釜溪河浮游植物生物完整性指數(shù)構(gòu)建與生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)

摘要：對釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評價(jià)，識別制約生態(tài)系統(tǒng)健康的主要因素，為針對性開展水生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)提供科學(xué)支撐。2020年11月（秋季）、2021年3月（春季）和2021年8月（夏季）在沱江典型支流釜溪河流域主要水系上下游的7個(gè)代表性河段13個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行浮游植物群落和水質(zhì)、棲息地質(zhì)量監(jiān)測，采用浮游植物生物完整性指數(shù)（P-IBI）進(jìn)行河流生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)。從釜溪河共鑒定出浮游植物7門103種，包括綠藻門40種、硅藻門28種、藍(lán)藻門16種、裸藻門12種、甲藻門3種、隱藻門2種、金藻門2種。根據(jù)水質(zhì)狀況及棲息地質(zhì)量劃分參照點(diǎn)與受損點(diǎn)，對物種組成、相對豐富度、群落多樣性和生產(chǎn)力等18個(gè)浮游植物生物參數(shù)進(jìn)行分布范圍分析、判別能力分析及相關(guān)性分析，篩選出硅藻總分類單元數(shù)、硅藻比例和硅藻GI指數(shù)3個(gè)核心生物參數(shù)構(gòu)建釜溪河P-IBI，通過比值法計(jì)算P-IBI分值并基于4分制法明確健康評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明：由于從上游至下游人類活動影響增強(qiáng)導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)健康受損程度逐漸加劇，釜溪河生態(tài)系統(tǒng)整體為亞健康狀態(tài)；其中，釜溪河支流上游河段為非常健康，中下游河段為亞健康-不健康，釜溪河下游干流為不健康-病態(tài)；河流健康程度秋季gt;春季gt;夏季。Pearson相關(guān)性分析顯示P-IBI與總磷、高錳酸鹽指數(shù)顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05），與棲息地質(zhì)量呈正相關(guān)（Pgt;0.05），表明P-IBI對釜溪河水質(zhì)污染和棲息地人為破壞具有一定指示作用。應(yīng)進(jìn)一步削減流域污染源、優(yōu)化水動力條件和河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以改善釜溪河健康狀況。

關(guān)鍵詞：浮游植物；生物完整性指數(shù)；河流健康評價(jià)；棲息地質(zhì)量；釜溪河

中圖分類號：X826" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " 文章編號：1674-3075（2025）02-0204-10

河流生態(tài)系統(tǒng)對生物圈的物質(zhì)循環(huán)和能量平衡起著重要作用，是區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐。但由于社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，生產(chǎn)生活開發(fā)利用導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)自然結(jié)構(gòu)功能受損，河流生態(tài)退化嚴(yán)重，水生態(tài)系統(tǒng)健康受到威脅，河流生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)及其管理應(yīng)用逐漸引起各界的廣泛關(guān)注（Singh amp; Saxena，2018；孫然好等，2020；González-Paz et al，2022）。河流生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)是進(jìn)行河流污染治理、水資源保護(hù)和生態(tài)修復(fù)的前提，將水生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)納入河流日常監(jiān)管體系，有助于系統(tǒng)地、科學(xué)地開展河流水生態(tài)環(huán)境綜合管理（鮑艷磊等，2021；歐陽莉莉等，2021）。

綜合指標(biāo)體系法和指示生物法是目前最常用的河流生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)方法，前者主要基于河流水文水質(zhì)、物理結(jié)構(gòu)、生物和社會服務(wù)功能等多種指標(biāo)來綜合反映河流生態(tài)系統(tǒng)健康，但具有所需數(shù)據(jù)量大、參數(shù)量化難度大等缺點(diǎn)（鄧曉軍等，2014；鮑艷磊等，2021）；指示生物法則常選用浮游生物、魚類、底棲無脊椎動物等對環(huán)境變化敏感的生物類群，來評價(jià)河流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況（周上博等，2013；Wu et al，2014）。其中，浮游植物是河流生態(tài)系統(tǒng)的主要生產(chǎn)者，其群落結(jié)構(gòu)功能的完整性直接影響上層食物鏈結(jié)構(gòu)及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，能夠迅速靈敏地反映水生態(tài)系統(tǒng)的變化特征（蔡琨等，2016；黎明民等，2018；劉園園等，2020）。因此，基于浮游植物生物完整性指數(shù)（phytoplankton index of biotic integrity，P-IBI），利用群落組成、多樣性和生長特征等參數(shù)量化浮游植物群落結(jié)構(gòu)功能特征，是指示評價(jià)河流、湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的可靠手段（Kane et al，2009；蔡琨等，2016；李博韜等，2020）。

