基于着生藻类的太子河流域水生态系统健康评价

本研究以辽宁省太子河流域为研究范例,调查了全流域范围内69个样点的着生藻类群落和水环境理化特征,并在此基础上应用硅藻生物评价指数(DBI)和生物完整性评价指数(P-IBI),同时结合栖息地环境质量评价指数(QHEI),对太子河流域水生态系统进行健康评价。结果表明,太子河流域着生藻类群落结构具有明显的空间异质性,CCA结果显示驱动着生藻类群落结构形成的水环境因子为电导率、总溶解固体和总氮。虽然DBI、P-IBI和QHEI在太子河流域某些河段上的评价结果有较大出入,但从全流域尺度上看,DBI、P-IBI和QHEI的评价结果基本一致,表现为太子河上游健康状况较好,中游健康状况一般,而下游健康状况较差。文中讨论了水环境理化因子与着生藻类群落结构的相互关系,并对比分析了DBI、P-IBI和QHEI这三种河流健康评价方法。     

浑河水系着生藻类的群落结构与生物完整性

以辽宁省浑河水系为研究范例,调查了全流域范围内62个样点的着生藻类群落和水环境理化特征,并应用着生藻类生物完整性评价指数(P-IBI),结合栖息地环境质量评价指数(QHEI),对浑河流域水生态系统进行健康评价.结果表明:浑河水系着生藻类群落结构具有明显的空间异质性,浑河水系的采样点可划分为4组(Group),不同组间的着生藻类群落结构、物种多度、密度和香农多样性指数均存在明显差异.典范对应分析(CCA)结果显示,驱动浑河着生藻类群落结构形成的水环境因子为铵氮( NH4+-N)和活性磷(PO43--P).P-IBI和QHEI在浑河水系某些河段上的评价结果有较大出入,但从全流域尺度上看,P-IBI和QHEI的评价结果基本一致,表现为浑河上游的苏子河健康状况较好,而上游的浑河以及中下游的浑河干流健康状况较差.     

应用生物完整性指数评价水生态系统健康的研究进展

生物完整性指数(IBI)法是评价水生态系统健康的一种重要且被广泛应用的方法.本文综述了生物完整性指数的指示物种选择原因、构建方法以及在水生态系统健康评价中的应用,并总结了现阶段生态系统评估常用的鱼类完整性指数（F_IBI）、底栖无脊椎动物完整性指数（B_IBI）和着生藻类完整性指数（P_IBI)中候选生物状况参数指标,提出了使用微生物完整性指数(M_IBI)评价水生态系统健康的可行性和必要性.     

基于周丛藻类的雅鲁藏布江流域水生态系统健康评价

为评估雅鲁藏布江流域水生态系统的健康状态, 研究于2013年10月、2014年4月和2014年7月, 在雅鲁藏布江流域干流及其4大支流上设置了26个采样点, 先对河流每个点位的海拔、坐标、河道底质类型及构成比例、河岸植被类型、水电工程等环境数据进行收集, 随后采集周丛藻类群落数据, 并在此基础上构建了周丛藻类生物完整性指数(P-IBI)评价指标体系, 结果显示: 调查期间, 雅鲁藏布江流域干支流共观察到周丛藻类7门10纲23目34科70属(种), 硅藻门(35.71%)、绿藻门(32.86%)和蓝藻门(20.00%)为前3个优势门类, 周丛藻类的优势种均属于硅藻门, 该水域属硅藻-绿藻-蓝藻型水体。周丛藻类Shannon-Wiener多样性指数的变幅为4.84—9.41, Pielou均匀度指数的变幅为2.41—4.80, 则表明雅鲁藏布江流域整体为轻污型-清洁型水体。周丛藻类的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数与P-IBI评价指标体系共同说明: 雅鲁藏布江流域干流上下游及其4大支流水生态系统的健康状态优于雅鲁藏布江流域干流中游的健康状态。研究雅鲁藏布江流域水生态系统周丛藻类的群落特征和水环境的健康状态, 一方面能为西藏土著鱼类食性、摄食机制等的研究提供饵料数据基础, 另一方面能对河流水生态系统的健康状况进行科学评价, 从而保障西藏水生态安全。     

