渾河流域2010—2014年的魚類群落和水生態(tài)健康變化分析

劉　偉　張　遠(yuǎn)　高　欣　賈曉波　馬淑芹　劉思思

（1. 中國環(huán)境科學(xué)研究院流域水生態(tài)保護(hù)技術(shù)研究室，北京 100012； 2. 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012）

渾河流域2010—2014年的魚類群落和水生態(tài)健康變化分析

劉偉1，2張遠(yuǎn)1，2高欣1，2賈曉波1，2馬淑芹1，2劉思思1，2

（1. 中國環(huán)境科學(xué)研究院流域水生態(tài)保護(hù)技術(shù)研究室，北京 100012； 2. 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評估國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012）

為了解渾河流域魚類群落結(jié)構(gòu)的變化趨勢和水生態(tài)健康變化，分別于2010年和2014年對渾河流域46個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行了魚類和環(huán)境因子調(diào)查。其中2010年采集到魚類15039尾，隸屬于6目9科32種； 2014年采集到魚類10483尾，隸屬于6目10科41種。Mann-Whitney U檢驗(yàn)表明從2010年到2014年魚類總物種數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)、底層物種數(shù)百分比、植食性和肉食性個(gè)體數(shù)百分比等魚類特征參數(shù)顯著上升。典型對應(yīng)分析（CCA）結(jié)果表明，2010年顯著影響魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子為流速、電導(dǎo)率、河流等級和鈣離子濃度； 而2014年顯著影響魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子則為電導(dǎo)率、河流等級和氨氮濃度。2010年和2014年的魚類完整性指數(shù)（FIBI）評分分別為48.76±24.82和50.41±17.35，與2010年的評價(jià)結(jié)果相比，2014年F-IBI結(jié)果稍有改善，其中極好和好的點(diǎn)位數(shù)分別少3個(gè)和1個(gè)，一般的點(diǎn)位數(shù)多9個(gè)，而極差和差的點(diǎn)位分別少4個(gè)和1個(gè)。

魚類；群落結(jié)構(gòu)；生物完整性指數(shù)；渾河流域

魚類作為河流生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的頂級群落，對各種形式的人類干擾較為敏感，鑒定分類信息完善，壽命較長能提供時(shí)間連續(xù)性的評價(jià)，因此在河流生態(tài)健康評價(jià)中占有重要的地位［1，2］。研究發(fā)現(xiàn)，魚類的群落結(jié)構(gòu)受水文條件［3］、地形地貌［4］、水環(huán)境質(zhì)量［5］、生物作用［6］等多種因素的共同作用，因此魚類群落結(jié)構(gòu)與一系列的環(huán)境變量存在可預(yù)測的關(guān)系。但由于不同時(shí)期的干擾強(qiáng)度不同且干擾具有時(shí)間累加效應(yīng)，魚類群落結(jié)構(gòu)會隨著時(shí)間而發(fā)生變化，影響魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子也隨之變化［7］。因此，分析魚類群落結(jié)構(gòu)的時(shí)間變化趨勢及不同時(shí)期影響魚類群落結(jié)構(gòu)的主要因子對河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和管理具有重要意義。

隨著國家水專項(xiàng)的實(shí)施，遼河流域有機(jī)污染物得到了顯著削減，水質(zhì)逐漸改善，水生態(tài)健康水平不斷提高［8］。研究者針對遼河水生態(tài)系統(tǒng)展開了細(xì)致而廣泛的調(diào)查工作，取得了重要的成果［9，10］，基于魚類和藻類的生物完整性評價(jià)也在這一區(qū)域廣泛開展［11，12］。目前，國內(nèi)針對河流水生態(tài)的調(diào)查工作，一般都是一次評價(jià)［13］或不同季節(jié)的比較［14］，即在相對集中的1—2年內(nèi)，對某一流域進(jìn)行水生生物調(diào)查，從而構(gòu)建生物完整性評價(jià)體系對該流域進(jìn)行健康評價(jià)。然而由于國家環(huán)境保護(hù)措施的開展，某一流域的魚類群落和健康狀況也會隨之發(fā)生變化，導(dǎo)致先前的健康評價(jià)具有落后性和不適性。通過不同年份的多次調(diào)查可以為管理者提供科學(xué)及時(shí)有效的流域健康狀況信息從而有效地進(jìn)行受損流域生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。因此，本文基于2010年和2014年在渾河流域46個(gè)樣點(diǎn)魚類調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析4年中由于國家水專項(xiàng)的開展，渾河流域魚類群落結(jié)構(gòu)的變化及影響魚類群落因子的變化，并基于魚類完整性指數(shù)進(jìn)行河流健康評價(jià)，分析渾河流域生態(tài)健康變化趨勢，以期為渾河流域水生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和管理提供數(shù)據(jù)支撐。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)域

