摘要：大型底棲動(dòng)物是水環(huán)境的重要指示生物，其完整性和群落結(jié)構(gòu)能夠反映水體生態(tài)健康狀況。以江蘇省境內(nèi)淮河、長江、太湖等35條河流（125個(gè)采樣點(diǎn)）為研究對(duì)象，在2023年豐水期調(diào)查分析其大型底棲動(dòng)物、水環(huán)境指標(biāo)以及生境狀況，計(jì)算大型底棲動(dòng)物生物完整性指數(shù)（B-IBI）；采用比值法對(duì)B-IBI指數(shù)進(jìn)行賦分，分析其與環(huán)境因子的相關(guān)性，并利用普通克里金法對(duì)B-IBI指數(shù)進(jìn)行空間插值，評(píng)價(jià)河流健康狀況。結(jié)果表明：① B-IBI指數(shù)與棲境多樣性、NH3-N、PO3-4-P、流速和透明度呈顯著正相關(guān)，且核心參數(shù)中刮食者分類單元數(shù)與CODMn呈弱顯著正相關(guān)。表明棲境多樣性和水體透明度的增大有利于大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)完整和穩(wěn)定，NH3-N、PO3-4-P在一定范圍內(nèi)對(duì)底棲動(dòng)物有正向作用，刮食者能夠承受一定程度的水體污染；② 35條河流整體健康狀況東北部好于西南部。其中，健康狀況良好的采樣點(diǎn)主要集中于淮河流域東部、西北部，長江流域西南部和太湖流域的中部。③ 相似性分析（One-way ANOSIM）和相似百分比（SIMPER）分析顯示，淮河與長江流域底棲動(dòng)物群落密度結(jié)構(gòu)存在顯著差異，長江沿岸的城市化和航運(yùn)已經(jīng)影響底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)。

關(guān) 鍵 詞：底棲動(dòng)物； 生物完整性； 分布特征； 群落結(jié)構(gòu)； 生態(tài)健康評(píng)價(jià)； 江蘇省

中圖法分類號(hào)： X826

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.09.015

0 引 言

生物學(xué)評(píng)價(jià)法即通過研究生物對(duì)污染物、人類活動(dòng)等干擾的反應(yīng)，分析水生態(tài)環(huán)境變化的原因，從而了解生態(tài)系統(tǒng)狀況，對(duì)生態(tài)保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)［1］。完整性指數(shù)是近年來接受度較高的生物學(xué)評(píng)價(jià)法之一，Karr等于1981年首次利用魚類構(gòu)建了完整性指數(shù)對(duì)河流的健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)［2］，之后該方法被應(yīng)用到浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物等水生生物類群種，對(duì)湖泊、水庫等水環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)［3-5］，在法國、巴西、墨西哥、日本等地區(qū)都有所運(yùn)用［6-9］。完整性指數(shù)評(píng)價(jià)的優(yōu)點(diǎn)是采用的生物指標(biāo)較多，比起單個(gè)生物指數(shù)能更加完整地反映區(qū)域內(nèi)指示生物類群的狀況［10］。

在中國，生物完整性指數(shù)也得到了一定的應(yīng)用。謝志偉以魚類作為研究對(duì)象，構(gòu)建了魚類生物完整性指數(shù)（F-IBI），評(píng)價(jià)了長江入?？诘纳鷳B(tài)健康狀況［11］；陳宇飛等對(duì)太湖流域的河流和湖泊構(gòu)建了浮游動(dòng)物完整性指數(shù)（Z-IBI），驗(yàn)證了Z-IBI的結(jié)果與水質(zhì)數(shù)據(jù)的一致性［12］；馬廷婷等對(duì)太湖主要河口構(gòu)建了浮游植物完整性指數(shù)（P-IBI），評(píng)估了太湖流域18條河流主要河口的生態(tài)環(huán)境健康狀況［13］；張穎等對(duì)淮河流域的32條河流構(gòu)建了基于底棲動(dòng)物的生物完整性指數(shù)（B-IBI），評(píng)價(jià)了淮河流域的水生態(tài)健康程度［14］。

