基于大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物完整性指數(shù)的鄱陽(yáng)湖濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)

游清徽,劉玲玲,方 娜,陽(yáng)文靜,4,*,張 華,4,李菊媛,吳燕平,齊述華,4

1 江西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,南昌 330022 2 江西師范大學(xué)鄱陽(yáng)湖濕地與流域研究教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南昌 330022 3 江西師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院,南昌 330022 4 江西省鄱陽(yáng)湖綜合治理與資源開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南昌 330022

濕地是陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過(guò)渡地帶,在涵養(yǎng)水源、蓄洪防旱、凈化水質(zhì)、控制污染等方面發(fā)揮著重要作用[1-2]。然而,現(xiàn)代社會(huì)各種類型的人類活動(dòng)對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重干擾,出現(xiàn)濕地面積縮減、水質(zhì)惡化、生物多樣性降低等生態(tài)問(wèn)題,影響人類自身的健康和發(fā)展[3-4]。生態(tài)系統(tǒng)健康是指一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)所具有的穩(wěn)定性和持續(xù)性,即在時(shí)間上具有維持其組織結(jié)構(gòu)、自我調(diào)節(jié)和對(duì)脅迫的恢復(fù)能力[5]。濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià),可以為濕地的管理、保護(hù)、利用提供科學(xué)依據(jù)[6- 8]。

鄱陽(yáng)湖濕地是中國(guó)第一大淡水湖,是被列入《濕地公約》的國(guó)際重要濕地[9],在調(diào)蓄洪水、控制水土侵蝕和改善區(qū)域環(huán)境方面具有重要的生態(tài)功能[10],其生態(tài)健康對(duì)于該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展以及長(zhǎng)江中下游的生態(tài)安全具有重要意義[11]。鄱陽(yáng)湖也是全球生物多樣性保護(hù)的關(guān)鍵區(qū)域之一,是越冬候鳥(niǎo)的重要棲息地[12]。然而,過(guò)去20年間,鄱陽(yáng)湖水位年際和年內(nèi)變化加劇,造成濕地洲灘退化明顯[13],加上人類活動(dòng)的干擾,如攔湖養(yǎng)殖、湖底采砂和城鎮(zhèn)建設(shè),鄱陽(yáng)湖濕地面臨著湖泊數(shù)量減少、面積萎縮、濕地植被退化、生物多樣性降低的風(fēng)險(xiǎn)[9]。對(duì)鄱陽(yáng)湖濕地的生態(tài)健康狀況進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)測(cè)能為濕地管理和保護(hù)政策的制定提供科學(xué)依據(jù)。目前,有關(guān)鄱陽(yáng)湖濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)的研究很少,且大多基于土地利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[[14- 16]。徐麗婷等利用濕地植物為指示生物,構(gòu)建了鄱陽(yáng)湖濕地的植被完整性指數(shù)(vegetation-based index of biotic integrity, V-IBI)[17],初步評(píng)價(jià)了鄱陽(yáng)湖濕地的生態(tài)健康狀況。

生物完整性指數(shù)(index of biotic integrity, IBI)是廣泛應(yīng)用的濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)方法[18],也是北美濕地生態(tài)監(jiān)測(cè)的常用方法[19]。與其他濕地健康評(píng)價(jià)方法相比[20-21],IBI方法基于大量野外調(diào)查獲取的生物群落和環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行健康評(píng)價(jià),其評(píng)價(jià)結(jié)果通常更準(zhǔn)確可靠、且直觀易懂[4,22]。該指數(shù)最早由美國(guó)學(xué)者Karr提出,他利用魚(yú)類作為指示生物來(lái)評(píng)價(jià)溪流的生物完整性[23-24]。從那以后,生物完整性指數(shù)逐漸發(fā)展為濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)中的常用方法,指示生物也擴(kuò)展到其他生物類群,包括兩棲動(dòng)物、大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物、鳥(niǎo)類、藻類和植物等[25- 29]。

