基于eDNA技術(shù)的長(zhǎng)江下游典型江段浮游植物生物完整性評(píng)價(jià)

DOI：10.3969/j.issn.2095-1191.2025.01.024

摘要：【目的】基于環(huán)境DNA（eDNA）技術(shù)評(píng)價(jià)長(zhǎng)江下游典型江段浮游植物生物完整性，為評(píng)估長(zhǎng)江大保護(hù)實(shí)施后的生態(tài)恢復(fù)效果提供理論依據(jù)。【方法】分別在長(zhǎng)江下游安慶（AQ）、蕪湖（EH）、靖江（JJ）3個(gè)典型江段豐水期（2021年9月）和枯水期（2021年4月）采集eDNA樣本。在3個(gè)典型江段選擇參考點(diǎn)和受損點(diǎn)，通過(guò)篩選物種豐富度、群落物種豐度、群落結(jié)構(gòu)組成和群落營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，選擇5個(gè)候選指標(biāo)，然后采用0～5評(píng)分法構(gòu)建長(zhǎng)江下游典型江段浮游植物生物完整性指數(shù)（P-IBI）評(píng)價(jià)體系?！窘Y(jié)果】在安慶、蕪湖、靖江3個(gè)典型江段共鑒定出8個(gè)門(mén)96個(gè)屬浮游植物，包括硅藻門(mén)、綠藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、金藻門(mén)、甲藻門(mén)、褐藻門(mén)、紅藻門(mén)、定鞭藻門(mén)和舟形藻屬、根管藻屬、衣藻屬、色球藻屬、微囊藻屬、團(tuán)藻屬和骨條藻屬等。在豐水期，安慶、蕪湖和靖江江段在屬分類(lèi)水平上浮游植物物種總數(shù)分別為4849、5746和7617種，枯水期分別下降至3933、4243和5683種。豐水期，安慶、蕪湖江段的優(yōu)勢(shì)種為硅藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)和綠藻門(mén)；靖江江段硅藻門(mén)占主導(dǎo)地位；枯水期，3個(gè)江段的浮游植物群落均以硅藻門(mén)和綠藻門(mén)為主。在豐水期，安慶、蕪湖、靖江江段的得分分別為17、16和15，浮游植物生物完整性等級(jí)分別為好、好和一般。在枯水期，安慶、蕪湖、靖江江段的得分分別為13、16和17，浮游植物生物完整性等級(jí)分別為一般、好和好?！窘Y(jié)論】eDNA技術(shù)在物種分類(lèi)數(shù)量上展現(xiàn)出高豐富性、高物種多樣性和詳細(xì)的群落組成，對(duì)浮游植物物種檢測(cè)具有高效且準(zhǔn)確的特點(diǎn)，在生物參數(shù)指標(biāo)的選取中具有良好的篩選作用，對(duì)P-IBI評(píng)價(jià)體系構(gòu)建具有良好的支撐作用。

關(guān)鍵詞：浮游植物；eDNA技術(shù)；浮游植物生物完整性指數(shù)（P-IBI）；水文期；長(zhǎng)江下游

中圖分類(lèi)號(hào)：S917.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-1191（2025）01-0275-12

Evaluation of biointegrity of phytoplankton in typical sections of the lower reaches of Yangtze River using eDNA technology

ZHOU Yu-heng1，ZHAO Xu1，2，WANG Yu-qing1，2，CHEN Li-li1，2，ZHANG Shou-yu1，2，WANG Kai1，2*

