基于底栖生物完整性指数的赣江流域河流健康评价

底栖生物完整性指数(B-IBI)是最为广泛应用的水生态系统健康评价指数之一。根据2009-2010年期间赣江流域60个采样点的底栖动物数据(15个参照点, 45个受损点), 对17个生物参数进行分布范围、判别能力和Pearson相关性分析, 确定了B-IBI指数体系由总分类单元数、甲壳和软体动物分类单元数、甲壳和软体动物%和BI指数构成。采用比值法统一各生物参数量纲, 将各个生物参数分值加和得到B-IBI指数值。根据参照点的B-IBI值的25%分位数值最终确定赣江流域河流健康评价标准。评价结果表明, 赣江流域60个采样点中19个为健康, 19个为亚健康, 14个为一般, 8个较差。综合来看, 赣江流域河流处于健康-亚健康状态: 上游各支流中绵水、贡江、上犹江和桃江为健康状态, 章水、濂水、梅江和平江为较差状态; 中游各支流健康评价结果多为健康-亚健康状态, 而乌江为较差状态; 下游各支流为健康-亚健康状态; 赣江干流上健康评价的结果均为健康。       

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,...     

流溪河底栖动物群落结构及基于完整性指数的健康评价

2015年2月、6月、9月、12月对流溪河21个采样河段底栖无脊椎动物进行了调查。结果表明:4个季节共检出54科95属114种,其中昆虫纲81种,占总数71.05%;软体动物门的腹足纲、瓣鳃纲共23种,占总数20.18%;蛭纲、寡毛纲和甲壳纲等10种,占总数的8.77%。根据6个参照点和15个受损点的底栖动物数据,对21个生物指数进行分布范围、判别能力和Pearson相关性分析,确定流溪河底栖动物完整性指数(B-IBI)指标体系,该体系由多样性指数、EPT分类单元数、摇蚊百分数、颤蚓百分数、敏感类群分类单元数和耐污类群百分数构成。采用比值法计算各生物指数并对各指数值加和得到B-IBI指数值。评价结果表明:在21个河段中,5个为健康,3个为亚健康,10个健康评价为一般,3个较差;总体来看,流溪河处于一般的健康状态;流溪河上游(桂峰水、石坝河、吕田河)等源头支流处于相对健康状态;干流中下游、牛栏河及其他多处支流水质一般或较差。分析表明:上述方法适用于评价流溪河水质健康,可用该方法进行长期监测评价;人类活动程度对底栖动物群落结构影响较大。     

标准化方法筛选参照点构建大型底栖动物生物完整性指数

依据浑太河流域340个样点的栖息地和水质评价结果,采用标准化方法筛选参照点与受损点,构建大型底栖动物生物完整性评估指数(Benthic Macroinvertebrate Index of Biological Integrity,B-IBI),开展河流健康生物评价研究。标准化方法共筛选出参照点和6个受损点构建B-IBI指数。B-IBI指数包括8个大型底栖动物核心生物指标,涵盖了分类单元、相对丰度、耐污特征、优势类群和功能摄食类群的生物指标。利用构建的完整性指数开展浑太河河流健康评价结果显示,所有样点中"极好"与"好"占24.8%,"一般"占27.8%,"差"与"极差"的占47.4%,表明浑太河健康状况整体上偏差。B-IBI指数分值在参照、测试和受损点间的箱线图分布表明验证结果较为可靠;同时与2009年5月太子河全流域70个样点采用专家经验法构建的大型底栖动物生物完整性指数进行了对比,结果表明两种方法的评价结果一致性较高,健康等级完全一致的占58%,健康等级只相差一个等级的占40.6%。B-IBI与环境要素的回归分析显示,B-IBI指数与栖息地具有较高的直线线性回归关系(R2=0.25,P<0.01),与电导、高锰酸盐指数和氨氮(R2=0.23—0.34,P<0.01)均具有极显著的曲线相关关系。3个水质指标与B-IBI指数的回归方程的拐点分别约为1000μs/cm,5ml/L和1.0mg/L,当3个水质指标低于拐点值时,B-IBI指数表现为显著的下降趋势,当高于拐点值时,B-IBI指数的下降趋势明显减弱。表明高锰酸盐指数和氨氮在从清洁水体下降为III类的过程中,对大型底栖动物生物完整性的影响最为强烈。利用标准化方法筛选参照点构建的大型底栖动物完整性指数及其核心参数具有较好的敏感性,能够指示随人为活动强度增加河流生态系统健康状况的下降,适用于浑太河流域开展河流健康评估研究。     

