基于魚類生物完整性的赤水河健康評(píng)估研究

潘麗波，黃雪妍，劉晶晶，謝園園，張 坤，劉 博，趙清英，關(guān) 瀟，傅 博

1. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院生態(tài)研究所，北京 100012

2. 生態(tài)環(huán)境部對(duì)外合作與交流中心，北京 100035

3. 北京建工環(huán)境修復(fù)股份有限公司，北京 100015

4. 生態(tài)環(huán)境部機(jī)關(guān)服務(wù)中心，北京 100006

河流生態(tài)系統(tǒng)健康的維持和恢復(fù)已成為近年來(lái)環(huán)境管理的目標(biāo). 目前對(duì)生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)已經(jīng)從依賴于物理化學(xué)指標(biāo)和對(duì)生物個(gè)體與種群的跟蹤監(jiān)測(cè)，擴(kuò)展為對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)估. 近20 年來(lái)，河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法學(xué)不斷發(fā)展，就評(píng)價(jià)原理而言，可分為預(yù)測(cè)模型法和多指標(biāo)評(píng)價(jià)法，其中基于水生生物結(jié)構(gòu)或功能特征的生物指標(biāo)被廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)人類活動(dòng)的影響程度，如富營(yíng)養(yǎng)化、水位波動(dòng)、自然資源過(guò)度開發(fā)、水質(zhì)污染等[1-3]. 魚類在河流中廣泛分布，壽命相對(duì)較長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境變化敏感，且與其他水生生物相比，魚類具有在整個(gè)流域內(nèi)遷徙的能力，比底棲大型無(wú)脊椎動(dòng)物群落分布更為一致，是評(píng)價(jià)水域生態(tài)完整性的理想物種. 1981 年，Karr[4]首次建立了基于魚類完整性健康評(píng)估方法(the fish index of biotic integrity，F(xiàn)-IBI)，發(fā)展至今已較為成熟. 采用F-IBI 評(píng)價(jià)河流健康能夠有效地指導(dǎo)河流可持續(xù)管理和利用[4-7].

長(zhǎng)江上游是我國(guó)魚類生物多樣性最為豐富的地區(qū)之一，共分布有魚類286 種，其中僅分布于該地區(qū)的特有魚類多達(dá)124 種，特有魚類比例之高遠(yuǎn)超國(guó)內(nèi)其他地區(qū)或水系，同時(shí)也是白鱘、長(zhǎng)江鱘、胭脂魚、川陜哲羅鮭和滇池金線鲃等多種珍稀魚類的重要棲息地，在我國(guó)魚類生物多樣性保護(hù)方面具有重要的地位[8-13]. 然而，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，由于受人類酷漁濫捕、水利工程建設(shè)、環(huán)境惡化等因素的影響，長(zhǎng)江上游的魚類資源狀況不容樂(lè)觀. 長(zhǎng)江上游受威脅魚類在近10 年間由17 種上升到49 種，占長(zhǎng)江上游特有魚類物種數(shù)量的39.5%[14-17].

赤水河是長(zhǎng)江上游右岸的一級(jí)支流，同時(shí)也是長(zhǎng)江上游珍稀特有魚類國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的重要組成部分. 目前，赤水河干流幾乎未受到水電開發(fā)的影響，是長(zhǎng)江上游為數(shù)不多的仍然保持著自然水文節(jié)律的大型一級(jí)支流. 同時(shí)，赤水河流程長(zhǎng)、流量大、水質(zhì)良好、人類活動(dòng)相對(duì)較少、著生藻類和底棲無(wú)脊椎動(dòng)物等餌料生物豐富，是魚類理想的棲息地和繁殖場(chǎng)所[18-19].