以往研究表明,基于多個(gè)生物類群的生態(tài)健康評(píng)價(jià)結(jié)果要比基于單個(gè)生物類群更加客觀可靠[17,30]。大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物棲息于水底,與水體和底層沉積物密切接觸,對(duì)局部污染高度敏感,且其活動(dòng)范圍較小,便于追蹤污染來(lái)源,是良好的生境質(zhì)量指示生物[31-32]。本研究旨在構(gòu)建鄱陽(yáng)湖濕地大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物完整性指數(shù)(benthic macroinvertebrate-based index of biotic integrity, B-IBI),評(píng)價(jià)濕地生態(tài)健康狀況,并與V-IBI指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行比較,相互印證。

1 研究區(qū)概況

鄱陽(yáng)湖位于江西省北部,長(zhǎng)江中下游南岸,地理坐標(biāo)為115°49′—116°46′, 28°11′—29°51′,上承贛江、撫河、信江、饒河、修水等五河來(lái)水,下通長(zhǎng)江。鄱陽(yáng)湖區(qū)域?qū)賮啛釒駶?rùn)性季風(fēng)型氣候,年降水量為1350—1900 mm。在亞熱帶季風(fēng)氣候和獨(dú)特的地形地貌影響下,鄱陽(yáng)湖具有“高水是湖,低水似河、洪水一片,枯水一線”的獨(dú)特濕地景觀,濕地面積約4000 km2[33]。近年來(lái),受人類活動(dòng)和氣候變化的共同影響,鄱陽(yáng)湖濕地出現(xiàn)枯水期提前和水位偏低、水質(zhì)下降、水鳥(niǎo)棲息地質(zhì)量下降等問(wèn)題,導(dǎo)致其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能降低[34]。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

圖1 鄱陽(yáng)湖濕地采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Locations of sampling sites in Poyang Lake wetlandS:采樣點(diǎn)Site

根據(jù)已有的對(duì)于鄱陽(yáng)湖大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物周年監(jiān)測(cè)的結(jié)果,不同季節(jié)物種數(shù)無(wú)明顯差異,各類群物種數(shù)變化也比較小,但平均密度存在明顯變化,以秋季最高[36]。因此,本研究選擇在2015年9—10月進(jìn)行野外調(diào)查和采樣。采用D型捕撈網(wǎng)(直徑30 cm,深16 cm,網(wǎng)眼直徑0.5 mm)定量采集每個(gè)采樣點(diǎn)水—沉積物界面的底棲大型無(wú)脊椎動(dòng)物,采樣區(qū)域水深5 cm到1.25 m之間。有研究表明,底棲無(wú)脊椎動(dòng)物群落組成與水生植被類型密切相關(guān)[37-38]。因此,本研究通過(guò)目視估算采樣點(diǎn)主要水生植被類型的覆蓋比例,據(jù)此確定不同區(qū)域的撈網(wǎng)次數(shù),使不同植被類型區(qū)域的采集強(qiáng)度一致。每個(gè)采樣點(diǎn)采集3份樣品,用水反復(fù)清洗、除去沉積物后,剩余物裝入500 mL防漏塑料瓶中,并加入95%乙醇保存。在實(shí)驗(yàn)室,將底棲動(dòng)物樣品倒入底部印有5 cm×5 cm網(wǎng)格線的白色搪瓷盤(pán)中進(jìn)行人工挑揀取樣,轉(zhuǎn)入20 mL的玻璃瓶中。為了確保每個(gè)樣本的取樣強(qiáng)度一致,取樣時(shí)間嚴(yán)格控制在30 min(即1人/30 min、2人/15 min、3人/10 min,以此類推)。取樣時(shí),挑完某一網(wǎng)格中所有樣品,做到?jīng)]有遺漏,方可轉(zhuǎn)移至下一網(wǎng)格。在解剖鏡或光學(xué)顯微鏡下觀察底棲無(wú)脊椎動(dòng)物樣品,盡可能鑒定到最低分類單元(通常是種或?qū)?。所有樣品均在鑒定后進(jìn)行計(jì)數(shù)和記錄。