（1College of Oceanography and Ecological Science，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China；2Engineering Research Center of Marine Pasture，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Abstract：【Objective】To assess the phytoplankton biointegrity in typical sections of the lower reaches of Yangtze River based on environmental DNA（eDNA）technology，which could provide theoretical basis for evaluating the ecologi-cal restoration effects following the implementation of Yangtze River conservation initiative.【Method】eDNA samples were collected during wet season（September 2021）and dry season（April 2021）from 3 typical sections of the lowerreaches of Yangtze River：Anqing（AQ），Wuhu（EH）and Jingjiang（JJ）.Reference and damaged points were selected inthese 3 sections.Five candidate indicators were chosen by evaluating species richness，community species abundance，community structure composition and community trophic structure.A scoring system ranging from 0 to 5 was used to con-struct an evaluation system for phytoplankton biointegrity in typical sections of the lower reaches of Yangtze River.【Result】Atotal of 96 genera from 8 phyla of phytoplankton were identified in the 3 typical sections of Anqing，Wuhu andJingjiang including Bacillariophyta，Chlorophyta，Cyanobacteria，Chrysophyta，Pyrrophyta，Phaeophyta，Rhodophyta，Haptophyta and Navicula，Rhizosolenia，Scenedesmus，Chroococcus，Microcystis，Volvox，Skeletonema.The total num-bers of phytoplankton species in Anqing，Wuhu and Jingjiang sections at genus level were 4849，5746 and 7617 respec-tively in wet season，and decreased to 3933，4243 and 5683 respectively in dry season.During wet season，the dominant species in Anqing and Wuhu sections were Bacillariophyta，Cyanobacteria and Chlorophyta.In Jingjiang section，besides the dominant Bacillariophyta was the olominant.During dry season，the phytoplankton communities in all 3 sections were primarily composed of Bacillariophyta and Chlorophyta.In wet season，the scores for Anqing，Wuhu and Jingjiang sec-tions were 17，16 and 15 respectively，with phytoplankton biointegrity grades of good，good and general.In dry season，the scores for Anqing，Wuhu and Jingjiang sections were 13，16 and 17 respectively，with phytoplankton biointegrity grades of genera，good and good.【Conclusion】eDNA technology demonstrates high richness，high species diversity and detailed community composition in terms of species classification.It proves to be efficient and accurate in detecting phyto-plankton species，plays a significant role in the selection of biological parameter indexes，and provides strong support for the construction of P-IBI evaluation system.

Key words：phytoplankton；eDNA technology；phytoplankton biointegrity index（P-IBI）；hydrological period；lower reaches of Yangtze River

Foundation items：National Key Research and Development Program of China（2018YFD0900904）

