基于P-IBI指数的修河中下游水生态健康评价

修河流域为鄱阳湖流域五大支流之一,为掌握该流域水生态健康现状,该研究以2021年丰水期(8月)和枯水期(12月)14个样点的浮游植物类群和水体理化指标调查数据为基础,构建了浮游植物生物完整性指数(P-IBI)评价体系,系统评价了修河中下游水生态健康状况。调查结果表明,修河中下游共记录到浮游植物6门44属66种,其中丰水期、枯水期分别发现优势种17和5种;经分布范围检验、判别能力分析以及矩阵Pearson相关性分析筛选出6个核心评价指标,即硅藻属百分比、硅藻门细胞密度百分比、绿藻门细胞密度百分比、Shannon-Wiener指数、绿藻门细胞生物量以及硅藻门细胞生物量百分比;通过比值法统一量纲赋分并划分出4个健康评价等级,结果显示修河中下游水域整体处于“亚健康”,其中处于“健康”、“亚健康”、“一般”和“差”的点位占比分别为28.57%、21.43%、21.43%和28.57%;冗余分析表明,修河中下游水生态健康的主要环境驱动因子为透明度、水温和溶解氧。该研究可为鄱阳湖子流域水生态健康管理和水生态修复提供参考与科学依据。

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。

基于浮游植物完整性指数的阳澄湖生态健康状态评价

为探究在以中华绒螯蟹养殖为主的情况下阳澄湖浮游植物群落结构与湖泊生态系统健康状态,于2022年7月(夏)和12月(冬)进行2次浮游植物样品采集和水环境因子测定,构建浮游植物完整性指数(P-IBI)体系,评价阳澄湖健康状况。结果表明:P-IBI评价显示阳澄湖夏、冬季的健康状态分别为一般、健康状态;夏季健康状况从优至劣依次为东湖、西湖、中湖,冬季则为西湖、中湖、东湖。P-IBI与透明度、流速、硝态氮、总氮呈极显著正相关(P<0.01),与pH、水温、磷酸盐、叶绿素a和高锰酸盐指数呈极显著负相关(P<0.01)。水环境因子直接或间接驱动了浮游植物群落结构和生物完整性的变化。

基于浮游植物生物完整性指数的洱海水生态健康评价

文章应用浮游植物种属生物量和群落结构特征,构建生物完整性指数(P-IBI),评价洱海水生态健康质量。通过参照点设置、箱线图、Pearson相关性分析确定了5个核心参数:浮游植物细胞密度、水华束丝藻细胞密度、挪氏微囊藻细胞密度、直链藻细胞密度和硅藻GDI指数,统一量纲并划分健康评价标准。洱海总体水生态健康评价结果为“较健康”;6个水华风险较高的湖湾中,才村为“较健康”;小普陀、马久邑、桃源、双廊和挖色为“中等”。评价结果表明,P-IBI指数构建的洱海水生态健康评价体系,对水生态环境响应的敏感程度较高,特别是与水质类别高度吻合,能够准确评价洱海的生态系统健康状况。