2.2 研究方法

2.2.1參照點(diǎn)的選擇

參照點(diǎn)指未受人類活動(dòng)干擾或受干擾極小的采樣點(diǎn),代表濕地最原始、最自然的狀態(tài);受損點(diǎn)指受不同程度人類活動(dòng)干擾的采樣點(diǎn)[39]。設(shè)置參照點(diǎn)可以為評(píng)價(jià)濕地受損及其生物群落改變程度提供基準(zhǔn)。由于鄱陽(yáng)湖幾乎不存在未受人類干擾的區(qū)域,本研究參照其他濕地參照點(diǎn)的選擇標(biāo)準(zhǔn)[40-41],結(jié)合鄱陽(yáng)湖濕地的實(shí)際情況,從土地利用、水質(zhì)狀況、棲息地環(huán)境質(zhì)量(qualitative habitat evaluation index,QHEI)[17]和人類活動(dòng)干擾等4個(gè)方面設(shè)定參照點(diǎn)(表1),反映鄱陽(yáng)湖濕地不同類型和不同尺度的人類活動(dòng)干擾狀況。

表1 參照點(diǎn)的選擇標(biāo)準(zhǔn)

2.2.2參數(shù)指標(biāo)體系的構(gòu)建

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[40,42],結(jié)合鄱陽(yáng)湖濕地大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物群落的實(shí)際狀況[43],本研究選擇了豐富度和組成、多樣性、豐度、耐污能力、功能攝食類群5種類型共49個(gè)候選參數(shù)用于構(gòu)建鄱陽(yáng)湖濕地B-IBI指數(shù)(表2)。

候選參數(shù)依次進(jìn)行以下篩選,(1)判別能力分析：利用箱線圖判別參數(shù)數(shù)值在參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的25%—75%分位數(shù)范圍內(nèi)(interquartile range, 即箱體IQ)的重疊情況,IQ≥2的參數(shù)通過(guò)判別能力分析。(2)t檢驗(yàn)：對(duì)于IQ≥2的參數(shù),將參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的參數(shù)數(shù)值進(jìn)行韋爾奇雙樣本t檢驗(yàn),篩選差別具有顯著意義(P<0.05)的參數(shù)[4]。(3)相關(guān)性分析：對(duì)差別具有顯著意義參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,由于大多數(shù)候選參數(shù)不是正態(tài)分布,本研究采用Spearman相關(guān)系數(shù)判斷兩個(gè)候選參數(shù)之間的相關(guān)性,|r|>0.75的參數(shù)被認(rèn)為信息重疊度高,存在冗余[42],在分析各類型內(nèi)以及各類型間候選參數(shù)相關(guān)性的基礎(chǔ)上,確定核心參數(shù)。

2.2.3B-IBI分值計(jì)算與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立

篩選出的B-IBI核心參數(shù)在量綱上不一致,需要加以統(tǒng)一。本研究應(yīng)用比值法統(tǒng)一參數(shù)量綱,對(duì)數(shù)值隨干擾增強(qiáng)而減小的參數(shù),以參照點(diǎn)95%分位數(shù)作為最佳期望值(無(wú)干擾或干擾極少狀態(tài)下的值),受損點(diǎn)5%分位數(shù)設(shè)置為閾值(最強(qiáng)干擾狀態(tài)下的值),參數(shù)賦值為：(實(shí)際值-閾值)/(最佳期望值-閾值)[29]。對(duì)數(shù)值隨干擾增強(qiáng)而增大的參數(shù),以參照點(diǎn)5%分位數(shù)作為最佳期望值,受損點(diǎn)95%分位數(shù)作為閾值,參數(shù)賦值為：(閾值-實(shí)際值)/(閾值-最佳期望值)[40]。統(tǒng)一量綱后的參數(shù)數(shù)值介于0—1之間,小于0的記為0,大于1的記為1。所有參數(shù)之和為該采樣點(diǎn)的B-IBI分值[42]。本研究采用自然斷點(diǎn)法將B-IBI分值劃分為非常健康、健康、一般、差和極差5個(gè)健康等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),據(jù)此評(píng)價(jià)濕地健康狀況[44-45]。

2.2.4B-IBI與LDI 、QHEI和V-IBI指數(shù)的比較

將本研究獲得的B-IBI指數(shù)與前期研究構(gòu)建的鄱陽(yáng)湖濕地景觀開(kāi)發(fā)強(qiáng)度指數(shù)(landscape development intensity index, LDI)、棲息地環(huán)境質(zhì)量指數(shù)(QHEI)以及植被完整性指數(shù)(vegetation-based index of biological integrity, V-IBI)指數(shù)[17]進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析,判斷B-IBI指數(shù)與這些方法的評(píng)價(jià)結(jié)果是否一致。

