根据2016年前、后汛期及枯水期流溪河14个断面底栖动物群落组成数据(4门8纲22目52科94属103种),采用底栖动物完整性指数(B-IBI),首次对亚热带地区河流进行健康评价.经筛选(32个候选指标),流溪河B-IBI体系由5个核心指标(总生物量,敏感类群个体％,EPT、摇蚊和耐污类群单元数)组成,评价标准为:健康＞3.24,亚健康3.24-2.43,一般2.43-1.62,差1.62-0.81,极差＜0.81,评价结果为:健康位点数占14.3％、亚健康50.0％、一般21.4％、差14.3％、无极差.总体上,B-IBI值反映流溪河上游健康状况较好,以EPT分类单元数和敏感类群个体％贡献最高,下游健康状况恶化,以耐污类群单元数贡献最高.此外,上游支流健康状况要优于上游干流,而下游则情况相反.相关性分析显示,B-IBI值与溶解氧呈极显著正相关(P＜0.01),与电导率、氨氮、总氮和总磷呈显著负相关(P＜0.05),反映流溪河当前健康水平受水体污染影响严重.核心指标与环境因子间CCA分析显示,前2主轴对环境因子解释度达68.1％,且对上、下游及干、支流有明显的梯度划分,说明所建B-IBI在流溪河有较高适用性.对比不同温度带研究结果发现,B-IBI体系受人为干扰和水体污染影响更加明显,体现其评价功能不受地理区域影响.

依据2015年4-5月淮河流域(河南段)的67个底栖动物调研点位(13个参照点和54个受损点)数据,对20个候选生物学指数值的分布范围、相关关系和判别能力进行分析,从中筛选出总分类单元数、敏感类群比例、生物指数、端足目十软体动物物种数、端足目十软体动物％、最优势类群相对丰度构成淮河流域(河南段)的底栖动物完整性指数(B-IBI)指标体系.分别用3分制、4分制以及比值法统一各参数量纲,并比较3种方法的评价结果准确性.结果表明:采用4分制统一各参数量纲并依据所有样点的B-IBI值分布的95％分位数法建立的健康评价标准优于3分制法和比值法;建立了适合淮河流域(河南段)河流生态系统的健康评价标准:B-IBI值＞24,健康;18～24,亚健康;12～18,一般;6～12,差;≤6,极差.评价结果表明:淮河流域(河南段)67个样点中,“健康”的点位占比19.40％;“亚健康”的点位占比26.87％;“一般”的点位占比32.84％;“差”的点位占比10.45％;“极差”的点位占比10.45％,淮河流域(河南段)整体B-IBI与氧化还原电位呈极显著正相关,与NH4+-N呈显著负相关,其余水质指标与B-IBI无显著相关关系.B-IBI与各水质指标之间的相关性在不同的河流上差异较大.

黄土高原跨越我国半干旱、干旱及半湿润地区,是世界上面积最大的黄土分布区.近些年来,由于气候变化和人类活动的加剧,黄土高原的河流湖库面临着水少、水浑、水污等威胁,因此亟需开展此区域水体的生态健康评价以提出生态保护和管理措施.除了鱼类、底栖动物和浮游植物生态学外,以微生物为核心的微生物生态学研究在环境现状指示、生态健康评价方面也占有重要作用.本文首先探讨黄土高原的范围及其水体的生态学研究进展,选择了黄土高原的“广义”划分区域(北纬33°41′～41°16′,东经100°54′～114°33′),其次整合国内外不同水体中浮游及沉积微生物的群落结构、功能及生物完整性指数(index of biological integrity,IBI)生态指示作用的相关研究,指出微生物群落结构、功能特征及IBI指数的动态变化是自然与人为因素综合作用的结果,同样也指示了生态、环境现状.目前,针对黄土高原微生物生态指示作用的研究主要集中于土壤环境中微生物群落结构指标,利用功能参数以及IBI指数进行生态指示的研究较少.黄土高原横跨7个省,范围广,面积大,未来针对黄土高原中部地带、西北地区核心——陕西省的河流湖库微生物进行研究能够以小见大,更全面地反映区域水生态系统健康状况.

