基于浮游植物的生物完整性指数开发与验证——以永定河北京段为例

为评估永定河北京段河流健康状态,判别河流生态系统恢复成效,于2022年7月、9月在永定河流域进行浮游植物样品的采集和水环境因子的测定.通过鉴定浮游植物物种并计算其生物量、细胞密度和多样性指数,构建基于浮游植物的生物完整性指数(P-IBI)评价该流域河流健康状态;基于线性模型冗余分析(RDA)判断P-IBI及其组成指标与环境因子的相关性;利用基于水质指标的综合水质标识指数(CWQⅡ)验证P-IBI的可靠性.结果表明,浮游植物群落结构整体为绿藻-硅藻-蓝藻型,绿藻和硅藻占绝对优势;永定河北京段的河流健康状态整体为“亚健康”;WT、DO、pH、SD、TN是影响该流域P-IBI及其组成指标的主要环境因子;P-IBI与CWQⅡ的相关性分析显示,丰水期和平水期P-IBI与CWQⅡ均存在显著的相关性关系,基于P-IBI对永定河北京段的河流健康评价具有较强的可靠性.基于浮游植物的生物完整性指数合理地评价了该流域的健康状态,能敏感地响应流域内水环境因子的变化,在我国北方典型河流的生态健康评价中具有广泛的应用潜力.     

雅鲁藏布江中游河流生态系统健康状态对水环境因子的响应

河流生态健康评价是保护河流生物多样性、遏制河流水环境恶化趋势的前提,为探究雅鲁藏布江中游河流生态系统健康状态及其对水环境因子响应机制,于2021年的7月和10月在雅鲁藏布江中游进行浮游植物样品的采集和水环境因子的测定,鉴定浮游植物物种并计算其细胞丰度和生物量,构建浮游植物完整性指数评价该河段河流生态健康状态,分析水环境因子和浮游植物群落时空分布特征、P-IBI值和群落参数与水环境因子的相关性.结果表明,水环境因子在时间上差异不明显,在空间上有显著的差异;浮游植物平均细胞丰度和平均生物量大小为：丰水期>枯水期以及干流>支流,硅藻在群落中占绝对优势,pH和WT是驱动浮游植物时空分布的主要水环境因子;雅鲁藏布江中游生态健康状态整体为"健康-亚健康",河流健康状态枯水期优于丰水期、支流优于干流,EC、TUR、WT、NO₃^--N和NH₄⁺-N是影响该河段生态健康状态的主要水环境因子,可通过影响水体中浮游植物群落演替的方向和速率,参与和影响河流生态系统的物质循环和能量流动过程,驱动了雅鲁藏布江中游河流生态健康状态.     

滦河流域浮游生物与底栖动物分布特征调查研究

基于2010年7月、10月两次对滦河流域的上游高原、中游山区以及下游平原河段21个典型断面水生生物调查,并采用Shannon-Wiener多样性指数、Pielou群落均匀度指数和Simpon指数对各区域的浮游生物与底栖动物的群落组成、生物多样性以及空间异质性进行生物多样性评价。结果表明:滦河流域浮游植物的优势种整体上以绿藻门和硅藻门为主,浮游动物以轮虫和桡足类为主要类群,底栖动物的主要类群为水生昆虫和软体动物;滦河流域浮游植物生态群落结构较稳定;浮游动物生态群落结构较不稳定;底栖动物种类以摇蚊科居多,生态结构较单一;滦河流域的水生生物类群组成及分布与水流、泥沙、水质等河流水文特征及河床底质类型密切相关,并可在一定程度上反映河流水环境状况。     

渤海湾天津段海岸带水环境质量灰色关联度评价

以渤海湾天津段海岸带为例,对海岸带水环境质量评价指标和评价方法进行研究,在系统分析各种绝对灰色关联度计算方法的基础上,采用变权重的加权绝对灰色关联度计算方法,提出了基于灰色关联度的海岸带水环境质量评价方法.评价指标体系包括海岸带的物理、化学和生物指标,其中,化学指标可以选择COD_Mn,BOD₅,无机氮,磷酸盐和DO等,生物指标包括浮游植物多样性指数和叶绿素a浓度、浮游动物的多样性指数和均匀度指数、底栖生物多样性指数和丰富度指数.对渤海湾天津段海岸带的水环境评价结果表明:北部主要排污口———大沽口附近水环境质量面临威胁,水质呈Ⅲ~Ⅳ级;而中南部水质为Ⅱ级,远岸水环境质量良好,属于Ⅰ级.说明陆源活动影响是使水环境质量受损的主要原因.      

