长江南京段干流的10个断面和21条入江支流进行采样,利用高通量测序的方法研究底质细菌群落的结构组成,构建了底质细菌群落完整性指数(benthic bacteria-index of biological integrity,B-IBI)。结果表明:平水期长江南京段的生态健康要优于丰水期,长江干流断面要优于支流断面;TN、NH_(3)-N、NO_(3)^(-)、TOC与B-IBI呈显著负相关,Shannon指数、Margalef指数、Evenness指数与B-IBI呈显著正相关;研究建立的评价体系对于长江水质状况和生境有较好的指示作用;硬质护坡或河底对于入江支流细菌群落的多样性有负面影响,建议在确保防汛的基础上加强河道的生态修复。

应用底栖动物完整性指数评价太湖生态健康

依据2010年春季至2012年秋季,太湖32个样点的底栖动物和环境变量共11次的季节性调查结果,采用干扰程度最小系统法定义构建底栖动物生物完整性指数的参照系统,提出了确定参照系统的4个基本条件,进而按非湖心区和湖心区两个生态区分别构建太湖底栖动物完整性指数(LTB-IBI).通过对候选生物参数的分布范围筛选、判别能力分析、与理化因子的相关性和参数间的冗余分析,获得了非湖心区LTB-IBI的4个构成指数:总分类单元数、Simpson多样性指数、前3位优势单元%和BMWP指数,以及湖心区LTB-IBI的5个构成指数:总分类单元数、Simpson多样性指数、甲壳+软体分类单元数、前3位优势单元%和BMWP指数.采用比值法统一构成指数量纲,分别构建了非湖心区和湖心区LTBIBI指数,评价太湖水生态健康的等级.2010-2012年,太湖生态健康总体上呈现逐步提升的趋势.影响太湖底栖动物完整性的重要环境变量是水体中的氮含量.研究表明,连续观察数据可较大程度上提高太湖LTB-IBI指数的可靠性和评价结果的合理性.

浙江西苕溪土地利用变化对溪流大型底栖无脊椎动物完整性的影响

土地利用/覆被变化对溪流生态系统的影响是溪流生态学研究的热点。生物完整性是诊断溪流生物学状况和生态健康的重要指标。目的是研究西苕溪流域内土地利用类型对大型底栖无脊椎动物完整性(B-IBI)的影响。利用2003年西苕溪TM数据和DEM模型计算了62个样点上游3种空间尺度下(亚流域、沿岸和局部)的土地利用类型。结果表明,耕地,民居和竹园在流域中的百分比与B-IBI负相关,耕地百分比对B-IBI的影响在亚流域(r=-0.527,p<0.001),河岸(r=-0.665,p<0.001)和局部(r=-0.696,p<0.001)尺度上均显著。针叶林,阔叶林和混交林百分比与B-IBI正相关。阔叶林百分比在亚流域(r=0.333,p<0.001),河岸(r=0.589,p<0.001)和局部尺度(r=0.618,p<0.001)与B-IBI显著相关。而针叶林百分比仅在亚流域尺度(r=0.366,p<0.001)与B-IBI显著相关。在研究流域内耕地百分比小于50%的情况下,B-IBI并非随着耕地百分比的增长而线性下降,而是在达到一定阀值后(亚流域尺度,27%;河岸尺度,57%;局部尺度,59%)耕地的影响逐渐趋缓。在耕地百分比小于阀值前,B-IBI在局部尺度上与耕地百分比的增长的关系最强(r=-0.808,p<0.001,n=46)。建议在沿岸区增加阔叶林,针叶林与混交林的占有率,或者建立耕地与溪流间的林地缓冲带,有助于保护和恢复西苕溪生态健康。

基于大型底栖无脊椎动物完整性指数的鄱阳湖湿地生态健康评价

湿地生态健康评价对于掌握湿地的健康状况、理解人类活动干扰对其影响及实施生态预警等有重要意义。鄱阳湖对于维持其流域甚至长江中下游的生态平衡十分重要,目前尚未建立起其较完善的生态健康评价指标体系。大型底栖无脊椎动物完整性指数(benthic macroinvertebrate-based index of biotic integrity,B-IBI)是广泛应用的湿地生态健康评价方法。基于30个采样点(7个参照点,23个受损点)的大型底栖无脊椎动物采样数据,构建鄱阳湖湿地的B-IBI指数,采用自然断点法划分非常健康、健康、一般、差和极差5个健康等级标准,据此评价湿地生态健康状况。研究表明:(1)基于B-IBI指数的鄱阳湖湿地生态健康评价结果为一般;(2)就采样点B-IBI分值而言,呈现出西部健康状况优于东部的格局,其中国家级自然保护区内状况较好,而工业区、城镇、农田及河流入湖口附近状况较差;(3)B-IBI指数与前期构建的景观发展强度指数(LDI)、栖息地环境质量指数(QHEI)以及植被完整性指数(V-IBI)具有显著相关性,表明基于不同指数的评价结果较为一致。本研究构建的B-IBI指数能为鄱阳湖湿地的生态健康评价和监测提供重要方法。