釜溪河是沱江最大的一級支流，近年來水質(zhì)總體呈好轉(zhuǎn)趨勢（楊茜等，2022），但由于流域內(nèi)人口和產(chǎn)業(yè)集中、水資源開發(fā)利用強(qiáng)度大，水系梯級開發(fā)閘壩攔蓄程度高，主要水系沿線建有上游水庫4座、系列堰閘27個(gè)，導(dǎo)致河流水動力條件嚴(yán)重弱化、生態(tài)基流不足，水生態(tài)環(huán)境改善成效并不穩(wěn)固（梁媛，2019；魏峣等，2021），特別是季節(jié)性藻類水華導(dǎo)致的河流富營養(yǎng)化問題逐漸凸顯，威脅著釜溪河生態(tài)環(huán)境健康和供水安全。因此，為進(jìn)一步改善水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、加強(qiáng)流域綜合管理，有必要對釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評價(jià)。本研究通過構(gòu)建釜溪河P-IBI指數(shù)對河流生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行評價(jià)，并結(jié)合棲息地環(huán)境和水環(huán)境質(zhì)量調(diào)查，識別制約釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康的主要因素，以期為針對性開展水生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)提供科學(xué)支撐。

1" "材料與方法

1.1" "研究區(qū)概況及采樣點(diǎn)設(shè)置

釜溪河位于沱江下游右岸，上源又稱威遠(yuǎn)河，發(fā)源于內(nèi)江市威遠(yuǎn)縣倆母山東北麓，與其最大支流旭水河在自貢匯合，干流全長197 km，流經(jīng)自貢主城區(qū)，于富順縣匯入沱江。釜溪河流域面積3 490 km2，流域內(nèi)氣候?qū)賮啛釒貪櫦撅L(fēng)氣候，年平均氣溫17.0～18.0 ℃，多年平均降雨量為990.8 mm，主汛期（6—8月）降水占年降雨量53%～59%（鮑林林等，2021）。主要水系威遠(yuǎn)河、旭水河和釜溪河干流建有系列水庫、船閘，梯級閘壩攔蓄導(dǎo)致河道水動力條件嚴(yán)重弱化，非汛期水體平均流速小于0.5 m/s。選取釜溪河流域主要水系上下游的7個(gè)代表性河段作為研究對象，各河段及監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)如圖1所示，其中河段1位于釜溪河干流上游，河段2和5分別位于威遠(yuǎn)縣和貢井區(qū)城區(qū)，河段3和4位于農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，河段6和7位于釜溪河干流中游和下游的城鎮(zhèn)區(qū)域。

1.2" "樣品采集與處理

1.2.1" "水體理化指標(biāo)" "2020年11月（秋季）、2021年3月（春季）和2021年8月（夏季），在7個(gè)代表性河段13個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行水樣監(jiān)測，采用便攜式溶解氧儀現(xiàn)場測定河流水體溶解氧（DO），并在各河道斷面的中央（有橋）或一側(cè)（無橋）采集0～0.5 m表層水體樣品。每個(gè)點(diǎn)位取2 L水樣48 h內(nèi)送回實(shí)驗(yàn)室，測定化學(xué)需氧量CODCr（重鉻酸鹽法HJ 828—2017）、高錳酸鹽指數(shù)CODMn（酸性法GB 11892—89）、氨氮NH3-N（納氏試劑分光光度法HJ 535—2009）、總磷TP（鉬酸銨分光光度法GB 11893—89）指標(biāo)。

1.2.2" "浮游植物" "浮游植物樣品采集與水質(zhì)水體樣品采集同時(shí)進(jìn)行，使用采水器取表層水體1 L，加入5 mL魯哥試劑固定，樣品經(jīng)自然沉淀48 h后去掉上清液濃縮至50 mL，以檢測浮游植物種類組成及測定群落密度（Perbiche-Neves et al，2011；Wang et al，2014；張潔和楊娟，2017）。浮游植物種類鑒定主要參考《中國淡水藻類》（胡鴻鈞等，1980）和《中國內(nèi)陸水域常見藻類圖譜》（水利部水文局等，2012）。

