Ecological health assessment of Cyprinus carpio and Leiocassis longirostris national aquatic germplasm resources reserve in Huaihe River
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摘要: 评价水域生态健康状况可判别水生态恢复成效，是水环境管理的有效手段。为探究淮河荆涂峡鲤 (Cyprinus carpio)、长吻鮠 (Leiocassis longirostris) 国家级水产种质资源保护区的水生态健康状况，根据2020年浮游植物群落结构的调查结果，结合形态功能群分类法，构建了基于浮游植物生物完整性指数的保护区生态健康评价体系。选择受干扰较小的采样点为参照点，对候选参数进行非参数检验和相关性分析，确定最终的评价参数，采用比值法确定分级评价标准，对保护区水体进行健康评价。结果显示，浮游植物优势功能群演变趋势为III+IV+V (春季)→III+IV+V+VI (夏季)→V+VI (秋季)→IV+V+VI (冬季)，除核心区的优势功能群为III+IV+V+VI外，实验区、涡河和淮河干流优势功能群均为III+IV+V+VI。保护区68.06%的样点评价结果为“一般”及以上，总体水生态健康状况良好，具体表现为冬季优于秋季、夏季次之、春季最差的时间格局，以及淮河干流优于涡河、实验区优于核心区的空间格局。Abstract: Evaluation of water ecological health status helps to judge the effectiveness of water ecological restoration, which is an effective means of water environment management. In order to explore the water ecological health status of Cyprinus carpio and Leiocassis longirostris national aquatic germplasm resources reserve in Huaihe River, according to the survey results of phytoplankton community structure in 2020 and combined with the morphological functional group classification, we constructed the ecological health evaluation system of the reserve based on the biological integrity index of phytoplankton. Besides, we carried out the Mann-Whitney non-parametric test and correlation analysis of the candidate parameters to determine the final evaluation parameters, and used the ratio method to determine the grading evaluation standard for the evaluation of the health status of the reserve water. The results show that the evolution trend of dominant functional groups of phytoplankton was III+IV+V (Spring)→III+IV+V+VI (Summer)→V+VI (Autumn)→IV+V+VI (Winter). Except that the dominant functional groups in the core area were III+ IV+V+VI, the dominant functional groups of the experimental area, the Guo river and the Huaihe River were III+IV+V+VI. 68.06% of the sampling sites in the reserve were evaluated as "average" or above, indicating that the overall water ecological health status was good. Specifically, the temporal pattern of winter was better than autumn, followed by summer, and the worst was in spring; the spatial pattern of Huaihe River mainstream was better than Guohe River, and the experimental area was better than the core area.
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图 2 浮游植物功能群生物量及密度时空分布
