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.

基于浮游植物生物完整性指数的福建省水库健康状态评价

根据2021年夏季福建省24座重要饮用水水源地水库水生态调查结果,分析了浮游植物群落结构特征和水库营养状态,并采用浮游植物总密度、香农-维纳多样性指数和蓝藻门密度百分比3个生物参数构建浮游植物生物完整性指数(P-IBI)评价了沙溪口水库和东张水库的健康状态。结果表明:2021年福建省大部分水库的浮游植物群落结构以蓝藻-绿藻-硅藻为主,其中以蓝藻门为优势藻的水库占比为60.9%;综合营养状态指数范围为24.3~51.7,平均值为40.3,水库富营养化程度较低,但个别水库仍存在富营养化的风险;沙溪口水库P-IBI综合得分为79.7,处于健康状态,东张水库P-IBI综合得分为59.0,处于亚健康状态;P-IBI评价结果与《2021年福建省河湖健康评估蓝皮书》中的多指标评价方法的结果一致性较好,基于浮游植物生物完整性指数的评价方法具有有效性和适用性。

基于微生物生物完整性指数的河流生态系统健康评价——以青岛市张村河为例

为评估真菌群落生物指标对河流生态状况评价的贡献,以张村河为研究对象,利用丰水期(2020年9月)和枯水期(2022年3月)的沉积物样品中真菌群落的高通量测序信息,建立了丰水期和枯水期两个时期的微生物生物完整性指数方法(M-IBI)框架.通过分布范围、判别能力和相关性分析,确定了涵盖不同度量类型的核心评价指标.结果表明,丰水期的核心指标主要包括Agaricomycetes相对丰度、Ascomycota和Basidiomycota相对丰度之和、与COD负相关菌种相对丰度和动物病原菌相对丰度.枯水期的核心指标主要包括Hypocreales相对丰度、Tremellales相对丰度、Ascomycota和Basidiomycota相对丰度之比,以及与电导率和pH值负相关菌种相对丰度.在此基础上,计算得到了基于真菌群落的生物完整性指数(M-IBI).M-IBI能够有效区分参考点和受损点,与水质状况呈显著相关.基于真菌群落的M-IBI是较为可靠且具有广泛应用潜力的河流生态状况评价方法.

基于鱼类完整性指数(F-IBI)的长江口生态健康状况评价

为了解长江口水域的生态健康状况,应用鱼类完整性指数(F-IBI),根据2018年5月至2020年11月在长江口水域14个站点的鱼类调查数据,构建了以历史数据作为主要参照基准值,以偏离程度作为赋分标准的评价体系。从30个侯选指标中筛选出14个评价指标建立鱼类生物完整性评价体系。结果显示,长江口整体F-IBI得分为44,评价为较差,鱼类生物量减少,低洄游性鱼类比例减少,河口定居鱼类比例增加;耐受性鱼类比例显著增加;产浮性卵鱼类比例减少;游泳生物食性鱼类比例显著降低,混合生物食性鱼类比例增加是制约得分的重要因素。各站点的F-IBI得分介于25~66之间,评价等级介于差~一般之间,其中,口门站点平均得分为51.29,评价为较差;北支站点平均得分为40.56,评价为较差;南支水域平均得分为33.33,评价为差;生态状况呈现出口门海滨优于河口段,北支优于南支的特征。

应用鱼类生物完整性指数评价黑水河河流健康状况

黑水河为金沙江下游一级支流,是白鹤滩库区干流鱼类的重要替代生境和优先保护支流,评价黑水河河流健康状况,可为黑水河鱼类栖息地生态修复提供数据支撑。2018年11月至2019年9月在黑水河23个采样点开展了4次鱼类资源调查,共采集到鱼类45(亚)种,隶属于4目10科33属。以黑水河河口、水文站上游和825回水点作为参照点,经过分布范围、判别能力及Pearson相关性分析等指标构建黑水河鱼类生物完整性指数(F-IBI)评价体系。使用1、3、5赋值法和比值法计算各采样点的IBI分值以评价各采样点健康状况,结果显示,1、3、5赋值法和比值法的结果虽不完全相同,但趋势是一致的。黑水河大部分采样点的健康状况处于“较差”和“一般”水平。相关性分析结果显示,F-IBI分值与海拔呈显著负相关(P<0.01)。丰度生物量比较曲线显示,黑水河鱼类群落结构整体上受到中度干扰。