關(guān)于赤水河魚類的研究成果已有報(bào)道，多集中在魚類物種多樣性、群落結(jié)構(gòu)、時(shí)間空間變化特征等方面[17,20-23]，采用F-IBI 指數(shù)開展整個(gè)流域水生物完整性健康評(píng)估的研究還十分有限. 本研究根據(jù)2020 年春夏兩季赤水河河流的漁獲物調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)魚類物種多樣性開展分析，構(gòu)建赤水河F-IBI 指數(shù)體系，評(píng)價(jià)赤水河水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，為赤水河魚類資源的管理與保護(hù)提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

1.2 樣點(diǎn)與采樣方法

以整個(gè)赤水河流域?yàn)檎{(diào)查區(qū)域，在2020 年5 月和9 月分別進(jìn)行調(diào)查. 調(diào)查分上、中、下游段開展，上游為源頭至茅臺(tái)鎮(zhèn)，中游為茅臺(tái)鎮(zhèn)至赤水市，赤水市之后為下游江段，上、中、下游各調(diào)查30 d. 根據(jù)采樣可操作性、生境類型和溪流形態(tài)的不同，在赤水河干流和重要支流共布設(shè)31 個(gè)點(diǎn)位（見圖1）. 漁獲物調(diào)查以船次為抽樣單位，調(diào)查的漁具包括小鉤、流刺網(wǎng)、定置刺網(wǎng)、蝦籠和電魚機(jī)等. 對(duì)于采集到的標(biāo)本，鑒定種類，進(jìn)行體長(zhǎng)等生物學(xué)測(cè)量，并記錄數(shù)量、采集地等相關(guān)數(shù)據(jù). 記錄完畢后，采用福爾馬林溶液(10%)保存，以供復(fù)核. 魚類種類鑒定參考《貴州魚類志》《云南魚類志》《四川魚類志》和《中國(guó)動(dòng)物志：硬骨魚綱，鲇形目》[9-12]，魚類名錄中分類和學(xué)名參考《中國(guó)內(nèi)陸魚類物種與分布》[13]中的魚類名錄信息.

圖1 赤水河魚類采樣點(diǎn)位分布Fig.1 Distribution of fish sampling sites in Chishui River

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 生物多樣性指數(shù)計(jì)算

采用Shannon-Wiener 指數(shù)、Simpson 指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)評(píng)價(jià)赤水河流域各點(diǎn)位的物種α 多樣性.具體計(jì)算方法如下：

Shannon-Wiener 指數(shù)(H′)：

Simpson 指數(shù)(DS)：

Pielou 均勻度指數(shù)(J)：

式中，S為魚類種類數(shù)，N為總尾數(shù)，Pi為第i種魚類所占的比例.

魚類群落時(shí)空分布特征采用主坐標(biāo)分析(principal co-ordinates analysis，PCoA)法進(jìn)行分析(基于Bray-Curtis 相似性度量)，組間差異采用ANOSIM 相似性分析(Analysis of Similarities)，分析過(guò)程在R 3.6.1 軟件中完成.

納稅籌劃是指納稅人在遵守法律法規(guī)的情況下，運(yùn)用有關(guān)權(quán)利和知識(shí)對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)、理財(cái)、投資等各項(xiàng)活動(dòng)進(jìn)行事先安排和籌劃，以達(dá)到降低稅收負(fù)擔(dān)和降低稅收風(fēng)險(xiǎn)目的一系列活動(dòng)。納稅籌劃具有合法性、目的性和籌劃性。

1.3.2 生物完整性及河流健康評(píng)價(jià)

通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研選取赤水河魚類完整性(F-IBI)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，通過(guò)分布范圍檢驗(yàn)、敏感性分析和冗余度分析，得出最終構(gòu)建魚類完整性指數(shù)評(píng)估體系的核心參數(shù). 以比值法對(duì)指數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化的指數(shù)相加即得各點(diǎn)位的魚類完整性. 根據(jù)參照點(diǎn)的魚類完整性指數(shù)得出健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估各點(diǎn)位健康完整性，繪制赤水河流域基于魚類完整性空間分布結(jié)果.

根據(jù)赤水河的魚類種類組成及生態(tài)學(xué)特征，參考Karr[4]的方法初步設(shè)置了6 大類36 個(gè)初選指標(biāo)(見表1)，包括物種組成、生態(tài)型、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、繁殖共位群、耐受性、資源個(gè)體與健康狀況. 參考相關(guān)文獻(xiàn)[4]，在魚類所有點(diǎn)位中根據(jù)以下原則篩選出參照點(diǎn)：①Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)H′≥2；②點(diǎn)位(河段)的所有水質(zhì)指標(biāo)均在Ⅱ類(GB 3838——2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》)以上. 其余點(diǎn)位為受損點(diǎn).

