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。

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。

Integrated assessment of river health based on water quality, aquatic life and physical habitat

The health conditions of Liao River were assessed using 25 sampling sites in April 2005, with water quality index, biotic index and physical habitat quality index. Based on the method of cluster analysis （CA） for water quality indices, it revealed that heavily polluted sites of Liao River are located at estuary and mainstream. The aquatic species surveyed were attached algae and benthic invertebrates. The result showed that the diversity and biomass of attached algae and benthic index of biotic integrity （B-IBI） were degrading as the chemical and physical quality of water bodies deteriorating. Physiochemical parameters, BODs, CODcr, TN, TP, NH3-N, DO, petroleum hydrocarbon and conductivity, were statistically analyzed with principal component analysis and correlation analysis. The statistical results were incorporated into the integrated assessing water quality index, combining fecal coliform count, attached algae diversity, B-IBI and physical habitat quality score. A comprehensive integrated assessing system of fiver ecological health was established. Based on the systimetic assessment, the assessed sites are categorized into 9 ＂healthy＂ and ＂sub-healthy＂ sites and 8 ＂sub-sick＂ and ＂sick＂ sites.

基于鱼类生物完整性指数的黄河口近岸渔业水域健康评价

构建黄河口近岸水域鱼类生物完整性指数(F-IBI)评价指标体系,可为河口典型渔业水域的生态修复和渔业资源可持续利用提供科学参考。基于2020年黄河口近岸水域鱼类资源底拖网调查,分别以1982-1983年和2013-2014年的调查数据为参照点,从种类组成与丰度、繁殖共位群和营养结构等方面筛选14个评价指标,构建黄河口近岸水域F-IBI评价指标体系,采用1、3、5赋值法计算鱼类生物完整性指数,用以评价黄河口近岸渔业水域健康状况。结果显示,与20世纪80年代初相比,黄河口近岸水域鱼类生物完整性水平为“差”;与2013-2014年相比,鱼类生物完整性水平为“好”。相较于20世纪80年代初,近40年来黄河口近岸水域生态健康状况下降严重,处于较差的水平;但与2013-2014年相比,2020年黄河口近岸水域生态健康状况变化不明显。过度捕捞、环境污染、入海径流量锐减等因素致使黄河口鱼类栖息环境恶化,资源结构被破坏,生物完整性降低,生态健康状况下降。

基于B-IBI的东江下游河流生态健康评价

底栖动物群落变化能敏感地反映出河流生态系统受损情况,常用于水生态健康评价。本研究调查了东江下游地区河流的底栖动物,首次构建了该地区受损河流底栖动物完整性(B-IBI)评价体系,并探究影响河流水生态健康的主要因素。结果表明参照位点B-IBI在2.23~3.53之间,处于优或良状态;受损河流B-IBI在0.04~2.61之间,大部分健康状态不佳,其中较差和很差状态的占比为45%。B-IBI与溶解氧、COD_(Cr)、BOD5、氨氮、总磷、阴离子表面活性剂密切相关,水体受污染是导致河流生态系统不健康的主要原因。河流周边高强度开发建设也会给底栖动物尤其是水生昆虫类群造成负面影响。在感潮河段进行B-IBI评价时,建议选择有针对性的候选参数构建评价体系以及确定评价标准。

应用鱼类生物完整性指数评价北运河河流健康状况

评估北运河水系健康状况,为判别北运河水系水生态恢复成效提供参考。2020年5月、8月调查了北运河13个采样点的鱼类及生境状况,采用F-IBI评价北运河健康状况。共采集到鱼类20种,分属3目9科18属。选择人类活动干扰较轻的3个点作为参照点,其余10个点为受损点,从物种种类组成与丰富度、营养结构、耐受性和敏感性、繁殖共位群以及鱼类数量等5个方面构建F-IBI候选指标体系,然后依据分布范围检验、敏感性分析和相关性检验,筛选出F-IBI核心指标体系,包括鱼类物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鲤科物种数百分比、漂流性卵鱼类个体数百分比、沉性卵鱼类个体数百分比、黏性卵鱼类个体数百分比、外来物种数量所占比例。采用比值法计算各采样点F-IBI值,并将其划分为“优”“良”“中”“一般”和“差”5个健康评价等级,评价各采样点健康状况。评价结果表明:北运河健康状况整体为中等偏上,其中7.69%的采样点健康状况为“优”,23.08%的采样点为“良”,53.85%的采样点为“中”,15.38%的采样点为“一般”。北运河水生态治理取得一定成效。