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。

着生藻类和浮游藻类在三峡库区河流健康评价中的适宜性比较研究

藻类对水体环境变化敏感,其种类和数量与环境因素有密切联系并因环境的变化而发生变化,因此藻类常作为河流健康评价的指示生物。水体中的藻类根据生活习性不同分为着生藻类和浮游藻类,在河流健康评价中,以往的工作中有的采用浮游藻类用于河流健康评价,有的采用着生藻类用于评价,但浮游藻类和着生藻类究竟何者用于河流健康评价更适宜,抑或是二者在用于评价的适宜性上没有明显差别,迄今为止未开展过深入研究。选择三峡库区内的两条河流嘉陵江和乌江作为研究对象,于2015年9月,在两条河流上共布设11个研究断面,对嘉陵江、乌江的水环境理化因子、着生藻类和浮游藻类群落进行调查研究,应用着生藻类生物完整性指数(Periphytic algal index of biological integrity,Pe-IBI)和浮游藻类生物完整性指数(Phytoplankton index of biological integrity,Ph-IBI),并结合水体综合污染指数(Comprehensive pollution index,CPI),对嘉陵江、乌江的健康状况进行评价。研究结果表明,采用着生藻类生物完整性评价(Pe-IBI)能筛选出7个核心生物参数(藻类总分类单元数、蓝藻总分类单元数、绿藻总分类单元数、菱形藻比例、优势分类单元比例、香农多样性指数、均匀度)用于河流健康评价,着生藻类生物完整性指数(Pe-IBI)与水体综合污染指数(CPI)具有极显著的负相关关系,并且与水体中总氮、铅含量也有极显著的负相关关系,表明水环境质量越低则着生藻类的生物完整性越差;当采用浮游藻类生物完整性(Ph-IBI)用于河流健康评价时却只能筛选出1个核心生物参数(藻类密度),而且浮游藻类生物完整性指数(Ph-IBI)与水体综合污染指数(CPI)及12个水体环境指标并无明显的相关性。本研究表明,在河流水体中,与浮游藻类相比,着生藻类更能反映水体环境的状况,对河流水体环境的反映更为准确。因此,在以流动水体为特征的河流的健康评价中,采用着生藻类比采用浮游藻类更为适宜。

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)。

基于MBFG分类法的长江江苏段浮游植物生物完整性评价

根据2016年7月至2017年4月对长江江苏段6个采样点浮游植物现状的逐季调查结果,基于浮游植物MBFG分类法进行参数筛选,构建浮游植物生物完整性指数。选取人类干扰较小的采样点作为参照点,对候选参数进行判别能力和相关性分析的筛选,得到构建浮游植物生物完整性指数(P-IBI)的9个核心参数,采用比值法统一参数量纲并确定分级评价标准,对长江江苏段进行水生态健康评价。结果显示:P-IBI在空间上呈"N"形变化,镇江与南通断面得分较高,而江宁、栖霞和江阴断面得分较低;P-IBI与水温、高锰酸盐指数呈显著负相关,与透明度和溶解氧呈显著正相关;Ⅲ类功能群的生长繁殖对P-IBI有重要影响,其大量繁殖会造成水生态系统状况恶化。

应用生物完整性指数评价钱塘江流域—浙江段水生态系统健康

生物完整性指数是一种评估水生态系统健康的指数。为查明钱塘江流域—浙江段水生态系统健康状况,于2018年5月、7月、9月和12月,共4次对16个断面(3个参照断面、13个受损断面)进行浮游植物及水质数据的采集及分析。采用分布范围分析、Mann-Whitney非参数检验及Spearman相关性分析从37个候选参数中筛选得到5个核心参数:甲藻和隐藻丰度、硅藻相对丰度、硅藻商、硅藻和绿藻相对丰度、桥弯藻属相对丰度。通过比值法计算各参数的得分,构建适于钱塘江流域—浙江段的浮游植物生物完整性指数。结果显示,16个采样断面中有1个断面处于“健康”状态,3个断面处于“中等健康”状态,9个断面健康等级为“一般”,3个断面健康等级为“差”。由此可见,钱塘江流域—浙江段水生态系统受损程度轻,但受损面较大,应进一步提高工业、农业和生活污水的处理能力,并利用水生植物进行水体修复,避免其水体进一步恶化。该评价体系能够较好地反映钱塘江流域—浙江段水体的健康状况,但由于浮游植物生物完整性指数受气候及地理区域影响较大,导致其适用水域类型范围较小。因此,针对生境差异较大的研究水域,应建立不同的浮游植物生物完整性指数。