表1 赤水河水生物完整性評(píng)價(jià)候選參數(shù)Table 1 Candidate parameters for aquatic integrity evaluation of Chishui River

構(gòu)建IBI 評(píng)價(jià)體系的核心參數(shù)通過(guò)以下3 步進(jìn)行篩選：①分布范圍檢驗(yàn). 剔除超過(guò)95%點(diǎn)位為0 的參數(shù). ②判別能力分析. 繪制參照點(diǎn)與受損點(diǎn)的25%~75%分位數(shù)箱型圖，箱體重疊情況記為IQ. 兩箱體無(wú)重疊，IQ=3；兩箱體有重疊，但兩中位線均不在對(duì)方箱體內(nèi)，IQ=2；兩箱體有重疊且僅有一方中位線在對(duì)方箱體內(nèi)，IQ=1；兩箱體中位數(shù)值均在對(duì)方箱體內(nèi)，IQ=0. 初選參數(shù)IQ≥2 表示參照點(diǎn)和受損點(diǎn)之間該參數(shù)具有顯著性差異，即可進(jìn)入下一步冗余度分析.③冗余度分析. 計(jì)算上一步篩選出的參數(shù)之間的Spearman 相關(guān)性(見表2)，其中，相關(guān)系數(shù)|r|>0.75 的2 個(gè)參數(shù)之間獨(dú)立性較差，保留其中包含信息量大的一個(gè)，構(gòu)建的IBI 評(píng)價(jià)體系見表3. 分析過(guò)程在R 3.6.1中完成.注：↓表示參數(shù)值與干擾強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)；↑表示參數(shù)值與干擾強(qiáng)度呈正相關(guān).

表2 赤水河F-IBI 指標(biāo)的相關(guān)性Table 2 The correlation of F-IBI of Chishui River

表3 赤水河魚類完整性評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 3 Fish-index of biotic integrity of Chishui River

1.3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建

選用比值法對(duì)核心參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化. 對(duì)于受到干擾越強(qiáng)、分值越低的參數(shù)，按式(4)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化賦分；對(duì)于受到干擾越強(qiáng)、分值越高的參數(shù)，按式(5)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化賦分.

式中，Vi′為標(biāo)準(zhǔn)化后的參數(shù)值，Vi為標(biāo)準(zhǔn)化前的參數(shù)值，V5%為5%分位數(shù)值，V95%為95%分位數(shù)值，Vmax為最大值. 將標(biāo)準(zhǔn)化的分值加和即得IBI 值. 以參照位點(diǎn)25%分位數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)劃分健康等級(jí)：健康(F-IBI≥5.99)、亞健康(4.49≤F-IBI<5.99)、一般(2.99≤F-IBI<4.49)、較差(1.50≤F-IBI<2.99)和極差(F-IBI<1.50).

2 結(jié)果與分析

2.1 赤水河魚類組成

調(diào)查期內(nèi)，在赤水河共采集到魚類6 288 尾，90 種，隸屬于4 目10 科26 屬，魚類目錄見表4. 其中，國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物1 種(達(dá)氏鱘)，二級(jí)保護(hù)動(dòng)物4種(鱸鯉、長(zhǎng)吻鮠、圓口銅魚、青爬石鮡)，長(zhǎng)江上游特有魚類26 種和外來(lái)魚類2 種. 赤水河上游魚類29 種，中游魚類57 種，下游魚類62 種.

表4 赤水河魚類名稱及數(shù)量Table 4 The name and quantity of fish in Chishui River

從漁獲物數(shù)量占比來(lái)看，鯉科魚類在種類上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這是我國(guó)魚類區(qū)系組成的共同特點(diǎn)[23]. 寬鰭鱲、大鰭鱯占優(yōu)勢(shì)地位，分別占總數(shù)量的9.73%和9.21%，是赤水河的主要經(jīng)濟(jì)魚類；其次是瓦氏黃顙魚、鈍吻擬鲿、蛇鮈、云南光唇魚、西昌華吸鰍、昆明裂腹魚和泉水魚，分別占漁獲物總數(shù)量的7.87%、7.71%、6.62%、6.31%、5.79%、4.68%和4.56%.

漁獲物各科種類和尾數(shù)統(tǒng)計(jì)顯示，鯉科魚類種類占優(yōu)勢(shì)地位，為54 種，數(shù)量占比為61.34%；遠(yuǎn)超過(guò)其他科類，其次為鲿科(10 種)、平鰭鰍科(4 種)，數(shù)量占比分別為26.98%和5.85%. 而個(gè)體較大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高的鮎科魚類在此次調(diào)查中的漁獲量卻很少，僅占總尾數(shù)的0.54%.