应用底栖动物完整性指数评价北京市河流水生态环境质量

利用底栖动物完整性指数(B-IBI)评价河流生态环境状况已成为水生态健康评估和管理的重要方法。基于2020年秋季至2021年夏季对北京市五大水系115个样点的大型底栖动物、水体理化因子以及栖息地质量4个季度的调查数据,分别构建了北京市山区、平原区河流底栖动物完整性指数,并对其生态状况进行了评估。指标筛选结果显示:山区河流B-IBI核心指标包括总分类单元数、EPT相对丰度、BMWP指数、粘附者相对丰度、Shannon-Wiener多样性指数;平原区河流B-IBI核心指标包括总分类单元数、摇蚊科相对丰度、EPTO相对丰度、耐污类群相对丰度。根据各参数值随干扰增强的变化趋势,采用比值法计算各指标的分值和评价标准。结果显示:在空间上,北京市山区河流处于良好状态,其中以潮白河水系生态状况最好,处于良好状态,蓟运河水系生态状况最差,处于很差状态;平原区河流处于中等状态,其中永定河、大清河水系处于良好状态,蓟运河、北运河以及潮白河水系均处于中等状态。在时间上,不同季节的B-IBI值无显著性差异,整体生态状况不受季节变化的影响,表明构建的北京市B-IBI评价体系在时间上具有良好的稳定性。多元回归分析显示:栖息地质量是限制北京市山区、平原区河流生态状况的主控因子,其次,高锰酸盐指数和化学需氧量是影响平原区河流生态状况的主要因子。本研究构建的B-IBI评价体系对于北京市河流的栖息地状况和水体污染状况具有较好的指示作用,参照点的B-IBI值整体上显著高于受损点,表明B-IBI评价体系在北京市河流的适用性良好。

基于鱼类生物完整性指数的曹娥江流域水生态系统健康评价

2016—2018年对曹娥江干流以及主要支流的9个采样点进行鱼类调查,构建曹娥江鱼类生物完整性指数(F-IBI)体系,评价曹娥江流域水生态系统的健康状况。共采集到鱼类标本17116尾,分属12目25科69属107种。从种类组成与丰度、营养结构、环境耐受性、繁殖共位群、鱼类数量与健康状况5个属性的23个候选指标中筛选出鲤形目鱼类种类数(M3)、中下层鱼类物种数占比(M9)、敏感性鱼类个体数占比(M15)、借助贝类产卵鱼类物种数占比(M19)4个指标作为计算曹娥江流域F-IBI的核心指标,建立具有诊断意义的鱼类生物完整性评分标准,并对曹娥江流域9个采样点的鱼类生物完整性状况进行了评价。结果表明,曹娥江流域不同采样点中干流的健康状况等级为“极差~差”到“一般”,支流为“一般”到“好”。水质污染、水利设施阻挡和过度捕捞是造成曹娥江干流水生态系统健康水平较低的重要因素,而水利设施则可能是造成支流长诏健康水平较低的重要因素。

基于微生物完整性指数的水生态系统健康评价——以武汉市东西湖区湖泊群为例

在基于生物完整性指数(IBI)的生态系统健康评价中,通常会采用鱼类、底栖生物、着生藻类作为指示物种.然而,随着生态退化影响下生产者和消费者的数量锐减,可获得用于评价样本的数量越来越少,这就使得上述指示物种作为健康评价指标的可应用性大大降低.以武汉市东西湖区5个湖泊为研究对象,利用环境DNA(eDNA)技术监测的水体微生物数据,建立微生物完整性指数(M-IBI)评价方法.综合水质和实地生境条件对采样点健康状况进行评分和比较,选择甘家教湖的5个采样点作为参考点.结合遴选的6个重要的生物指标,构建了生态系统健康评价打分方法.研究结果显示在全部19个采样点中,7个健康等级为健康,占36.84%;8个健康等级为亚健康,占42.11%;4个健康等级为一般,占21.05%,甘家教湖和杨泗泾湖所有采样点均为健康水平.评价结果合理地反映了不同湖泊的健康状况,说明基于eDNA的M-IBI方法在受损湖泊水生态系统健康评价中具有广泛的应用潜力.