基于大型底栖动物完整性指数的伊犁河健康评价及其对时间尺度变化的响应

大型底栖动物完整性指数（Benthic index of biotic integrity， B-IBI）是广泛应用的河流生态健康评价方法，然而从时间尺度（月份、年际变化）上评价B-IBI适用性的研究较少。有鉴于此，于2013-2015年期间，每年在5月、7月、8月和10月分别对新疆伊犁河大型底栖动物群落结构进行系统调查，并构建底栖动物完整性指数，评价河流水体的健康状况，同时评价其在时间尺度上的影响。非度量多维尺度分析（Non-metric multidimensional scaling， NMDS）显示，伊犁河不同月份的大型底栖动物群落结构相似度较高。通过对群落丰富度、种类个体相对丰度、功能摄食群、耐污能力、小生境质量和生物多样性指数等6个大类共计30个候选参数进行筛选，选取EPT（蜉蝣目、襀翅目、毛翅目）分类单元数、蜉蝣目个体相对丰度、耐污类群的个体相对丰度、生物指数（Biotic index， BI）以及黏附者个体相对丰度为伊犁河流域B-IBI健康评价体系的核心指标。B-IBI的评价等级为：B-IBI>3.38为健康，2.53-3.38为亚健康，1.69-2.53为一般，0.84-1.69为差，B-IBI值≤0.84为极差。结果显示，伊犁河8个典型样点中，6个采样点健康状况为健康或者亚健康，2个采样点为一般。总体上伊犁河健康状况较好，其中支流巩乃斯河和喀什河的健康状况要好于伊犁河干流和支流特克斯河。不同月份的B-IBI值无显著性差异（P>0.05），表明伊犁河流域整体健康状况不受季节变化的重要影响。2013年与2015年B-IBI值差异显著（P<0.05），伊犁河健康状况存在逐年变好的趋势，河流的生物健康评价需要开展长期的监测才能较全面的反映河流健康状况。参照点整体上的B-IBI值显著高于受损点的B-IBI值，表明B-IBI健康评价体系在伊犁河流域的良好适用性。该研究将从时间尺度上为基于B-IBI的河流健康评价方法提供理论参考。     

基于B-IBI评价淮河流域(河南段)河流生态健康

依据2015年4—5月淮河流域(河南段)的67个底栖动物调研点位(13个参照点和54个受损点)数据,对20个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,从中筛选出总分类单元数、敏感类群比例、生物指数、端足目+软体动物物种数、端足目+软体动物%、最优势类群相对丰度构成淮河流域(河南段)的底栖动物完整性指数(B-IBI)指标体系。分别用3分制、4分制以及比值法统一各参数量纲,并比较3种方法的评价结果准确性。结果表明:采用4分制统一各参数量纲并依据所有样点的B-IBI值分布的95%分位数法建立的健康评价标准优于3分制法和比值法;建立了适合淮河流域(河南段)河流生态系统的健康评价标准:B-IBI值24,健康;18~24,亚健康;12~18,一般;6~12,差;≤6,极差。评价结果表明:淮河流域(河南段)67个样点中,"健康"的点位占比19.40%;"亚健康"的点位占比26.87%;"一般"的点位占比32.84%;"差"的点位占比10.45%;"极差"的点位占比10.45%,淮河流域(河南段)整体B-IBI与氧化还原电位呈极显著正相关,与NH4+-N呈显著负相关,其余水质指标与B-IBI无显著相关关系。B-IBI与各水质指标之间的相关性在不同的河流上差异较大。     

