府河汛期生物多樣性及水生態環境質量狀況評價

吳浩 葛京 陳新永

摘 要：以常年有水入白洋淀的府河為研究對象，從河流浮游動植物、底棲生物、魚類、大型維管束植物等方面開展汛期府河水生態環境質量狀況調查與評價。通過府河水生態環境質量綜合評價指數FEQI結果顯示：府河水生態環境質量狀態為上游良好、中游和下游中等。研究發現，不同水文條件下水生生物密度及生物量存在局部差異；府河的生物多樣性趨于平穩?？傮w來看，保定市府河水生態環境質量狀態在中等-良好之間，上游段良好，中游下游河段水質中等。

關鍵詞：白洋淀；府河；水生態環境質量；評價

白洋淀流域位于華北平原的中部，屬海河流域大清河水系，其控制范圍為大清河中上游地區，總匯流面積31 200 km2。白洋淀入淀河流主要有白溝引河、萍河、瀑河、漕河、府河、唐河、孝義河、潴龍河以及引黃入冀補淀通道等9條，僅白溝引河、府河、孝義河、瀑河常年有水入淀，其余長期斷流或調水期才會有水進入白洋淀[1-2]。為科學研究入淀河流水環境質量狀況，本文以常年有水入淀河流府河為研究對象，通過實際調查測定河流浮游動植物、底棲生物、魚類等，并基于魚類多樣性，采用綜合評價指標法[3-4]開展研究工作，為科學評價白洋淀上游河流水環境質量狀況提供參考。

1 材料與方法

1.1 采樣點位

按照府河水文特征及岸帶特征，設置3個采樣站點（見圖1）。依據參考文獻提出的方法[5-7]，將保定市府河河流分為了上、中、下游三個河段，上游為1號站點，中游為2號站點，下游為3號站點。于2023年7月23日至7月29日對保定市府河夏季河流開展了水質特征、浮游植物、浮游動物、底棲生物、大型維管束植物、魚類多樣性調查分析。

1.2 采樣及分析方法

1.2.1 浮游植物 浮游植物采集方法和樣品處理參考《淡水浮游生物調查技術規范》（SC/T 9402—2010）[8]。將采集的液體收集于1 L聚乙烯瓶中帶回實驗室處理。將分析樣品放到“10×10”的0.1 mL計數框上，用蓋玻片蓋住，在20×和50×倍的顯微鏡觀察，進行鏡檢、計數，再對比圖鑒進行鑒定。

1.2.2 浮游動物 浮游動物采集方法和樣品處理參考《淡水浮游生物調查技術規范》（SC/T 9402—2010）[8]。采樣時作“∞”字型走向采集到聚乙烯采樣瓶中，加入4%甲醛溶液保存，靜置72 h，虹吸上清液濃縮至50 mL，用于浮游動物定量分析。將樣品放到“4×10”的1 mL計數框上，用蓋玻片蓋住，在20和50倍的顯微鏡下觀察，進行鏡檢、計數，再對比圖鑒進行鑒定。

1.2.3 底棲生物 底棲生物資源調查主要包括底棲生物種類組成及數量變化特征，采樣依據《生物多樣性觀測技術導則 淡水底棲大型無脊椎動物》（HJ 710.8—2014）[9]進行。采用張口面積為0.045 m2的采泥器進行，采集樣品采用75%乙醇固定帶回實驗室，進行稱重、種類鑒定、計數、統計和分析。

1.2.4 大型維管束植物 大型維管束植物調查參照《生物多樣性觀測技術導則 陸生維管植物》（HJ 710.1—2014）[10]、《生物多樣性觀測技術導則 水生維管植物》（HJ 710.12—2016）[11]進行觀測。對采集的水生植物標本進行鑒定。

1.2.5 魚類 魚類樣品采集按照《淡水漁業資源調查規范 河流》（SC/T 9429—2019）[12]、《生物多樣性觀測技術導則 內陸水域魚類》（HJ 7107—2014）[13]進行。將采集到的樣品當場進行種類鑒定，并逐尾進行生物學指標測量。