江蘇省水域面積占比大，河網(wǎng)稠密，在相對(duì)較小的空間尺度上（如太湖流域、淮河流域等），已有利用浮游植物、魚類等構(gòu)建生物完整性指數(shù)的研究，但整個(gè)江蘇省水域范圍的底棲動(dòng)物評(píng)價(jià)體系還存在著一定的空白。底棲動(dòng)物的種類、生物量、群落結(jié)構(gòu)等參數(shù)能夠反映水體環(huán)境的長期變化，是目前公認(rèn)的最理想的水質(zhì)生物監(jiān)測指標(biāo)之一［15］。豐水期的河流浮游動(dòng)物和底棲動(dòng)物多樣性一般要高于枯水期［16-18］，更加具有代表性。因此本文以江蘇省境內(nèi)淮河、長江、太湖三大流域內(nèi)的35條河流為研究對(duì)象，在豐水期開展水質(zhì)監(jiān)測和棲境調(diào)查，調(diào)整現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化參照點(diǎn)篩選方法，并將空間插值技術(shù)運(yùn)用到B-IBI評(píng)價(jià)體系中，完善大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)分布的展示效果；并采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，與B-IBI分布結(jié)果相互驗(yàn)證，以期為江蘇省的河流生態(tài)健康保護(hù)提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)分析

1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

研究對(duì)象為江蘇省境內(nèi)的35條河流，共設(shè)置125個(gè)采樣點(diǎn)。其中淮河流域25條河流，共布設(shè)81個(gè)采樣點(diǎn)；長江流域4條河流，共布設(shè)22個(gè)采樣點(diǎn)；太湖流域6條河流，共布設(shè)22個(gè)采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)的布設(shè)位置如圖1所示。

1.2 樣品采集與指標(biāo)測定

采樣時(shí)間為2023年豐水期（8月23日至9月20日）。應(yīng)用ETC-200抓斗式采泥器在每個(gè)采樣點(diǎn)抓取3斗表層底泥。用60目的篩網(wǎng)在現(xiàn)場篩去多余淤泥及雜質(zhì)，剩余樣品帶入實(shí)驗(yàn)室，挑出大型底棲動(dòng)物，置于90%乙醇中4 ℃保存。鑒定底棲動(dòng)物的種類、數(shù)量［19-21］，并稱量其重量，計(jì)算生物量（g/m2）和密度（ind./m2）。

在采樣點(diǎn)現(xiàn)場使用便攜式多參數(shù)分析儀、流速儀計(jì)數(shù)器和塞氏盤測定水樣的pH、溶解氧（DO）、流速和透明度等指標(biāo)。并采集水樣帶回實(shí)驗(yàn)室，依據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》［22］，測定銨態(tài)氮（NH3-N）、硝態(tài)氮（NO-3-N）、總磷（TP）、總氮（TN）、正磷酸鹽（PO3-4-P）、葉綠素a（Chl-a）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）等指標(biāo)。參考文獻(xiàn)［23］的方法在采樣現(xiàn)場對(duì)棲境多樣性、河道變化、河岸土地利用等生境狀況進(jìn)行打分。

1.3 大型底棲動(dòng)物生物完整性指數(shù)評(píng)價(jià)方法

1.3.1 參照點(diǎn)確定

在利用完整性指數(shù)對(duì)河流進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，為了合理反映出特定區(qū)域內(nèi)的生物完整性情況，需要依據(jù)人類活動(dòng)的強(qiáng)弱，將采樣點(diǎn)分為參照點(diǎn)和受損點(diǎn)。本文參照現(xiàn)有研究［23-25］，將土地利用狀態(tài)、棲境復(fù)雜程度、水質(zhì)狀態(tài)3個(gè)方面作為參照點(diǎn)的篩選標(biāo)準(zhǔn)，具體為：河岸兩側(cè)無耕作土壤；棲境復(fù)雜性指數(shù)≥15；DO≥5 mg/L，CODMn≤6 mg/L，NH3-N≤1.00 mg/L。

