基于大型底栖动物完整性指数的海河流域典型水库水生态健康评价

doi:10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.08.011

生态环境学报 ›› 2023, Vol. 32 ›› Issue (8): 1457-1464.DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.08.011

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基于大型底栖动物完整性指数的海河流域典型水库水生态健康评价

梁舒汀¹(), 王菲², 吴丹², 赵燕楚¹, 孔凡青¹^,^*()

1.生态环境部海河流域北海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心，天津 300170
2.河北省生态环境监测中心，河北石家庄 050037

收稿日期:2022-08-07 出版日期:2023-08-18 发布日期:2023-11-08
通讯作者: *孔凡青。E-mail: fanqingkong@163.com
作者简介:梁舒汀（1993年生），女，工程师，主要从事流域海域生态环境监测与评价等相关工作。E-mail: liangshuting103@163.com
基金资助:
国家环境监测网络建设与运行(144049002000190003)

Ecological Health Assessment of Reservoirs Based on Macrobenthic Index of Biotic Integrity in Haihe Basin

LIANG Shuting¹(), WANG Fei², WU Dan², ZHAO Yanchu¹, KONG Fanqing¹^,^*()

1. Ecological Environment Monitoring and Research Center of Haihe River Basin and Beihai Sea Area, Ministry of Ecological Environment, Tianjin 300170, P. R. China
2. Ecological Environment Monitoring Center of Hebei Province, Shijiazhuang 050037, P. R. China

Received:2022-08-07 Online:2023-08-18 Published:2023-11-08

摘要/Abstract

摘要：

为了解海河流域典型供水型水库的水生态健康状况，于2021年4－6月对流域14座典型水库的大型底栖动物进行了调查，构建并应用大型底栖动物完整性指数（Benthic Index of Biotic Integrity，B-IBI）对水库的水生态健康状况进行评价。调查共采集到大型底栖动物56个分类单元，包括节肢动物门40种，其中昆虫纲35种，占据明显优势；此外，软体动物门8种，环节动物门7种，扁形动物门1种。从大型底栖动物的耐污值（Tolerance Value，TV）看，TV≤3的敏感类群12种，占21.4%；TV≥7的耐污类群所21种，占37.5%。调查中出现频率最高的3个物种分别为椭圆萝卜螺（Radix swinhoei，出现频率为78.6%）、环足摇蚊属一种（Cricotopus sp.，64.3%）和摇蚊属一种（Chironomus sp.，64.3%），3个种均为耐污值较高的种类。选择分类单元数、主要类群的相对丰度、耐污能力和功能摄食群等四大类合计25个指标作为构建大型底栖动物完整性指数的候选指标，经分布范围检验、判别能力分析和Pearson相关性分析，最终确定总分类单元数、EPT类群数量百分比、Hilsenhoff生物指数和滤食者数量等4个指数为构成海河流域典型水库大型底栖动物完整性指数评价的核心指数。结果显示，海河流域的14座典型水源型水库中，约1/3水库的水生态状况为健康状态，2/3为亚健康、一般和差的状态，且整体呈现山区水库水生态状况优于平原水库。基于大型底栖动物完整性指数对海河流域的典型水库的水生态状况进行评价，弥补了仅使用单一生物评价指数的不足。该研究所形成的评价结果对进一步掌握海河流域水库的水生态状况及其保护修复提供数据参考和技术支撑。

关键词: 海河流域, 水库, 大型底栖动物, 水生态健康评价

Abstract:

Haihe River Basin with dense population and numerous large and medium-sized cities, is an important industrial base and economic developed region in the northern China. In order to evaluate the health conditions of reservoirs in the Haihe Basin, benthic macro-invertebrate assemblages were sampled from 14 reservoirs in April and June of 2018, and benthic index of biotic integrity (B-IBI) was calculated. During the study, a total of 56 benthic macro-invertebrates taxa were identified, including 1 taxa of Platyhelminthes, 7 of Annelida, 8 of Mollusca and 40 of Arthropoda. Of all the collected taxa, 21.4% were susceptible and 37.5% were tolerant; Radix swinhoei, Cricotopus sp. and Chironomus sp. were the top three frequently occurring taxa. Aquatic ecosystem healthy assessment was conducated using Benthic Index of Biotic Integrity (B-IBI). Meanwhile, the total number of taxa, percent EPT taxa, Botic Index and number of filterer taxa were screened out to form a B-IBI index system. Ratio scoring method for B-IBI index was used to get a uniformed score. Using the 25^th percentile of reference sites as a criteria to evaluate the aquatic ecosystem health, the results showed that it was healthy when B-IBI>2.96, sub-health when B-IBI=2.22?2.96, fair when B-IBI=1.48?2.22, poor when B-IBI=0.74?1.48, and very poor when B-IBI<0.74. Assessment results using B-IBI showed that of all the reservoirs, 1/3 were in a healthy status, and 2/3 were in a sub-health, general or poor condition. The evaluation of the ecological status of typical reservoirs in the Haihe River Basin based on the Index of Biotic Integrity compensates for the shortcomings of using only a single biological evaluation index. The evaluation results from this study provide data reference and technical support for further understanding the water ecological status and protection and restoration of reservoirs in the Haihe River Basin.