2 評價方法構建

2.1 評價指標構建

基于生物完整性指標，從底棲生物、浮游植物、浮游動物、大型維管束植物以及魚類多樣性等幾方面建立彼此之間的相互關系，構建三級指標體系，對府河河流水生態環境進行評價。

2.2 評價方法確定

2.2.1 單指標評價方法

2.2.1.1 浮游植物多樣性指數（Shannon-Wiener，H＇）

Shannon-Wiener多樣性指數（H＇）計算公式為：

H＇=Pi∑Sn=1log2Pi

式中：S為總物種數；Pi為i物種的個體數占總個體數的比例。

2.2.1.2 浮游動物豐富度指數（Margalef，D）

豐富度指數計算公式為：D=（S-1）log2N

式中：D為豐富度指數；N為總個體數量；S為總物種數量。

2.2.1.3 大型底棲無脊椎動物BI生物指數

計算公式為：BI=∑Si=1niN×ti

式中：BI為生物指數值；N為物種總個體數；S為物種數；ni為第i個分類單元（通常為屬級或種級）的個體數；ti為第i個分類單元耐污值。

2.2.1.4 魚類保有指數（FOEI）

計算公式為： FOEI=FOFE×100%

式中：FOEI為魚類保有指數；FE為白洋淀歷史最大魚類豐度，1958年調查魚類物種數量54種；FO為調查的魚類物種豐富度。

2.2.1.5 大型維管束植物選取沉水植物區系質量指數（FQI）

大型水生植物是水生態系統特別是淺水型河流湖泊濕地等生態基礎，也為其他生物提供了適宜生存的生境條件，是水生態環境質量評價重要的內容[14-20]。植物區系質量指數計算公式為：? FQI=CNn

式中：C為樣點沉水植物保守系數的平均值；Nn為樣點沉水植物的物種數。

C=∑CiNn

式中：Nn為本地物種數；Ci為物種的保守系數。

2.2.1.6 大型底棲生物優勢度和生物多樣性指數

采用公式計算如下：

Shannon-Wiener多樣性指數計算公式：

H＇=-∑Si=1（Pi）（lnPi）

Pielou均勻度指數計算公式：

J=H＇/lnS

Mchaughton優勢度指數計算公式：

Y=（niNfi）

生物多樣性閾值計算公式：

Dv=H＇×J

式中：Pi為i種類的個體數占總個體數的比例；S代表總種類數；ni為第i個物種的密度；N為所有種的個體總數；fi為i種類出現的占位數與總占數之比的百分數。

2.2.2 單指標權重的確定

通過專家打分法確定指標權重，見表2。

2.2.3 評價標準確定

在上述評價指標體系確定基礎上，通過各評價指標加權求和，構建府河水生態環境質量綜合評價指數FEQI（Fuhe ecology quality index），通過指數計算表征府河水生態環境質量狀況。指數的計算公式為：

FEQI=∑ni=1（Wi×Bi）×20

式中：FEQI為水生態環境質量指數值，其值的大小在0～100之間；Wi表示評價指標在綜合評價指標體系中的權重值；Bi為評價指標的賦分值；n為評價指標個數。評價指數分級見表3。

3 調查結果及評價

3.1 調查結果

3.1.1 浮游植物指標 2023年7月樣品現已完成府河共3個點位的水樣分析。共鑒定出浮游植物28種，隸屬于6門8綱12目14科22屬，其中綠藻門（Chlorophyta，Chl.）10種，約占總數的35.71％；硅藻門（Bacillariophyta，Bac.）8種，約占總數的28.57％；藍藻門（Cyanophyta，Cya.）6種，約占總數的21.43%；裸藻門（Euglenophyta，Eug.）2種，約占總數的7.14％；甲藻門（Pyrroptata，Pyr.）1種，約占總數的3.57％；黃藻門（Xanthophyta，Xan.）1種，約占總數的3.57％；其中優勢種有眉藻、魚腥藻。由于綠藻、硅藻、藍藻3個門類浮游植物種類數之和超過浮游植物種類總數的80%，故府河夏季浮游植物種類組成為綠藻-硅藻-藍藻型。浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數（Ｈ＇）上、中、下游平均值分別為176、2.07、2.13，上游河段浮游植物多樣性最差，故對上、中、下游浮游植物多樣性指標分別賦值為3、4、4。

3.1.2 浮游動物指標 浮游動物共鑒定5門30種，其中環節動物門（Annelida）２種，節肢動物門（Arthropoda）19種，輪蟲動物門（PhylumRotifera）4種，線蟲動物門（Nematoda）1種，原生動物門（Protozoa）3種，其中優勢種為萼花臂尾輪蟲、等刺溫劍水蚤。Margalef豐富度指數（D）上、中、下游平均值分別為2.45、1.69、1.84，故對上、中、下游浮游植物多樣性指標分別賦值為3、2、2。上游的浮游動物的豐富度指數（D）要顯著高于中游和下游。