1.3.2 底棲動(dòng)物備選參數(shù)確定與篩選

完整性指數(shù)的計(jì)算依賴于各種生物參數(shù)，根據(jù)已有研究［26-29］，本文從物種豐富度、類群相對(duì)豐度、敏感和耐污類群、功能攝食類群、多樣性指數(shù)5個(gè)方面構(gòu)建江蘇省河流底棲動(dòng)物的完整性指數(shù)備選參數(shù)，具體參數(shù)見表1。

在備選參數(shù)中，經(jīng)過以下3個(gè)步驟篩選出核心參數(shù)：

（1） 分布范圍檢驗(yàn)，即剔除掉0值點(diǎn)過多（＞95%）以及分布范圍過窄的參數(shù)，以便于敏感性分析［30］。

（2） 敏感性分析，即根據(jù)箱線圖IQ評(píng)分，保留具有顯著差異（IQ≥2）的參數(shù)，進(jìn)入相關(guān)性檢驗(yàn)［30］。

（3） 相關(guān)性檢驗(yàn)，即采用Spearman相關(guān)性分析，剔除掉相關(guān)性較高的參數(shù)，保留包含信息量最大的參數(shù)作為核心參數(shù)［25］。

1.3.3 完整性指數(shù)計(jì)算

經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理統(tǒng)一量綱后，采用比值法，以最少狀態(tài)作為參照計(jì)算核心參數(shù)的期望值和閾值［24］，具體見式（1）。

ibii=αi-Xiαi-Eαi，正向參數(shù)Xi-βiEβi-βi，負(fù)向參數(shù)（1）

式中：ibii表示第i個(gè)核心參數(shù)的得分；α表示正向參數(shù)受損點(diǎn)的75%分位數(shù)；β表示負(fù)向參數(shù)受損點(diǎn)的25%分位數(shù)；X表示核心參數(shù)值；Eα表示參照點(diǎn)的25%分位數(shù)；Eβ表示參照點(diǎn)的75%分位數(shù)。

參考文獻(xiàn)［24］對(duì)所計(jì)算出的參數(shù)分值進(jìn)行賦分后，將核心參數(shù)的最終得分相加，得到底棲動(dòng)物完整性指數(shù)（B-IBI指數(shù)）。利用等分法，將B-IBI指數(shù)劃分為“優(yōu)”（4～5）、“良”（3～4）、“中”（2～3）、“差”（1～2）、“劣”（0～1）五個(gè)等級(jí)，表征利用底棲生物所評(píng)價(jià)出的河流健康狀況［24］。

2 結(jié)果分析

2.1 底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征

共采集到78種大型底棲動(dòng)物，隸屬于3門7綱19目23科，其中軟體動(dòng)物門31種，節(jié)肢動(dòng)物門38種，環(huán)節(jié)動(dòng)物門僅9種。3個(gè)流域不同目的底棲動(dòng)物密度占比如圖2所示。從分類單元數(shù)來看，江蘇省境內(nèi)125個(gè)采樣點(diǎn)的主要類群為腹足綱和昆蟲綱?；春印㈤L江和太湖流域各采集到67，32，27種底棲動(dòng)物。將優(yōu)勢度指數(shù)Y≥0.02作為優(yōu)勢種的判別標(biāo)準(zhǔn)，共在江蘇省范圍內(nèi)篩選出7種優(yōu)勢種，其中環(huán)棱螺屬有3種，圓田螺屬、水絲蚓屬和股蛤?qū)俑饔?種。

2.2 底棲動(dòng)物完整性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2.1 參照點(diǎn)分布

