嘉陵江梯級庫區(qū)魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)評價研究

任麗平

(西華師范大學(xué)，四川 南充 637009)

生物完整性(biological integrity)不僅是生物自身生存狀態(tài)的體現(xiàn)，也是對生物生存環(huán)境質(zhì)量的一種反映．1981年，Karr［1］提出了采用生物完整性指數(shù)(Index of Biotic Integrity，IBI)來評價水環(huán)境的質(zhì)量．IBI 首先是以魚類為研究對象建立起來的，魚類生物完整性指數(shù)(fish-index of biotic integrity FIBI)最初被應(yīng)用于美國中西部的溪流和河流，眾多的學(xué)者運用了魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)來判斷水體狀況，并多次對該方法的優(yōu)缺點進行了論證［2，3，4］，普遍認(rèn)為魚類是一種優(yōu)良的評價水生生態(tài)系統(tǒng)健康的生物類群．相對于其他水生生物而言，魚類的存在更普遍，與人類生活關(guān)系更密切、鑒定相對更容易．同時大多數(shù)魚類生活史較長，化學(xué)污染物的存在、水體質(zhì)量以及流域的生境變動等都能夠在部分魚類個體出現(xiàn)直觀病變或數(shù)量、種類組成等特征的改變．采用魚類進行監(jiān)測、分析環(huán)境，不僅數(shù)據(jù)獲得更容易、更詳細(xì)，根據(jù)魚類的相關(guān)信息還可以較為準(zhǔn)確的推測影響因子在研究區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的影響程度，對魚類群聚的分析，可以綜合反映流域的生境變動及其趨勢．因此，使用魚類生物完整性指數(shù)來評價水生生態(tài)系統(tǒng)健康被國外廣泛應(yīng)用，并被證實適用于許多水體的評價，且其敏感度多優(yōu)于其他生態(tài)評估方法［5］．然而目前，國內(nèi)對生物完整性的研究大多以浮游生物和底棲無脊椎動物為研究對象，基于魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)評價研究較少［6，7］．盡管世界各地廣為使用魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)評價法，但各個地區(qū)魚類區(qū)系存在差異，河流自然狀況也有較大不同，當(dāng)FIBI 應(yīng)用于一個新的區(qū)域時，需要全面考慮評價區(qū)域的實際情況，評價的各個環(huán)節(jié)必須因地制宜．

嘉陵江水生生物資源豐富，特別是魚類資源，上個世紀(jì)統(tǒng)計有156 種，其中屬于長江上游特有魚類有40種，有少數(shù)種類為嘉陵江特有種．1995 嘉陵江從北向南，規(guī)劃建設(shè)相互銜接的15 級梯級航電工程，其中四川有13 個．嘉陵江梯級航電樞紐工程的開發(fā)，對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、生物多樣性和水質(zhì)帶來較大的影響，尤其是近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長以及資源的過度開發(fā)，該地區(qū)的環(huán)境污染不斷加劇，生態(tài)環(huán)境日益惡化，生物多樣性急劇喪失，其中突出的環(huán)境問題主要是對魚類的生境的破壞，魚類洄游受阻，從而影響到嘉陵江水系的魚類資源，嚴(yán)重影響了該流域的生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展．本研究結(jié)合國內(nèi)外河流生態(tài)系統(tǒng)魚類完整性評價的指標(biāo)，初步構(gòu)建嘉陵江基于魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)評價指標(biāo)體系，并將其用于對該河段梯級庫區(qū)的評價，探討嘉陵江魚類完整性現(xiàn)狀和評價該水體生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)，促進魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)在我國較大地理區(qū)域尺度的應(yīng)用，推進嘉陵江環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和管理．

1 研究方法

1．1 嘉陵江魚類資源的調(diào)查方法

選擇嘉陵江梯級開發(fā)段的12 個庫區(qū)，從上游到下游依次為亭子口航電樞紐庫區(qū)、蒼溪航電樞紐庫區(qū)、沙溪航電樞紐庫區(qū)、金銀臺航電樞紐庫區(qū)、紅巖子航電樞紐庫區(qū)、新政航電樞紐庫區(qū)、金溪航電樞紐庫區(qū)、鳳儀航電樞紐庫區(qū)、小龍門航電樞紐庫區(qū)、青居航電樞紐庫區(qū)、東西關(guān)航電樞紐庫區(qū)、桐子壕航電樞紐庫區(qū)設(shè)置12 個采樣點，2010年01月至2011年03月，對整個嘉陵江梯級開發(fā)庫區(qū)魚類資源進行全面調(diào)查，采集方法為網(wǎng)具法、市場購買和訪問漁民法，采集的魚類標(biāo)本用酒精或福爾馬林固定，依據(jù)《四川魚類志》、《中國動物志:硬骨魚綱鯉行目》和《中國淡水魚類檢索》對標(biāo)本進行分類鑒定，結(jié)合西華師范大學(xué)館藏資料和公開發(fā)表的文獻(xiàn)，整理出嘉陵江梯級庫區(qū)現(xiàn)有魚類資源．

1．2 構(gòu)建嘉陵江魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)指標(biāo)體系

根據(jù)研究對象的生態(tài)系統(tǒng)特點，以及數(shù)據(jù)的可獲得性等情況，魚類生物完整性指數(shù)，可以選擇5 -12 個指標(biāo)進行評價［8，9］，經(jīng)Fausch 等人構(gòu)建的指標(biāo)體系被相對廣泛的使用［10］．

