挠力河流域河流生境质量评价

选择挠力河流域6个河段21个样点进行河流生境质量调查和评价。采用包括河水、河道和人类干扰等3大项目共11项评价指标,涵盖河流水量、水质和速度与深度组合,河道形状、结构、侵蚀程度和植被状况,河岸人类活动、周围土地利用以及水工设施等河流生境质量评价指标系统,进行河流生境质量评价。结果显示,全流域47.6%的样点河流生境质量处于优等或良好等级,33.3%的样点为一般等级,约19.1%的样点为较差等级,没有最差等级的样点。研究表明,挠力河流域河流生境质量整体状况良好,个别样点生境质量较差;河流生境质量受到周围土地利用的重要影响;河流生境质量与河流水质及河流生物完整性密切相关。有关河流生境评价的指标与标准以及参照系等研究有待深入。     

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。       

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。     

城镇化背景下河流生境评价——以深圳市为例

城镇化背景下，河流生态系统退化趋势明显，有效评价河流生境状况是修复和保护河流生态系统健康的重要基础。深圳市作为全国经济发展的窗口城市，河流生境的调查研究十分匮乏。因此，为阐明深圳市不同城镇化程度的流域河流生境的差异与主要影响因素，对深圳市两个代表性流域的河流生境展开了研究。针对深圳市河流的生境特点，于2019年丰水期（8月）和枯水期（11月）对城镇化程度较高的深圳河流域的13个样点和城镇化程度较低的坪山河流域12个样点河段的生境状况进行定量调查与评价。采用综合评价法，从河床、河道和河岸带3个方面选取10个生境指标，构建深圳市河流生境评价指标体系和评价方法。结果表明：深圳河流域河流生境质量总体较差，生境评价等级为"良"、"中"、"差"的样点河段分别占7.7%、38.5%、53.8%；坪山河流域河流生境质量总体较好，生境评价等级为"优"、"良"、"中"、"差"的样点河段分别占8.3%、41.7%、41.7%、8.3%。方差分析结果表明两次调查河流生境状况无显著性差异，短时间跨度内河流生境状况变化较小；两个流域河流生境状况差异显著，城镇化程度较低的坪山河流域河流生境质量显著好于城镇化程度较高的深圳河流域。河流生境评估指标主成分分析结果表明人类活动强度、河岸稳定性、河道变化、底质、河岸土地利用及植被多样性是影响深圳市河流生境变化的主要因子。本文对河床、河道、河岸带3个方面分别提出针对性的修复建议，对深圳市河流的生境修复和保护具有重要的指导作用。     

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。     

近60年挠力河流域生态系统服务价值时空变化

根据1950-2005年挠力河流域土地利用数据,利用中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表,对近60年挠力河流域生态系统服务价值的时空变化进行研究.结果表明,自1950年至2005年,挠力河流域生态系统服务价值逐渐减少,由749.84亿元降低至308.82亿元,损失约58.82％;价值空间格局由以高价值区为主导的状态逐渐转化为以低价值区为主导的状态,且价值质心由北向南发生转移;挠力河流域生态系统服务价值的全局自相关指数逐渐减小,高-高自相关类型沿河流主干道逐渐萎缩,且呈现破碎化趋势,低-低自相关类型呈先减少后增加的“V”趋势,呈现不显著连片化趋势.人为垦殖活动是该流域生态系统服务价值时空动态变化的主要驱动因素.     

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.     

挠力河流域平原区湿地景观完整性评价

探讨一种景观完整性评价方法对湿地管理和保护非常重要.利用遥感和GIS技术,选择10个指标构建景观完整性指数,对挠力河流域平原区开展景观完整性评价.结果显示,1950年挠力河流域洪泛平原中的湿地景观完整性远好于2005年;人类活动影响越强的区域湿地景观完整性越差;2005年仅河岸带湿地景观比其它区域具有较好的景观完整性.由于景观完整性指数包涵了必要的景观结构和功能完整性特征信息,对评价景观尺度生态完整性,诊断生态受损区域,保护、恢复和管理湿地具有重要作用.     