根據(jù)本文所提出的參照點(diǎn)篩選標(biāo)準(zhǔn)，在江蘇省境內(nèi)35條河共計(jì)125個(gè)采樣點(diǎn)中共篩選出參照點(diǎn)26個(gè)，受損點(diǎn)99個(gè)。3個(gè)流域中均有參照點(diǎn)分布，淮河、長江、太湖流域的參照點(diǎn)占比分別為22.22%，22.73%和13.64%。相較之下，淮河流域和長江流域的占比相近，太湖流域的參照點(diǎn)占比明顯減小。

2.2.2 核心參數(shù)篩選結(jié)果

對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行分布范圍檢驗(yàn)，其中參數(shù)A8、A16因0值點(diǎn)過多被剔除，參數(shù)A6、A7、A9、A17因分布范圍過窄被剔除，其余26個(gè)參數(shù)進(jìn)入敏感性分析。

敏感性分析中，根據(jù)箱線圖的結(jié)果（圖3，只展示IQ值≥2的參數(shù)），A1、A2、A5、A18、A19、A22、A28、A30、A32共9個(gè)參數(shù)IQ值≥2，說明參數(shù)在參照點(diǎn)和受損點(diǎn)具有顯著差異，進(jìn)入相關(guān)性分析，其余參數(shù)被剔除。

Spearman相關(guān)性分析的結(jié)果（表2）表明，在物種豐富度類別的參數(shù)中，A1、A2和A5均顯著相關(guān)（r＞0.70，p＜0.01），其中A1總分類單元數(shù)所包含的物種豐富度信息最多，保留該參數(shù)，剔除掉A2和A5；在類群相對(duì)豐度類別的參數(shù)中，A18和A19顯著相關(guān)（r=0.71，p＜0.01），A19前3位優(yōu)勢分類單元百分比所包含的類群相對(duì)豐度所包含的信息更多，保MgEDwr/+0Gp0ukMMLxGa1w==留該參數(shù)，剔除掉A18；敏感和耐污類群、功能攝食類群兩個(gè)類別中分別都只有一個(gè)參數(shù)進(jìn)入相關(guān)性分析，即A22耐污類群分類單元數(shù)和A28刮食者分類單元數(shù)，均保留；多樣性指數(shù)類別中A30和A32顯著相關(guān)（r=0.87，p＜0.01），A30與其余參數(shù)的相關(guān)性比A32略大，所以剔除A30，保留A32Margalef指數(shù)。

2.2.3 B-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果

江蘇省境內(nèi)35條評(píng)價(jià)河流的B-IBI均值為2.43，平均評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”。其中，淮河流域的B-IBI指數(shù)均值為2.52，流域整體評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”，共有13個(gè)采樣點(diǎn)顯示為“優(yōu)”等級(jí)，13個(gè)采樣點(diǎn)為“劣”等級(jí)；長江流域的B-IBI指數(shù)均值為2.05，流域整體評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”，共有2個(gè)采樣點(diǎn)顯示為“優(yōu)”等級(jí)，5個(gè)采樣點(diǎn)為“劣”等級(jí)；太湖流域的B-IBI指數(shù)平均值為2.45，流域整體評(píng)價(jià)等級(jí)為“中”，共有2個(gè)采樣點(diǎn)顯示為“優(yōu)”等級(jí)，3個(gè)采樣點(diǎn)為“劣”等級(jí)。

3 討 論

3.1 底棲動(dòng)物完整性指數(shù)評(píng)價(jià)體系校驗(yàn)

運(yùn)用與敏感性分析中的箱線圖IQ值法校驗(yàn)B-IBI指數(shù)在參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的分布情況，結(jié)果如圖4所示，B-IBI指數(shù)的IQ值為3，即B-IBI指數(shù)在參照點(diǎn)和受損點(diǎn)之間存在顯著差異，說明該評(píng)價(jià)體系構(gòu)建合理，結(jié)果可靠。所有采樣點(diǎn)B-IBI評(píng)價(jià)等級(jí)的個(gè)數(shù)和占比（表3）在數(shù)據(jù)上呈均勻散布，表明該次評(píng)價(jià)結(jié)果能夠較好地反映評(píng)價(jià)河流的健康狀況。