0引言

【研究意義】河流生態(tài)系統(tǒng)是以河流為主體，涵蓋水體、陸地、河岸帶及周邊濕地與沼澤等的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)（徐宗學(xué)和馬欣洋，2023）。豐水期，河流降雨量增加，水位上升，水體鹽度降低，水溫升高，營(yíng)養(yǎng)鹽含量增加，有利于浮游植物生長(zhǎng)（Guo et al.，2015）；而枯水期，河流降雨量減少，陸源有機(jī)物數(shù)量減少，水體滯留時(shí)間延長(zhǎng)，不利于浮游植物生長(zhǎng)（邱陽(yáng)凌等，2018）。浮游植物能反映水體生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況（房冬梅，2015；Stamou et al.，2019；田豐歌等，2023），適宜作為評(píng)估河流生態(tài)健康的指示物種（錢(qián)爍統(tǒng)等，2018；肖善勢(shì)等，2021；李琦，2023；盛祥銳等，2024），其群落結(jié)構(gòu)特征常用于構(gòu)建生物完整性指數(shù)（Index of biotic integrity，IBI）以評(píng)估河流生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。【前人研究進(jìn)展】IBI是指經(jīng)演化后生物群落在結(jié)構(gòu)和功能方面與其所處的區(qū)域環(huán)境相適應(yīng)的特性，反映了環(huán)境因子與生物參數(shù)的定量關(guān)系，能通過(guò)比較參數(shù)值與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況（沈強(qiáng)等，2012）。浮游植物生物完整性指數(shù)（Phytoplanktonic index of biotic integrity，P-IBI）具有對(duì)水生態(tài)變化敏感的特點(diǎn)，已廣泛用于評(píng)價(jià)水域生態(tài)健康狀況（譚巧等，2017；黎明民等，2018；紀(jì)瑩璐等，2023）。王芳等（2022）對(duì)長(zhǎng)江下游城市湖泊的生態(tài)健康狀況進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)冗余分析（RDA）識(shí)別影響浮游植物生物量的主要環(huán)境因素，并選取生物量、密度及Margalef指數(shù)作為核心指標(biāo)構(gòu)建P-IBI評(píng)價(jià)體系，為城市湖泊生態(tài)健康評(píng)估提供了參考；譚巧等（2023）利用P-IBI評(píng)價(jià)了長(zhǎng)江江蘇段在豐水期（7月）和枯水期（12月）的生態(tài)健康狀況，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江江蘇段水環(huán)境較好；廖延科等（2024）在豐水期（8月）和枯水期（12月）構(gòu)建了修河中下游P-IBI并評(píng)價(jià)其生態(tài)健康狀況，整體評(píng)價(jià)結(jié)果為亞健康。環(huán)境DNA（eDNA）技術(shù)結(jié)合了高通量測(cè)序技術(shù)和DNA條形碼技術(shù)，能快速識(shí)別群落物種組成（陳宇飛等，2022），且與傳統(tǒng)技術(shù)相比，其成本更低、檢測(cè)速度更快、檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確（Quastet al.，2013），因而在水生生態(tài)系統(tǒng)的生物群落研究和健康狀況評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用（DeSantis et al.，2006；Turak et al.，2017）。呂嘉誠(chéng)等（2022）在豐水期（7月）通過(guò)eDNA宏條形碼技術(shù)調(diào)查了浮游藻類(lèi)的生物多樣性和生態(tài)狀況，發(fā)現(xiàn)浮游藻類(lèi)污染程度為中等；姜山等（2023）采用eDNA技術(shù)監(jiān)測(cè)了沙潁河豐水期和枯水期硅藻群落生態(tài)健康狀況，發(fā)現(xiàn)豐水期硅藻群落生態(tài)健康狀況優(yōu)于枯水期?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】長(zhǎng)江流域水生生物資源豐富，是我國(guó)生物多樣性最具代表性的地區(qū)之一。長(zhǎng)江下游浮游植物群落門(mén)類(lèi)多樣，涵蓋硅藻門(mén)、藍(lán)藻門(mén)、綠藻門(mén)、甲藻門(mén)等多個(gè)類(lèi)群，既包括淡水種類(lèi)，也有海水種及半咸水種（張瀟月，2018）。近年來(lái)，人類(lèi)日益增加的涉水活動(dòng)對(duì)長(zhǎng)江水文節(jié)律和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致浮游植物物種數(shù)量和多樣性急劇下降（楊桂山和徐昔保，2020；王迪等，2024）。雖然農(nóng)業(yè)農(nóng)村部自2021年1月1日實(shí)施為期10年的禁捕政策，但棲息環(huán)境的改善對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其多樣性變化的具體影響仍需進(jìn)一步研究。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】利用eDNA技術(shù)構(gòu)建P-IBI評(píng)價(jià)體系，對(duì)長(zhǎng)江下游安慶（AQ）、蕪湖（WH）和靖江（JJ）3個(gè)典型江段在枯水期（2021年4月）與豐水期（2021年9月）的浮游植物生物完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)，為評(píng)估長(zhǎng)江大保護(hù)實(shí)施后的生態(tài)恢復(fù)效果提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1 eDNA分析與處理