3.1.3 大型底棲生物指標 保定市府河3個點位鑒定底棲生物共計11種，其中仙人橋村采樣點發現6種，小望亭村采樣點發現4種，雄清郊野公園發現5種。上、中、下游大型底棲生物BI指數分別是5.23、6.33、5.68；污染程度分別為清潔、輕度污染、輕度污染，故對上、中、下游的大型底棲生物指標分別賦分為5、4、4。

3.1.4 大型維管束植物指標 在保定市府河選取的3個點位共鑒定出8種沉水植物，每個點位都能鑒別出3～4種沉水植物，上、中、下游的沉水植物區系質量指數（FQI）分別為36、32、34，故對上、中、下游“大型維管束植物”指標分別賦值為4、3、3。上游的沉水植物的豐富度也略高于中游和下游。

3.1.5 魚類指標 本次調查顯示府河主要魚類以一齡、二齡魚以下占多數，約占83.3%，5齡以上的魚類較為少見。取樣中，草魚最高年齡為3齡，鯉魚最高年齡為6齡。主要經濟魚類鯽魚的最高年齡為3齡，而1齡以下的魚類約占一半以上。鯽魚1齡到2齡時長得最快，鯉魚是2齡到3齡時長得最快。在保定市府河流域采樣的3個點位共鑒定出11種魚類，在上游點位觀察到9種，中游觀察到4種，下游觀察到8種，上、中、下游的魚類保有指數分別為16.9%、7.4%、148%。故對上、中、下游魚類指標分別賦值2、1、2。

3.2 評價結果

經過前期的實地調研和后期的鑒定以及評價指標體系的確立，從生物多樣性角度構建了浮游植物、浮游動物、大型底棲生物、大型維管束植物、魚類5個指標評價，通過FEQI的得分分析出府河上、中、下游3個點位的水生態環境質量狀態，如表4。府河水生態環境質量狀態為上游良好、中游中等、下游中等，總體處于中等良好狀態。

4 結論

本文對白洋淀府河汛期生物多樣性及水生態環境質量狀況進行了總體評價。本次汛期府河浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數上、中、下游呈“線性”升高趨勢，上游的浮游動物的Margalef豐富度指數要顯著高于中游和下游，上、中、下游大型底棲生物污染程度分別為清、輕度污染、輕度污染，上游的沉水植物的豐富度也略高于中游和下游，在上游點位觀察到9種、中游觀察到4種、下游觀察到8種。通過府河水生態環境質量綜合評價指數FEQI評價結果顯示，府河水生態環境質量狀態為上游良好、中游和下游中等。研究發現，不同水文條件下水生生物密度及生物量存在局部差異；府河的生物多樣性趨于平穩?？傮w來看，府河水生態環境質量狀態在中等-良好之間。

為進一步保護府河生物群落多樣性和提升水生態環境質量，建議：一是加強對府河生物群落多樣性變動規律方面的監測與研究；二是開展科學生態調度措施研究，保證河流水環境棲息魚類的生存需求；三是嚴格控制沿河村莊生活垃圾的排放，保持水生態環境質量狀態良好。

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Evaluation of biodiversity and water ecological environment quality of Fuhe River during flood season

WU Hao1， GE Jing1， CHEN Xinyong2

（1.Baoding Aquatic Products Technology Promotion Station， Baoding 071051，China; 2. Department of Environmental Sciences， Hebei Institute of Environmental Engineering， Qinhuangdao 066021， China）

Abstract：Taking the Fuhe River， which has water flowing into Baiyangdian all year round， as the research object， a survey and evaluation of the ecological environment quality of the Fuhe River during the flood season was conducted from the aspects of planktonic flora and fauna， benthic organisms， fish and large vascular plants. The comprehensive evaluation index FEQI for the ecological environment quality of Fuhe River showed that the ecological environment quality status of Fuhe River was good in the upstream， moderate in the middle and downstream. Research has found that there were local differences in the density and biomass of aquatic organisms under different hydrological conditions. The biodiversity of Fuhe River tended to stabilize. Overall， the ecological environment quality of the Fuhe River in Baoding City ranged from medium to good， with good water quality in the upstream section and moderate water quality in the middle and downstream sections.

Key words：Baiyangdian Lake; Fuhe River; water ecological environment quality; evaluation

（收稿日期：2023-12-28）