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。

基于鱼类完整性指数评价倭肯河流域健康状况

于2021年5月(春季)和10月(秋季),在倭肯河流域(北纬45°46'49"~46°23'41",东经129°34'32"~131°30'51")设10个调查点,采用三层流刺网(中上层鱼类)和地笼(底层鱼类)相结合的采捕方法,调查了鱼类生物资源,以鱼类为指示物种,选取丰富度指数(M2)、Shannon-Wiener多样性指数(M3)、均匀度指数(M4)、杂食性鱼类种类数百分比(M14)、产粘性卵鱼类数量百分比(M25)及特殊产卵方式鱼类数量百分比(M29)等6个指标构建了倭肯河流域生物完整性指数评价体系(index of biotic integrity,F-IBI)。在倭肯河流域采集鱼类28种,隶属于4目6科20属,其中鲫(Carassius auratus gibelio)、鲇(Silurus asotus)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)等为优势种。倭肯河流域上游江段的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数及Pielou均匀度指数均高于中、下游江段。河流状况处于“健康”(F-IBI≥3.45)的位点为40%;处于“亚健康”(3.45>F-IBI≥2.59)状态的位点为30%;处于“一般”(2.59>F-IBI≥1.73)状态的位点为20%;处于“差”(1.73>F-IBI≥0.86)状态的位点为10%;无处于“极差”(F-IBI<0.86)状态的位点。基于上述6个指标构建的倭肯河流域F-IBI体系具有可靠性。建议采取控制面源污染、加强渔业生态系统保护等方法,恢复倭肯河水域生态系统健康。

湖荡区大型底栖无脊椎动物评价方法适用性探讨--以长三角一体化示范区为例

开展了青浦区西部地区大型底栖无脊椎动物调查,基于底栖生物完整性指数(benthic index of biotic integrity,B-IBI)评价体系,评价了区域水生态健康状况,分析了B-IBI指数与水质指标及相关指数的关系,探讨了B-IBI指数在湖荡地区的适用性.结果表明:研究区域水生态健康状况总体良好,健康及亚健康样点占比67.7%,湖泊及湖荡区域的B-IBI指数多优于河流;B-IBI指数对水体有机污染、富营养化有较好的指示作用;各评价指数之间具有显著相关性,但B-IBI指数与丰富度指数、多样性指数评价结果有所差异;B-IBI指数在湖荡区水生态评价中具有很好的适用性.

基于大型底栖动物生物完整性的洱海健康评价

为了解洱海水生态系统健康状况,该研究于2021年3月、6月、9月和12月对洱海11个断面共27个采样点开展为期1年的底栖动物群落结构调查,并在此基础上构建洱海底栖动物生物完整性评价指数(B-IBI)体系。结果表明,共获得底栖动物56属种,隶属4门6纲28科54属。经过分布范围、判别能力及相关性分析等筛选,得出由总分类单元数、摇蚊类个体数百分比和BMWP指数3个核心参数组成的洱海B-IBI评价指标体系。采用比值法统一量纲,将洱海健康状况按评分分为5个等级:>2.61为健康,2.10~2.61为亚健康,1.82~2.10为一般,1.42~1.82为差,<1.42为极差。结果表明,2021年洱海整体健康状况评价结果为一般。其中,有5个点处于健康状态,占18.5%;6个点处于亚健康状态,占22.2%;5个点处于一般状态,占18.5%;9个点处于差状态,占比33.3%;2个点处于极差状态,占比7.4%。

基于大型底栖动物完整性指数的海河流域典型水库水生态健康评价

为了解海河流域典型供水型水库的水生态健康状况,于2021年4-6月对流域14座典型水库的大型底栖动物进行了调查,构建并应用大型底栖动物完整性指数(Benthic Index of Biotic Integrity,B-IBI)对水库的水生态健康状况进行评价。调查共采集到大型底栖动物56个分类单元,包括节肢动物门40种,其中昆虫纲35种,占据明显优势;此外,软体动物门8种,环节动物门7种,扁形动物门1种。从大型底栖动物的耐污值(ToleranceValue,TV)看,TV≤3的敏感类群12种,占21.4%;TV≥7的耐污类群所21种,占37.5%。调查中出现频率最高的3个物种分别为椭圆萝卜螺(Radix swinhoei,出现频率为78.6%)、环足摇蚊属一种(Cricotopussp.,64.3%)和摇蚊属一种(Chironomussp.,64.3%),3个种均为耐污值较高的种类。选择分类单元数、主要类群的相对丰度、耐污能力和功能摄食群等四大类合计25个指标作为构建大型底栖动物完整性指数的候选指标,经分布范围检验、判别能力分析和Pearson相关性分析,最终确定总分类单元数、EPT类群数量百分比、Hilsenhoff生物指数和滤食者数量等4个指数为构成海河流域典型水库大型底栖动物完整性指数评价的核心指数。结果显示,海河流域的14座典型水源型水库中,约1/3水库的水生态状况为健康状态,2/3为亚健康、一般和差的状态,且整体呈现山区水库水生态状况优于平原水库。基于大型底栖动物完整性指数对海河流域的典型水库的水生态状况进行评价,弥补了仅使用单一生物评价指数的不足。该研究所形成的评价结果对进一步掌握海河流域水库的水生态状况及其保护修复提供数据参考和技术支撑。