松花江流域大型底栖动物生物完整性指数构建及其适用性

利用生物完整性指数评价河流健康状态,对于水环境管理决策具有重要的实践意义。基于大型底栖动物构建生物完整性指数(B-IBI),并评价松花江流域的水生态系统健康状况。在松花江主要干支流设定37个采样点,分别于2016年6、9月进行环境因子和大型底栖动物调查研究。最终从28个候选参数中确定了种类总数、摇蚊种类数、敏感种百分比、Hilsenhoff指数、Marglef指数作为核心参数构建B-IBI。通过0~10赋分法,计算得到了松花江流域全部采样点的生物完整性评价得分。结果显示,松花江流域内60%区域生物状态存在不同程度的损害。另外,B-IBI能够综合反映松花江大型底栖动物群落多样性、生境质量、理化水质等,具有一定的适用性。

用河流生物指数评价秦淮河上游水质的研究

1 999～ 2 0 0 1年用 D-形网半定量法采集了南京秦淮河上游 2 1个样点的大型底栖无脊椎动物。1 2个底栖生物指数值的频数分布分析、Pearson相关分析和敏感性检测表明 ,总分类单元数、ET分类单元数、香农多样性指数、水生昆虫分类单元数和优势分类单元 %最适合于秦淮河上游水质生物评价。采用 5、3、1生物指数记分法统一量纲。提出了河流生物指数 (RBI)概念 ,其值即为累加上述 5个指数后的总分值 ,建立了河流生物指数评价秦淮河水质的标准 ,并对 2 1个样点的水质进行重新评价 。

空难对湿地底栖大型无脊椎动物的影响

探讨了包头“11.21”空难对南海子底栖大型无脊椎动物的种类、数量和空间分布以及水质的重要影响.研究发现:南海子底栖大型无脊椎动物有6种,其中寡毛类有2种、摇蚊幼虫有4种;摇蚊幼虫在数量和生物量上均占绝对优势,是南海子的优势种.南海子底栖大型无脊椎动物的种类多样性指数为1.262 9,Shannon-Wiener多样性指数为0.614 5.南海子底栖大型无脊椎动物的分布率为92%,事故发生地附近没有底栖大型无脊椎动物出现;底栖大型无脊椎动物的数量和生物量以及种类多样性指数随着与事故发生地距离的增加而增加.空难事故后南海子水体已出现严重富营养化.

流域景观类型及配置对大型底栖动物完整性的影响

通过对滦河流域66个河段大型底栖动物采集和生境指标监测,基于大型底栖动物完整性评价和13种景观指数构建,探讨了不同景观指数对于大型底栖无脊椎动物完整性的解释能力。景观指数类型包括流域及欧式距离缓冲区土地利用百分比、水流路径缓冲区土地利用百分比、局部区域土地利用百分比和基于水流路径的反距离权重指数。基于多元线性逐步回归模型,根据调整R2(Square of the coefficient)来判断不同指数的解释能力。研究结果表明基于水流路径的反距离权重指数对于大型底栖动物完整性的解释能力最好,其次为基于水流路径的缓冲区和局部区域的土地利用百分比指数,全流域及欧氏距离缓冲区内土地利用百分比解释能力最差。农田是影响大型底栖动物完整性最重要的景观类型,距离河流越近的农田对大型底栖动物完整性的影响越大,因此流域及河岸带农田的控制和管理对于滦河流域大型底栖动物完整性的恢复具有重要的作用。

应用底栖动物完整性指数评价滇池流域入湖河流生态系统健康

采用底栖动物完整性指数(B-IBI)评价滇池流域入湖河流健康状况.根据滇池流域38个样点(9个参照点,29个干扰点)于2009年丰水期和2010年平水期采得的大型底栖动物数据,对19个生物参数进行分布范围、Spearman相关性和判别能力分析,确定构成滇池流域底栖动物生物完整性的指数为甲壳动物+软体动物分类单元数、集食者%、捕食者%和耐污类群%.用比值法统一量纲,计算各个生物参数的值,并将所得的值相加即得到B-IBI指数值.根据B-IBI指数值的25%分位数确定健康等级标准,并对小于25%分位数的值进行四等分,即得到滇池流域底栖动物完整性的评价标准,B-IBI>1.62为健康,1.03～1.62为亚健康,0.31～1.03为一般,0.10～0.31为较差,<0.10为极差.评价结果表明,滇池流域的38个样点中,16个为健康,5个为亚健康,6个为一般,6个为较差,5个为极差.B-IBI值与硝态氮和水温有较大的负相关关系,与其他理化因子相关性不明显.