1.3" "研究方法

1.3.1" "河流棲息地質(zhì)量評價(jià)" "開展現(xiàn)場監(jiān)測的同時(shí)，對反映河流棲息地質(zhì)量的6個(gè)指標(biāo)（河流縱向連通指數(shù)、底質(zhì)組成、棲境復(fù)雜性、岸邊帶狀況、河道內(nèi)人類活動強(qiáng)度、緩沖帶土地利用）進(jìn)行調(diào)研。按照優(yōu)（5分）、良（4分）、中（3分）、差（2分）和極差（1分）的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對河流棲息地質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行打分（An et al，2002；鄭丙輝等，2007；Yang et al，2018），各指標(biāo)加和得到河流棲息地質(zhì)量指數(shù)（qualitative habitat evaluation index，QHEI），QHEI的值在5～30之間，綜合評價(jià)等級劃分為優(yōu)（24≤QHEI≤30）、良（18≤QHEIlt;24）、中（12≤QHEIlt;18）、差（6≤QHEIlt;12）和極差（5≤QHEIlt;6）5個(gè)級別。

1.3.2" "P-IBI評價(jià)體系" "（1）參照點(diǎn)選擇。對比河流的主要水質(zhì)指標(biāo)和QHEI分布特征，選擇水質(zhì)較好、人為干擾較小的點(diǎn)位為參照點(diǎn)，其余點(diǎn)位為受損點(diǎn)（Wu et al，2014；夏會娟等，2018）。

（2）候選生物參數(shù)確定。參考國內(nèi)外已有研究，選取對環(huán)境干擾響應(yīng)敏感、生物學(xué)意義清楚的生物參數(shù)作為P-IBI評價(jià)體系的候選參數(shù)，主要包括物種組成、相對豐富度、群落多樣性和生產(chǎn)力等方面的生物參數(shù)（Wu，1999；李博韜等，2020；劉園園等，2020），18個(gè)浮游植物候選參數(shù)基本特征如表1所示。

（3）核心生物參數(shù)篩選。采用分布范圍分析、判別能力分析和相關(guān)性分析，篩除對干擾反應(yīng)不靈敏、信息重復(fù)的參數(shù)（蔡琨等，2016；宋蒙蒙等，2020；張葵等，2021）。首先采用分布范圍分析，篩除在所有樣點(diǎn)中的分布范圍存在過多零值（≥95%）、表現(xiàn)信息指示作用不強(qiáng)的參數(shù)，然后利用箱形圖進(jìn)行判別能力分析，對比參照點(diǎn)與受損點(diǎn)的箱形圖IQ值（25%～75%分位數(shù)的箱體重疊情況）：箱體沒有重疊（IQ=3）、兩箱體有重疊但中位線不在對方箱體內(nèi)（IQ=2）、任意一方中位線在對方箱體內(nèi)（IQlt;2），保留IQ≥2的參數(shù)，最后對符合上述條件的參數(shù)再進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，對于相關(guān)系數(shù)大于0.75、包含生態(tài)信息相似程度高、獨(dú)立性較低的2個(gè)參數(shù)，刪去其中一個(gè)。

（4）P-IBI指數(shù)計(jì)算和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。采用比值法對篩選出的參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化賦分（蔡琨等，2016），對于隨人為干擾增加而升高的參數(shù)，賦分=（最大值－參數(shù)值）÷（最大值－最佳值），其中最大值為該參數(shù)的最大值，參數(shù)值為欲進(jìn)行賦分的某一參數(shù)，最佳值為該參數(shù)5%分位值；對于隨人為干擾增加而降低的參數(shù)，賦分=（參數(shù)值－最小值）÷（最佳值－最小值），其中最小值為該參數(shù)的最小值，參數(shù)值為欲進(jìn)行賦分的某一參數(shù)，最佳值為該參數(shù)95%分位值。參數(shù)分值范圍應(yīng)在0～1之間，若大于1，則記為1。所有參數(shù)賦分相加得到河流各監(jiān)測點(diǎn)位的P-IBI指數(shù)值，以P-IBI值的95%分位數(shù)為最佳值，將低于該值的數(shù)值范圍4等分，劃分健康評價(jià)等級為非常健康、健康、亞健康、不健康和病態(tài)（粟一帆等，2019）。