渾河流域是遼河重要支流之一，位于遼寧省東部地區(qū)（40.71°-42.17°N，122.13°-125.21°E），全長為415 km，流域面積達(dá)1.14×104km2，發(fā)源于撫順市清源縣長白山支脈滾馬嶺。渾河為不對稱水系，東側(cè)支流密集，坡陡谷深，水量豐富； 西側(cè)支流很少，水量不大。渾河流經(jīng)遼寧中部城市群，重工業(yè)發(fā)達(dá)，人口稠密，為沿岸城市廢水排放的主要通道。渾河上游建有大伙房水庫，集水面積5437 km2，庫容量為21.87×108m3。大伙房水庫以上區(qū)域?yàn)榈蜕角鹆陞^(qū)，森林覆蓋率高； 中下游為平原地區(qū)，工業(yè)區(qū)密集，土地開發(fā)程度高。

1.2數(shù)據(jù)獲取

采樣點(diǎn)設(shè)置依據(jù)渾河水系的分布并綜合考慮野外的可達(dá)性及可操作性，在渾河干流及10條支流（蘇子河、紅河、英額河、社河、章黨河、古城河、李石河、白塔堡河、細(xì)河和蒲河）設(shè)置46個(gè)采樣點(diǎn)（圖1），并分別于2010年6月和2014年8月對這46個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行魚類調(diào)查。

樣品采集對于可涉水河段（＜1.5 m），沿河岸在采樣點(diǎn)上下游各設(shè)置200 m長度的調(diào)查范圍，采用電魚法，每個(gè)樣點(diǎn)魚類采集時(shí)間為30min。對于不可涉水的河段（≥1.5 m），選用電魚法和掛網(wǎng)法（網(wǎng)徑6 cm×6 cm，12 cm×12 cm和20 cm×20 cm三種）配合進(jìn)行，電魚法只在靠近河岸的淺水區(qū)進(jìn)行； 掛網(wǎng)在深水區(qū)進(jìn)行，在不同類型的生境下布設(shè)網(wǎng)具，掛網(wǎng)時(shí)間為60min。待樣品采集后，在野外進(jìn)行測/稱量和鑒定，記錄魚的全長、體長、體重和數(shù)量等。對于現(xiàn)場不能鑒定的樣品，用5%的甲醛保存魚類樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定。魚類鑒定主要依據(jù)《東北地區(qū)淡水魚類》［15］。

環(huán)境因子調(diào)查環(huán)境因子的調(diào)查包括自然地理因子、水化學(xué)因子、物理因子和棲息地質(zhì)量（QHEI）調(diào)查。

自然地理因子包括：海拔和河流等級。其中，海拔通過GPS（Trimble-Juno SB）測得； 河流等級用Strahler（1957）提出的方法從1∶25萬水系圖獲取。

水化學(xué)因子包括：pH、溶解氧含量（DO）、電導(dǎo)率（EC）、總?cè)芙庑怨腆w（TDS）、懸浮物固體含量（SS）、總氮（TN）、總磷（TP）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）、鈣離子（Ca2+）、鎂離子（Mg2+）、堿度（Alk）、氨氮（NH+4-N）、硝酸鹽氮（NO-3-N）、活性磷酸鹽（PO34-）。其中，pH、DO、EC和TDS利用手持式Y(jié)SI 多參數(shù)水質(zhì)分析儀（YSI ProPlus）現(xiàn)場測定，其他指標(biāo)通過采集水樣，低溫運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室，48h內(nèi)按照《水和廢水分析檢測方法》中規(guī)定方法進(jìn)行測定。