1.1.1采樣點(diǎn)位及eDNA樣本采集在長(zhǎng)江下游安慶（30°30′0″N，117°3′0″E）、蕪湖（31°20′0″N，118°21′30″E）、靖江（32°1′0″N，120°16′30″E）3個(gè)典型江段各設(shè)6個(gè)站點(diǎn)（圖1），于長(zhǎng)江下游枯水期和豐水期采集水樣。從各站點(diǎn)表、中、底3個(gè)水層各采集500 mL水樣，每500 mL水樣加入5 mL魯格氏液，靜置48 h，采用虹吸法濃縮至30 mL。每次取100μL濃縮水樣滴入浮游生物計(jì)數(shù)框中，在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行計(jì)數(shù)，每個(gè)樣品重復(fù)3次，計(jì)數(shù)視野≥100個(gè)，最終計(jì)數(shù)平均值間的差異≤15%。

1.1.2 PCR擴(kuò)增使用引物Euk-F（5'-AACCTGG TTGATCCTGCCAGT-3'）和Euk-R（5'-GATCCTTCT GCAGGTTCACCTAC-3'）（王汝賢等，2023）對(duì)eDNA樣本進(jìn)行擴(kuò)增，擴(kuò)增區(qū)域?yàn)閂4區(qū)。PCR反應(yīng)體系24.0μL：2×PCR Mix 10.0μL，dNTP 4.0μL，上、下游引物各1.0μL，DNA模板5.0μL，ddH2O 3.0μL。擴(kuò)增程序：95℃預(yù)變性5 min；95℃30 s，50℃30 s，72℃3 min，進(jìn)行25個(gè)循環(huán)；72℃延伸10 min。每個(gè)樣品設(shè)3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，使用無(wú)菌水作為陰性對(duì)照。擴(kuò)增產(chǎn)物使用AxyPrep DNA凝膠回收試劑盒［康寧生命科學(xué)（吳江）有限公司］進(jìn)行純化回收。

1.1.3高通量測(cè)序純化回收產(chǎn)物中添加Phix（Illumina，美國(guó)）構(gòu)建測(cè)序文庫(kù)，采用Illumina HiSeqTM 2500平臺(tái)進(jìn)行高通量測(cè)序。測(cè)序獲得的原始讀序（Raw reads）經(jīng)FastQC和Trimmomatic進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估和過(guò)濾（王晨等，2022），去除接頭、標(biāo)簽序列、低質(zhì)量及含N堿基較多的Reads，從而得到高質(zhì)量讀序（Clean reads）。利用FLASH對(duì)雙端測(cè)序的Reads進(jìn)行拼接，再以USEARCH對(duì)拼接后的序列進(jìn)行聚類(lèi)，并篩除引物錯(cuò)配超過(guò)2個(gè)堿基、長(zhǎng)度短于100bp或總堿基錯(cuò)誤率超過(guò)2%的Reads，以獲得優(yōu)化后的Clean reads。通過(guò)18S rRNA高通量測(cè)序，獲得平均長(zhǎng)度為450 bp的Clean reads。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)最小樣本序列數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（抽平），并將序列歸類(lèi)為操作分類(lèi)單元（Operational taxonomic units，OTU），同時(shí)提取代表序列。

1.1.4生物信息學(xué)分析按97%的相似水平對(duì)Clean reads進(jìn)行OTU聚類(lèi)分析，并基于OTU計(jì)算群落多樣性指標(biāo)，包括Shannon-wiener多樣性指數(shù)（H′）、Margalef豐富度指數(shù)（D）和Pielou均勻度指數(shù)（J）。為獲取每個(gè)OTU對(duì)應(yīng)的分類(lèi)信息，采用RDP classifier貝葉斯算法對(duì)97%相似水平的OTU代表序列進(jìn)行分析，并輸入Silva和Protist Ribosomal Reference（PR2）數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，以獲得OTU的物種注釋信息（胡愈炘等，2021）。使用H′、D、J來(lái)表征浮游植物群落多樣性變化，并以eDNA豐度衡量浮游植物在屬分類(lèi)水平上的數(shù)量分布情況。計(jì)算公式如下：