從空間分布來(lái)看，達(dá)氏鱘、圓口銅魚、圓筒吻鮈、長(zhǎng)吻鮠、花?、鮦魚、赤眼鱒、寡鱗飄魚、魴、大口鯰、達(dá)氏鲌、細(xì)體擬鲿、粘皮鯔蝦虎魚和白梭吻鱸14 種魚類(包含長(zhǎng)江上游特有魚類4 種)僅在合江縣出現(xiàn)，黑尾近紅鲌僅在合江縣和赤水市出現(xiàn)，紅尾副鰍僅在赤水市和鎮(zhèn)雄縣出現(xiàn)，鱸鯉僅在鎮(zhèn)雄縣出現(xiàn)，鱸鯉、高原鰍、大鱗副泥鰍僅在鎮(zhèn)雄縣出現(xiàn)，嘉陵頜須鮈、中華鳑鲏僅在習(xí)水縣出現(xiàn)，拉氏鱥、短須頜須鮈僅在古藺縣出現(xiàn)，紅鰭原鲌僅在合江縣和瀘縣出現(xiàn)，青石爬鮡、側(cè)溝爬巖鰍僅在威信縣出現(xiàn)，花斑副沙鰍、中華沙鰍僅在桐梓縣出現(xiàn)，條紋異黔鯪僅在仁懷市出現(xiàn)，波氏吻蝦虎僅在赤水市出現(xiàn).

2.2 赤水河魚類生物多樣性

調(diào)查期內(nèi)，赤水河魚類Shannon-Wiener 指數(shù)范圍為0.21~2.87，平均值為1.48±0.46；Simpson 指數(shù)范圍為0.08~0.91，平均值為0.69±0.14；Pielou 指數(shù)范圍為0.13~0.97，平均值為0.76±0.13. 由圖2 可見，從上、下游分區(qū)來(lái)看，赤水河魚類α 多樣性從上游到下游呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，表明魚類物種數(shù)量隨著河流梯度向下游延伸而逐漸增加. 這與已有報(bào)道結(jié)果[21-23]一致. 赤水河上、中、下游魚類的Shannon-Wiener 指數(shù)、Simpson 指數(shù)均顯示顯著性差異(P<0.01)，而Pielou指數(shù)則顯示非顯著性差異. PCoA 分析結(jié)果(見圖3)顯示，上游和下游魚類物種在空間上呈現(xiàn)顯著性差異(P<0.01).

圖2 赤水河上、中、下游魚類α 多樣性指數(shù)分布Fig.2 Distribution of fish α diversity index in the upper, middle and lower reaches of Chishui River

圖3 赤水河上中下游魚類PCOA 分析結(jié)果Fig.3 PCOA analysis result of fish in upper, middle and downstream reaches of Chishui River

2.3 赤水河魚類完整性評(píng)估

基于F-IBI 的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，調(diào)查期間，赤水河流域F-IBI 平均值為6.49±1.43，總體呈現(xiàn)健康狀態(tài).其中，20 個(gè)點(diǎn)位顯示健康狀態(tài)，5 個(gè)點(diǎn)位顯示亞健康狀態(tài)，3 個(gè)點(diǎn)位顯示一般狀態(tài)，3 個(gè)點(diǎn)位顯示較差狀態(tài). 從上下游分區(qū)來(lái)看，與α 多樣性一致，赤水河上、中、下游F-IBI 值分別為6.20±1.20、6.32±1.63、6.94±1.25(見表5)，表明赤水河基于F-IBI 值的健康狀況隨著河流梯度向下游延伸而逐漸向好，組間差異分析結(jié)果(見圖4)顯示，上、中、下游F-IBI 值存在顯著性差異(P<0.05). 基于F-IBI 指數(shù)評(píng)價(jià)的健康空間分布見圖5，結(jié)果顯示，干流健康狀況優(yōu)于支流，較差健康點(diǎn)位位于桐梓河、五馬河流域，一般健康點(diǎn)位位于五馬河、習(xí)水河流域.