Key words: Haihe Basin, reservoir, benthic macro-invertebrates, ecological health assessment

中图分类号:

X171.5
X826

梁舒汀, 王菲, 吴丹, 赵燕楚, 孔凡青. 基于大型底栖动物完整性指数的海河流域典型水库水生态健康评价[J]. 生态环境学报, 2023, 32(8): 1457-1464.

LIANG Shuting, WANG Fei, WU Dan, ZHAO Yanchu, KONG Fanqing. Ecological Health Assessment of Reservoirs Based on Macrobenthic Index of Biotic Integrity in Haihe Basin[J]. Ecology and Environment, 2023, 32(8): 1457-1464.

图/表 8

参考文献 31

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编号	水库名称	所在水系	所在省市	水库类型
R1	友谊水库	永定河系	内蒙古自治区、河北省	参照型
R2	官厅水库	永定河系	北京市、河北省	受损型
R3	册田水库	永定河系	山西省	受损型
R4	东榆林水库	永定河系	山西省	受损型
R5	安格庄水库	大清河系	河北省	参照型
R6	西大洋水库	大清河系	河北省	参照型
R7	王快水库	大清河系	河北省	参照型
R8	岗南水库	子牙河系	河北省	受损型
R9	黄壁庄水库	子牙河系	河北省	受损型
R10	岳城水库	漳卫河系	河北省	受损型
R11	漳泽水库	漳卫河系	山西省	参照型
R12	盘石头水库	漳卫河系	河南省	参照型
R13	潘大水库	滦河水系	河北省	受损型
R14	于桥水库	北三河系	天津市	受损型

编号	水库名称	所在水系	所在省市	水库类型
R1	友谊水库	永定河系	内蒙古自治区、河北省	参照型
R2	官厅水库	永定河系	北京市、河北省	受损型
R3	册田水库	永定河系	山西省	受损型
R4	东榆林水库	永定河系	山西省	受损型
R5	安格庄水库	大清河系	河北省	参照型
R6	西大洋水库	大清河系	河北省	参照型
R7	王快水库	大清河系	河北省	参照型
R8	岗南水库	子牙河系	河北省	受损型
R9	黄壁庄水库	子牙河系	河北省	受损型
R10	岳城水库	漳卫河系	河北省	受损型
R11	漳泽水库	漳卫河系	山西省	参照型
R12	盘石头水库	漳卫河系	河南省	参照型
R13	潘大水库	滦河水系	河北省	受损型
R14	于桥水库	北三河系	天津市	受损型

序号	参数类型	参数	对干扰的反应
M1	分类单元数	总分类单元数	下降
M2		水生昆虫分类单元数	下降
M3		摇蚊类分类单元数	可变
M4		EPT类群分类单元数	下降
M5		环节类和软体类分类单元数	下降
M6		甲壳类和软体类分类单元数	下降
M7	相对丰度	摇蚊类百分比	下降
M8		寡毛类百分比	上升
M9		甲壳类和软体类百分比	下降
M10		环节类和软体类百分比	下降
M11		EPT类群百分比	下降
M12		优势类群百分比	上升
M13		前三位优势类群百分比	上升
M14	耐污能力	敏感类群分类单元数	下降
M15		耐污类群分类单元数	上升
M16		敏感类群所占百分比	下降
M17		耐污类群所占百分比	上升
M18		敏感类群密度	下降
M19		耐污类群密度	上升
M20		Hilsenhoff生物指数 (HBI)	上升
M21	功能摄食群	捕食者分类单元数	可变
M22		滤食者分类单元数	可变
M23		集食者分类单元数	下降
M24		滤食者百分比	可变
M25		集食者百分比	下降