嘉陵江魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)評價初選指標(biāo)設(shè)置遵循全面性和適用性的原則，根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)作者對不同國家和地區(qū)魚類IBI 指標(biāo)體系的總結(jié)，借鑒國內(nèi)外基于魚類的IBI 研究所使用的指標(biāo)設(shè)置，采用包括魚類組成、數(shù)量、耐受性、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、健康狀況和繁殖共位群等6 個方面的指標(biāo)來確定備選項．借鑒長江上、中游河段的魚類生物完整性指標(biāo)體系［11］，根據(jù)嘉陵江四川段水域生態(tài)環(huán)境影響因素及魚類組成特征，從備選指標(biāo)中篩除因資料收集不全以及研究水平不足的指標(biāo);對高度相關(guān)的評價指標(biāo)，只保留其中信息包含量最大的那個指標(biāo)，然后從備選項中選定目前最能表達(dá)嘉陵江梯級庫區(qū)魚類群聚特征的10 個參數(shù)(見表1)，評分標(biāo)準(zhǔn)參照Karr［12］的3 個層次5 分、3 分、1 分計分法．

表1 適合嘉陵江的FIBI 參數(shù)和賦分標(biāo)準(zhǔn)Tab．1 Adaptable FIBI system of Jialing River

2 魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)評價及結(jié)果

對嘉陵江亭子口庫區(qū)至桐子壕庫區(qū)的魚類進行調(diào)查，獲得魚類標(biāo)本263 號，分屬于4 目7 科26 種;訪問21種;并購買部分魚類作為標(biāo)本收藏于魚類標(biāo)本庫．統(tǒng)計相關(guān)結(jié)果，對照表1 魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)的參數(shù)及賦分標(biāo)準(zhǔn)和Moyle ＆ Randall［13］的FIBI 總分計算方法，即:FIBI 總分=各指標(biāo)總分/指標(biāo)個數(shù)×12．綜合所選指標(biāo)的分值得出采樣點的FIBI 值，按照Karr［12］的6 個等級:極好、好、一般、差、極差和沒有魚的標(biāo)準(zhǔn)，評價嘉陵江魚類生態(tài)狀況．嘉陵梯級開發(fā)段FIBI 評價結(jié)果見表2，生物完整性評分為36．

表2 嘉陵江FIBI 參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果Tab．2 FIBI system statistical results of Jialing River

對照Karr［12］的評價標(biāo)準(zhǔn)，嘉陵江梯級開發(fā)庫區(qū)魚類生物完整性評價等級為一般至差之間，接近差，評價結(jié)果表明魚類種類較少，主要為雜食性種類、適應(yīng)多種棲息地的種類和耐受性強的種類或引進種類等．總體上看，嘉陵江四川段魚類生境受人為活動干擾嚴(yán)重．

由于梯級航電工程的實施和人類的活動，引起嘉陵江四川段水域環(huán)境的巨大變化，對水生生物和魚類帶來不同程度的不利影響，尤其是對魚類造成較大影響，魚類生境狀況較差，洄游場、產(chǎn)卵場、越冬場受到影響，激流性水域生活的魚類難以適應(yīng)新的環(huán)境，珍稀保護魚類存活狀況差，魚類種類減少，本次在梯級庫區(qū)僅采集魚類26 種和訪問21 種，主要是雜食性種類、耐受性強的種類和適應(yīng)多種棲息地的種類以及引進種類等占據(jù)優(yōu)勢．總體上看，嘉陵江四川段魚類生境受梯級工程干擾嚴(yán)重，尤其是庫區(qū)．

3 FIBI 評價梯級開發(fā)河流的可行性和發(fā)展趨勢

我國是一個資源型和水質(zhì)型缺水的國家，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人類活動的進一步擴大，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，人為干擾對河流的影響更加錯綜復(fù)雜，河流生態(tài)狀況不容樂觀，急需采用類似魚類生物完整性評價方法進行環(huán)境監(jiān)測和評估．本研究調(diào)查整理了嘉陵江梯級庫區(qū)魚類資源，根據(jù)嘉陵江梯級開發(fā)后的時空關(guān)系，建構(gòu)了適合嘉陵江健康評價的魚類生物完整性指數(shù)(FIBI)體系．評價結(jié)果顯示，嘉陵江梯級庫區(qū)魚類生物完整性等級介于一般和差之間，魚類生態(tài)環(huán)境較差，這與實際情況相吻合．

理化監(jiān)測和生物監(jiān)測相結(jié)合才能更科學(xué)的反映生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，IBI 評價彌補了傳統(tǒng)水域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測只采用理化方法的不足．本文初步嘗試了梯級庫區(qū)的FIBI 評價，由于研究水平不足和資料收集不全等問題，今后FIBI 的研究可以從以下兩方面開展，一是進一步開展針對河流生態(tài)系統(tǒng)狀況和變化趨勢的FIBI 指標(biāo)選擇研究，二是加強FIBI 評價標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一研究以及評價體系建構(gòu)的方法研究，增強評價結(jié)果的科學(xué)性和可比性．

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