式中，Pi為第i種浮游植物屬水平數(shù)量占總屬水平數(shù)量（N）的比例，S為樣點(diǎn)浮游植物屬水平數(shù)量。

1.2長(zhǎng)江下游典型江段P-IBI構(gòu)建

1.2.1參考點(diǎn)與受損點(diǎn)選取根據(jù)人類(lèi)干擾程度，將監(jiān)測(cè)站點(diǎn)劃分為參考點(diǎn)和受損點(diǎn)。物種多樣性是評(píng)估水體健康狀況的重要生態(tài)指標(biāo)，多樣性指數(shù)越低，表明人類(lèi)干擾程度越高（鄭丙輝等，2007）。以H′為分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，H'≥2的站點(diǎn)定義為參考點(diǎn)，反之則歸為受損點(diǎn)（王備新等，2006；劉凌等，2020）。

1.2.2候選指標(biāo)篩選從浮游植物物種豐富度、群落物種豐度、群落結(jié)構(gòu)組成及群落營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)4個(gè)方面進(jìn)行候選指標(biāo)的篩選，篩選過(guò)程包括：（1）分布范圍分析。若某指標(biāo)在超過(guò)90%的采樣點(diǎn)中未被檢測(cè)到（數(shù)值為0），則認(rèn)為其分布范圍過(guò)于局限，予以剔除。（2）判別能力分析。采用箱線(xiàn)圖分析各指標(biāo)在參考點(diǎn)與受損點(diǎn)25%～75%分位數(shù)范圍重疊情況，以此評(píng)估判別能力，依據(jù)重疊程度賦值如下：完全無(wú)重疊，賦值3；存在重疊但中位線(xiàn)未進(jìn)入對(duì)方箱體，賦值2；存在重疊且僅有一方中位線(xiàn)進(jìn)入對(duì)方箱體，賦值1；雙方中位線(xiàn)均位于對(duì)方箱體，賦值0；僅保留判別能力指數(shù)（IQ）≥2的指標(biāo)用于后續(xù)分析（蔡琨等，2016）。（3）相關(guān)分析。對(duì)篩選后的生物指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，若2個(gè)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)|r|gt;0.75，表示2個(gè)指標(biāo)高度相關(guān)，可能提供相似的生態(tài)信息，在此情況下，僅保留其中1個(gè)代表性指標(biāo)，以減少冗余。

1.2.3 P-IBI評(píng)分計(jì)算依據(jù)各指標(biāo)值的10%、25%、50%、75%和90%分位數(shù)設(shè)定閾值，采用0～5評(píng)分法進(jìn)行量化，并對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（蔣為等，2023），累加各指標(biāo)得分，以計(jì)算長(zhǎng)江下游典型江段的P-IBI?？偟梅郑╒）計(jì)算公式如下：

式中，Mi為第i個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)得分，n為納入計(jì)算的指標(biāo)總數(shù)。

1.2.4 P-IBI評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)P-IBI評(píng)分結(jié)果，將浮游植物生物完整性劃分為五個(gè)等級(jí)：0～5分為極差，6～10分為差，11～15分為一般，16～20分為好，21～25分為極好。

2結(jié)果與分析

2.1長(zhǎng)江下游典型江段浮游植物群落結(jié)構(gòu)

在長(zhǎng)江下游安慶、蕪湖、靖江3個(gè)典型江段檢測(cè)到的浮游植物隸屬于8個(gè)門(mén)類(lèi)，包括硅藻門(mén)（Bacil-lariophyta）、綠藻門(mén)（Chlorophyta）、藍(lán)藻門(mén)（Cyanobac-teria）、金藻門(mén)（Chrysophyta）、甲藻門(mén)（Pyrrophyta）、褐藻門(mén)（Phaeophyta）、紅藻門(mén)（Rhodophyta）和定鞭藻門(mén)（Haptophyta）。在屬分類(lèi)水平上，共鑒定出96個(gè)屬，主要包括舟形藻屬（Navicula）、根管藻屬（Rhizo-solenia）、衣藻屬（Scenedesmus）、色球藻屬（Chroo-coccus）、微囊藻屬（Microcystis）、團(tuán)藻屬（Volvox）和骨條藻屬（Skeletonema）等。浮游植物物種組成及豐度在不同水文時(shí)期存在明顯差異。豐水期，安慶、蕪湖和靖江江段在屬分類(lèi)水平上浮游植物種總數(shù)分別為4849、5746和7617種，枯水期則分別下降至3933、4243和5683種。