表2 構(gòu)建B-IBI指標(biāo)體系的候選生物參數(shù)

百分比指標(biāo)是基于每個(gè)采樣點(diǎn)各物種總數(shù)加以計(jì)算;↓是指與干擾強(qiáng)度負(fù)相關(guān);↑是指與干擾強(qiáng)度正相關(guān);數(shù)值0—3是箱體IQ值;EPT分類單元數(shù)為蜉蝣目(Ephemeroptera) +襀翅目(Plecoptera)+毛翅目(Trichoptera)分類單元數(shù)之和;ETO分類單元數(shù)為蜉蝣目(Ephemeroptera)+毛翅目(Trichoptera)+蜻蜓目(Odonata)分類單元數(shù)之和;BMWP指數(shù)為Biological Monitoring Working Party score;BI指數(shù)為Biotic Index

3 研究結(jié)果

3.1 參照點(diǎn)及大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物采集

根據(jù)表1篩選出7個(gè)參照點(diǎn)(圖1),其中S17和S18位于鄱陽(yáng)湖南磯濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi),S5、S7、S9和S11位于鄱陽(yáng)湖候鳥(niǎo)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi),S13位于鄱陽(yáng)湖西汊,三面環(huán)水。這7個(gè)采樣點(diǎn)周邊人類活動(dòng)相對(duì)較少,周邊土地利用類型以自然濕地為主,無(wú)明顯污染源。

在研究區(qū)內(nèi)共采到大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物55種,隸屬于3門(mén)5綱12目26科41屬。其中節(jié)肢動(dòng)物門(mén)2綱8目18科30屬42種,占總種數(shù)的76.4%;軟體動(dòng)物門(mén)2綱3目7科9屬11種,占總種數(shù)的20.0%;環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)1綱1目1科2屬2種,占總種數(shù)的3.6%。空間分布上占優(yōu)勢(shì)(采樣點(diǎn)數(shù)≥10)的種包括銅銹環(huán)棱螺(BellamyaaeruginosaReeve)、長(zhǎng)角涵螺(AlocinmalongicornisBenson)、紋沼螺(ParafossarulusstriatulusBenson)、大沼螺(ParafossaruluseximiusFrauenfeld)、日本沼蝦(MacrobrachiumnipponenseDe Haan)、秀麗白蝦(ExopalaemonmodestusHeller)以及細(xì)足米蝦(CaridinaniloticagracilipesDe Man)。物種數(shù)最高(17種)的采樣點(diǎn)為S11,物種數(shù)最低(4種)的采樣點(diǎn)有兩個(gè),分別為S23和S24。

3.2 B-IBI參數(shù)

根據(jù)箱線圖的判別標(biāo)準(zhǔn),在49個(gè)候選參數(shù)中,28個(gè)參數(shù)IQ< 2(表2),予以剔除。IQ≥2的21個(gè)候選參數(shù)進(jìn)入t檢驗(yàn),根據(jù)參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的參數(shù)數(shù)值差別具有顯著意義(P<0.05)的標(biāo)準(zhǔn)篩選出10個(gè)候選參數(shù),其中屬于豐富度和組成的有M1、M2、M4、M8、M10,屬于多樣性類型的有M11和M13,屬于豐度類型的只有M17,屬于功能攝食類群的是M44、M49,沒(méi)有耐污能力類型的參數(shù)。這10個(gè)候選參數(shù)的在參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的箱線圖見(jiàn)圖2,Spearman相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

圖2 IQ≥2的10個(gè)候選生物參數(shù)在參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的箱線圖Fig.2 Box-plots of 10 candidate metrics with interquartile range (IQ) values≥2 between reference and impaired sites