1.4" "統(tǒng)計(jì)分析

在SPSS16.0軟件中采用ANOVA方差分析（t檢驗(yàn)）或非參數(shù)統(tǒng)計(jì)法（mann-whitney U檢驗(yàn)）進(jìn)行差異性分析，采用Pearson相關(guān)性進(jìn)行參數(shù)間的相關(guān)關(guān)系分析。通過主成分分析（principal component analysis，PCA）揭示環(huán)境質(zhì)量變化特征，進(jìn)行參照點(diǎn)和受損點(diǎn)篩選，PCA雙軸圖采用R 4.1.2軟件完成。其余圖片繪制在OriginPro 8和ArcMap 10.6軟件中完成。

2" "結(jié)果與分析

2.1" "浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

釜溪河流域主要河流各監(jiān)測河段的浮游植物群落特征如圖2所示。3次采樣鑒定出浮游植物7門類共103個(gè)分類單元（以下統(tǒng)稱種），其中綠藻門40種，占比38.8%；硅藻門28種，占比27.2%；藍(lán)藻門16種，占比15.5%；裸藻門12種，占比11.7%；以及甲藻門3種、隱藻門2種和金藻門2種，共占比6.8%。春、夏、秋季的浮游植物種類分別為59種、75種和62種，浮游植物密度分別為1.33×105～6.08×106個(gè)/L、3.12×106～2.35×108個(gè)/L和1.52×105～2.65×106個(gè)/L，各季節(jié)浮游植物密度存在顯著差異：夏季gt;春季gt;秋季（Plt;0.05）；其中，春季浮游植物優(yōu)勢種為嚙蝕隱藻（Cryptomonas erosa）、多甲藻（Peridinium perardiforme）、小環(huán)藻（Cyclotella sp.）、具尾藍(lán)隱藻（Chroomonas caudata Geitler）等，夏季的優(yōu)勢種為微囊藻（Microcytis sp.）、顫藻（Oscillatoria sp.）、空星藻（Coelastrum sphasricum）和細(xì)鞘絲藻（Leptolyngbya sp.）等，秋季的優(yōu)勢種為席藻（Phormidium sp.）、細(xì)小平裂藻（Merismopedia minima）、顫藻（Oscillatoria sp.）和鞘絲藻（Lyngbya sp.）等。

2.2" "P-IBI指數(shù)的健康評價(jià)

2.2.1" "參照點(diǎn)和受損點(diǎn)" "釜溪河流域各河段監(jiān)測點(diǎn)位主要水環(huán)境因子3次監(jiān)測的平均值和QHEI值如表2所示。其中，河段2～7水體的NH3-N、CODCr和CODMn超出《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，河流耗氧有機(jī)物污染較重。各河段QHEI值在13～20范圍內(nèi)變化，指示河流棲息地環(huán)境質(zhì)量處于亞健康（中）-健康（良）水平。

基于春、夏、秋3季各采樣點(diǎn)39次監(jiān)測調(diào)研情況進(jìn)行PCA分析，結(jié)果見圖3。PCA前兩軸共解釋了49.2%的環(huán)境變量，環(huán)境變量與樣點(diǎn)雙軸圖顯示位于上游的C1、X1和Q1點(diǎn)位與TP、NH3-N、CODCr、CODMn負(fù)相關(guān)，與DO、QHEI正相關(guān)，表明該3點(diǎn)位的水環(huán)境質(zhì)量較好、棲息地環(huán)境受人為干擾相對較小，篩選作為釜溪河浮游植物生物完整性指數(shù)評價(jià)體系構(gòu)建的參照點(diǎn)，則其余36點(diǎn)位為受損點(diǎn)。

2.2.2" "核心生物參數(shù)篩選" "浮游植物18個(gè)候選生物參數(shù)均通過分布范圍檢驗(yàn)。采用箱形圖進(jìn)行判別能力分析挑選出IQ≥2的參數(shù)（圖4），即硅藻總分類單元數(shù)（M4）、硅藻比例（M10）和硅藻GI指數(shù)（M12）。Pearson相關(guān)性分析表明這3個(gè)參數(shù)的相關(guān)系數(shù)均小于0.75，可作為核心參數(shù)來構(gòu)建釜溪河P-IBI指數(shù)。