豐水期（表1和圖2），安慶江段的優(yōu)勢(shì)屬包括硅藻門(mén)舟形藻屬、藍(lán)藻門(mén)微囊藻屬、綠藻門(mén)衣藻屬，其中硅藻門(mén)舟形藻屬占比最高（20.35%）；蕪湖江段的硅藻門(mén)舟形藻屬仍為主要優(yōu)勢(shì)屬，占比21.71%，其次為藍(lán)藻門(mén)微囊藻屬（10.42%）；靖江江段的優(yōu)勢(shì)屬涵蓋多個(gè)門(mén)類(lèi)，包括硅藻門(mén)舟形藻屬和骨條藻屬、褐藻門(mén)海帶屬（Laminaria）等，其中硅藻門(mén)骨條藻屬占比最高（23.56%）?？菟冢ū?和圖3），安慶江段以硅藻門(mén)舟形藻屬（28.08%）和綠藻門(mén)衣藻屬（20.55%）占據(jù)主導(dǎo)地位；蕪湖江段以綠藻門(mén)衣藻屬（30.32%）為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)屬，其次為硅藻門(mén)根管藻屬（25.38%）；靖江江段以綠藻門(mén)衣藻屬（19.19%）和硅藻門(mén)骨條藻屬（17.57%）為主要優(yōu)勢(shì)屬。

2.2長(zhǎng)江下游典型江段P-IBI評(píng)價(jià)體系建立

2.2.1參考點(diǎn)和受損點(diǎn)選取結(jié)果在豐水期，安慶、蕪湖和靖江江段浮游植物的H′分別為2.01、2.02和1.98，在枯水期分別為2.03、2.10和1.95。選定安慶和蕪湖江段作為參考點(diǎn)，靖江江段作為受損點(diǎn)。

2.2.2候選指標(biāo)確定在安慶、蕪湖和靖江3個(gè)典型江段的豐水期和枯水期，選取17個(gè)對(duì)水生態(tài)環(huán)境變化較敏感的候選指標(biāo)（表2）構(gòu)建長(zhǎng)江下游典型江段P-IBI評(píng)價(jià)體系。

2.2.3候選指標(biāo)分布范圍和判別能力分析結(jié)果

17個(gè)候選指標(biāo)分布范圍分析結(jié)果顯示，豐水期M7、M15、M16等3個(gè)候選指標(biāo)的變化幅度較大，其中M7僅提供數(shù)量信息，不適合參與構(gòu)建P-IBI評(píng)價(jià)體系，予以剔除。判別能力分析結(jié)果（圖4）顯示，M2、M3、M4、M5、M6、M8、M9、M10的IQlt;2，不滿(mǎn)足入選條件，最終選定M1、M11、M12、M13、M14和M17等6個(gè)指標(biāo)作為候選指標(biāo)?？菟冢琈2、M7和M13等3個(gè)候選指標(biāo)的變化幅度較大，其中M2、M7也僅提供數(shù)量信息，予以剔除。判別能力分析結(jié)果（圖5）顯示，M3、M4、M5、M6、M8、M9、M10的IQlt;2，因此僅有M1、M11、M12、M14、M15、M17等6個(gè)指標(biāo)符合要求。