长江中游浅水湖泊生物完整性时空变化

介绍了采用 Karr提出、经 Fausch等修订后的生物完整性指数 (IBI)进行水环境质量评价的原理和概念 ,并根据长江中游鱼类种类组成特征、可获得数据的类型和资料的性质 ,初步建立了适合长江中游浅水湖泊的 IBI体系。同时 ,以基本保持了长江中游浅水湖泊自然属性的五湖 1978年的调查数据为参照 ,选择长江中游不同类型的浅水湖泊进行了生物完整性时空变化的比较研究。结果表明 :以洪湖为例进行纵向比较 ,在 196 4、1981、1993年和 1998年等 4个不同的年代 ,其生物完整性呈逐步下降的趋势 ;以 2 0世纪 90年代初期的资料进行横向比较 ,三湖连江水库和保安湖的生物完整性表现为一般 ,洪湖为差 ,东湖则很差。上述湖泊所呈现的生物完整性的时空变化趋势与其它相关研究所反映的湖泊水环境质量互为补充验证 ,可以为湖泊管理、持续发展和利用以及水环境保护提供更为充分的科学依据     

淡水湖泊附着藻类生态学研究进展

附着藻类是淡水生态系统初级生产者的主要组成部分,对淡水生态系统营养盐循环及沉水植物分布具有重要的影响。本文对近年来淡水湖泊生态系统中附着藻类群落组成、生态功能以及主要影响因子进行了分析,从附着藻类种群结构入手,指出附着藻类通过改变群落中优势种的组成来适应不同的环境,阐述了附着藻类在湖泊生态系统营养盐循环中的作用及其与沉水植物之间的关系。针对淡水湖泊富营养化问题,提出了今后附着藻类生态学研究应侧重于:主要因子(如弱光、高浓度的营养盐等)的交互作用对附着藻类的影响,原位实验方法弄清楚附着藻类在湖泊生态系统碳、氮、磷生物地球化学循环中的作用,以及富营养湖泊附植藻类与沉水植物相互作用的机理。     

黄土高原水体浮游微生物及沉积微生物研究进展

黄土高原跨越我国半干旱、干旱及半湿润地区,是世界上面积最大的黄土分布区。近些年来,由于气候变化和人类活动的加剧,黄土高原的河流湖库面临着水少、水浑、水污等威胁,因此亟需开展此区域水体的生态健康评价以提出生态保护和管理措施。除了鱼类、底栖动物和浮游植物生态学外,以微生物为核心的微生物生态学研究在环境现状指示、生态健康评价方面也占有重要作用。本文首先探讨黄土高原的范围及其水体的生态学研究进展,选择了黄土高原的"广义"划分区域(北纬33°41′～41°16′,东经100°54′～114°33′),其次整合国内外不同水体中浮游及沉积微生物的群落结构、功能及生物完整性指数(index of biological integrity, IBI)生态指示作用的相关研究,指出微生物群落结构、功能特征及IBI指数的动态变化是自然与人为因素综合作用的结果,同样也指示了生态、环境现状。目前,针对黄土高原微生物生态指示作用的研究主要集中于土壤环境中微生物群落结构指标,利用功能参数以及IBI指数进行生态指示的研究较少。黄土高原横跨7个省,范围广,面积大,未来针对黄土高原中部地带、西北地区核心——陕西省的河流湖库微生物进行研究能够以小见大,更全面地反映区域水生态系统健康状况。     

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-IB...     

水色及其与藻类的关系

水色是水环境质量评价中一个重要的综合性指标,不同的水色反映水质的营养状况;藻类群落是水体营养状况的生物表征,对水色具有重要影响作用。本文通过分析不同水色中的藻类优势种群及其作用,认为藻类优势种群是决定水色的主要生物因子;阐明了藻类与水色之间的相互关系以及施肥改变水色的内在机理,水体营养状况决定了水体藻类群落结构进而决定不同的水色;并结合实践对如何判断不同藻类种群引起的不同水色提出了看法,同时对改变和调控水色的方法和途径进行了论述,为相关生产和水环境管理提供理论依据和技术指导。     

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。     

基于周丛藻类群落结构的新疆额尔齐斯河生态健康评价

周丛藻类对水环境变化较为敏感,可迅速而灵敏的反映水质健康状况。本研究于2019年对额尔齐斯河周丛藻类群落结构和水环境特征进行了系统调查,并运用周丛藻类生物完整性指数(Periphytic algae index of biotic integrity, P-IBI)对生态健康进行了评价。结果表明:额尔齐斯河周丛藻类有6门41属102种,以硅藻门为主。周丛藻类密度和生物量的时间变化趋势为:9月>7月>5月,空间分布趋势为中下游>上游、支流>干流。主成分分析(PCA)与典范对应分析(CCA)显示,影响周丛藻类群落结构的主要环境因子有水温、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐氮、pH、悬浮物,不同月份的环境影响因素有所差异。额尔齐斯河周丛藻类多样性指数(H′)、丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(J)的平均值分别为3.52、3.02、0.75,显示额尔齐斯河流域整体水质为寡污或无污。P-IBI分析结果显示:5个采样点为健康状态,1个采样点为亚健康状态,3个采样点为一般状况,1个采样点极差,表明额尔齐斯河整体生态健康状况趋于良好。本研究可为额尔齐斯河的水环境监测提供...     