为了解漳河上游水生态健康状况,于2015年非汛期和汛期对漳河上游的大型底栖动物时空分布状况进行调查.根据所调查站点的水质和人为扰动情况,将布设的12个站点分为参照点(4个)和受损点(8个).使用大型底栖动物完整性指数对漳河上游水生态状况进行评价,对4个类型的18个候选生物参数的分布范围、判别能力以及相关性等进行分析,筛选出构建漳河上游大型底栖动物完整性指数的4个核心参数,分别为总分类单元数、(甲壳类+软体类)单元百分比、耐污分类单元数百分比和捕食者百分比.采用比值法统一量纲,获得漳河上游12个站点的B-IBI值.结果表明,漳河上游的12个站点中,5个站点为健康或亚健康状态,3个站点为一般状态,4个站点为较差或病态.

湿地生态健康评价对于掌握湿地的健康状况、理解人类活动干扰对其影响及实施生态预警等有重要意义.鄱阳湖对于维持其流域甚至长江中下游的生态平衡十分重要,目前尚未建立起其较完善的生态健康评价指标体系.大型底栖无脊椎动物完整性指数(benthic macroinvertebrate-based index of biotic integrity,B-IBI)是广泛应用的湿地生态健康评价方法.基于30个采样点(7个参照点,23个受损点)的大型底栖无脊椎动物采样数据,构建鄱阳湖湿地的B-IBI指数,采用自然断点法划分非常健康、健康、一般、差和极差5个健康等级标准,据此评价湿地生态健康状况.研究表明:(1)基于B-IBI指数的鄱阳湖湿地生态健康评价结果为一般;(2)就采样点B-IBI分值而言,呈现出西部健康状况优于东部的格局,其中国家级自然保护区内状况较好,而工业区、城镇、农田及河流入湖口附近状况较差;(3) B-IBI指数与前期构建的景观发展强度指数(LDI)、栖息地环境质量指数(QHEI)以及植被完整性指数(V-IBI)具有显著相关性,表明基于不同指数的评价结果较为一致.本研究构建的B-IBI指数能为鄱阳湖湿地的生态健康评价和监测提供重要方法.

对湖库湿地进行生态健康评价,可为湖库湿地生态系统修复和管理提供决策依据.本文以天津市为例,选取20个典型的湖库湿地采样点,基于2018年8-9月期间调查获取的物理、化学和生物群落指标(浮游动物、浮游植物、底栖动物、鱼类、水生大型植物、河岸带植物)数据,构建包含物理完整性、化学完整性和生物完整性在内的生态完整性指数(IEI)对采样点生态健康状况进行评价.根据栖息地环境质量(QHEI)、水质状况和人类活动干扰3方面选取参照点,采用标准化方法筛选候选指标,应用层次分析法计算各指标权重,最终得出天津市典型湖库湿地生态完整性评价结果.结果 表明:1)所有样点中,“健康”点位占5.0％,“较好”点位占20.0％,“一般”点位占35.0％,“较差”点位占30.0％,“差”点位占10.0％.天津市典型湖库湿地生态健康状况整体处于一般水平,呈现出西部优于东部的趋势,空间差异显著;2)基于栖息地评分、水质状况与人类活动干扰相结合选取参照点是可行的,依据水质指标可降低选择参照点时的主观性;3)适用性验证结果表明,IEI可较好表征各点位的健康状况,区分效率明显,适用于评价研究区湖库湿地生态健康状况.

人为活动干扰纵向与横向水文连通性,对全球景观的生态完整性造成威胁.全球大型河流的洪泛区,包括中国最大的河流长江,都面临着水文连通性下降而造成的生物多样性灾难性损失.了解水文连通性如何影响生物在生境之间的扩散潜力,对于恢复和维持区域和局地生物多样性至关重要.评估了水文连通度对西洞庭湖大型底栖动物群落的影响.沿连通性梯度对54个地点进行了采样,包括河流27个样点,连通湖泊9个样点,阻隔湖泊9个样点和改造洲滩9个样点.结果 表明,丰富度,Shannon-wiener指数和Margalef指数等α多样性指数之间存在显着差异(P＜0.05),其中连通湖泊与阻隔湖泊的丰富度与丰度较高.连通性最低的改造洲滩α与β多样性最小.更重要的是,丰富度替换是造成河流、连通湖泊和阻隔湖泊中群落组成变化的主要因素,这表明在扩散限制下的中性动态可能是塑造这些生境中底栖动物群落的主要过程.但是,在改造洲滩中,嵌套的重要性很高,可以与丰富度替换相提并论,这反映了在这种不利的环境中,由于生态位分化而导致物种消失的非随机过程.广义线性模型证实,大型底栖动物群落组成空间转换的关键驱动力是水文连通性.研究表明,维持水文连通对于维持洪泛区生态系统的生态完整性至关重要.