表5 赤水河上、中、下游F-IBI 指數(shù)Table 5 The F-IBI index of upper, middle and downstream reaches of Chishui River

圖4 赤水河上、中、下游F-IBI 值的ANOSIM分析結(jié)果Fig.4 Results of ANOSIM of the upper, middle and downstream reaches based on F-IBI values of Chishui River

3 討論

3.1 赤水河魚類多樣性與歷史資料比較

此次調(diào)查赤水河流域魚類共計(jì)90 種，包括長(zhǎng)江上游特有魚類26 種，其中上游魚類29 種，中游魚類57 種，下游魚類62 種. 流域內(nèi)魚類區(qū)系整體表現(xiàn)出鯉形目、鯉科占明顯優(yōu)勢(shì)以及鲇形目、鲿科占較大比重的特征，這也與長(zhǎng)江上游乃至整個(gè)長(zhǎng)江流域的魚類區(qū)系特征一致[19,24-26]. 關(guān)于赤水河魚類調(diào)查及多樣性評(píng)估已有文獻(xiàn)報(bào)道，但因調(diào)查時(shí)間、調(diào)查范圍差異，調(diào)查魚類種類數(shù)量與組成均有差異. 例如：2007 年，Wu 等[23]在赤水河流域采集魚類119 種(51 個(gè)點(diǎn)位)，包括長(zhǎng)江上游特有魚類34 種，主要經(jīng)濟(jì)魚類為寬鰭鱲、中華倒刺鲃、光澤黃顙魚、張氏?和蛇鮈等.2012 年，Liu 等在赤水河流域調(diào)查到魚類58 種，優(yōu)勢(shì)物種為花?，其中上游優(yōu)勢(shì)物種為云南光唇魚、西昌華吸鰍、切尾擬鲿，中下游優(yōu)勢(shì)物種為花?、高體近紅鲌、蛇鮈、鯉魚[20]；而在2015——2017 年對(duì)赤水河魚類的調(diào)查顯示，魚類共計(jì)122 種，其中長(zhǎng)江上游特有魚類34 種，占總種數(shù)的27.9%，15 種魚類被列為受威脅物種[21]. 所調(diào)查物種中，泥鰍和寬鰭鱲占比最高. 昆明裂腹魚和泉水魚僅在上游出現(xiàn)，然而此次研究中，上述兩種魚在中游也有出現(xiàn). 2007——2019 年，Liu 等[22]對(duì)赤水河流域近10 年的調(diào)查進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，魚類共計(jì)143 種，包括36 種長(zhǎng)江上游特有魚類，外來(lái)魚類14 種，上、中、下游的魚類數(shù)量分別為30.6±2.1、50.6±6.2、74.5±7.8. 研究發(fā)現(xiàn)，空間上，赤水河流域中下游魚類多樣性沒有顯著性差異，但時(shí)間上呈現(xiàn)出顯著差異，尤其是大型魚類，如白甲魚和中華倒刺鲃，對(duì)比長(zhǎng)江禁漁政策之前有所恢復(fù).

此次調(diào)查赤水河魚類空間分布與以往文獻(xiàn)報(bào)道相似，魚類種類數(shù)量與多樣性從上游至下游呈現(xiàn)遞增的規(guī)律. 因調(diào)查時(shí)間較短，所調(diào)查魚類種類低于已有文獻(xiàn)報(bào)道. 赤水河上游海拔為1 000~1 500 m，主要以裂腹魚亞科和條鰍亞科為主，特征魚類以青石爬鮡、昆明裂腹魚、四川裂腹魚、云南光唇魚等為主，多適應(yīng)寒冷、急流、窄河道水體，上游水生生境導(dǎo)致餌料生物匱乏，因此魚類種類及多樣性相對(duì)較低[27]. 在中下游，海拔降低，水溫升高，水流較平穩(wěn)，特征魚類以麥穗魚、大口鲇、似鳊、高體鳑鲏等為主，加上生存空間更廣、浮游動(dòng)植物數(shù)量豐富，為多種魚類提供了重要的索餌、繁殖和越冬場(chǎng)所，從而魚類種類及多樣性相對(duì)較高[28-29]. 以往報(bào)道均發(fā)現(xiàn)，赤水河從上游到下游魚類多樣性逐漸上升，但未呈現(xiàn)顯著差異，這與此次研究結(jié)果一致.