The application of chemical and biological multi-metric models to a small urban stream for ecological health assessments

Nutrient or/and organic pollutions have been used as one of the key factors influencing the stream health, so research approaches were frequently focused on chemical analysis rather and biological analysis. Our objective of the present study was to diagnose the chemical and biological stream health using chemical multi-metric model of nutrient pollution index (NPI) and biological multi-metric fish model of the index of biotic integrity (IBI), respectively in an urban stream. Seven years dataset from 2008 to 2014 were used for the health assessments. The nutrients regime (TN, TP), sestonic chlorophyll, total suspended solids (TSS), electrical conductivity, BOD, and COD showed a typical polluted stream with large temporal and spatial fluctuations due to variations of Asian monsoon rain. The analysis of fish trophic guilds and fish tolerance guilds showed that omnivore fish species and tolerant species were dominated the community and the proportions were directly determined by water chemistry (nutrient and organic matters). Chemical model of NPI showed “poor-very poor health condition” by the criteria of the model and showed same results with the biological model of fish IBI. The degradation of the stream health was mainly due to massive effluents from the wastewater treatment plants. Overall, our data suggest that the multi-metric chemical and biological models may be used as a key tool diagnosing the stream health condition in an urban stream.     

三峡库区古夫河着生藻类叶绿素a的时空分布特征及其影响因素

古夫河系长江三峡水库湖北省境内香溪河的一条支流,发源于神农架林区并最终汇入三峡水库香溪河库湾,是流域生态学研究的热点水体。本文对古夫河2010年9月至2011年8月干流及主要支流21个样点的着生藻类叶绿素a和14项环境因子进行了调查,采用多元统计方法对调查数据进行了方差分析、聚类分析、偏相关分析和逐步回归分析,研究了着生藻类叶绿素a的时空分布特征及其主要环境影响因子。结果表明：叶绿素a含量范围为0.07—145.96 mg/m2,平均值为11.63 mg/m2。不同样点的叶绿素a含量差异显著,其中古夫河干流上游低于下游,支流竹园河上游高于下游,表现为人为影响大的区域高于人为影响小的区域;不同季节着生藻类叶绿素a含量差异显著,表现出冬春季高、夏秋季低的趋势。古夫河着生藻类叶绿素a与总磷和硬度呈极显著正相关,与电导率、氨氮和总氮呈显著正相关,而与流速呈极显著负相关;水体总磷是古夫河流域着生藻类生长的第一限制因子,流速对着生藻类的生长具有显著抑制作用;古夫河着生藻类生物量空间格局可能由其生境尺度（营养盐）和流域尺度（硬度和电导率）的特征决定,而古夫河着生藻类生物量时间变化主要受水动力（流速）的影响。     

香溪河河流连续统特征研究

以香溪河附石藻类密度、藻类叶绿素a浓度、Shannon-Wiener多样性指数及生态系统初级生产力随河流级别的变化为例探索该河流的连续统特征。结果表明,附石藻类密度、藻类叶绿素a浓度和Shannon-Wiener多样性指数总体上都有随着河流级别增加而增加的趋势,但在1～3级河段之间这种趋势并不明显,甚至出现了逆转。河流初级生产力也有随河流级别增加而增加的趋势,并在第4级河流达到最大,随后有所下降。在全水系范围内河流初级生产力(P)与群落呼吸(R)比值P／R均大于1,说明香溪河是一条以自养生产为主的河流。所研究的特征并不完全与连续统概念的预测相一致,表明河流已经受到了一定程度的人为干扰。     

Salt pollution in a Japanese stream and its effects on water chemistry and epilithic algal chlorophyll-a

Concentrations of major ions, total phosphorus, dissolved organic carbon, biological oxygen demand and chlorophyll-a of epilithic algae were determined weekly at nine sites in a Japanese stream receiving effluent from a groundwater treatment plant. The concentrations of four major cations (Na, K, Ca and Mg) and chloride ion increased significantly immediately at downstream sites of the effluent outfall. The ionic concentrations decreased with increasing dilution from merging tributaries but never reached the original concentrations and relative composition of stream water within a 10.7 km stream distance from the outfall. The changes in total ionic concentration and relative ionic proportion also changed the chlorophyll-a content of epilithic algae. The results also showed significantly higher chlorophyll-a content in epilithic algae under moderate salinity.     