应用大型底栖动物完整性指数评价海拉尔河健康

根据海拉尔河26个采样点(11个参照点, 15个受损点)的大型底栖动物数据和水化学指标,对21个生物参数进行分布范围、判别能力和Pearson相关性分析,最终确定了海拉尔河底栖动物完整性指数(B-IBI)指标体系由甲壳动物和软体动物分类单元数、耐污类群和BI指数构成。采用比值法统一各生物参数量纲,将各个生物参数分值加和得到B-IBI指数值。根据参照点B-IBI值的25%分位数值最终确定海拉尔河健康评价标准。结果表明：在26个采样点中,12个为健康,8个为亚健康,5个为一般,1个较差; 总体来看,海拉尔河处于健康和亚健康状态; 各支流中大雁河、库都尔河、特尼河和莫勒格尔河处于健康状态、免渡河为亚健康状态、伊敏河处于一般状态; 海拉尔河干流上游处于健康状态,下游处于亚健康状态,干流中游处于一般和较差状态。B-IBI值与电导率（R²=0.52,P<0.01）、COD（R²=0.46,P<0.01）和铵氮（R²=0.42,P<0.01）显著相关。     

温榆河大型底栖动物季节分布特征的研究

为了研究温榆河底栖动物季节变化情况,于2011年对温榆河大型底栖动物进行了季节采样,并采用物种优势度指数、Shannon-Wiener指数、Margalef指数、Pielou指数4个指标探求大型底栖动物季节分布特征。结果表明:温榆河共检出底栖动物64种,春季、夏季和秋季均有3种优势物种,其中,夏、秋两季的优势物种均为霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、猛摇蚊(Chironomus acerbiphilus)和苏氏尾鳃蚓(Branchiura Sowerbyias)。生物多样性指数基本以秋季为最大值,秋季是评价研究区底栖动物群落的最佳季节。Pearson相关分析表明水温对春季生物多样性指数的影响最为显著,夏季和冬季均只有Pielou指数与其中的一个水质指标呈显著正相关关系。     

亚热带城市河流底栖动物完整性评价——以流溪河为例

根据2016年前、后汛期及枯水期流溪河14个断面底栖动物群落组成数据(4门8纲22目52科94属103种),采用底栖动物完整性指数(B-IBI),首次对亚热带地区河流进行健康评价。经筛选(32个候选指标),流溪河B-IBI体系由5个核心指标(总生物量,敏感类群个体%,EPT、摇蚊和耐污类群单元数)组成,评价标准为:健康3.24,亚健康3.24—2.43,一般2.43—1.62,差1.62—0.81,极差0.81,评价结果为:健康位点数占14.3%、亚健康50.0%、一般21.4%、差14.3%、无极差。总体上,B-IBI值反映流溪河上游健康状况较好,以EPT分类单元数和敏感类群个体%贡献最高,下游健康状况恶化,以耐污类群单元数贡献最高。此外,上游支流健康状况要优于上游干流,而下游则情况相反。相关性分析显示,B-IBI值与溶解氧呈极显著正相关(P0.01),与电导率、氨氮、总氮和总磷呈显著负相关(P0.05),反映流溪河当前健康水平受水体污染影响严重。核心指标与环境因子间CCA分析显示,前2主轴对环境因子解释度达68.1%,且对上、下游及干、支流有明显的梯度划分,说明所建B-IBI在流溪河有较高适用性。对比不同温度带研究结果发现,B-IBI体系受人为干扰和水体污染影响更加明显,体现其评价功能不受地理区域影响。     

应用底栖动物完整性指数B-IBI评价溪流健康

B-IBI指数是溪流生态系统健康评价常用指标之一。据安徽黄山地区溪流的33个底栖动物样点数据(11个参照点,22个受损点),对21个生物参数进行分布范围、Pearson相关性和判别能力分析,确定B-IBI指数由总分类单元数、EPT分类单元数、前3位优势分类单元%、粘附者%、敏感类群%和BI指数构成。分别用3分制、4分制和比值法统一各参数量纲,B-IBI指数值即为累加各构成指数的分值或比值。B-IBI箱线图分析表明,上述3种方法计算出的B-IBI值有较高判别能力(IQ=3),能很好地判别参照水体和受损水体,且3者之间具高相关性(r>0.90)。分别依据参照样点和所有样点B-IBI值建立健康评价标准,比较3分制、4分制和比值法对评价结果的准确性,表明用比值法统一各参数量纲并依据所有样点的B-IBI值建立的健康评价标准的准确性优于3分制和4分制法。建立了适合祁门县溪流生态系统健康评价B-IBI标准B-IBI>3.59健康,2.7～3.59亚健康,1.8～2.69一般,0.9～1.79差,B-IBI<0.9极差。祁门县21个样点的水体,14个健康,6个亚健康,1个一般。B-IBI与电导率(r=-0.62,p<0.01)和生境质量(r=0.65,p<0.01)显著相关。     