圖1　渾河流域采樣點(diǎn)分布Fig. 1　Location of the sample sites in the Hun River Basin

物理因子包括水深（Depth）、流速（Flow rate）和河寬（Width）。具體測量方法為：分別在采樣點(diǎn)和采樣點(diǎn)上下游50 m河段內(nèi)取一個(gè)斷面，采用激光測距儀（Leupold RX-IV）測量斷面濕寬，同時(shí)每個(gè)斷面從河岸開始每隔1 m用流速儀（FP 201）測量一次水深和流速直到對面河岸，流速采用五點(diǎn)法計(jì)算，最終結(jié)果取3個(gè)斷面的平均值。

生境質(zhì)量調(diào)查評價(jià)參照鄭丙輝等［16］的研究，選取10個(gè)評價(jià)指標(biāo)（底質(zhì)、棲境復(fù)雜性、速度和深度結(jié)合、堤岸穩(wěn)定性、河道變化、河水水量狀況、植被多樣性、水質(zhì)狀況、人類活動強(qiáng)度、河岸邊土壤利用類型），每項(xiàng)20分，共計(jì)4個(gè)得分等級（好16—20、較好11—15、一般6—10、差0—5）。

1.3數(shù)據(jù)分析

魚類群落結(jié)構(gòu)參照以往的研究［11，13］并結(jié)合魚類的習(xí)性、棲息地等信息，將池沼公魚（Hypomesus olidus McAllister）、馬口魚（Opsariichthys bidens Günther）、洛氏鱥（Phoxinus lagowskii Dybowsky）、北方花鰍（Cobitis granoei Rendahl）、點(diǎn)紋銀鮈（Squalidus wolterstorffi Regan）、沙塘鱧（Odontobutis obscurus Temminck et Schlegel）視為敏感種； 將鯽（Carassius auratus Linnaeus）、麥穗魚（Pseudorasbora parva Temminck et Schlegel）、（Hemiculter leucisculus Basilewsky）、泥鰍（Misgurnus anguillicaudatus Cantor）視為耐受種。

采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)分析不同年份魚類特征參數(shù)和環(huán)境因子的差異顯著性。對2010年和2014年各樣點(diǎn)魚類多度數(shù)據(jù)進(jìn)行去趨勢對應(yīng)分析（Detrended correspondence analysis，DCA）發(fā)現(xiàn)，最長軸的梯度長度分別為3.1和3.6，介于3.0—4.0，均可以采用典型對應(yīng)分析（CCA）［17］。在對魚類數(shù)據(jù)和環(huán)境因子數(shù)據(jù)進(jìn)行典型對應(yīng)分析時(shí)，先對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)og10（x+1）轉(zhuǎn)換，然后將通過999次蒙特卡羅檢驗(yàn)后單個(gè)因子貢獻(xiàn)率的P值小于0.05的環(huán)境因子作為顯著影響魚類群落的環(huán)境因子。此外，在進(jìn)行DCA和CCA分析前，需剔除出現(xiàn)頻率低于5%的魚類，以避免稀有種的干擾。Mann-Whitney U檢驗(yàn)于SPSS 19.0中進(jìn)行，DCA和CCA分析在Canoco 5.0中進(jìn)行。