從表3可以看出,M10與其他候選參數(shù)相關(guān)性不顯著(|r| ≤ 0.75),被確定為第一個(gè)核心參數(shù)。M17是豐度類型中唯一通過(guò)t檢驗(yàn)的候選參數(shù),被確定第二個(gè)核心參數(shù)。M17與豐富度和組成類型中的M2、M4、M8之間顯著相關(guān)(|r|>0.75),與M1相關(guān)性不顯著(|r| ≤ 0.75),因此剔除M2、M4、M8;M1與M11以外其他參數(shù)相關(guān)性不顯著(|r| ≤ 0.75),因此剔除M11,確定M1為第三個(gè)核心參數(shù)。多樣性類型中唯一保留的M13與除M11外的其他候選參數(shù)相關(guān)性不顯著(|r| ≤ 0.75)因此被確定為第四個(gè)核心參數(shù)。功能攝食類群的M44和M49兩個(gè)參數(shù)之間顯著相關(guān)(|r|>0.75),但與已經(jīng)確定的四個(gè)核心參數(shù)相關(guān)性不顯著(|r|≤0.75),因此保留與M1、M10、M13、M17相關(guān)性更低的M49作為核心參數(shù)。M1(總分類單元數(shù))、M10(ETO分類單元數(shù))、M13(Simpson多樣性指數(shù))、M17(雙翅目個(gè)體數(shù))、M49(捕食者分類單元數(shù))這5個(gè)核心參數(shù)之間的相關(guān)性都不高(|r| ≤ 0.75),最終以它們構(gòu)建鄱陽(yáng)湖濕地B-IBI指標(biāo)體系。

3.3 B-IBI分值與健康評(píng)價(jià)

鄱陽(yáng)湖濕地B-IBI分值介于0.42—4.63之間,平均值為2.06,最高值在S15,最低值在S28。采用自然斷點(diǎn)法將其分為五個(gè)等級(jí),B-IBI指標(biāo)體系的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。所有采樣點(diǎn)中,4個(gè)為非常健康,6個(gè)為健康,2個(gè)為一般,8個(gè)為差,10個(gè)為極差,總體呈現(xiàn)一般的健康狀態(tài)。鄱陽(yáng)湖濕地生態(tài)健康狀況在空間分布上呈現(xiàn)出西部?jī)?yōu)于東部、北部?jī)?yōu)于南部的格局(圖3)。B-IBI分值的箱線圖表明B-IBI指標(biāo)體系對(duì)鄱陽(yáng)湖濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)具有高判別能力(IQ= 3),能夠顯著判別參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的健康狀況(圖3)。

表3 10個(gè)候選參數(shù)的Spearman相關(guān)系數(shù)

表4 鄱陽(yáng)湖濕地B-IBI指標(biāo)體系評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

圖3 鄱陽(yáng)湖濕地B-IBI指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.3 The ecological health of Poyang Lake wetland assessed using B-IBI

3.5 B-IBI與LDI、QHEI及V-IBI的相關(guān)性

相關(guān)性分析表明,B-IBI與LDI呈負(fù)相關(guān)(r= -0.43,P<0.05),與QHEI呈顯著正相關(guān)(r= 0.57,P<0.01),與V-IBI呈顯著正相關(guān)(r= 0.57,P<0.01),即B-IBI分值較高的采樣點(diǎn),其LDI分值一般較低,而QHEI及V-IBI分值一般較高(圖4)。就本研究所選擇的參照點(diǎn)而言,其LDI、QHEI、V-IBI、B-IBI均明顯優(yōu)于受損點(diǎn),參照點(diǎn)和受損點(diǎn)在圖中能夠顯著區(qū)分出來(lái)。

圖4 B-IBI與LDI、QHEI以及V-IBI的散點(diǎn)圖Fig.4 Relationships of B-IBI with LDI, QHEI and V-IBI