Figure 2. Spatial-temporal distribution of biomass and density of phytoplankton functional groups
图 3 保护区四季综合营养指数结果
Figure 3. Results of comprehensive nutrition index of reserve in four seasons
图 4 保护区四季P-IBI评价结果 (左图) 及分区对比 (右图)
Figure 4. P-IBI evaluation results of four seasons (Left) and zoning comparison (Right) in reserve
表 1 候选参数
Table 1. Candidate parameters
参数种类
Parameter
type候选参数
Candidate parameter群落多样性
Community
diversityM1. 藻类物种数 M2. 蓝藻物种数 M3. 硅藻物种数 M4. 隐藻物种数 M5. 绿藻物种数 M6. 非硅藻物种数 M7. Shannon多样性
指数M8. Pielou均匀度
指数M9. Margalef丰富度
指数M10. Simpson多样性
指数群落丰富度
Community
richnessM11. 藻类密度 M12. 蓝藻密度 M13. 硅藻密度 M14. 隐藻密度 M15. 绿藻密度 M16. 非硅藻密度 M17. 藻类生物量 M18. 蓝藻生物量 M19. 硅藻生物量 M20. 隐藻生物量 M21. 绿藻生物量 M22. 非硅藻生物量 群落均匀度
Community
evennessM23. 蓝藻密度/% M24. 硅藻密度/% M25. 隐藻密度/% M26. 绿藻密度/% M27. 非硅藻密度/% M28. 蓝藻生物量/% M29. 硅藻生物量/% M30. 隐藻生物量/% M31. 绿藻生物量/% M32. 非硅藻生物量/% 形态功能群
Morphology based
functional
groupsM33. I类功能群密度 M34. II类功能群密度 M35. III类功能群密度 M36. IV类功能群密度 M37. V类功能群密度 M38. VI类功能群密度 M39. VII类功能群密度 M40. I类功能群生物量 M41. II类功能群生物量 M42. III类功能群生物量 M43. IV类功能群生物量 M44. V类功能群生物量 M45. VI类功能群生物量 M46. VII类功能群生物量 M47. I类功能群密度/% M48. II类功能群密度/% M49. III类功能群密度/% M50. IV类功能群密度/% M51. V类功能群密度/% M52. VI类功能群密度/% M53. VII类功能群密
度/%M54. I类功能群生物
量/%M55. II类功能群生物
量/%M56. III类功能群生物
量/%M57. IV类功能群生物
量/%M58. V类功能群生物
量/%M59. VI类功能群生物
量/%M60. VII类功能群生物
量/%
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表 2 参数数据分析
Table 2. Parameter data analysis
季节
Season参数
Parameter最大值
Maximum
value最小值
Minimum
value5%分位数
5% Quantile95%分位数
95% Quantile参数赋分公式
Parameter assignment formula对干扰响应
Response to
interference春季
SpringM7 2.254 0.979 1.026 2.246 M7/2.246 下降 M45 1.732 0.000 0.002 1.213 M45/1.213 下降 M58 0.822 0.029 0.086 0.717 0.822−M58/0.822−0.086 上升 夏季
SummerM28 0.677 0.001 0.027 0.668 M28/0.668 下降 M37 2 366 163.857 47 323.277 67 435.670 1 984 028.394 2 366 163.857−M37/2 366 163.857−67 435.670 上升 M50 0.365 0.018 0.019 0.349 0.365−M50/0.365−0.018 上升 秋季
AutumnM9 1.313 0.618 0.554 1.218 0.313−M9/1.313−0.505 上升 M11 4 571 428.571 1 220 940.550 890 150.843 4 321 561.668 4 571 428.571−M11/4 571 428.571−890 150.843 上升 M15 1 703 637.977 170 363.798 170 363.798 1 590 062.112 1 703 637.977−M15/1 703 637.977−170 363.798 上升 M44 13.294 0.003 0.056 6.643 13.294−M44/13.294−0.056 上升 冬季
WinterM8 0.918 0.294 0.314 0.910 M8/0.910 下降 M9 0.876 0.390 0.394 0.849 0.876−M9/0.876−0.394 上升 M22 0.559 0.006 0.019 0.476 0.559−M22/0.559−0.019 上升 M25 0.444 0.000 0.002 0.338 M25/0.338 下降 M26 0.667 0.082 0.099 0.575 M26/0.575 下降 M43 0.254 0.001 0.001 0.241 0.254−M43/0.254−0.001 上升