长江江苏段着生藻类群落结构与生物完整性分析

为调查长江江苏段水环境状况,根据区域内13个样点的着生藻类调查结果,采用非参数检验、冗余分析等方法分析藻类群落的时空分布特征,采用随机森林算法对水体理化指标进行降维,应用Qr指数、生物完整性指数及生物多样性指数进行河流健康评价。结果表明:长江江苏段着生藻类以蓝-绿-硅藻为主,群落结构无显著差异性;流域内共检出25种功能群,其演替规律为B+Lo+MP+N+P+W1(夏季)→Lo+MP+N+P(冬季);RDA分析结果表明影响夏季藻类的驱动因子为高锰酸盐指数、氨氮、磷酸根等,冬季的驱动因子为电导率、高锰酸盐指数、浊度、溶解氧等;河流健康评价结果表明长江江苏段水环境较好,其中以研究区中段为最优。

海河流域河流大型底栖动物生物完整性指数健康评价

河流是重要的生态系统。随着经济发展,人类活动对河流生态系统的影响日益严重。为了解海河流域河流水生态健康状况,2020年在海河流域布设了39个点位(9个参照点,30个受损点)进行大型底栖动物调查,构建大型底栖动物生物完整性评价指数(Benthic Index of Biotic Integrity,B-IBI),对海河流域河流水生态健康状况进行评价。结果表明:海河流域河流共检测到大型底栖动物106种,隶属于4门8纲20目50科,其中扁形动物门1种,环节动物门6种,软体动物门12种,节肢动物门87种。中华齿米虾(Caridina denticulate sinensis)、逸仙丽翅蜉(Alainites yixiani)、摇蚊属一种(Chironomus sp.)、斑点小划蝽(Micronectaguttata)为海河流域内的优势种。通过对21个候选参数进行分布范围检验、判别能力分析和Pearson相关性分析,最终确定海河流域河流B-IBI指标体系由总分类单元数、每个分类单元的平均得分(ASPT指数)和Shannon-Wiener指数构成。采用比值法统一量纲计算得到B-IBI值。以参照位点25%分位数法建立了海河流域B-IBI评价标准。结果显示,海河流域河流整体健康状况呈现良好,39个采样点中有13个处于健康状态,12个处于良好状态,10个处于一般状态,3个处于较差状态,1个处于很差状态。整体来看,海河流域河流北部和西部山区健康状态优于南部平原地区,人类活动强度对河流健康影响较大。该研究构建的B-IBI评价体系为海河流域的河流健康监测和评价提供了重要方法,研究结果可为海河流域水生态系统的修复和保护提供基础数据支撑和科学依据。

基于鱼类完整性指数的瓯江干流(丽水段)水生态系统健康评价

鱼类作为水生态系统的食物链顶层生物,对维护河流生态系统健康起着十分重要的作用。从鱼类的种类组成与丰度、营养结构、繁殖共位群、鱼类数量与健康状况、耐受性等对环境变化较为敏感的项目中初选25个候选指标,根据2019年3月、5月、8月和10月瓯江干流(丽水段)鱼类调查数据计算指标结果,以2010年8月现场调查数据为参照,通过候选指标的分布范围筛选、判别能力筛选及相关性分析等,选择总种数、鲈形目占总种数的比例、中上层鱼类占总种数的比例、底层鱼类占总种数的比例、Shannon-Wiener多样性指数、敏感性鱼类占总种数的比例、耐受性鱼类占总种数的比例共7个指标构建瓯江干流(丽水段)的鱼类完整性指数(F-IBI)体系,评估瓯江干流(丽水段)水生态健康状况。结果表明,瓯江干流(丽水段)中龙泉段、莲都城区段、海口村段F-IBI体系评价结果处于“极好”水平,大港头段处于“好”水平,研究结果可为瓯江干流(丽水段)水生态健康评价以及鱼类群落结构的优化提供借鉴。