基于着生藻类生物完整性指数的章江健康状态评价

基于河流着生藻类与水质监测数据,采用着生藻类生物完整性指数法(P-IBI)开展章江健康状态评价,为河流生态系统恢复与水生态修复提供科学依据。通过对28个候选生物参数的分布范围、判别能力和Pearson相关性分析,筛选出由蓝藻属总数、蓝藻分类单元相对多度、可运动硅藻百分比3个核心指数组成的章江P-IBI指标体系,并根据其参照点的25%分位数值,确定章江流域河流健康评价标准。结果表明,章江流域P-IBI平均得分为1.91,河流健康状态为一般状态。9个采样点中,2个处于健康状态,2个良好状态,2个一般状态,3个较差状态;相关性分析表明,P-IBI与高锰酸钾指数(COD_(Mn))、五日生化需氧量(BOD_(5))、总磷(TP)、氨氮(NH_(4)^(+))、氧化还原电位(ORP)等水环境指标呈现显著负相关。从空间尺度看,河流健康状态从上游区到下游区呈现逐渐变差的趋势,这与河流沿线城市和产业发展状况密切相关。着生藻类生物完整性指数的河流健康评价结果与实际状况基本吻合,说明采用P-IBI法可以较好地反映河流健康状况。

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。

基于鱼类生物完整性指数的独流减河水生态系统健康评价

2021年到2022年对独流减河水系鱼类进行调查。从种类组成与丰度、营养结构、环境耐受性、繁殖共位群四个方面构建独流减河水系鱼类生物完整性指数(F-IBI)体系,通过1、3、5赋值法对独流减河水系水生态健康状况进行评价,从“极差”到“好”分为6个评价等级。本次调查共采集到鱼类3601尾,分别属于3目7科10属10种。F-IBI结果表明,独流减河水系的健康状况评价等级为“极差”到“好”,整体处在“一般~差”水平。洪涝灾害、水质污染、过度捕捞等人类活动是使得独流减河水系水生态系统健康水平处在较低水平的主要因素。

嘉陵江梯级库区鱼类生物完整性指数(FIBI)评价研究

调查整理嘉陵江梯级库区鱼类资源,根据嘉陵江梯级开发后的时空关系,建构适合嘉陵江健康评价的鱼类生物完整性指数(FIBI)体系.评价结果显示,嘉陵江梯级开发库区鱼类生物完整性评价等级为中等偏差,生态环境受人为活动干扰严重.本研究构建的鱼类完整性评价体系较好地表达了嘉陵江梯级库区鱼类群聚状况和生态特征.

基于硅藻完整性指数的辽河上游水质生物学评价

2010年9月对辽河上游12个采样点的着生硅藻进行了生物调查,同时测定了ρ(DO)、pH、ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(NH3-N)、ρ(CODCr)和ρ(BOD5)等水质参数.共检测到硅藻16属,以针杆藻属(Synedra sp.)、舟形藻属(Navicula sp.)、异极藻属(Gomphonema sp.)、桥弯藻属(Cymbella sp.)为优势种.根据硅藻香农多样性指数确定了5个相对清洁采样点和7个受污染采样点,对10个硅藻生物指数进行了辨别力分析和Pearson相关分析.结果表明,硅藻香农多样性指数、敏感性硅藻百分比和IDP硅藻指数最适合辽河上游的水质生物学评价.采用5、3、1生物指数记分法统一量纲后,获得变化范围在3～15的D-IBI(硅藻完整性指数).利用四分法划分辽河流域水质级别的标准,13～15为较好,10～12为一般,7～9为较差,3～6为差,并对12个采样点进行了重新评价,评价结果与水质参数的评价结果一致.总体看来,该D-IBI基本适宜于评价辽河上游的水质状况.

基于浮游植物生物完整性指数的湖泊生态系统评价——以2012年冬季太湖为例

依据2012年12月对太湖29个样点和同一地理区划4个湖、库的浮游植物和环境变量的监测结果,应用生物完整性理论和方法,构建冬季太湖浮游植物生物完整性指数,评价冬季太湖水生态健康质量。采用干扰程度最小系统法定义筛选确定参照点,对51个候选参数进行分布范围筛选、判别能力分析、参数间相关性分析,获得了太湖枯水期P-IBI指数的6个构成参数:总分类单元数、硅藻门分类单元%、细胞Simpson指数、细胞密度、硅藻门细胞密度%和绿藻门个体密度%。采用比值法统一各参数的量纲,累加后得到枯水期太湖P-IBI分值,并划分健康评价标准。应用P-IBI对冬季太湖水生态进行评价,8个参照点中1个点位评价结果为健康其余7个为亚健康;25个受损点中,2个点位为亚健康,9个点位为一般,12个点位为差,2个点位为极差。太湖总体受到了不同程度的人为干扰,东太湖湖区水生态状况最好,评价结果多为亚健康或一般;竺山湖、贡湖、东部沿岸和西部沿岸次之;南部沿岸和湖心区最差,湖心区有2个点位评价结果为极差。与冬季太湖P-IBI指数显著相关的水化学因子是氨氮和总磷含量。