魚類生物完整性（F-IBI）評價(jià) （1）核心參數(shù)的篩選：根據(jù)渠曉東等建立的標(biāo)準(zhǔn)化參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的選取方法［18］，綜合考慮水質(zhì)和棲息地質(zhì)量評分篩選敏感點(diǎn)（水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類水體，棲息地質(zhì)量評分＞120，人類活動強(qiáng)度和河岸邊土壤利用類型兩項(xiàng)得分之和≥24）和受損點(diǎn)（水質(zhì)等級低于Ⅳ級，棲息地質(zhì)量評分＜90，人類活動強(qiáng)度和河岸邊土壤利用類型兩項(xiàng)得分之和≤18）。參考裴雪嬌等［11］、黃亮亮等［19］和張浩等［20］確立的候選指標(biāo)，結(jié)合本研究實(shí)際采集魚類的情況和數(shù)據(jù)的可獲得性，確立了5類23個(gè)候選指標(biāo)（表1）。參照王備新等［21］的研究方法，對這23個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行分布范圍、判別能力和相關(guān)性分析（|R|＜0.9）的檢驗(yàn)，最終篩選出F-IBI的核心參數(shù)。（2）比值法計(jì)算F-IBI值：王備新等［21］研究發(fā)現(xiàn)比值法的準(zhǔn)確率明顯優(yōu)于3分法和4分法，因此本研究采用比值法計(jì)算F-IBI核心參數(shù)的分值，比值法具體計(jì)算公式見裴雪嬌等［11］。（3）IBI指標(biāo)體系評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：參照渠曉東等［18］研究中的方法，將所有樣點(diǎn)得分的95%分位數(shù)值作為健康評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，若樣點(diǎn)的F-IBI值大于95%分位數(shù)值，則該樣點(diǎn)為極好。將小于95%分位數(shù)的分布范圍進(jìn)行4等分，確定出好、一般、差、極差4個(gè)等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

2　結(jié)果

2.1渾河流域魚類群落結(jié)構(gòu)和環(huán)境因子的變化趨勢

于2010年在渾河流域46個(gè)采樣點(diǎn)共采集到魚類15039尾，隸屬于6目9科32種，其中種類最多的為鯉科（Cyprinidae，20種），占62.5%； 其次為鰍科（Cobitidae，4種），占12.5%； 塘鱧科（Eleotridae，2種），占6.25%，漁獲量較大的物種分別為洛氏鱥（35.52%）、棒花魚（Abbottina rivularis Basiewsky，20.42%）、寬鰭鱲（Zacco platypus Temminck et Schlegel，13.03%）、鯽（6.80%）和麥穗魚（4.04%），占總漁獲量的79.81%。而在2014年在相同的采樣點(diǎn)采集到魚類10483尾，隸屬于6目10科41種，種類數(shù)最多的為鯉科（21種），占51.22%； 其次為鰍科（6種），占14.63%；鰕虎魚科（Gobiidae，4種），占9.76%，漁獲量較大的物種分別為洛氏鱥（22.35%）、北方條鰍（Nemachilus nudes Bleeker，18.10%）、棒花魚（9.49%）、寬鰭鱲（9.44%）和波氏吻蝦虎（Rhinogobius cliffordpopei Nichols，9.33%），占總漁獲量的68.71%。

通過對魚類群落結(jié)構(gòu)的Mann-Whitney U檢驗(yàn)分析（表2），可以發(fā)現(xiàn)，從2010年到2014年，魚類種類數(shù)和香農(nóng)多樣性指數(shù)顯著上升，而魚類個(gè)體總數(shù)則無明顯差異。鯉科物種數(shù)百分比顯著下降，鰕虎魚科和塘鱧科物種數(shù)百分比則顯著升高。此外，中下層魚類物種數(shù)百分比顯著下降，而底層魚類物種數(shù)百分比顯著上升。植食性和肉食性個(gè)體數(shù)百分比都有顯著上升，其余參數(shù)的變化則不顯著。

通過Mann-Whitney U檢驗(yàn)分析2010年和2014年渾河流域的環(huán)境因子（表3），發(fā)現(xiàn)pH、電導(dǎo)率、鈣離子濃度和堿度這些表征無機(jī)性污染的指標(biāo)顯著性上升，而水深、流速、溶解氧和表征有機(jī)污染的總氮、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮及磷酸根濃度這些指標(biāo)顯著下降，即相對于2010年，2014年的水深變淺，流速變小，有機(jī)性污染減輕而無機(jī)性污染加重。