2.2.3" "釜溪河P-IBI指數(shù)健康評價(jià)結(jié)果" "釜溪河浮游植物生物完整性P-IBI指數(shù)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和不同季節(jié)生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)結(jié)果見圖5。參照點(diǎn)的P-IBI值顯著高于受損點(diǎn)（Plt;0.05），評價(jià)結(jié)果主要為健康、非常健康；受損點(diǎn)則主要處于亞健康、不健康狀態(tài)，各點(diǎn)位平均P-IBI值為秋季gt;春季gt;夏季，春季和秋季的P-IBI值顯著高于夏季（Plt;0.05），秋季和春季評價(jià)為亞健康，夏季為不健康?？傮w看來，釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康狀況為亞健康。各河段3個(gè)季節(jié)平均的P-IBI值評價(jià)結(jié)果見圖6，威遠(yuǎn)河上游河段1的P-IBI評價(jià)結(jié)果為非常健康，威遠(yuǎn)河中游河段2為非常健康-亞健康，威遠(yuǎn)河下游河段3為健康-不健康，旭水河中游河段4和下游河段5為亞健康-不健康，釜溪河干流上游河段6和下游河段7均為不健康-病態(tài)。可見，浮游植物完整性指示的釜溪河流域主要水系生態(tài)系統(tǒng)健康狀況為威遠(yuǎn)河gt;旭水河gt;釜溪河干流，從上游至下游生態(tài)系統(tǒng)健康受損程度逐漸升高。

2.3" "P-IBI與水環(huán)境因子、QHEI的相關(guān)性

不同季節(jié)釜溪河P-IBI指數(shù)與河流主要水體理化參數(shù)和QHEI的相關(guān)性分析（表3）表明，年均P-IBI指數(shù)與水體CODMn和TP濃度顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05），其中春季的P-IBI與CODMn呈極顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.01），夏季的P-IBI與TP呈顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05），而P-IBI與QHEI存在一定的正相關(guān)關(guān)系（Pgt;0.05）?？梢姡琍-IBI指數(shù)評價(jià)的釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康狀況對河流水質(zhì)污染和棲息地人為破壞具有一定指示作用。

3" "討論

3.1" "釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康狀況及其主要影響因素

浮游植物指示釜溪河生態(tài)健康狀況總體為亞健康，3個(gè)季節(jié)的健康狀況為秋季（亞健康）優(yōu)于春季（亞健康），夏季（不健康）最差。已有研究表明采用浮游植物生物完整性指數(shù)評價(jià)河流、湖泊的健康狀況均在夏季最差（楊薇等，2019；馬廷婷等，2021；楊銳婧和馮民權(quán)，2021），這可能與浮游植物群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)性變化相關(guān)。河流浮游植物生長主要受到營養(yǎng)物質(zhì)、光照、溫度和水動力條件等因素影響。釜溪河水體氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量較高、梯級船閘攔蓄河流水動力條件弱（張明錦等，2020；鮑林林等，2021；魏峣等，2021），加之春、夏季溫度和日照時(shí)長逐漸升高，有利于藍(lán)藻門和綠藻門等非硅藻類浮游植物暴發(fā)性生長，浮游植物群落多樣性隨之降低（蔡琨等，2018；Wijewardene et al，2021），進(jìn)而導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化。從空間上看來，浮游植物指示的釜溪河健康狀況從上游至下游受損程度逐漸加劇?；诘讞珓游锷锿暾院途C合指標(biāo)體系法等相關(guān)研究也表明，由于城市人口聚集、工業(yè)發(fā)展、水利水電工程等影響，河流中下游的污染物質(zhì)負(fù)荷、水資源矛盾及水系連通性等問題較上游突出，進(jìn)而導(dǎo)致河流健康狀況呈現(xiàn)明顯空間異質(zhì)性，且越往下游健康狀況越差（粟一帆等，2019；張宇航等，2020；歐陽莉莉等，2021）。