生物完整性指数与水生态系统健康评价

生物完整性指数是目前水生态系统健康评价中应用最广泛的一个生态指标。本文扼要介绍了生物完整性指数的概念、水生态系统健康评价的原理以及大型底栖无脊椎动物完整性指数的构建方法,介绍了生物完整性指数在水生态系统健康评价中的应用及我国开展这方面工作的建议。

漓江上游基于鱼类生物完整性指数的河流健康评价体系构建与应用

2013年4月—2014年1月分季度对漓江上游22个采样点采集鱼类数据,建立基于鱼类生物完整性指数（IBI）的河流健康评价体系。本研究共采集鱼类9 508尾,共计72种,隶属于4目15科51属,且漓江上游鱼类群落结构的季节性差异不显著（P〉0.05）,因此,采用夏季鱼类数据来评价漓江上游河流的健康。将22个候选指标经过分布范围、判别能力及相关性筛选之后,最终确定漓江上游鱼类IBI指标体系：即鱼类总物种数（M1）、Shannon-Wiener多样性指数（M7）、中下层鱼类占总类数的比例（M11）、肉食性鱼类数量比例（M14）、耐受性鱼类占总类数的比例（M22）5个参数指标。采用1、3、5赋值法计算各采样点IBI值,并将河流健康等级划分为：健康（IBI〉40）、一般（IBI=27-40）、较差（IBI=13-27）、极差（IBI〈13）和无鱼5个等级。结果显示,在漓江上游22个采样点中,10个采样点为健康,8个采样点为一般,4个采样点为较差;小溶江、川江、六洞河大部分河段处于健康或一般,黄柏江为较差。Pearson相关性分析结果显示：IBI值与溶解氧含量呈显著正相关。

基于鱼类生物完整性指数的浑河流域水生态健康评价

基于2010年5—6月浑河流域62个采样点的鱼类调查数据,应用F-IBI(鱼类生物完整性指数)体系评价浑河河流的生态健康状况.从23个候选指标中筛选出适用于构建浑河流域F-IBI体系的6个指标,分别为总渔获量、雅罗鱼亚科种类所占比例、鳅科鱼类所占比例、经济鱼类所占比例、耐污物种所占比例和广布种所占比例.采用比值法计算各指标的F-IBI值,根据所有采样点F-IBI值的75%分位数确定健康标准,对于小于所有采样点F-IBI值75%分位数的数据进行四等分,以确定浑河流域F-IBI体系的评价标准,依次分为健康、亚健康、一般、差和极差5个等级.结果表明,处于健康、亚健康、一般、差、极差状态的采样点分别占采样点总数的22.58%、27.42%、24.19%、14.52%、11.59%,其中前三者所占比例为74.19%,健康状况为差和极差的采样点主要分布在以沈阳市区为分界的浑河流域下游.Pearson相关分析可知,F-IBI值与电导率呈负相关,而与栖息地质量指数呈正相关.研究显示,浑河中上游河段的健康状况基本处于健康、亚健康和一般状态,而浑河下游的健康状况令人担忧,处于差和极差状态.浑河下游恶劣的水生态状况主要是受到沈阳工业区的影响.

底栖生物完整性指数的构建及生物基准的确定

基于2009~2013年7个航次渤海湾天津段的大型底栖动物和水质、沉积物环境数据,结合国内外已有的研究结果,首次尝试采用AZTI海洋生物指数以及水质和沉积物质量确定参考点,同时采取标准化方法筛选生物指标,确定各指标的阈值分级标准,从而构建出生物完整性指数.取参考点生物完整性指数值的90%分位数作为基准值,得出该海域生物基准值为5.适用性验证结果表明,生物完整性指数能够较好地指示研究区受干扰的生态质量状况,较为敏感地响应营养盐及重金属压力,也适用于评价该区域的底栖生态质量状况.因此,采用生物完整性指数法来确定生物基准是合理可行的.