表1　F-IBI候選指標(biāo)列表Tab. 1　List of F-IBI candidate metrics for the Hun River Basin

表2　渾河流域兩個(gè)年份魚類特征參數(shù)比較Tab. 2　The comparison of fish parameters between two years in the Hun River Basin

2.2影響渾河流域魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子隨時(shí)間的變化

分別對2010年和2014年渾河流域的環(huán)境因子進(jìn)行CCA分析（圖2），結(jié)果表明：在2010年顯著影響渾河流域魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子為河流等級、鈣離子濃度、電導(dǎo)率和流速； 而在2014年顯著影響渾河流域魚類群落結(jié)構(gòu)的因子為河流等級、電導(dǎo)率和氨氮濃度。其中，兩個(gè)CCA圖都表現(xiàn)出電導(dǎo)率和河流等級與第一軸正相關(guān)，且位于干流下游的電導(dǎo)率明顯高于上游干流和周邊支流，位于大伙房水庫上游的支流點(diǎn)位都處在第二、三象限，與河流等級呈負(fù)相關(guān)。在2010年的樣點(diǎn)與環(huán)境因子的CCA圖中，鈣離子濃度與河流等級相關(guān)性較高，表明隨著河流等級的升高，鈣離子濃度也不斷升高。此外，位于中上游點(diǎn)位的流速明顯高于下游點(diǎn)位的流速。而在2014年樣點(diǎn)與環(huán)境因子的CCA圖表明，氨氮濃度與第一軸正相關(guān)，且下游區(qū)域的濃度明顯高于中上游區(qū)域。

表3　渾河流域兩個(gè)年份環(huán)境因子比較Tab. 3　The comparison of environmental factors between two years in the Hun River Basin

圖2　渾河流域2010年（a）和2014年（b）環(huán)境因子與魚類群落的典型對應(yīng)分析圖Fig. 2　CCA biplot of environmental variables and species composition of 2010（a） and 2014（b） in the Hun River Basin

2.3魚類完整性評價(jià)結(jié)果隨時(shí)間的變化

構(gòu)建渾河流域魚類完整性的核心參數(shù)分布范圍和評分方法如表4所示，基于F-IBI的渾河健康評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。渾河流域2010年和2014年的魚類完整性（F-IBI）評價(jià)結(jié)果如圖3所示。

渾河流域2010年和2014年兩個(gè)年份的魚類完整性評價(jià)結(jié)果大致相同，即渾河上游的支流蘇子河、英額河、紅河和社河健康狀況較好，渾河中游干流和周邊支流的健康狀況一般，而位于渾河下游的渾河干流及支流健康狀況較差。經(jīng)Pearson相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，2010年和2014年的F-IBI的相關(guān)系數(shù)為0.756（P＜0.01）。2010年和2014年的F-IBI評分分別為48.76±24.82和50.41±17.35，2010年評價(jià)結(jié)果為極好的點(diǎn)為4個(gè)，占總樣點(diǎn)的8.7%； 好的點(diǎn)為14個(gè)，占30.4%； 一般的點(diǎn)為11個(gè)，占23.9%； 差的點(diǎn)為11個(gè)，占23.9%； 極差的點(diǎn)為6個(gè)，占13.1%。而2014年評價(jià)結(jié)果為極好、好、一般、差和極差的點(diǎn)位數(shù)分別為1（2.2%）、13（28.3%）、20（43.5%）、10（21.7%）和2（4.3%）。與2010年的F-IBI評價(jià)結(jié)果相比，2014年魚類完整性評價(jià)結(jié)果中極好和好的點(diǎn)位數(shù)分別少3個(gè)和1個(gè)，一般的點(diǎn)位數(shù)多9個(gè)，而極差和差的點(diǎn)位分別少4個(gè)和1個(gè)。

表4　渾河流域魚類生物完整性核心參數(shù)的分布范圍和評分方法Tab. 4　Distribution and scoring criteria of core F-IBI metrics in the Hun River Basin

表5　基于F-IBI的渾河流域健康評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab. 5　Assessment criteria of health for F-IBI of two years in the Hun River Basin