基于浮游植物的城市湖泊生态健康评价——以长江下游铜陵市西湖为例

为了解铜陵西湖浮游植物群落结构与水生态健康状况,于2016年9月至2017年7月进行6次调查.结果显示:(1)浮游植物共检出6门88种,总密度变化范围为8.20×10^(5)~1.60×10^(8)cells/L,均值为2.19×10^(7)cells/L,生物量变化范围为1.34~27.76 mg/L,均值为9.45 mg/L,优势种为铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、浮游蓝丝藻(Planktothrixsp.)和微囊藻(Microcystissp.);(2)RDA分析表明浮游植物生物量主要受水温、悬浮物、总氮、亚硝态氮和总磷影响;(3)浮游植物隶属于22组功能群,基于功能群的Q指数表明,铜陵西湖水质整体处于“中等”状态,7月水生态状况最差,11月最佳;(4)依据候选参数与环境因子的相关性,最终选定生物量、密度和Margalef指数来构建铜陵西湖浮游植物生物完整性指数(P-IBI),其评估结果与Q指数呈显著正相关,但P-IBI评估结果(整体为“较差”状态)更为严格.本研究阐述铜陵西湖浮游植物群落结构特征,并基于浮游植物Q指数和P-IBI评估其生态健康状况,相关研究结果可为其水环境管理及城市湖泊生态健康评估提供一定的科学参考.

基于浮游植物完整性指数的太湖主要河口生态健康评价

于2018—2019年对太湖18条主要河口的浮游植物进行了季节调查,分析其群落结构特征,并基于浮游植物完整性指数(P-IBI)评估各河口的生态健康状况。调查共发现浮游植物119种,隶属于7门66属,密度和生物量平均值分别为8.91×106 L^(-1)和1.46 mg·L^(-1)。季节上,密度和生物量均在夏季达到最大值,分别为2.35×10^(7)L^(-1)和4.06 mg·L^(-1),在冬季取得最小值,分别为3.84×10^(5)L^(-1)和0.36 mg·L^(-1)。形态功能群方面,Ⅲ组和Ⅶ组生物量均在夏季最高,分别为0.18和0.04 mg·L^(-1)。以浮游植物密度、叶绿素a(Chl-a)和Menhinick指数构建P-IBI,结果表明主要河口整体呈较差状态,平均值为42.64;空间上较差是主要状态,占所有点位的55.56%,其次是一般状态,占33.33%,2个点位处于极差状态;季节方面,P-IBI最大值和最小值分别出现在冬季和夏季,平均值分别为53.15和27.59;春夏秋冬水生态健康等级依次为较差、较差、一般和一般。Spearman相关性分析显示P-IBI值与水温、pH值和高锰酸盐指数呈显著负相关(P<0.05),与硝态氮(NO 3--N)含量呈显著正相关(P<0.05)。P-IBI与表征有害藻类的Ⅲ和Ⅶ生物量也存在较好的一致性。

利用浮游植物生物完整性对河流健康进行评价

2017年3-12月对江阴市4条河流的13个采样点进行调查研究,基于浮游植物生物完整性指数(P-IBI)评价了河流健康状况,并分析了P-IBI与环境因子的相关性。通过分析人为干扰程度划分出参照点与受损点,对18个候选参数进行指标筛选和Pearson相关性分析,最终选取硅藻门分类单元数、绿藻门百分比、席藻百分比、香农多样性指数和浮游植物生物量5个参数,采用比值法计算得到各参数分值,各个参数分值相加得到江阴市4条河流的浮游植物生物完整性指数分值P。结果表明:调查河流浮游植物优势种为颤藻、鱼腥藻、裸藻等,水体富营养化严重,整体水质较差;P与河流流速、透明度、矿化度和电导率相关性较高,人类活动引起的水土流失是浮游植物种群结构的主要影响因素;4条河流P与水质数据基本吻合,水质状况越好,P越高,表明采用浮游植物生物完整性指数对河流健康状况进行评价是可行的。