浮游植物指示的釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康狀況時(shí)空變化特征，也表明了自然氣候條件和人類活動干擾對河流生態(tài)系統(tǒng)健康的雙重影響。其中，人類活動導(dǎo)致的污染排放、水文情勢改變、生物棲息地破壞等通常是損害河流生態(tài)系統(tǒng)健康的主要因素（孫然好等，2020；Juvigny-Khenafou et al，2021）。釜溪河流域人類活動壓力較大，水污染治理基礎(chǔ)設(shè)施不健全，導(dǎo)致河流水質(zhì)改善成效不穩(wěn)定，特別是水體耗氧有機(jī)物相關(guān)指標(biāo)超出了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002）》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值；流域本身水資源匱乏、生態(tài)流量不足，加之梯級閘壩的攔蓄影響，導(dǎo)致河流自然的水文情勢及生物棲息地嚴(yán)重破壞。相關(guān)性分析也表明指示釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的浮游植物生物完整性指數(shù)與水環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)，而與河流棲息地質(zhì)量指數(shù)呈正相關(guān)（表3）。因此，進(jìn)一步改善水環(huán)境質(zhì)量和棲息地環(huán)境狀況，并保障生態(tài)流量，是恢復(fù)釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康的關(guān)鍵。

3.2" "P-IBI在釜溪河的適用性和局限性

已有研究表明，浮游植物生物完整性指數(shù)P-IBI在相對靜止的水體如水庫、湖泊、海灣等更為適用（蔡琨等，2016；黎明民等，2018；楊薇等，2019；劉園園等，2020），而在流動性較高的河流中，浮游植物樣本受到采樣點(diǎn)代表性和采樣均一性的影響，難以反映采樣點(diǎn)長時(shí)間的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。釜溪河主要水系威遠(yuǎn)河、旭水河及釜溪河干流建有梯級閘壩，河流“湖庫化”程度較高，結(jié)合P-IBI與水質(zhì)、棲息地質(zhì)量的相關(guān)性來看，采用P-IBI對釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評價(jià)具有一定適用性。作為生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，浮游植物對環(huán)境變化反應(yīng)靈敏，能在短時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)，可以通過優(yōu)化采樣時(shí)間、采樣頻次進(jìn)一步完善釜溪河浮游植物生物完整性評價(jià)體系，以更加科學(xué)合理地反映釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。此外，釜溪河P-IBI核心參數(shù)主要篩選出了硅藻類指標(biāo)，主要是硅藻分布廣泛、對環(huán)境變化敏感，常用于水體質(zhì)量監(jiān)測評價(jià)，對生態(tài)系統(tǒng)健康的指示性強(qiáng)（周上博等，2013；于潘等，2022）。下一步研究應(yīng)深入探討不同浮游植物種類、著生藻類、底棲動物等不同生物對河流健康指示作用的代表性和適用性。

指示生物法評價(jià)水生態(tài)系統(tǒng)健康過程中參照點(diǎn)選取是開展水質(zhì)生物評價(jià)的基準(zhǔn)，直接影響生物完整性指數(shù)的核心參數(shù)構(gòu)建和評價(jià)結(jié)果。通常，參照點(diǎn)應(yīng)選用受脅迫最小的水體樣點(diǎn)，即沒有明顯人類活動干擾、水環(huán)境質(zhì)量較好的區(qū)域（Wu et al，2014；夏會娟等，2018；李博韜等，2020）。受自然地理狀況、人類活動干擾類型和污染特點(diǎn)差別等因素影響，不同地區(qū)的參照系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)有差異。但是，目前河流受人類活動干擾程度普遍較高，難以找到完全無干擾的、能代表全流域水系的參照點(diǎn)位。因此，本研究基于水環(huán)境質(zhì)量和棲息地質(zhì)量特征，選擇了受人類活動干擾相對較小、水環(huán)境質(zhì)量較好的水系上游點(diǎn)，作為釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康評價(jià)的參照點(diǎn)，評價(jià)結(jié)果難以完整反映相對于自然狀態(tài)下釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的變化。在后續(xù)研究和管理工作中，可借助歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)以及可靠的生態(tài)模型確定河流真實(shí)參照狀態(tài)，或者根據(jù)現(xiàn)有最佳狀態(tài)以及生態(tài)環(huán)境治理目標(biāo)作為參照狀態(tài)（金小偉等，2017），將有助于在釜溪河進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)實(shí)踐。

4" "結(jié)論

（1）春、夏、秋3季在釜溪河流域主要水系中鑒定出浮游植物7門103種。選取物種組成、相對豐富度、群落多樣性和生產(chǎn)力4類屬性的18個(gè)浮游植物生物參數(shù)，通過分布范圍分析、判別能力分析及Pearson相關(guān)性分析進(jìn)行參數(shù)篩選，構(gòu)建了適合釜溪河的浮游植物生物完整性指數(shù)的指標(biāo)體系。