3　討論

3.1不同年份魚類群落結(jié)構(gòu)和環(huán)境因子的差異

渾河作為遼河水系的水資源最豐富的河流，是遼寧省中心城市圈的重要水源地，但是由于近年來受到市區(qū)排放的污廢水及沿岸農(nóng)田面源污染的影響［22］，渾河水質(zhì)嚴(yán)重惡化，導(dǎo)致魚類群落結(jié)構(gòu)發(fā)生急劇變化。根據(jù)遼河地區(qū)魚類歷史資料［15］，20世紀(jì)80年代渾太河水系共鑒定出魚類62種，其中鯉科魚類37種，鰍科魚類3種（渾河是渾太河水系的主要分支，其魚類種類與渾太河水系相差不大）。而20世紀(jì)90年代后期渾河共鑒定出魚類55種，其中鯉科魚類36種，鰍科4種［23］。對比此次調(diào)查，2010年和2014年分別鑒定出魚類32種和41種?？梢姡?0年來由于水質(zhì)惡化，渾河流域的魚類種數(shù)明顯減少。

魚類群落結(jié)構(gòu)會隨著年份而發(fā)生變化［24］，對比2010年和2014年的魚類群落結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)2014年鑒定出的魚類比2010年多9種，樣點(diǎn)的種類數(shù)和香農(nóng)多樣性指數(shù)明顯增大，且植食性和肉食性個(gè)體百分比都較2010年顯著上升，底層魚類物種數(shù)百分比由于底棲性鰕虎魚科的出現(xiàn)而顯著上升，表明魚類群落功能由單一向復(fù)雜化發(fā)展，水生態(tài)質(zhì)量在緩慢恢復(fù)中。這與長江靖江段魚類物種多樣性的年際變化類似，由于禁漁期制度的全面實(shí)施，從2002—2011年，魚類物種豐富度和多樣性呈顯著上升的趨勢［25］。對比渾河兩個(gè)年份的環(huán)境因子，2014年有機(jī)污染狀況較2010年顯著改善，而無機(jī)污染狀況則顯著加劇。這主要是由于水專項(xiàng)的開展，遼河流域作為重點(diǎn)流域進(jìn)行了水污染治理，控制重點(diǎn)主要集中在COD和NH+4-N的控制減排上［8］，因此有機(jī)污染顯著減輕，而無機(jī)污染情況由于挖沙、開山、采礦等活動的廣泛開展而加重。由于有機(jī)污染物排放的消減，渾河水環(huán)境明顯改善，魚類群落功能復(fù)雜化，種類明顯增多，底層魚類種類數(shù)也因?yàn)橛袡C(jī)物沉積減少而顯著上升。

圖3　渾河流域2010年（a）和2014年（b）的魚類生物完整性評價(jià)Fig. 3　The assessment of environmental condition of 2010（a） and 2014（b） in the Hun River Basin