2.2.4候選指標(biāo)間相關(guān)分析結(jié)果對(duì)豐水期和枯水期6個(gè)候選指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，結(jié)果（表3和表4）顯示，在豐水期，M11與M12、M14和M17極顯著相關(guān)（Plt;0.01，|r|gt;0.75），表明M11所表達(dá)的生態(tài)信息在6個(gè)候選指標(biāo)中具有較高的可替代性，因此剔除M11。最終確定M1、M12、M13、M14和M17共5個(gè)候選指標(biāo)用于構(gòu)建長(zhǎng)江下游典型江段豐水期P-IBI評(píng)價(jià)體系。在枯水期，M17與M11和M15極顯著相關(guān)（Plt;0.01，|r|gt;0.75），因此剔除M17。最終確定M1、M11、M12、M14和M15共5個(gè)指標(biāo)用于構(gòu)建長(zhǎng)江下游典型江段枯水期P-IBI評(píng)價(jià)體系。

2.3 P-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)長(zhǎng)江下游典型江段候選指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（表5和表6），在豐水期，安慶、蕪湖和靖江江段的得分分別為17、16和15，浮游植物生物完整性等級(jí)分別為好、好和一般（表7）。在枯水期，安慶、蕪湖和靖江江段的得分分別為13、16和17，浮游植物生物完整性等級(jí)分別為一般、好和好（表8）。

3討論

3.1長(zhǎng)江下游典型江段浮游植物組成與差異

eDNA技術(shù)在物種檢測(cè)中具有高度敏感性，不僅能揭示更高的物種多樣性，還能提供更詳細(xì)的群落結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。吳泳江等（2023）研究發(fā)現(xiàn)，eDNA技術(shù)有助于提高浮游植物的物種多樣性檢出結(jié)果；谷思雨等（2024）研究表明，eDNA技術(shù)在水生生物研究中能以非入侵且高效的方式探測(cè)物種的存在和分布。本研究應(yīng)用eDNA技術(shù)分析長(zhǎng)江下游安慶、蕪湖和靖江3個(gè)典型江段在豐水期（2021年9月）和枯水期（2021年4月）的水樣，共檢測(cè)到浮游植物8門(mén)96屬。與張瀟月（2018）對(duì)長(zhǎng)江下游干流豐水期和枯水期的研究結(jié)果、張靜等（2023）對(duì)長(zhǎng)江流域豐水期和枯水期的研究結(jié)果相比，本研究所檢測(cè)到的浮游植物門(mén)類(lèi)數(shù)和屬數(shù)均有所增加，可能與采用的浮游植物分析方法有關(guān)。

在各江段浮游植物物種組成上，豐水期安慶和蕪湖江段以硅藻門(mén)、綠藻門(mén)和藍(lán)藻門(mén)為主，與謝滿(mǎn)華和任青松（2016）、劉明典等（2017）對(duì)長(zhǎng)江干流安慶江段和蕪湖江段的研究結(jié)果一致；而靖江江段由于受潮汐和徑流影響，生態(tài)環(huán)境不同，浮游植物物種組成有所差異，以硅藻門(mén)占主導(dǎo)地位。在枯水期，3個(gè)江段的浮游植物群落均以硅藻門(mén)和綠藻門(mén)為主?？傮w來(lái)看，長(zhǎng)江下游浮游植物群落結(jié)構(gòu)在不同水文期表現(xiàn)出一定的一致性，硅藻門(mén)始終占據(jù)主導(dǎo)地位，安慶和蕪湖江段的群落組成相似，靖江江段則表現(xiàn)出不同的特征，與鐘可兒等（2022）、魏念等（2023）的研究結(jié)果相似，展示了長(zhǎng)江下游不同江段浮游植物群落結(jié)構(gòu)在水文季節(jié)性變化中的動(dòng)態(tài)特征。

3.2長(zhǎng)江下游典型江段浮游植物生物完整性評(píng)價(jià)