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表 3 保护区P-IBI评价标准
Table 3. P-IBI evaluation criteria for reserve
季节 Season 健康 Health 亚健康 Sub-health 一般 General 较差 Worse 极差 Range 春季 Spring >2.64 1.98~2.64 1.32~1.98 0.66~1.32 <0.66 夏季 Summer >2.86 2.14~2.86 1.43~2.14 0.71~1.43 <0.71 秋季 Autumn >3.83 2.87~3.83 1.91~2.87 0.96~1.91 <0.96 冬季 Winter >5.95 4.46~5.95 2.97~4.46 1.49~2.97 <1.49
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表 4 四季P-IBI与环境因子逐步回归
Table 4. Stepwise regression between P-IBI and environmental factors
季节
Season逐步线性回归方程
Stepwise linear regression equationR P F 春季 Spring yP-IBI=−1.464+0.951xTP−0.268xNH3-N 0.914 0.000 38.244 夏季 Summer yP-IBI=2.639−0.304xTP +0.775xNH3-N −1.417xNO2 −-N 0.958 0.000 52.548 秋季 Autumn yP-IBI=−3.044+0.697xTP 0.697 0.001 15.094 冬季 Winter yP-IBI=17.45−0.757xNH3-N 0.757 0.000 21.458
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[1] 马金玉, 罗千里, 王文才, 等. 华阳河湖群表层沉积物磷形态及生物有效性[J]. 长江流域资源与环境, 2021, 30(12): 2962-2971. [2] 王晨, 陶孟, 李爱民, 等. 基于环境DNA宏条形码技术的秦淮河生物多样性研究[J]. 生态学报, 2022, 42(2): 611-624. [3] 马迎群, 曹伟, 赵艳民, 等. 典型平原河网区水体富营养化特征、成因分析及控制对策研究[J]. 环境科学学报, 2022, 42(2): 174-183. [4] 张宇航, 渠晓东, 王少明, 等. 浑河流域底栖动物生物完整性指数构建与健康评价[J]. 长江流域资源与环境, 2020, 29(6): 1374-1386. [5] 王旭, 王恒嘉, 王永刚, 等. 基于大型底栖动物完整性指数(B-IBI)的密云水库上游河流 (北京段) 水生态健康评价[J]. 生态与农村环境学报, 2022, 38(2): 157-167. [6] KARR R J. Assessment of biotic integrity using fish communities[J]. Fisheries, 2011, 6(6): 21-27. [7] 田盼盼, 桑翀, 马徐发, 等. 基于周丛藻类群落结构的新疆额尔齐斯河生态健康评价[J]. 生态学报, 2022, 42(2): 778-790. [8] 张亚军, 秦秀东, 李恩军, 等. 基于浮游生物完整性指数的不同循环饥饿投饲模式黄颡鱼养殖塘水质评价[J]. 南方农业学报, 2020, 51(7): 1754-1763. [9] 刘园园, 阿依巧丽, 张森瑞, 等. 着生藻类和浮游藻类在三峡库区河流健康评价中的适宜性比较研究[J]. 生态学报, 2020, 40(11): 3833-3843. [10] 谢孟星, 钱新, 刘彤, 等. 基于微生物完整性指数的河流健康评价——以无锡市为例[J]. 环境科学学报, 2020, 40(3): 1112-1120. [11] 董贯仓, 冷春梅, 丛旭日, 等. 南水北调东线工程运行3年后东平湖浮游植物群落特征及环境驱动因子[J]. 湖泊科学, 2022, 34(1): 61-73. [12] BAEK S H, SON M, KIM D, et al. Assessing the ecosystem health status of Korea Gwangyang and Jinhae bays based on a planktonic index of biotic integrity (P-IBI)[J]. Ocean Sci J, 2014, 49(3): 291-311. [13] WU N, SCHMALZ B, FOHRER N. Development and testing of a phytoplankton index of biotic integrity (P-IBI) for a German lowland river[J]. Ecol Indic, 2012, 13(1): 158-167. [14] 顾毓蓉, 薛庆举, 万翔, 等. 基于P-IBI因子分析法评价生态修复后松雅湖水生态状况[J]. 