应用鱼类生物完整性指数评价秦岭黑河流域健康状况

分析不同时期秦岭黑河流域鱼类生物完整性的特点及变化情况,为该流域水生生态系统健康评价和西安市重要水源地的保护提供参考。以鱼类为研究对象,通过现场调查和历史资料收集,应用鱼类生物完整性指数(F-IBI)对流域生态系统健康状况进行评价。秦岭黑河流域鱼类记录1980年代34种、1990年代18种,2018年调查到鱼类17种。根据研究区域的鱼类生态特点,筛选鱼类总种类数、鳅科鱼类占总种类数百分比、鲤科鱼类占总种类数百分比、高耐污鱼类占总种类数百分比、低耐污鱼类占总种类数百分比、浮游生物食性鱼类占总种类数百分比、肉食性鱼类占总种类数百分比、杂食性鱼类占总种类数百分比等8个指标用于建立评价体系。1980年代秦岭黑河流域F-IBI得分为57,生物完整性"极好";1990年代F-IBI得分为18,生物完整性"极差";2018年F-IBI得分为30,生物完整性"差"。秦岭黑河流域鱼类资源减少,种类组成趋向单一化,鱼类生物完整性呈下降趋势,流域生态系统健康状况下降,相关部门应对厚畛子镇、陈河镇等关键源区加强管理。

应用浮游植物生物完整性指数评价长江上游河流健康

2013年11月-2014年6月对长江上游宜宾至江津段五个断面的浮游植物进行了四次调查,共鉴定出浮游植物6门38属95种。对13个备选指标进行分布范围、判别能力及Pearson相关性分析,构建了适合长江上游的浮游植物生物完整性指数(P-IBI)指标体系,即香农多样性指数、Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数、浮游植物密度、硅藻密度百分比等参数指标。采用3分制法、4分制法和比值法分别对生物指标计分,评价结果显示:高庄桥、羊石处于"健康"状态;白沙处于"亚健康"状态;而江安、德感处于"亚健康"向"一般"过渡状态。综合来看,三种评价方法所反映各样点的健康状况基本一致,只是4分制法和比值法在划分评价等级上更细致,评价结果更精确。Pearson相关性分析显示:TN、pH与P-IBI值呈显著负相关(P<0.05)。

浮游生物完整性指数在浙江水源地水质评价中的应用

2009年9月和2010年8月依次对浙江省4座大中型水库水源地的浮游生物现状进行了调查,采用浮游生物完整性指数(P-IBI)评价方法对数据进行统计分析。经过对22个备选参数的筛选,构建了以藻类密度、藻类平均体重、藻类生物多样性指数、浮游动物/浮游植物、潜在产毒藻类丰度、不可食藻类密度比为入选参数的浮游生物完整性评价体系;进一步利用该评价体系对4座水库的水生态健康程度进行分级评价。结果表明,4座水库的P-IBI评价分值依次为1.216、5.157、3.304和3.542;P-IBI等级依次为差、优、良、良。评价结果能够较好地反映浙江省水源地的富营养化、藻类水华风险程度等水生态健康状况。

基于附石藻类生物完整性指数对汝溪河水生态系统健康的评价

以三峡库区支流-汝溪河自然河段为研究区域,调查了自然河段内9个样点的附石藻类群落和水环境理化特征,并在此基础上应用生物完整性评价指数(Index of Biotic Integrity,IBI),对汝溪河水生态系统进行健康评价。结果表明,汝溪河自然河段附石藻类群落结构具有明显的空间和时间异质性,驱动附石藻类群落结构形成的水环境因子为电导率、浊度、硝态氮和溶解氧。IBI结果表明,上游生物完整性较高;中下游和下游生物完整性较差;枯水期生物完整性较高,而平水期和丰水期生物完整性较低。由此可见,汝溪河自然河段生物完整性一般,表明汝溪河水生态系统已处于亚健康程度。

西辽河流域鱼类生物完整性指数评价及与环境因子的关系

采用鱼类生物完整性指数(F-IBI)评估西辽河流域环境质量,利用相关分析筛选了影响F-IBI的环境因子,结合局部加权回归散点修匀法(LOWESS)估算了这些环境因子的保护限值.结果表明:20个候选参数指标中,鳅科鱼类物种百分比、底层鱼类物种数、耐受性鱼类个体数、杂食性鱼类物种数和筑巢产卵鱼类个体百分比适合作为西辽河流域F-IBI构建参数.采用比值法统一参数量纲,以参考点F-IBI值的95%分位数作为健康参考值,对全流域44个采样点进行健康评价,得到健康点位5个(11.4%),亚健康点位9个(20.5%),一般点位12个(27.3%),差点位11个(25.0%),极差点位7个(15.9%).电导率、氨氮浓度、碱度和泥沙比例与F-IBI呈显著负相关,坡降和草地比例与F-IBI呈显著正相关.经LOWESS和独立样本t检验发现,电导率、氨氮浓度、碱度、泥沙比例和草地比例等环境因子的保护限值分别为531μS/cm、0.55 mg/L、4.4 mmol/L、47.2%和37.0%,且限值两侧的F-IBI分值差异显著,该结果可作为西辽河流域环境管理中鱼类群落完整性保护的有益参考.