3.2 赤水河F-IBI 評(píng)價(jià)體系的建立和應(yīng)用

作為河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，魚類經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化與適應(yīng)，對(duì)不同的棲息環(huán)境表現(xiàn)出了不同的適應(yīng)特征，其物種多樣性和時(shí)空分布等指標(biāo)能在很大程度上反映水體健康程度和人類活動(dòng)影響[24]，魚類完整性指數(shù)已被證實(shí)是評(píng)價(jià)河流健康的有效方法之一.基于魚類生物完整性評(píng)價(jià)的研究相對(duì)較多，研究時(shí)間也相對(duì)較早，具備成熟的評(píng)價(jià)指標(biāo)和體系，因此在河流生態(tài)健康評(píng)價(jià)中應(yīng)用廣泛，如渭河、贛江、太湖、巢湖、渾太河、蘇州河等[30-35]，葉綠素a、富營(yíng)養(yǎng)化、物理生境被認(rèn)為是影響F-IBI 的主要驅(qū)動(dòng)因子. 本研究基于F-IBI 的水生物完整性評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，赤水河流域整體呈現(xiàn)健康水平. 目前關(guān)于赤水河基于F-IBI的評(píng)價(jià)報(bào)道還十分有限. Yu 等[36]結(jié)合魚類空間格局建立了F-IBI 指數(shù)評(píng)價(jià)赤水河水生物完整性，結(jié)果顯示桐梓河及習(xí)水河流域魚類健康完整性評(píng)分較低，與筆者研究結(jié)果一致. 本研究基于敏感性個(gè)體數(shù)%、敏感性魚類物種數(shù)%、鮈亞科個(gè)體數(shù)%、個(gè)體總數(shù)、Simpson 指數(shù)等作為F-IBI 評(píng)價(jià)的核心指標(biāo)，鮈亞科等種群的增加反映了耐受種群的增加，敏感性魚類種群的降低反映了不耐受種群的減少，以上核心指標(biāo)可作為人類活動(dòng)干擾的良好的預(yù)測(cè)因素.

大量研究指出，河流魚類群落數(shù)量及組成在空間上主要受海拔、氣溫、流速、河道寬度等因素影響，從時(shí)間序列來(lái)看，主要受人類干擾影響，如梯級(jí)水電站建設(shè)、水質(zhì)污染、過(guò)度捕撈、航路開發(fā)、城鎮(zhèn)擴(kuò)張等[20-23,28]. 赤水河為長(zhǎng)江上游一級(jí)支流，全流域共計(jì)有小水電站373 座. 本研究中魚類健康完整性評(píng)估結(jié)果顯示習(xí)水河健康狀況較差，習(xí)水河在赤水河流域中，水電站建設(shè)密度最大，小水電整改之前，每2~3 km 就有1 座水電站，部分電站未落實(shí)生態(tài)基流要求，這些梯級(jí)壩阻斷了魚類的遷徙路線，降低了棲息地的異質(zhì)性，嚴(yán)重影響魚類生存. 研究[28,37-38]發(fā)現(xiàn)，梯級(jí)水庫(kù)數(shù)量是魚類健康完整性的主要影響因素，水電站開發(fā)會(huì)顯著改變徑流量、水位、流速、水質(zhì)、泥沙和溫度等水動(dòng)力學(xué)條件，對(duì)魚類的區(qū)系組成變動(dòng)、資源數(shù)量變化、遺傳多樣性變化、遺傳分化及生活史對(duì)策等形成不同程度的影響. 從整個(gè)長(zhǎng)江流域來(lái)看，1994 年開始建設(shè)三峽大壩后，逐漸有超過(guò)600 km 的江段形成水庫(kù)，導(dǎo)致44 種特有魚類的棲息地面積縮小約1/4. 三峽大壩的修建，改變了長(zhǎng)江上游江段的水溫情勢(shì)，水環(huán)境由急流變?yōu)榫徚骰蜢o水. 原來(lái)該地區(qū)的魚類將被迫遷向上游的流水環(huán)境，而適應(yīng)緩流或靜水的種群數(shù)量大幅增加. 然而，也有研究指出，影響長(zhǎng)江上游生物完整性的決定因素并非大壩建設(shè)，而很可能是過(guò)度捕撈等其他形式的人類活動(dòng)[37-38].