基于B-IBI指数的温榆河生态健康评价

基于温榆河底栖动物和水质采样数据,采用底栖动物完整性指数(B-IBI)方法,进行温榆河生态健康评价,并探求河流水质与B-IBI指数的相关性。通过分布范围、判别能力以及相关性分析等,确定研究区B-IBI指标体系,包括总分类单元数、总生物量、优势分类单元个体相对丰度、敏感类群分类单元数、生物指数和粘附者个体丰度6个指标。根据参照点25%分位数确定温榆河底栖动物完整性评价标准,即B-IBI>1.821为健康,1.366—1.821为亚健康,0.910—1.366为一般,0.455—0.910为较差,0—0.455为极差。结果表明,温榆河27.3%河段处于健康状态,9.1%河段处于亚健康状态,13.6%河段处于一般状态,50%河段处于较差和极差状态。河流水质与B-IBI指数的相关系数为-0.549,表明生物指标作为水体评价的补充指标十分必要。     

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。     

Least-desired index for assessing the effectiveness of grass riparian filter strips in improving water quality in an agricultural region

Unprotected streams within the agricultural Midwest region of the United States are subject to sedimentation, nutrification, and agricultural chemicals. Grass riparian filter strips (GRFSs) have been implemented as a best management practice to minimize sedimentation and associated materials that are harmful to aquatic ecosystems; however, few studies have examined the benthic community response to GRFS installation. This study introduces a least-desired index (LDI) multimetric approach of evaluating benthic communities in response to GRFS installation. LDI was determined in a reciprocal fashion to that of a benthic macroinvertebrate index of biotic integrity (B-IBI). When reference conditions are not available for the use of B-IBI, anti-reference sites, representing least-desired conditions, can be used in constructing an LDI. A B-IBI and LDI were constructed in the Claypan Till Plains Subsection of Missouri and comparatively used to evaluate two test sites where tall fescue GRFS were installed. Five metrics were used to develop the B-IBI and six for the LDI. The LDI tended to be more conservative at evaluation in comparison to the B-IBI. Paired t-tests showed that LDI and B-IBI were significantly different at scoring test sites. The LDI assessed both test sites as showing no response to GRFS installation, whereas the B-IBI suggested moderate improvement. The LDI was considered to be a better index for evaluation because the streams used to develop the B-IBI were not suitable reference sites. An argument for the use of chironomid based metrics in low gradient agricultural streams is presented.     

The ecological integrity of the lower Olifants River,Limpopo province,South Africa: 2009–2015 – Part B: Tributaries of the Olifants River

Monitoring on the Lowveld reaches of the Olifants River, Limpopo River System, and its Steelpoort, Blyde, Klaserie and Selati tributaries was initiated in 2009. Analysis of the 2009–2015 data from four Olifants River sites showed deterioration in the river’s ecological condition between where it enters the Lowveld and where it enters the Kruger National Park, with a slight recovery within the Kruger National Park. Physico-chemical, aquatic macroinvertebrate and fish data collected in 2009–2015 at six sites on the Steelpoort, Blyde, Klaserie and Selati tributaries of the Olifants River corroborated the ecological condition of these tributaries. The Selati was the most polluted and was in a critically modified condition, whereas the Klaserie and Steelpoort were in fair condition and the Blyde was in good condition. The Selati appeared to have a significant negative impact on the water quality, macroinvertebrates and fish of the Olifants River within the Kruger National Park.     

河流岸带湿地沉积物重金属分布对植被物种多样性和底栖动物群落特征的影响

河流岸带湿地栖息地完整性对河流水环境、水生态和水文的安全与健康具有重要意义,为探究河流岸带湿地表层沉积物重金属分布特征及其对植被和底栖动物的影响,对滦河干流上中下游河段表层沉积物、植物群落和底栖动物调查分析,采用生物毒性效应系数法和综合潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染特征,采用植被物种多样性指数和底栖动物完整性指数评价滦河植物和底栖动物群落特征,探究岸带湿地沉积物重金属空间分布与植被及底栖动物群落特征之间关系。结果表明,滦河表层沉积物总体呈清洁水平,但不同河段重金属空间分布差异较大,下游重金属生态危害系数和潜在生态风险指数高于上中游。湿地物种调查共识别维管束植物219种,大型无脊椎底栖动物105种,综合评价结果表明下游植物群落物种多样性和底栖动物群落完整性低于上中游。滦河下游岸带湿地沉积物重金属对生物群落具有生物毒性和潜在的生态风险,降低了植被物种多样性和底栖动物群落完整性。大型底栖动物完整性指数能够综合反映底栖动物群落结构特征变化,对河岸带湿地生态健康评价和监测具有重要意义。     