淀山湖浮游植物生物完整性指数的构建及水生态健康评价

于2019年1月、4月、7月和10月在淀山湖共开展了4次水质及浮游植物调查,构建了淀山湖浮游植物生物完整性指数,来评价淀山湖水生态健康状况.采用综合营养状态指数(TSI)值法的划分标准来确定参考点与受损点,将19个应用广泛且入选率较高的指标作为侯选生物指标,并对候选指标进行分布范围检验、判别能力分析、指数间的相关性分析,最终获得组成淀山湖浮游植物生物完整性指数(P-IBI)的5个参数:硅藻物种数、浮游植物丰富度指数、绿藻密度百分比、隐藻密度百分比和浮游植物总生物量.应用P-IBI对淀山湖水生态健康状况进行评价:从整体来看淀山湖处于亚健康状态,其中处于健康、亚健康和良状态的点位分别为1,8和3个;春季和冬季处于亚健康状态,夏季和秋季处于良状态.P-IBI与水体透明度(SD)呈极显著正相关,与叶绿素a(Chl a)和总磷(TP)呈极显著或显著负相关.

东张水库夏季浮游植物特征与健康评价

分别于2020和2021年夏季(7-8月)对福建省东张水库的进口、库心和出口3个断面进行水样采集.结果显示,东张水库的浮游植物主要由蓝藻、绿藻和硅藻组成,其中蓝藻门为优势类群.东张水库2020年夏季浮游植物的密度在1.26×10^(7)~4.75×10^(7)L^(-1),共检出浮游植物6门28属;2021年夏季浮游植物的密度在2.06×10^(7)~5.45×10^(7)L,共检出浮游植物5门19属.用浮游植物群落特征指数对东张水库进行了综合评价,东张水库整体处于中度污染状态.浮游植物密度受多种环境因子的影响.Spearman相关性分析显示:浮游植物总密度与总磷浓度呈极显著正相关(P<0.01),与总氮浓度呈显著正相关(P<0.05).应用浮游植物完整性指数(phytoplanktonic index of biotic integrity,P-IBI)评价东张水库健康状况,结果显示,2020年夏季东张水库的健康状况为一般;2021年夏季东张水库的健康状况为较差.

基于浮游植物生物完整性的横岭湖丰水期生态系统健康评价

通过对横岭湖自然保护区丰水期浮游植物进行采样研究,运用对浮游植物定性和定量的分析,确定了浮游植物完整性指数(P-IBI)评价以及P-IBI与环境因子的相关性,来评价横岭湖水环境健康状况。结果显示:横岭湖自然保护区水环境P-IBI评价健康状况良好,与浮游植物多样性指数评价结果相近。此外,横岭湖P-IBI与环境因子总氮(TN)和溶解氧(DO)有显著相关性且成正相关,说明对横岭湖浮游植物种群影响较大的因素主要为TN和DO,这与洞庭湖其它区域的环境影响因子有所差别。

基于浮游植物生物完整性的北部湾生态健康评价

应用生物完整性理论和方法,研究基于浮游植物生物完整性指数(Phytoplanktonic Index of Biotic Integrity,P-IBI)在海湾生态评价中的方法构建,通过生境区域划分、评价因子选择、阈值确定等构建适合海湾的P-IBI生态健康评价指标体系,并以北部湾为例开展应用与验证。基于P-IBI的北部湾生态健康评价结果显示:3个水期中枯水期相对较好,丰水期次之,平水期最差,钦州市茅尾海海域内4个采样点在3个水期评价结果大部分为"差"和"较差",其余大部分采样点都在"一般"及以上。Spearman相关性分析显示,P-IBI均与水质类别正相关。研究结果表明P-IBI指数在北部湾生态健康评价应用与验证结果基本符合实际,应用P-IBI能够较好地开展海湾的生态健康评价,可因地制宜应用于近岸海域生态评价。