從篩選出的參照點(diǎn)和受損點(diǎn)分布情況來看，淮河、長江、太湖流域均有分布。其中淮河流域的采樣點(diǎn)分布眾多，其參照點(diǎn)個(gè)數(shù)也最多；太湖流域參照點(diǎn)占比比淮河流域與長江流域明顯減少，推測是因?yàn)樘饔虻慕线\(yùn)河、吳淞江、太浦河等河流船舶來往頻繁，人類活動(dòng)強(qiáng)度較高。馬廷婷［13］、Wu［31］等對(duì)太湖流域河流構(gòu)建的P-IBI結(jié)果都表明，太湖流域的河流水質(zhì)狀況普遍較差，并且Wu的P-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果能夠與水質(zhì)指數(shù)WQI的結(jié)果相吻合。以上研究結(jié)果與本次參照點(diǎn)的分布大致相符，但基于底棲動(dòng)物完整性指數(shù)的河流健康評(píng)價(jià)并不完全與參照點(diǎn)或水質(zhì)參數(shù)的分布規(guī)律吻合，需要結(jié)合環(huán)境因子進(jìn)一步探究其分布特征及原因。

3.2 底棲動(dòng)物完整性指數(shù)與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

將B-IBI指數(shù)與所檢測的環(huán)境因子做Pearson相關(guān)性分析。表4結(jié)果表明，B-IBI指數(shù)與棲境多樣性、NH3-N、PO3-4-P、流速和透明度呈顯著正相關(guān)，與其余的環(huán)境因子相關(guān)程度不明顯。根據(jù)張又等的研究，棲境多樣性可以作為底棲動(dòng)物生物多樣性的指示因子，底棲動(dòng)物分類單元數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)會(huì)隨著棲境多樣性的升高而穩(wěn)步上升［23］，而本次構(gòu)建的B-IBI指數(shù)的核心參數(shù)中包含分類單元數(shù)，且在相關(guān)性分析中，Shannon-Wiener指數(shù)與Margalef指數(shù)呈顯著正相關(guān)，這是B-IBI指數(shù)與棲境多樣性呈正相關(guān)的直接原因。而棲境的多樣性高，底棲動(dòng)物的生存空間就得到了擴(kuò)大，相應(yīng)地，底棲動(dòng)物的密度和多樣性也得到了提升［24］，這與空間異質(zhì)性理論也相吻合［32-33］。

氮、磷營養(yǎng)鹽是限制大型底棲動(dòng)物的主要營養(yǎng)鹽類型，其中氮又是更為主要的限制因子［34］。本研究中B-IBI指數(shù)與NH3-N、PO3-4-P呈較弱的顯著正相關(guān)，表明一定范圍內(nèi)NH3-N、PO3-4-P的上升可以促進(jìn)底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。有研究表明，某些情況下，底棲動(dòng)物的總量和總氮的關(guān)系甚至可以用線性回歸方程進(jìn)行表示［35］，但N、P營養(yǎng)鹽如果超過各自閾值時(shí)會(huì)導(dǎo)致大型底棲無脊椎動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重退化［36］。本次研究中滁河的B-IBI評(píng)價(jià)等級(jí)為“差”，其TN、NH3-N，以及PO3-4-P都接近本次所有采樣點(diǎn)中的最高水平，而B-IBI評(píng)分反而較低，其底棲動(dòng)物類群主要由耐污類群構(gòu)成，也顯示過高濃度的N、P營養(yǎng)鹽會(huì)抑制底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)發(fā)展平衡。