4 討論

在構(gòu)建B-IBI過(guò)程中,核心參數(shù)的確定非常重要。候選參數(shù)通常是參考已有的研究成果,確定哪些參數(shù)對(duì)人為干擾有較好響應(yīng)。而在篩選過(guò)程中,通常是依次考察候選參數(shù)的分布范圍、判別能力及相關(guān)性分析,最終篩選出若干核心參數(shù)來(lái)構(gòu)建B-IBI。本研究中確定的核心參數(shù)包括總分類單元數(shù)(M1)、ETO分類單元數(shù)(M10)、Simpson多樣性指數(shù)(M13)、雙翅目個(gè)體數(shù)(M17)、捕食者分類單元數(shù)(M49)。這5個(gè)參數(shù)能較好地反映鄱陽(yáng)湖濕地大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物群落對(duì)人類活動(dòng)干擾的響應(yīng)?？偡诸悊卧獢?shù)和Simpson多樣性指數(shù)分別指征的是生物群落在物種或科屬水平的豐富度及群落物種的均勻度。許多研究表明,較強(qiáng)的人為干擾會(huì)導(dǎo)致生物群落的物種豐富度下降,一些對(duì)干擾不敏感的物種占優(yōu)勢(shì)地位,從而導(dǎo)致群落的均勻度下降[46],因此這兩項(xiàng)參數(shù)被廣泛地作為IBI指數(shù)的核心參數(shù)[47]。ETO分類單元(包括蜉蝣目、毛翅目、蜻蜓目)和雙翅目等屬于水生昆蟲(chóng)。水生昆蟲(chóng)對(duì)環(huán)境污染十分敏感,清潔的環(huán)境中,水生昆蟲(chóng)的豐富度和豐度都較高,而在污染較嚴(yán)重的環(huán)境中,水生昆蟲(chóng)減少,水絲蚓等耐受種的數(shù)量增多[48- 50]。ETO分類單元也是美國(guó)明尼蘇達(dá)州西部淺水湖泊群、美國(guó)北加州淡水濕地、意大利皮迪盧科湖以及埃塞俄比亞西南部濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[51- 54]。捕食者分類單元數(shù)能夠很好地反映大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物食物鏈的完整性和復(fù)雜性。復(fù)雜而完整的食物鏈?zhǔn)蔷S持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素之一。隨著干擾和其他環(huán)境壓力的增強(qiáng),食物鏈往往趨向于簡(jiǎn)單化,位于食物鏈頂端的捕食者數(shù)量減少[55],因此,捕食者分類單元數(shù)常作為濕地B-IBI生態(tài)健康評(píng)價(jià)的核心參數(shù)[54]。

基于B-IBI指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果,4個(gè)采樣點(diǎn)非常健康,6個(gè)健康,2個(gè)為一般,8個(gè)為差,10個(gè)為極差,總體呈現(xiàn)一般的健康狀態(tài)(圖3),這與前人的研究結(jié)果基本一致。例如,王點(diǎn)[56]基于PSR模型的評(píng)價(jià)結(jié)果認(rèn)為2010年鄱陽(yáng)湖總體處于基本安全狀態(tài);向麗雄等[16]同樣基于PSR模型的研究結(jié)果顯示2006年和2012年均處于亞健康狀態(tài);馮倩等[15]整合自然環(huán)境、整體功能和社會(huì)環(huán)境3個(gè)指標(biāo)層次構(gòu)建的評(píng)價(jià)結(jié)果為健康狀態(tài)。以往研究均把鄱陽(yáng)湖作為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行健康評(píng)價(jià),本研究在鄱陽(yáng)湖濕地不同的區(qū)域進(jìn)行采樣,計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)的B-IBI值,評(píng)價(jià)不同區(qū)域的生態(tài)健康狀況,提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的空間分辨率,這也是IBI指數(shù)相比較于其他方法的優(yōu)勢(shì)之一。