广西河池地区河流基于鱼类的生物完整性指数筛选及其环境质量评估

为促进生物完整性评价法在中国的应用,加强珠江上游广西河池地区河流环境质量监测,该研究以鱼类为研究对象,初步构建了包含21个指标在内的广西河池地区河流基于鱼类的生物完整性评价的指标体系。根据鱼类调查所收集数据,结合历史资料的记录,对这些指标进行筛选和赋值,最终确立了6个指标,用于建立适合广西河池地区河流的基于鱼类的生物完整性指标体系;应用此指标体系对该地区部分河流(河段)进行了评价。评价的结果表明,小环江鱼类完整性为好;红水河、龙江和大环江为一般;刁江为极差。评价的结果与河流受人为干扰的实际情况相吻合,研究构建的评价体系可供河池周边地区使用和借鉴。生物完整性评价是水域环境质量监测的重要手段,为使生物完整性评价更加科学和客观,应加强生物完整性与环境因子之间关系的研究。     

渭河丰、枯水期底栖动物群落特征及综合健康评价

以渭河为研究范例,分别于丰水期(2011年10月)和枯水期(2012年4月)对渭河全流域范围内45个样点的底栖动物群落进行跟踪调查,并在此基础上应用丰、枯水期底栖动物生物完整性评价指数(B-IBI)对渭河流域水生态系统进行综合健康评价。结果表明,渭河流域底栖动物群落结构具有明显的空间异质性,枯水期底栖动物群落结构单一,物种数量、生物量和香农多样性明显少于丰水期,但单位密度差异不显著。综合健康评价结果表明,渭河上游、洛河中上游地区的健康状况较好,而渭河中下游、泾河全流域及洛河下游地区的健康状况较差。相关分析显示,渭河全流域范围内丰水期和枯水期底栖动物群落的B-IBI得分呈现明显的正相关性,表明在不同水文过程时期,渭河全流域大尺度范围内底栖动物群落的生物完整性特征较为一致。在河流丰、枯水期,底栖动物群落结构的变化趋势并对比分析了渭河流域不同区域水生态系统健康水平差异的原因。     

Stream epilithic, epipelic and epiphytic diatoms: habitat fidelity and use in biomonitoring

We compared the use of epilithic, epiphytic, and epipelic diatom communities in stream biomonitoring by investigating species composition and relationships with measured water quality variables in two tributaries of the Grand River, Ontario, Canada. Although ordination showed some separation of the epilithon from other habitats, clear habitat preferences and seasonality were not identified. Canonical correspondence analysis showed that measured water quality variables explained the major gradients in the diatom data for all three habitats. The diatoms from each habitat were strongly related to alkalinity, suspended solids, biological oxygen demand and conductivity, and in addition, epipelic and epiphytic diatoms showed significant relationships with total phosphorus. It was concluded that although some species were more abundant in one habitat than the others, the community structure of the epilithic, epiphytic and epipelic habitats from these streams was not consistently different. The results indicate no apparent benefit to sampling discrete habitats for water quality monitoring using diatoms, however, the best relationship are obtained using the sum of the diatom data from all three habitats.     

IMPORTANCE OF PHYSICAL VARIABLES ON THE SEASONAL DYNAMICS OF EPILITHIC ALGAE IN A HIGHLY SHADED CANYON STREAM1

The seasonal abundance of epilithic algae was correlated with major physico-chemical parameters in a first-order, heavily shaded stream in northern Arizona. Diatoms made up over 85%, by numerical abundance, of the epilithon community Light energy, water temperature, and stream discharge were most highly correlated with seasonal abundance of epilithic diatom taxa when analyzed with stepwise multiple regression. None of the chemical variables measured in the study (NO₃-N, O-PO₄, SiO₂, including PH) was found to be significantly correlated with the seasonal community structure of epilithic diatoms. Total diatom cell densities showed a significant negative correlation to stream bed light energy. Likewise, total diatom cell densities along a transect in the stream bed showed a negative correlation to current velocity during those months when base flow was low and stable, and current velocity was ≤25 cm·sec-¹. Most diatom taxa had highest cell densities at temperatures < 16°C and at daily mean stream bed light levels < 400 μE·m^?2·s^?1. Highest cell densities of green algae occurred at temperatures between 6–16°C and at daily mean stream bed light levels of > 400 μE·m^?2·s^?1. Blue-green algae (cyanobacteria) grew best at the highest recorded water temperatures and daily mean stream bed light energy (16–20°C and 900–1200 μE·m^?2·s^?1). Abrupt increases in NO₃-N coincided with a brief pulse of Nostoc pruniforme colonies during June, and leaf drop from Alnus oblongifolia during October.