在河流生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估中，候選指標(biāo)的選擇至關(guān)重要，常見(jiàn)的候選指標(biāo)包括水文水資源（蔡琨等，2016）、水質(zhì)狀況（古小超等，2023）及水生生物多樣性（劉惠秋等，2023）等。本研究利用eDNA技術(shù)，選擇多個(gè)生物參數(shù)作為候選指標(biāo)檢測(cè)浮游植物的物種信息和群落結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的顯微鏡觀(guān)察和分類(lèi)學(xué)鑒定方法相比，具有便捷和高效的優(yōu)勢(shì)，能克服微型物種觀(guān)察上的困難。參考點(diǎn)和受損點(diǎn)的選擇是生物完整性評(píng)價(jià)體系構(gòu)建中的關(guān)鍵步驟，由于人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的廣泛干擾，選擇適當(dāng)?shù)膮⒖键c(diǎn)至關(guān)重要（余景等，2017）。馬芊芊（2015）、熊梅君等（2019）通過(guò)浮游植物Shannon-wiener多樣性指數(shù)，劃定了貴州高原百花水庫(kù)和長(zhǎng)江上游河段的參考點(diǎn)與受損點(diǎn)。鑒于河流生態(tài)系統(tǒng)的縱向廊道特征（胡鳳啟等，2017），本研究選擇長(zhǎng)江下游的安慶、蕪湖和靖江3個(gè)典型江段作為研究區(qū)域，并利用Shannon-wiener多樣性指數(shù)作為劃分參考點(diǎn)和受損點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估長(zhǎng)江下游江段的浮游植物生物完整性，其研究結(jié)果能代表不同空間特征的浮游植物群落結(jié)構(gòu)，也能反映水體健康狀態(tài)的多樣性變化。

本研究結(jié)果顯示，豐水期和枯水期的浮游植物生物完整性有所不同，可能與水文期的變化有關(guān)，豐水期降水量增加，水量上升，陸源物質(zhì)流向下游，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增多，為浮游植物生長(zhǎng)提供了有利條件（李照等，2017）。在枯水期，由于降水量減少、蒸發(fā)作用和水量降低，安慶江段浮游植物生物完整性受到負(fù)面影響；而蕪湖、靖江江段由于位于近河口區(qū)域，受海水與淡水交互影響，浮游植物生物完整性保持較好（邵海燕等，2024）。

利用eDNA技術(shù)檢測(cè)浮游植物群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性不僅具有高效、精準(zhǔn)的特點(diǎn)，還能捕捉到生態(tài)系統(tǒng)中隱性或稀有物種的信息，在浮游植物生物完整性評(píng)價(jià)體系中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)定量方法相比，eDNA技術(shù)仍存在一定局限性。呂嘉誠(chéng)等（2022）研究表明，eDNA技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)確反映種群數(shù)量，且對(duì)物種數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性和準(zhǔn)確性有較高依賴(lài)；陳立國(guó)等（2024）指出，通過(guò)結(jié)合傳統(tǒng)鏡檢方法，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理方式，并加強(qiáng)物種數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)與維護(hù)，能提升eDNA技術(shù)在浮游植物生物完整性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用效果；程云山等（2024）對(duì)太湖梅梁灣的研究發(fā)現(xiàn)，eDNA技術(shù)在物種豐度的定量上存在一定偏差，結(jié)果可能受DNA濃度和PCR效率等因素的影響，導(dǎo)致定量結(jié)果不準(zhǔn)確。

4結(jié)論

eDNA技術(shù)在物種分類(lèi)數(shù)量上展現(xiàn)出高豐富性、高物種多樣性和詳細(xì)的群落組成，對(duì)浮游植物物種檢測(cè)具有高效且準(zhǔn)確的特點(diǎn)，在生物參數(shù)指標(biāo)的選取中具有良好的篩選作用，對(duì)P-IBI體系構(gòu)建具有良好的支撐作用。

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（責(zé)任編輯：蘭宗寶，張博）