（2）采用比值法計(jì)算各河段P-IBI值，表明釜溪河生態(tài)系統(tǒng)健康處于亞健康狀態(tài)，且從上游至下游河流生態(tài)系統(tǒng)健康受損程度逐漸升高。其中，威遠(yuǎn)河上游河段處于非常健康狀態(tài)，威遠(yuǎn)河中下游河段為非常健康-不健康，旭水河中下游河段為亞健康-不健康，而釜溪河干流為不健康-病態(tài)；季節(jié)分布看來，釜溪河健康狀況為秋季gt;春季gt;夏季。

（3）相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)釜溪河浮游植物生物完整性與河流水質(zhì)總磷、高錳酸鹽指數(shù)顯著負(fù)相關(guān)（Plt;0.05），而與棲息地質(zhì)量正相關(guān)（Pgt;0.05）。釜溪河生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)，需進(jìn)一步控制污染源輸入、優(yōu)化水動力條件，以改善河流水環(huán)境質(zhì)量和棲息地環(huán)境狀況。

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（責(zé)任編輯" "熊美華" "崔莎莎）

Construction of a Phytoplankton Index of Biotic Integrity （P-IBI） and Ecosystem Health Assessment for Fuxi River

LIAO Ruixue， BAO Linlin， CHEN Jie， TONG Hongjin， SHI Hongle

（Sichuan Academy of Environmental Sciences， Chengdu" "610041， P.R. China）

Abstract：Phytoplankton is the primary producer in aquatic ecosystems and rapidly and sensitively reflects changes in the river ecological environment and health status. In this study， Fuxi River， a typical tributary of Tuojiang River， was selected for a case study， and we assessed the ecological health of Fuxi River based on a phytoplankton index of biotic integrity （P-IBI） constructed as part of this study. In November 2020， and March and August 2021， the phytoplankton community， water quality and habitat quality were investigated at 13 sites of 7 river segments in the mainstem of Fuxi River and its tributaries. A total of 103 phytoplankton species from 7 phyla were identified， including 40 Chlorophyta， 28 Bacillariophyta， 16 Cyanophyta， 12 Euglenophyta， 3 Pyrrophyta， 2 Cryptophyta and 2 Chrysophyta. First， the reference sites and impaired sites were separated according to water quality and habitat condition. Then， 18 candidate phytoplankton parameters， related to species composition， relative richness， community diversity and productivity were assessed using distribution range analysis， discriminant analysis and Pearson correlation. Three core biological parameters （total taxon number of diatoms， proportion of diatoms， and the GI index of diatoms） were then selected and used to construct the P-IBI for Fuxi River. Finally， the P-IBI score for each site was calculated by the ratio method and the ecosystem health status of each site was defined based on a 4-point scale and graded （very healthy， healthy， subhealthy， unhealthy， very unhealthy）. Results show that river ecosystem health in Fuxi River basin was generally sub-healthy， and gradually deteriorated from the upper reaches to the lower reaches due to the increase in human activities. The ecosystem health status was very healthy in the upper reaches of Fuxi River tributaries， sub-healthy to unhealthy in the middle and lower reaches of the tributaries， and unhealthy to very unhealthy for lower mainstream Fuxi River. River health was better in autumn than in spring， and worst in summer. Pearson correlation analysis revealed significant negative correlations between P-IBI and total phosphorus and the permanganate index （Plt;0.05）， and P-IBI was positively correlated with the qualitative habitat evaluation index （QHEI） （Pgt;0.05）. Thus， the P-IBI is a good indicator of water quality and habitat condition in Fuxi River. To improve the health status of Fuxi River， we recommend further reductions in pollutant inputs， optimizing hydrodynamic conditions and improving habitat structure.

Key words： phytoplankton; index of biotic integrity （IBI）; river health assessment; habitat quality; Fuxi River

基金項(xiàng)目：四川省環(huán)境廳固體類、應(yīng)急類科研項(xiàng)目（2021-028）；長江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)聯(lián)合研究二期項(xiàng)目（2022-LHYJ-02-0509-02）；四川省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2021ZHYZ0003）。

作者簡介：廖瑞雪，1982年生，女，研究方向?yàn)榄h(huán)境規(guī)劃及水環(huán)境管理。E-mail：schkyghs@163.com

通信作者：史鴻樂，1980年生，男，研究方向?yàn)閰^(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)管理和生態(tài)修復(fù)。E-mail：10302101@qq.com