不同水期澜沧江梯级水库浮游植物群落结构空间分布特征

建坝造成了河流水环境的差异,会导致浮游植物群落具有明显的空间异质性.为探究梯级水库河流的浮游植物分布,本研究选择澜沧江为研究区域,于2018年3月—2019年5月在上游河道、苗尾、功果桥、小湾、漫湾、糯扎渡、景洪、景洪坝下开展了浮游植物的调查.对比了丰、枯水期浮游植物群落结构、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数的变化特征,采用Spearman相关性分析确定丰、枯水期浮游植物密度与环境因子间的关系.重点讨论了浮游植物密度较高的小湾和糯扎渡库区浮游植物的年内变化特征.研究结果表明：澜沧江干流丰、枯水期各库区浮游植物种类均以河流型硅藻为主,绿藻门次之;浮游植物密度分别为0.02×10⁶ ~ 16.74×10⁶ cells?L^-1和0.26×10⁶ ~ 9.41×10⁶ cells?L^-1;丰水期藻密度、生物量、浮游植物多样性、均匀度指数均高于枯水期;小湾和糯扎渡的浮游植物密度及生物量均高于其他库区,全年平均值分别为9.35×10⁶ cells?L^-1和2.19×10⁶ cells?L^-1;两库的浮游植物群落具有明显差异,浮游植物密度分别在2019年5月和4月达到最高,相关性分析表明氮素是影响浮游植物群落结构变化的关键因子.本研究可为梯级水库河流的水生态环境保护提供一定的支撑和参考.     

高校校园景观水体浮游植物调查与水质评价

对华侨大学厦门校区景观水体浮游植物群落结构和水质的理化指标进行了调查研究,结合生物监测和理化监测手段,基于浮游植物优势度、丰度和多样性指数的评价标准,对水体进行了生态评价。评价结果表明,水体受到一定程度的污染并出现富营养化现象。     

北京北运河河流生态系统健康评价

随着城市化的不断推进,北京河流生态系统面临着巨大挑战.以北京市北运河水系为例,于2015年7月对25个样点进行了野外调查,采集了浮游植物、底栖动物、水环境因子和栖息地环境质量数据.选取涵盖水生生物、水文、水质和栖息地的22个候选评价指标,采用主成分分析(principal component analysis,PCA)和相关分析进行筛选,并用熵权法确定各评价指标权重,构建了北运河河流生态系统健康评价指标体系,通过河流生态健康综合指数对其健康状况进行了评价.结果表明,北运河河流生态系统健康评价指标体系包含浮游植物Shannon-Wiener多样性指数、底栖动物Shannon-Wiener多样性指数、水温、生化需氧量、氨氮、氟化物、锌、石油类和栖息地环境质量评价指标(qualitative habitat evaluation index,QHEI)9项指标;全流域25个样点中,有12%为Ⅰ级和Ⅱ级,36%为Ⅲ级,超过50%为Ⅳ级和Ⅴ级.北运河河流生态系统的健康状况总体较差,其中,上游地区普遍较好,中下游地区相对较差,且呈现出较强的空间异质性.南沙河、清河中游、通惠河干流的健康状况普遍较差,相对较好的凉水河上游地区和温榆河支流交错镶嵌其中,形成了北运河水系复杂的河流生态系统现状.     

滦河流域土地利用对大型底栖动物生物指数的路径分析

基于滦河流域65个样点的河流景观与大型底栖动物调查数据,分别采用回归分析、排序分析等统计方法和结构方程模型,探讨了流域尺度的土地利用格局对大型底栖动物群落及其重要生物指数的影响路径.结果表明:1)对大型底栖动物群落结构产生影响的主要水环境和物理生境是电导率、全氮含量和细粒物质比例;2)基于关键因子构建的结构方程模型,分别对底栖动物生物完整性指数、香农-威纳多样性指数和总分类单元数指数的总体解释度达到47%、33%和47%,其路径分析结果指出,流域土地利用格局(耕地%、草地%)影响水环境状况(氨氮、总磷、电导率),进而影响了大型底栖动物群落结构及生态功能.研究表明结构方程模型可有效探讨流域尺度土地利用格局对河流大型底栖动物影响的路径,相关结果可为了解不同尺度人类活动对河流生物的影响过程,以及河流生态修复提供重要的参考依据.     

日本水环境生物多样性监测概述

日本作为《生物多样性公约》的缔约国之一,为履约并保护其国内因经济发展而受到严重威胁的自然环境和自然遗产,整合其20世纪70年代开展的"自然环境保护基础调查"和21世纪2003年开始构建的"重要地域生态系统监测网络",逐步形成了国家尺度的生物多样性监测体系;而国土交通省于1990年开始对日本109条一级河流的主要干流和主要库区进行的"河流岸边国势调查",是自然环境保护基础调查和重要地域生态系统监测网络(监测1000)的重要补充,对了解和评价生物多样性起到支持作用。本篇论文为日本水环境质量监测系列研究之二,"日本水环境生物多样性监测概述"。     

景观水体富营养化模拟过程中藻类演替及多样性指数研究

采用微宇宙培养法,模拟微污染景观水体富营养化过程,研究其浮游藻类演替状况及生物多样性指数结果表明,最终优势藻种为黄藻门.通过计算9种生物多样性指数(Margalef's、PIE(种间相遇几率)、Menhinick's、Shannon-wiener、Simpson's、McNaughton's dominance index、Species、OD(多样性测度指数)、Monk)对景观水体富营养化过程中浮游植物演替趋势进行评价,发现其中仅2种多样性指数适于静态景观水体富营养化研究,分别为Monk多样性指数及Menhinick's多样性指数,而其它指数都不够准确.