三峡库区不同水文类型支流大型底栖动物对蓄水的响应

为探究三峡水库修建对库区不同水文类型支流大型底栖动物的影响,于2015年7月和2016年1月对三峡水库四条支流的大型底栖动物进行调研,分别对周期性受蓄水影响支流的非回水区与回水区和长期受蓄水影响支流的非回水区与回水区大型底栖动物群落结构进行比较研究,结果表明:⑴7月份三峡水库145米低水位时期共采集到底栖动物655头计59种(属),在受蓄水影响河段采集到底栖动物4种共40头,优势种为日本沼虾(占受蓄水影响区域的57.5%); 1月份三峡水库175米蓄水时期共采集到底栖动物1123头计69种(属),在受蓄水影响河段采集到16种238头,优势种为锯齿新米虾(占受蓄水影响区域的14.2%)。⑵周期性受蓄水影响支流的非回水区与回水区底栖动物密度、生物量和多样性指数无显著差异(P0.05);长期受蓄水影响支流的非回水区与回水区之间底栖动物密度和Pielou均匀度指数无显著差异(P0.05),但非回水区底栖动物生物量显著高于回水区(P0.05),底栖动物多样性和丰富度极显著高于回水区(P0.01)。⑶7月份影响底栖动物分布的主要环境因子共6个,分别是水深、流速、硝态氮、溶解氧、水温和电导率; 1月份影响底栖动物分布的主要环境因子共7个,分别是水温、溶解氧、总磷、流速、深度、电导率和透明度。     

Developing biological indicators from diverse data: The Potomac Basin-wide Index of Benthic Integrity (B-IBI)

A Basin-wide Index of Benthic Integrity (B-IBI) was developed to uniformly assess aquatic ecosystem health of non-tidal, wadeable streams in the multi-jurisdictional Potomac River basin (US). Multiple datasets were merged and used to identify stream classes and discriminating biological metrics. The index (aggregated metric scores) accurately identified 95% of impaired sites. A jackknife cross-validation procedure confirmed the accuracy of the B-IBI. B-IBI assessments generally compare favorably to basin states’ assessments derived from the same data. A habitat quality matrix which includes an indicator of anthropogenic alterations and disturbances is recommended. The Potomac B-IBI is more useful than existing state-specific indexes for stream health comparisons across jurisdictional boundaries and basin-wide. The Potomac B-IBI can improve understanding of water quality issues in the basin and enhance the abilities of water quality managers to make well-informed decisions concerning the basin's non-tidal waters.     

Depth-related patterns in benthic community condition along an estuarine gradient in Chesapeake Bay,USA

We tested whether macrobenthic community condition varies significantly with water depth in a variety of regions of Chesapeake Bay, USA. Benthic community condition was characterized using the Benthic Index of Biotic Integrity (B-IBI) previously developed for the Bay. We applied two water depth thresholds intended to emphasize the ecological importance and/or anthropogenic impacts upon shallow-water regions. The first threshold of 2 m emphasizes restoring and supporting submerged aquatic vegetation while the second threshold of 4 m emphasizes the zone of maximum anthropogenic impact upon natural ecosystem functions. An a priori expectation is that benthic community condition may worsen with increasing depth, specifically in regions (1) where water column stratification at depth results in prolonged low dissolved oxygen levels or (2) where net deposition at depth results in higher levels of hydrophobic, sediment-bound contaminants. Samples collected from a major tributary of Chesapeake Bay, the York River estuary, spanned the entire salinity range from tidal freshwater to polyhaline. We also tested the shallow-water depth thresholds using data from the Virginia Mainstem of Chesapeake Bay and the Southern Branch of the Elizabeth River. These two polyhaline regions are characterized as having the best and worst benthic community condition in Chesapeake Bay. At the scale of the entire tidal York River system, there were no significant differences in benthic community condition with water depth. However, two salinity regions, low mesohaline and polyhaline, had significant depth effects with the shallowest water depth zone significantly different from the other two depth regions. For the low mesohaline region benthic community condition was worse at the shallowest depth and for the polyhaline region the shallowest depth was better comparing the three depth regions. No depth-related differences in the B-IBI were found for the two additional Chesapeake Bay strata, the Virginia Mainstem characterized with the lowest levels of benthic community degradation and for the Southern branch of the Elizabeth River, characterized by the highest levels of benthic community degradation. We conclude that the ecological state of Chesapeake Bay subtidal benthic communities is adequately characterized by randomly sampling all depths without further stratification into shallow and deeper regions.