赤水河的前期研究多關(guān)注環(huán)境變量(如水電站建設(shè)、棲息地破壞、過(guò)度捕撈等)對(duì)赤水河魚類組合結(jié)構(gòu)中的作用. 然而，水體污染同樣是影響魚類數(shù)量和結(jié)構(gòu)的另一重要因素. 在工業(yè)污染較嚴(yán)重的地區(qū)，如對(duì)巴基斯坦Barandu 河的魚類調(diào)查發(fā)現(xiàn)，工業(yè)排污口區(qū)域魚類豐度比上游地區(qū)低23%[39]；印度Churni 河的魚類種群調(diào)查發(fā)現(xiàn)，1980——2018 年期間，BOD、COD、氨、硝酸鹽和磷酸鹽等污染物水平持續(xù)升高，同時(shí)上游水域的魚類種類從41 種下降到16 種，下游水域的魚類種類從41 種下降到23 種[40]；意大利的Bormida 河在20 世紀(jì)90 年代之前曾遭到嚴(yán)重的工業(yè)污染，90 年代經(jīng)過(guò)系統(tǒng)治理后，隨著水質(zhì)的變化，1995——2005 年期間，魚類豐度由385.9 升至265[41]；智利的Biobío 河魚類分類和功能多樣性與水體污染呈現(xiàn)顯著相關(guān)性[42]. 本研究中魚類健康完整性評(píng)估結(jié)果顯示，五馬河和習(xí)水河流域健康狀況最差，魚類種群以寬鰭鱲、麥穗魚等耐污種為主，20 世紀(jì)90 年代，造紙業(yè)曾是五馬河流域的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，數(shù)量最多時(shí)達(dá)到278 家，因生態(tài)環(huán)境監(jiān)管問(wèn)題，造紙作坊產(chǎn)生的廢水直排到五馬河，造成河流水質(zhì)急劇下降. 2014 年來(lái)，經(jīng)過(guò)大力整治，到2020 年，五馬河流域水質(zhì)雖得到極大提升，然而魚類恢復(fù)需要一定周期，尤其是大型魚類(如白甲魚和中華倒刺鲃等)，有研究發(fā)現(xiàn)，這兩種魚類近年來(lái)較2003 年休漁政策之前有所恢復(fù)，但這種恢復(fù)并沒有達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著性[22].

目前，赤水河流域環(huán)境污染因子對(duì)魚類種類及組成的影響研究，多采用典型相關(guān)性(canonical correlation analysis，CCA)或冗余度分析(redundancy analysis，RDA)方法進(jìn)行分析，環(huán)境因子多關(guān)注總磷、總氮、COD、BOD 等常規(guī)污染物，然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長(zhǎng)，新環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)對(duì)魚類種群的影響研究還十分有限. 已有研究[43]報(bào)道，赤水河已有12 種抗生素被檢出，濃度最高可達(dá)1 166.97 ng/L. 赤水河仁懷流域微塑料豐度為1.77~14.33 個(gè)/L，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估顯示為二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，相較其他流域，赤水河微塑料污染也處于中上水平[43-44]. 但在流域尺度上，新污染物對(duì)魚類數(shù)量和結(jié)構(gòu)組成的影響還鮮見報(bào)道，新污染物多具有低劑量、高毒性的特點(diǎn)，其對(duì)魚類及其他水生生物在群落組成和結(jié)構(gòu)方面產(chǎn)生的長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)予以關(guān)注.

4 結(jié)論

a) 赤水河魚類多樣性、F-IBI 值在空間分布上均呈現(xiàn)從上游到下游逐漸升高的趨勢(shì)，水體污染尤其是新污染物對(duì)魚類在群落組成和結(jié)構(gòu)方面產(chǎn)生的長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)予以關(guān)注.

b) 構(gòu)建包含物種總數(shù)、鯉形目個(gè)體數(shù)%、鮈亞科個(gè)體數(shù)%、鲌亞科個(gè)體數(shù)%、鲇形目個(gè)體數(shù)%、定居型魚類物種數(shù)%、敏感性魚類物種數(shù)%、敏感性個(gè)體數(shù)%、個(gè)體總數(shù)、Simpson 指數(shù)10 個(gè)指標(biāo)在內(nèi)的F-IBI核心指標(biāo)體系，可以較好地反映赤水河流域水生生態(tài)系統(tǒng)健康狀況，可作為赤水河流域水生生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)和資源管理的工具.