应用与环境生物学报, 2020, 26(6): 1325-1334. [15] 黎明民, 骆鑫, 付家想, 等. 基于浮游植物生物完整性的北部湾生态健康评价[J]. 中国环境监测, 2018, 34(6): 113-121. [16] KRUK C, SEGURA A M. The habitat template of phytoplankton morphology-based functional groups[J]. Hydrobiologia, 2012, 698: 191-202. [17] SALMASO N, NASELLI-FLORES L, PADISAK J. Functional classifications and their application in phytoplankton ecology[J]. Freshw Biol, 2015, 60(4): 603-619. [18] 郭芳, 顾继光, 赵剑, 等. 类群划分方法对南亚热带水库夏季浮游植物群落与环境响应关系的影响[J]. 环境科学, 2020, 41(11): 5050-5059. [19] 尚聪聪, 肖慧, 朱琳, 等. 海州湾大竹蛏种质资源保护区生态环境质量分析与评价[J]. 渔业科学进展, 2021, 42(1): 11-17. [20] 邱阳凌, 林育青, 刘俊杰, 等. 淮河干流及主要支流夏季浮游植物群落生物多样性评价[J]. 环境科学学报, 2018, 38(4): 1665-1672. [21] 陈豪, 左其亭, 张永勇, 等. 淮河中上游浮游植物群落结构特征及营养状况评价[J]. 中国农村水利水电, 2019(2): 1-6, 10. [22] 赵秀侠, 侯冠军, 李静, 等. 2015年淮河干流安徽段浮游植物群落结构特征[J]. 湿地科学, 2017, 15(4): 497-504. [23] 周宇建, 张永勇, 花瑞祥, 等. 淮河中上游浮游植物时空分布特征及关键环境影响因子识别[J]. 地理研究, 2016, 35(9): 1626-1636. [24] 吕海深, 丁然, 朱永华. 淮河流域闸坝对径流量的影响分析[J]. 中国农村水利水电, 2020(4): 166-171,176. [25] 章宗涉, 黄祥飞. 淡水浮游生物研究方法[M]. 北京: 科学出版社, 1995: 18-356. [26] 周凤霞. 淡水微型生物与底栖动物图谱[M]. 北京: 化学工业出版社, 2011: 37-187. [27] 胡鸿钧, 魏印心. 中国淡水藻类——系统、分类及生态[M]. 北京: 科学出版社, 2006: 23-903. [28] 郭雯, 赵俞廷, 黎宇洋, 等. 红枫湖营养水平及其历史演化趋势[J]. 生态学杂志, 2020, 39(10): 3371-3378. [29] 汪琪, 黄蔚, 陈开宁, 等. 大溪水库浮游植物群落结构特征及营养状态评价[J]. 环境科学学报, 2020, 40(4): 1286-1297. [30] 王备新. 大型底栖无脊椎动物水质生物评价研究[D]. 南京: 南京农业大学, 2003: 86-89. [31] 蔡琨, 秦春燕, 李继影, 等. 基于浮游植物生物完整性指数的湖泊生态系统评价——以2012年冬季太湖为例[J]. 生态学报, 2016, 36(5): 1431-1441. [32] 肖善势, 郝雅宾, 刘金殿, 等. 应用生物完整性指数评价钱塘江流域—浙江段水生态系统健康[J]. 水产科学, 2021, 40(5): 740-749. [33] 张辉, 彭宇琼, 邹贤妮, 等. 新丰江水库浮游植物功能分组特征及其与环境因子的关系[J]. 中国环境科学, 2022, 42(1): 380-392. [34] 李璇, 王莲, 马卫星, 等. 不同河道型微污染水源预处理工程水质净化效能及水质稳定性评价[J]. 环境科学学报, 2020, 40(8): 2771-2784. [35] 胡韧, 蓝于倩, 肖利娟, 等. 淡水浮游植物功能群的概念、划分方法和应用[J]. 湖泊科学, 2015, 27(1): 11-23. [36] 杨毓. 西安地区湖库藻类演替特征及控藻与避藻技术的研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2017: 30-31. [37] 胡月敏. 浮游植物对高原水库水环境的指示及影响藻类生长的氮磷限制研究[D]. 贵州: 贵州师范大学, 2018: 32-33. [38] 刘凌, 朱燕, 李博韬, 等. 基于MBFG分类法的长江江苏段浮游植物生物完整性评价[J]. 水资源保护, 2020, 36(4): 13-20. [39] 郑晓宇, 顾詠洁, 金妍, 等. 不同氮、磷质量浓度下四尾栅藻的生长研究[J]. 生态环境学报, 2010, 19(11): 2663-2668. [40] 赵长森, 夏军, 王纲胜, 等. 淮河流域水生态环境现状评价与分析[J]. 环境工程学报, 2008(12): 1698-1704. [41] 何保, 燕亚东, 余苇, 等. 河流交汇口河床地貌演变研究进展[J]. 水资源保护, 2018, 34(6): 17-23. [42] 米潭, 姚建. Y型河流交汇区污染物扩散模拟研究[J]. 环境科学与技术, 2020, 43(11): 9-16. [43] 田鹏, 钱昶, 林佳宁, 等. 滦河流域大型底栖动物生物完整性指数健康评价[J]. 中国环境监测, 2019, 35(4): 50-58. -
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