B-IBI指數(shù)評(píng)價(jià)為非常健康或健康的10個(gè)采樣點(diǎn)中,有7個(gè)位于鄱陽(yáng)湖候鳥(niǎo)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和鄱陽(yáng)湖南磯濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi),只有3個(gè)(S13、 S25和S27)位于保護(hù)區(qū)外,說(shuō)明保護(hù)區(qū)內(nèi)的濕地生態(tài)健康狀況良好,國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)在鄱陽(yáng)湖濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)中發(fā)揮了重要作用。采樣點(diǎn)S13、S25和S27周邊以自然濕地草灘為主,濕地生態(tài)狀況較好。18個(gè)評(píng)價(jià)為差或極差的采樣點(diǎn)大多位于五河入湖口或大型城鎮(zhèn)附近,或周邊以工業(yè)用地為主。例如,S10、S19、S20、S23分別位于贛江北支、贛江南支、撫河和饒河入湖口附近,S1位于九江市姑塘工業(yè)區(qū)附近,S30位于都昌縣城附近,S3、S28和S29臨近村莊和大面積的農(nóng)田,說(shuō)明河流攜帶的污染物、城鎮(zhèn)工業(yè)和生活排污及農(nóng)業(yè)污染對(duì)濕地生態(tài)健康有重要影響?？傮w而言,鄱陽(yáng)湖濕地的生態(tài)健康狀況呈現(xiàn)出西部?jī)?yōu)于東部的格局,這與東部人口密度較高、工業(yè)(如礦業(yè))較發(fā)達(dá)有關(guān),與此前基于V-IBI指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果較一致[17]。不同的是,V-IBI指數(shù)認(rèn)為鄱陽(yáng)湖濕地總體處于良好的健康狀態(tài),而B(niǎo)-IBI指數(shù)評(píng)價(jià)總體處于一般的狀態(tài)。與植物相比,大型無(wú)脊椎底棲動(dòng)物由于直接生活在水體,與水底沉積物直接接觸,且世代周期短,對(duì)水質(zhì)變化、沉積物中的污染物更加敏感,能夠較好地反映濕地所受干擾和脅迫的累積效應(yīng)[57]。近年來(lái),鄱陽(yáng)湖區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模的平垸行洪、退田還湖、移民建鎮(zhèn)工程,濕地植被恢復(fù)與重建取得了明顯效果,這可能也是V-IBI指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果為良好的原因[58]。

本研究發(fā)現(xiàn),B-IBI值與LDI、QHEI、V-IBI值均呈顯著相關(guān)(圖4),說(shuō)明B-IBI指數(shù)與其他方法的評(píng)價(jià)結(jié)果較一致。LDI與其他方法評(píng)價(jià)結(jié)果的相關(guān)度都較低[17]。LDI是根據(jù)遙感獲得的土地利用數(shù)據(jù),依據(jù)不同土地利用類型單位能耗差異進(jìn)行賦值,計(jì)算采樣點(diǎn)1 km緩沖區(qū)的總能耗[17]。事實(shí)上,對(duì)不同土地利用類型能耗賦值很難把握,LDI數(shù)值與實(shí)際生態(tài)健康狀況可能存在較大出入。QHEI、V-IBI、B-IBI三者都是建立在實(shí)地考察和數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上,能夠較為真實(shí)地反映采樣點(diǎn)的實(shí)際情況,因此三者之間的評(píng)價(jià)結(jié)果較一致[17]。然而,對(duì)于有些采樣點(diǎn),不同方法評(píng)價(jià)結(jié)果之間有一定的差異。例如,采樣點(diǎn)S12的QHEI與V-IBI分值都很高,但B-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果為一般。究其原因,可能是S12周邊以自然草洲為主,人類活動(dòng)的直接干擾較少;但S12距離河口較近,底棲動(dòng)物群落會(huì)受到河流攜帶污染物的影響。本研究?jī)H基于秋季調(diào)查采樣數(shù)據(jù)構(gòu)建B-IBI指數(shù),不能全面反映鄱陽(yáng)湖濕地不同季節(jié)的大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及生態(tài)健康狀況。后續(xù)研究中,我們將開(kāi)展不同季節(jié)的野外數(shù)據(jù)采集工作,進(jìn)一步完善基于大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物的鄱陽(yáng)湖濕地生態(tài)健康評(píng)價(jià)體系。

5 結(jié)論

(1)本研究構(gòu)建了鄱陽(yáng)湖濕地的B-IBI指數(shù),該指數(shù)包括總分類單元數(shù)、ETO分類單元數(shù)、Simpson多樣性指數(shù)、雙翅目個(gè)體數(shù)、捕食者分類單元數(shù)等5個(gè)對(duì)干擾敏感的大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物群落特征參數(shù);

(2)B-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,鄱陽(yáng)湖濕地生態(tài)總體健康狀況一般,呈現(xiàn)出西部健康狀況優(yōu)于東部的格局。國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)濕地生態(tài)健康狀況較好,而工業(yè)區(qū)、城鎮(zhèn)、農(nóng)田及河流入湖口附近濕地的生態(tài)健康狀況較差;

(3)B-IBI指數(shù)與前期研究構(gòu)建的LDI、QHEI、V-IBI指數(shù)間存在顯著的相關(guān)性,表明不同方法評(píng)價(jià)結(jié)果間具有一致性。