Selection of benthic macroinvertebrate-based multimetrics and preliminary establishment of biocriteria for the bioassessment of the water quality of Taihu Lake, China

To develop benthic macroinvertebrate-based multimetrics for the bioassessment of the water quality of Taihu Lake, benthic macroinvertebrate assemblages were sampled at 60 sites in 8 subareas of Taihu Lake. A total of 24 species of benthic macroinvertebrates were obtained: 14 species of Mollusca, 5 species of Arthropoda and 5 species of Annelida. A comprehensive evaluation of the metrics was carried out. The results showed that 7 metrics (i.e., total number of taxa, the number of Mollusca & Crustacea taxa, % Mollusca & Crustacea, % Gastropoda, Goodnight-Whitley index, Hilsenhoff biotic index and % Collector-gatherers) were sensitive. A score of 5, 3 or 1 was assigned to every metric for standardization of the metrics, and a multimetric on a scale ranging from 7 to 35 for bioassessment was developed. Four-level discriminatory biocriteria for water quality were eventually proposed by quartation: 7–14, very poor; 15–21, poor; 22–28, fair; 29–35, good. The re-scored results from the 60 sites showed that the water quality of southeastern Taihu Lake was relatively good, whereas that of northwestern Taihu Lake was relatively poor. Basically, the discriminatory biocriteria are suitable for the assessment of the water quality of Taihu Lake.     

太湖水质评价中底栖动物综合生物指数的筛选及生物基准的确立

对太湖8个区域共60样点进行底栖大型无脊椎动物采样,共获得底栖动物24种,其中软体动物14种,节肢动物5种,甲壳动物5种.根据Hilsenhoff 生物指数确定了15个相对清洁的样点和45个污染样点,然后进行21种生物指数的综合评估,结果表明,总分类单元数、(甲壳动物 软体动物)分类单元数、%(甲壳动物 软体动物)、%腹足纲、Goodnight-Whitley指数、Hilsenhoff 生物指数和%直接收集者等7个底栖动物生物指数可以用作判别太湖水质的敏感生物指数.通过5, 3, 1记分法对6种生物指数统一量纲后,获得变化范围为7～35的综合生物指数,运用四分法划分了太湖水质判别的生物基准:7～14很差,15～21差,22～28一般,29～35好,并对60个样点进行重新记分,获得了太湖水质的基本生态分区现状,太湖的东南区属水质较好的区域,而西北区属水质较差的区域.该水质生物基准基本适合评价太湖不同区域的水质状况.     

The impact of rare taxa on a fish index of biotic integrity

The index of biotic integrity (IBI) is a commonly used bioassessment tool that integrates abundance and richness measures to assess water quality. In developing IBIs that are both responsive to human disturbance and resistant to natural variability and sampling error, water managers must decide how to weigh information about rare and abundant taxa, which in turn requires an understanding of the sensitivity of indices to rare taxa. Herein, we investigated the influence of rare fish taxa (within the lower 5% of rank abundance curves) on IBI metric and total scores for stream sites in two of Minnesota's major river basins, the St. Croix (n = 293 site visits) and Upper Mississippi (n = 210 site visits). We artificially removed rare taxa from biological samples by (1) separately excluding each individual taxon that fell within the lower 5% of rank abundance curves; (2) simultaneously excluding all taxa that had an abundance of one (singletons) or two (doubletons); and (3) simultaneously excluding all taxa that fell within the lower 5% of rank abundance curves. We then compared IBI metric and total scores before and after removal of rare taxa using the normalized root mean square error (nRMSE) and regression analysis. The difference in IBI metric and total scores increased as more taxa were removed. Moreover, when multiple rare taxa were removed, the nRMSE was related to sample abundance and to total taxa richness, with greater nRMSE observed in samples with a larger number of taxa or sample abundance. Metrics based on relative abundance of fish taxa were less sensitive to the loss of rare taxa, whereas those based on taxa richness were more sensitive, because taxa richness metrics give more weight to rare taxa compared to the relative abundance metrics.     