3.2不同年份影響魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子差異性

魚類群落結(jié)構(gòu)受到環(huán)境因子影響的機(jī)理是非常復(fù)雜的，不同河流、不同季節(jié)影響魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子都不相同［10，26，27］。本調(diào)查發(fā)現(xiàn)不同年份影響魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子也不相同，對兩個(gè)年份魚類群落結(jié)構(gòu)都有顯著影響的環(huán)境因子為河流等級和電導(dǎo)率，此外在2010年影響魚類群落結(jié)構(gòu)的影響因子還有鈣離子濃度和流速，而在2014年影響魚類群落的顯著性因子還包括氨氮濃度。從環(huán)境與樣點(diǎn)的CCA圖可以看出，在2010年和2014年電導(dǎo)率較高的點(diǎn)均集中在渾河下游干支流，這里的人口集中，人為干擾大，污染集中，魚類物種數(shù)相對較少。河流等級對魚類群落結(jié)構(gòu)具有較大影響，隨著河流等級的增大，棲息地的復(fù)雜性和多樣性也隨之增加，魚類物種數(shù)也出現(xiàn)線性或非線性的增加［28］。盡管河流等級在2010年和2014年均為魚類群落結(jié)構(gòu)的顯著環(huán)境因子，但其作用機(jī)制不盡相同。經(jīng)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在2010年，渾河流域四級河流的魚類物種數(shù)和個(gè)體數(shù)最大，其次為二級河流，五級河流最低； 而在2014年，渾河流域四級河流魚類物種數(shù)和香農(nóng)多樣性指數(shù)最大，其次為二級河流，一級河流最低，這可能是由于受到了中度干擾理論的影響［28］。在2014年，一級河流物種數(shù)最少，主要原因是相比較于2010年，渾河流域中下游污染控制措施較嚴(yán)，水質(zhì)得到了改善，而上游源頭區(qū)由于旅游開發(fā)和礦產(chǎn)資源的需求而不斷受到人為干擾。流速僅在2010年是顯著影響魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子，這可能主要是因?yàn)樵?010年水流速度較高，對底質(zhì)沖刷較嚴(yán)重，導(dǎo)致底層魚類物種數(shù)較少，從而魚類群落結(jié)構(gòu)受到影響。此次調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)鈣離子僅是2010年影響群落結(jié)構(gòu)的顯著性因子，從2010年到2014年，鈣離子濃度顯著升高，經(jīng)過逐漸的適應(yīng)過程，可能魚體對鈣離子的耐受程度加強(qiáng)，從而導(dǎo)致2014年鈣離子已經(jīng)不再是顯著影響魚類群落結(jié)構(gòu)的環(huán)境因子。氨氮是水體有機(jī)物污染的重要指標(biāo)，其對魚類有毒害作用。由于渾河流域水體污染具有氨氮濃度較高的特點(diǎn)［22］，而Amisah和Cowx［29］的研究表明當(dāng)氨氮嚴(yán)重超標(biāo)后會導(dǎo)致魚類物種數(shù)和個(gè)體數(shù)大幅減少。2010年的渾河流域的氨氮濃度均值大于1.5 mg/L，在此濃度下，魚類物種數(shù)大幅減少，相對耐污的鯉科魚類比例較高。而在2014年氨氮濃度由于減排措施的展開而大幅消減，鯉科魚類比例顯著下降，出現(xiàn)對氨氮敏感的物種。此外，氨氮作為藻類的重要營養(yǎng)物質(zhì)，會影響藻類的生長和繁殖［12］，從而間接影響植食性魚類的數(shù)量。在2014年，植食性魚類顯著上升，對氨氮耐受性較高的鯉科魚類比例下降，因此盡管2014年氨氮濃度較低，但其是影響魚類群落結(jié)構(gòu)的顯著性因子。因而當(dāng)流域進(jìn)行污染物的減排時(shí)，由于水體的自凈作用和污染物來源的減少，引起水體環(huán)境因子的變化，魚類群落結(jié)構(gòu)也隨之變化，同時(shí)由于魚類適應(yīng)性地形成、新物種的出現(xiàn)、耐受性鯉科物種的減少及魚類群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，導(dǎo)致影響魚類群落結(jié)構(gòu)的顯著性因子也發(fā)生變化，因此分析不同年份影響魚類群落結(jié)構(gòu)的顯著性因子能及時(shí)有效地為管理部門提供數(shù)據(jù)支撐，形成一個(gè)良性的反饋機(jī)制，對于魚類群落結(jié)構(gòu)對環(huán)境因子的響應(yīng)機(jī)制和對受損的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)具有重要借鑒作用。