大型底栖动物的群落组成完整性能够指示和预测水生态环境的健康程度和变化趋势,已经在大量研究中得到验证.然而,群落水平的全部样品采集过程的复杂性并不利于它们的便捷应用.蜻蜓目幼虫是大型底栖动物中相对易于捕捉和识别的类群,并且拥有特别的两栖生命周期,它们的多样性特征以及对水体性质变化的敏感反应,使其成为湿地生态系统中非常广泛且适宜的指示生物.本研究通过比较乌苏里江人工堤坝内外两侧不同河段的河滨湿地中蜻蜓目幼虫的群落组成,分析堤坝阻隔对河滨湿地的生态影响,评估蜻蜓目幼虫对河滨湿地的环境指示特征.结果表明,随着乌苏里江由上游至下游,河滨湿地蜻蜓目幼虫的多样性愈加丰富;阻隔水文连通对蜻蜓目幼虫的生存繁育产生负面的作用,且越趋近下游,蜻蜓目幼虫受到人工堤坝的影响程度越显著;堤坝两侧不同物种的密度变化差异较小,主要区别在于直接与河流水文连通的样点多样性指数值的波动范围相对较大.

河流岸带湿地栖息地完整性对河流水环境、水生态和水文的安全与健康具有重要意义,为探究河流岸带湿地表层沉积物重金属分布特征及其对植被和底栖动物的影响,对滦河干流上中下游河段表层沉积物、植物群落和底栖动物调查分析,采用生物毒性效应系数法和综合潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染特征,采用植被物种多样性指数和底栖动物完整性指数评价滦河植物和底栖动物群落特征,探究岸带湿地沉积物重金属空间分布与植被及底栖动物群落特征之间关系.结果 表明,滦河表层沉积物总体呈清洁水平,但不同河段重金属空间分布差异较大,下游重金属生态危害系数和潜在生态风险指数高于上中游.湿地物种调查共识别维管束植物219种,大型无脊椎底栖动物105种,综合评价结果表明下游植物群落物种多样性和底栖动物群落完整性低于上中游.滦河下游岸带湿地沉积物重金属对生物群落具有生物毒性和潜在的生态风险,降低了植被物种多样性和底栖动物群落完整性.大型底栖动物完整性指数能够综合反映底栖动物群落结构特征变化,对河岸带湿地生态健康评价和监测具有重要意义.

大型底栖动物完整性指数(Benthic index of biotic integrity,B-IBI)是广泛应用的河流生态健康评价方法,然而从时间尺度(月份、年际变化)上评价B-IBI适用性的研究较少.有鉴于此,于2013-2015年期间,每年在5月、7月、8月和10月分别对新疆伊犁河大型底栖动物群落结构进行系统调查,并构建底栖动物完整性指数,评价河流水体的健康状况,同时评价其在时间尺度上的影响.非度量多维尺度分析(Non-metric multidimensional scaling,NMDS)显示,伊犁河不同月份的大型底栖动物群落结构相似度较高.通过对群落丰富度、种类个体相对丰度、功能摄食群、耐污能力、小生境质量和生物多样性指数等6个大类共计30个候选参数进行筛选,选取EPT(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目)分类单元数、蜉蝣目个体相对丰度、耐污类群的个体相对丰度、生物指数(Biotic index,BI)以及黏附者个体相对丰度为伊犁河流域B-IBI健康评价体系的核心指标.B-IBI的评价等级为:B-IBI＞3.38为健康,2.53-3.38为亚健康,1.69-2.53为一般,0.84-1.69为差,B-IBI值≤0.84为极差.结果显示,伊犁河8个典型样点中,6个采样点健康状况为健康或者亚健康,2个采样点为一般.总体上伊犁河健康状况较好,其中支流巩乃斯河和喀什河的健康状况要好于伊犁河干流和支流特克斯河.不同月份的B-IBI值无显著性差异(P＞0.05),表明伊犁河流域整体健康状况不受季节变化的重要影响.2013年与2015年B-IBI值差异显著(P＜0.05),伊犁河健康状况存在逐年变好的趋势,河流的生物健康评价需要开展长期的监测才能较全面的反映河流健康状况.参照点整体上的B-IBI值显著高于受损点的B-IBI值,表明B-IBI健康评价体系在伊犁河流域的良好适用性.该研究将从时间尺度上为基于B-1BI的河流健康评价方法提供理论参考.