基于大型底栖动物生物完整性的流域水生态健康评价——以辽河流域为例

大型底栖动物完整性指数(B-IBI)在国际水生态健康评价中应用广泛,但需要结合各流域生态环境特征分别构建。以辽河流域为例,以流域99个点位水生态调查数据为基础,综合运用水质和生境质量作为参照点与受损点筛选标准,通过分布范围检验、判别能力检验和冗余性检验获得B-IBI核心参数,利用比值法进行核心参数标准化,等权求和计算B-IBI得分,最终构建适用于辽河流域的B-IBI评价体系。结果表明:辽河流域大型底栖动物包含74个分类单元,以昆虫纲为主(占总分类单元数的81.1%),个体数量最优势物种为缺尾高原纹石蛾(Hydropsyche kozhantschikovi);经筛选获得5个参照点和6个受损点,从28个备选参数中筛选出总分类单元数、毛翅目分类单元数、端足目+软体动物分类单元数、直接收集者相对丰度、黏附者分类单元数、Pielou均匀度指数6个核心参数用于计算B-IBI;B-IBI评价发现,调查时段的数据集中,4个点位处于健康等级,15个点位为亚健康等级,25个点位为一般等级,41个点位为差等级,14个点位为极差等级,流域水生态健康整体水平较差,超过1/2河段存在大型底栖动物群落结构退化现象。检验分析发现,B-IBI对水质变化具有较好的指示作用,且能有效区分出受损河段,表明B-IBI评价体系能准确表征辽河流域水生态健康状况,建议今后管理中作为辽河流域生物评价工具。

应用大型底栖动物完整性指数评价呼兰河的生态健康状况

本文于2018年夏季(8月)、秋季(10月)和2019年春季(5月),根据呼兰河干支流等级和生态环境特征全流域设置28个采样点,采集大型无脊椎底栖动物和水环境样品,构建呼兰河底栖动物完整性指数,评价和分析寒温带山区河流呼兰河的生态健康现状及其主要威胁。结果共采集到大型底栖动物14目32科57种,筛选毛翅目分类单元数、EPT(蜉蝣目、襀翅目和毛翅目)分类单元数、EPT个体相对丰度、耐污类群分类单元数、生物指数、刮食者个体相对丰度6个参数作为呼兰河大型底栖动物完整性指数(B-IBI)核心指标,以比值法确定健康标准值为4.42,B-IBI评价结果表明:呼兰河整体健康水平“一般”,评价等级为“健康”的点位仅占调查点位总数的17.9%。水环境和土地利用数据分析表明,城镇化和农业生产是呼兰河生态系统健康面临的最主要威胁。

潭江底栖动物多样性调查及完整性分析

2011年3月和7月调查了潭江各样点的底栖动物群落,以多样性为评价指标,评估水质状况,并建立了潭江底栖动物完整性指数,评价潭江健康状况.结果显示,底栖动物共计29种.经过指标筛选,建立了适合潭江的B-IBI指标体系,该体系包括多样性指数、种类数、Margalef丰富度指数、均匀度指数、螺类占软体动物百分比.完整性评级结果与样点污染情况及生境有关.完整性评级为高、好、适度、差和恶化的样点分别为5个、3个、4个、5个和3个.夏季潭江健康状况要好于春季.

长江中下游浅水湖泊底栖动物评价指数筛选及其应用研究

以长江中下游13个浅水湖泊周年季节性湖沼学调查所获得的水质生物评价数据为基础,通过指数与环境因子的相关分析,指数值的分布范围分析,以及判别能力分析对其进行筛选,确定了Shannon-Wiener指数、Margalef指数、BI指数3个对水质判别较为敏感的底栖动物生物指数,并采用分位数法确定其水质评价分级标准。应用此3种评价指数对长江中下游13个湖泊进行水质判别,3个指数评价的结果基本吻合,且生物学评价结果和化学评价结果较为接近,属中度污染以上的湖泊,其营养状态均达到了富营养化水平。该评价指数及其评价标准适用于评价长江中下游地区浅水型湖泊的水质状况。