基于浮游植物完整性指数的三峡库区小江河流健康评价

为评价长江上游支流小江的河流生态健康状况,根据2016年三峡库区小江15个典型断面浮游植物的定量分析数据,计算了小江浮游植物完整性指数(P-IBI)。在此基础上构建了其河流生态健康评价指标体系和标准,对其进行了健康评价。结果显示:小江总体处于健康状态,但局部问题不可忽视。小江上游段呈理想状态,中游段呈亚健康状态,下游段呈不健康状态,局部样点呈现病态。15个断面有3个处于不健康状态,3个处于病态状态,受损断面主要集中在中下游河段,存在水华爆发的风险。从调节坝坝下的"普里河汇入口上游"到"礁石子渡口"段是受损最严重的河段。这可能是由于局部河段污染负荷大,回水区水体自净能力弱导致,应重点关注,加强管理,有针对性地进行污染物排放控制和水环境修复治理。

基于浮游植物的生物完整性指数开发与验证——以永定河北京段为例

为评估永定河北京段河流健康状态,判别河流生态系统恢复成效,于2022年7月、9月在永定河流域进行浮游植物样品的采集和水环境因子的测定.通过鉴定浮游植物物种并计算其生物量、细胞密度和多样性指数,构建基于浮游植物的生物完整性指数(P-IBI)评价该流域河流健康状态;基于线性模型冗余分析(RDA)判断P-IBI及其组成指标与环境因子的相关性;利用基于水质指标的综合水质标识指数(CWQⅡ)验证P-IBI的可靠性.结果表明,浮游植物群落结构整体为绿藻-硅藻-蓝藻型,绿藻和硅藻占绝对优势;永定河北京段的河流健康状态整体为“亚健康”;WT、DO、pH、SD、TN是影响该流域P-IBI及其组成指标的主要环境因子;P-IBI与CWQⅡ的相关性分析显示,丰水期和平水期P-IBI与CWQⅡ均存在显著的相关性关系,基于P-IBI对永定河北京段的河流健康评价具有较强的可靠性.基于浮游植物的生物完整性指数合理地评价了该流域的健康状态,能敏感地响应流域内水环境因子的变化,在我国北方典型河流的生态健康评价中具有广泛的应用潜力.

构建浮游植物生物完整性新指数评价水库健康研究

为了探究一种适用于亚热带水库的快速健康评价方法,于2021年夏季对福建省35座重要水库进行浮游植物的采集和分析,构建基于浮游植物总密度和蓝藻门密度百分占比双参数的浮游植物生物完整性新指数(P-DIBI),并应用于水库健康评价,将评价结果与浮游植物总密度单参数评价以及2021年福建省水库健康综合指数评价结果进行对比分析,研究结果表明:从正态分布和线性拟合效果相关性两方面看出,构建的双参数浮游植物生物完整性指数评价方法能更好地反映福建省水库的健康状况,该方法有望在亚热带水库健康评价中应用推广.

雅鲁藏布江中游河流生态系统健康状态对水环境因子的响应

河流生态健康评价是保护河流生物多样性、遏制河流水环境恶化趋势的前提,为探究雅鲁藏布江中游河流生态系统健康状态及其对水环境因子响应机制,于2021年的7月和10月在雅鲁藏布江中游进行浮游植物样品的采集和水环境因子的测定,鉴定浮游植物物种并计算其细胞丰度和生物量,构建浮游植物完整性指数评价该河段河流生态健康状态,分析水环境因子和浮游植物群落时空分布特征、 P-IBI值和群落参数与水环境因子的相关性.结果表明,水环境因子在时间上差异不明显,在空间上有显著的差异;浮游植物平均细胞丰度和平均生物量大小为:丰水期>枯水期以及干流>支流,硅藻在群落中占绝对优势,pH和WT是驱动浮游植物时空分布的主要水环境因子;雅鲁藏布江中游生态健康状态整体为“健康-亚健康”,河流健康状态枯水期优于丰水期、支流优于干流,EC、 TUR、 WT、 NO^(-)_(3)-N和NH^(+)_(4)-N是影响该河段生态健康状态的主要水环境因子,可通过影响水体中浮游植物群落演替的方向和速率,参与和影响河流生态系统的物质循环和能量流动过程,驱动了雅鲁藏布江中游河流生态健康状态.