序号	参数类型	参数	对干扰的反应
M1	分类单元数	总分类单元数	下降
M2		水生昆虫分类单元数	下降
M3		摇蚊类分类单元数	可变
M4		EPT类群分类单元数	下降
M5		环节类和软体类分类单元数	下降
M6		甲壳类和软体类分类单元数	下降
M7	相对丰度	摇蚊类百分比	下降
M8		寡毛类百分比	上升
M9		甲壳类和软体类百分比	下降
M10		环节类和软体类百分比	下降
M11		EPT类群百分比	下降
M12		优势类群百分比	上升
M13		前三位优势类群百分比	上升
M14	耐污能力	敏感类群分类单元数	下降
M15		耐污类群分类单元数	上升
M16		敏感类群所占百分比	下降
M17		耐污类群所占百分比	上升
M18		敏感类群密度	下降
M19		耐污类群密度	上升
M20		Hilsenhoff生物指数 (HBI)	上升
M21	功能摄食群	捕食者分类单元数	可变
M22		滤食者分类单元数	可变
M23		集食者分类单元数	下降
M24		滤食者百分比	可变
M25		集食者百分比	下降

指标及编号	最小值	25%分位数	中位数	75%分位数	最大值	平均值
M1	13.00	13.50	15.50	17.50	19.00	15.67
M2	8.00	8.00	8.00	8.75	13.00	9.00
M3	3.00	3.25	4.00	4.00	8.00	4.33
M4	1.00	2.00	2.00	2.00	3.00	2.00
M5	0.47	2.69	9.57	17.05	24.94	10.75
M6	1.00	2.00	2.00	3.50	7.00	3.00
M7	3.00	4.00	4.50	5.75	6.00	4.67
M8	9.00	51.50	53.50	65.25	69.00	50.83
M9	9.00	53.25	61.50	69.00	105.00	59.83
M10	0.14	0.16	0.24	0.30	0.33	0.23
M11	0.12	0.28	0.31	0.38	0.41	0.30
M12	0.41	0.44	0.52	0.58	0.65	0.52
M13	0.07	0.14	0.31	0.49	0.60	0.32
M14	0.08	0.21	0.33	0.37	0.60	0.32
M15	0.13	0.19	0.24	0.31	0.35	0.24
M16	24.00	30.00	42.00	53.25	62.00	42.17
M17	20.00	27.75	45.00	73.50	114.00	54.83
M18	0.11	0.13	0.15	0.24	0.35	0.19
M19	0.19	0.22	0.23	0.23	0.28	0.23
M20	4.87	5.28	5.53	6.27	6.54	5.70
M21	3.00	3.00	3.50	4.00	4.00	3.50
M22	5.00	5.25	6.50	7.00	9.00	6.50
M23	0.00	0.25	2.00	3.75	4.00	2.00
M24	0.26	0.33	0.44	0.57	0.62	0.44
M25	0.00	0.00	0.15	0.36	0.42	0.18

基于大型底栖动物完整性指数的海河流域典型水库水生态健康评价

Ecological Health Assessment of Reservoirs Based on Macrobenthic Index of Biotic Integrity in Haihe Basin

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参考文献 31

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指标及编号	赋分公式
总分类单元数 M1	M1/17.5
EPT类群数量百分比 M11	M3/24.0%
Hilsenhoff生物指数 M20	(8.29-M17)/(8.29-4.87)
滤食者数量 M22	M22/7

编号	水库名称	水库类型	生物完整性指数值	健康状态
R1	友谊水库	参照型	2.78	亚健康
R2	官厅水库	受损型	2.63	亚健康
R3	册田水库	受损型	1.17	差
R4	东榆林水库	受损型	2.04	一般
R5	安格庄水库	参照型	3.47	健康
R6	西大洋水库	参照型	3.48	健康
R7	王快水库	参照型	3.09	健康
R8	岗南水库	受损型	2.02	一般
R9	黄壁庄水库	受损型	1.72	一般
R10	岳城水库	受损型	1.66	一般
R11	漳泽水库	参照型	3.00	健康
R12	盘石头水库	参照型	3.53	健康
R13	潘大水库	受损型	1.77	一般
R14	于桥水库	受损型	2.66	亚健康

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