黄河三角洲石油生产对东营湿地底栖动物群落结构和水质生物评价的影响

为了解石油开采对湿地生态系统的影响,2009年10月调查了黄河三角洲东营湿地34个样点的水体物理化学属性和大型底栖无脊椎动物群落结构。共获得3门6纲12目41科70属84个大型底栖无脊椎动物分类单元。Shannon-Wiener多样性指数(r=-0.446,P=0.02)和TN显著负相关,BI指数与理化指标无显著相关性;软体动物分类单元数与盐度(r=-0.422,P=0.028)显著负相关,与pH值(r=0.435,P=0.023)显著正相关;软体动物个体百分数同样与盐度(r=-0.395,P=0.041)呈显著负相关,与pH值(r=0.565,P=0.002)呈极显著正相关;寡毛类分类单元数与TN(r=0.524,P=0.005)极显著正相关。水体石油含量与生物指数无显著相关性。典范对应分析(CCA)显示,TN、pH、盐度是影响东营湿地底栖动物群落结构的主要环境变量,水体石油污染并不是主要的胁迫因子。寡毛类和软体动物是该地区对环境变化的主要指示生物类群。Shannon-Wiener多样性指数水质生物评价结果显示,溢洪河支流、广利河上游、挑河上游、东张水库属于清洁;轻污点位有9个,其余点位为中污或重污。     

Classification efficiency of the B-IBI comparing water body size classes in Chesapeake Bay

The Benthic Index of Biotic Integrity (B-IBI) was developed and is currently employed for environmental assessment in Chesapeake Bay. The index consists of a variety of benthic community metrics (e.g. abundance, biomass, diversity, stress tolerance groups, etc.) scored by thresholds applied to seven benthic community habitats (tidal freshwater, oligohaline, low mesohaline, high mesohaline mud, high mesohaline sand, polyhaline mud, and polyhaline sand) This index was verified as being a sensitive and robust tool for summarizing the status of benthic communities. In our study we tested the classification efficiency of the index using new benthic data by characterizing each sample a priori as degraded or undegraded using criteria of sediment contaminant levels, bioassays and bottom dissolved oxygen levels. A primary objective of our study was to test the classification efficiency of the B-IBI in small water bodies connected to larger water bodies of the mainstems of the large rivers of Chesapeake Bay, as well as the efficiency of the index over time (1990 through 2009). The B-IBI was affected by the size of the water body, e.g., index accuracy was higher for water bodies in small watersheds in lower salinity habitats, whereas large water bodies of the mainstem of rivers were better classified by the B-IBI in habitats with higher salinities. Across the seven benthic habitat types overall correct classification was moderate to low and lower for correctly classifying undegraded sites. In general the index metrics showed some deficiencies that suggest improvements could be made by recalibrating existing metric thresholds or selecting new suitable metrics.     

基于大型底栖无脊椎动物群落的上海市河道水质生物学评价

2011年夏秋季,在上海市全境83个河道断面开展了大型底栖无脊椎动物采样,共获取底栖动物20个分类单位(种).9个极严重污染断面未采集到活体大型底栖生物,生境基本丧失.其余74个有活体生物断面,采用三种常用生物指数:Shannon-Wiener多样性指数、Hilsenhoff耐污指数、Goodnight修正指数分别进行计算及评价.Shannon-Wiener多样性指数判别为25个严重污染和49个重污染断面;Hilsenhoff耐污指数划分38个重污染、5个中污染和31个轻污染断面;Goodnight修正指数划分33个重污染、2个中污染和39个轻污染断面.与典型河道断面的水质理化指标监测值进行对照,Shannon-Weiner多样性指数对河道水质评价的准确度较低,Hilsenhoff生物指数和Goodnight修正指数的水质评价效率及准确度均较高,断面污染等级与水质理化指标基本对应.     

福建红树林区底栖生物生态研究

分析了福建沿岸红树林区底栖生物的群落结构、区系特点及其与环境因子的关系。从８个断面共采集到２７８种底栖生物,其中藻类１１种,多毛类４７种,贝类７２种,甲壳类８８种,棘皮动物１１种,鱼类２７种,其他类２２种。其优势种和习见种多为广温广布种和亚热带暖水性种类。短尾类和贝类为优势类群。平均总生物量为３３．７４ｇ／ｍ＾２,平均栖息密度为１３６个／ｍ＾２。生物种类的丰度及群落的特产我样性与海水的平均盐度呈正