3.3不同年份水生態(tài)健康狀況的差異

年跟蹤評價(jià)是完整性評價(jià)中的重要方法，可用來分析人為干擾對生物完整性的影響［30］。Zhu和Chang［31］比較了長江上游1997—2002年的魚類完整性變化，發(fā)現(xiàn)隨著人為活動干擾的加強(qiáng)，魚類完整性出現(xiàn)了明顯的退化。此次在渾河流域發(fā)現(xiàn)2014年的IBI的平均評分為50.42，略高于2010年的IBI平均評分48.76，說明兩年的評價(jià)結(jié)果總體上相差不太大，但2014年的健康狀況稍有提高。從每一個(gè)點(diǎn)的健康狀況變化來看，2010年到2014年，健康評價(jià)上升一個(gè)等級的點(diǎn)位12個(gè)，上升兩個(gè)等級的點(diǎn)為1個(gè)，下降一個(gè)等級的點(diǎn)位有8個(gè)，下降兩個(gè)等級的點(diǎn)為2個(gè)，評價(jià)結(jié)果沒變化的點(diǎn)位為23個(gè)。這表明2014年的河流健康狀況較2010年有了小幅的提升，且河流評價(jià)等級上升的點(diǎn)位主要分布在渾河流域的中下游區(qū)域和上游支流的末端區(qū)域，下降的點(diǎn)位主要分布在中上游支流的源頭區(qū)域，主要是水專項(xiàng)開展以來加強(qiáng)了渾河流域污染物的減排工作，因此2014年渾河流域的有機(jī)污染物相對于2010年顯著減少。而渾河流域的中下游區(qū)域企業(yè)集中，人口密集，開展減排后效果最明顯，隨著污染物濃度的減少，河流健康等級也隨之上升。而渾河流域上游建有大伙房水庫，由于水庫保護(hù)措施的開展，上游支流入大伙房水庫點(diǎn)位的健康等級也因此提升。而源頭區(qū)域由于一般路況復(fù)雜，監(jiān)管比較困難，隨著人口的增長，源頭區(qū)域開始受到人為干擾，此外由于礦石開挖和挖沙等活動的開展，這些區(qū)域的生境受到破壞，同時(shí)水體電導(dǎo)率、硬度和堿度顯著升高，導(dǎo)致這些區(qū)域健康等級下降。

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VARIATION OF FISH COMMUNITY STRUCTURE AND WATER SYSTEM CONDITIONS FROM 2010 TO 2014 IN HUN RIVER OF LIAONING PROVINCE，NORTHEAST PART OF CHINA

LIU Wei1，2，ZHANG Yuan1，2，GAO Xin1，2，JIA Xiao-Bo1，2，MA Shu-Qin1，2and LIU Si-Si1，2
（1. Laboratory of Riverine Ecological Conservation and Technology，Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China； 2. State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment，Beijing 100012，China）

To understand the structure variation of fish assemblage of Hun River Basin in Liaoning Province of Northeast China，46 sampling sites were investigated in 2010 and 2014. A total of 32 species and 15039 fish，belonging to 9 families and 6 orders，and 41 species and 10483 fish，belonging to 10 families and 6 orders，were identified in 2010 and 2014，respectively. The Mann-Whitney U test supported a significant increase in fish assemblage parameters like the number of fish species，Shannon-Wiener index，proportion of benthic species，proportion of herbivores individuals and proportion of carnivores individuals. Canonical correspondence analysis showed that in 2010，flow rate，conductivity，river rank and calcium ion were the primary environmental factors affecting fish assemblage，while in 2014，conductivity，river rank and ammonia significantly affect fish assemblage. The score of F-IBI were 48.76±24.82 and 50.41±17.35 in 2010 and 2014 respectively. By contrast in 2014，the health condition slightly increased and the sampling sites of ‘very poor'，‘poor'，‘good' and ‘excellent' decreased by 4，1，1 and 3 sites than those in 2010，respectively. Meanwhile，the sampling sites of ‘moderate' increased by 9 sites than those in 2010.

Fish assemblage； Community structure； Biotic integrity index； Hun River Basin

Q145+.2

A

1000-3207（2016）05-0968-10

10.7541/2016.125

2015-09-06；

2016-01-05

水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（2012ZX07501-001-02）資助 ［Supported by Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment in China（Grant No. 2012ZX07501-001-02）］

劉偉（1991—），男，湖北黃岡人； 碩士； 主要從事流域生態(tài)學(xué)研究。E-mail：weizaitjdx@126.com

張遠(yuǎn)，E-mail：zhangyuan@craes.org.cn