本次分析發(fā)現(xiàn)B-IBI指數(shù)與流速和透明度也呈顯著正相關(guān)。在一定范圍內(nèi)，水流的流速能夠更新水體，利于敏感類群的生存［37］。而水體透明度能影響水生植物，水生植物與底棲動(dòng)物之間又有相互作用關(guān)系，所以顯現(xiàn)出了B-IBI與透明度的相關(guān)性。有研究表明，水生植物為軟體動(dòng)物（特別是腹足綱）提供了繁殖場所和生活環(huán)境；反之，螺類的攝食行為能夠去除水生植物上附著的藻類，能凈化水質(zhì)，提高水體透明度［38］。有相關(guān)研究表明，物種豐富度、生物量和多樣性指數(shù)與流速和透明度呈顯著正相關(guān)［39］，而本次構(gòu)建的B-IBI核心參數(shù)中含有豐富度指數(shù)，且多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)顯著正相關(guān)（表2），也解釋了B-IBI與透明度的相關(guān)關(guān)系。

進(jìn)一步對(duì)核心參數(shù)與環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，刮食者分類單元數(shù)與CODMn呈弱顯著正相關(guān)（r=0.201，p=0.025）。刮食者主要攝食各種營固著生活的生物類群，部分也會(huì)以附著的藻類、菌類和底質(zhì)中的有機(jī)物質(zhì)為食，因此可以承受一定程度的水體污染［40-42］。CODMn是反應(yīng)水體中有機(jī)污染程度的環(huán)境因子，而本次采樣中的刮食者主要為中腹足目的銅銹環(huán)棱螺、梨形環(huán)棱螺和中華圓田螺等耐污類群，這與現(xiàn)有研究結(jié)果也相吻合［43-44］。

3.3 B-IBI指數(shù)的空間分布特征

對(duì)淮河、長江和太湖流域各采樣點(diǎn)底棲動(dòng)物的總分類單元數(shù)和B-IBI指數(shù)采用單因素ANOVA分析，判斷3個(gè)流域是否具有顯著性差異［45］。結(jié)果顯示，顯著性（P）均大于0.05，即在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上，3個(gè)流域的總分類單元數(shù)（F=1.820，P=0.166）和B-IBI指數(shù)（F=1.016，P=0.365）不存在顯著性差異。江蘇省地勢平坦，低海拔平原和低海拔臺(tái)地面積占比之和超過95%。而丘陵和小起伏山地之和占比不足8%，僅零星分布于東北部連云港、西南部南京、鎮(zhèn)江以及南部太湖等附近［46］。因此三大流域地理?xiàng)l件類似，無明顯差異，這與本次底棲動(dòng)物的調(diào)查分析結(jié)果相一致，也證明為3個(gè)流域構(gòu)建同一個(gè)B-IBI評(píng)價(jià)體系是可行的。

各采樣點(diǎn)B-IBI指數(shù)的評(píng)價(jià)等級(jí)如圖5（a）所示，利用普通克里金法（Ordinary Kriging）對(duì)未知區(qū)域B-IBI指數(shù)的取值進(jìn)行線性無偏最優(yōu)估計(jì)［47］，用以分析底棲動(dòng)物生物完整性的分布規(guī)律，結(jié)果如圖5（b）所示。總體上，江蘇省東部的底棲動(dòng)物完整性要好于西部，北部要好于南部。

淮河流域B-IBI均值為2.52，等級(jí)為“中”。其中西部河流B-IBI的評(píng)價(jià)等級(jí)為“差”和“劣”的采樣點(diǎn)較為集中；東部河流評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”和“良”的采樣點(diǎn)較多。但相對(duì)地，東部采樣點(diǎn)的布設(shè)密度較西部更小。其中通榆河有8個(gè)采樣點(diǎn)的評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”或“良”，廢黃河、蘇北灌溉總渠也有6個(gè)采樣點(diǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)在“良”以上。由圖5（b）可以看出，整體上，淮河流域東部以及西北部河流健康狀況較好，主要處于鹽城市、南通市等地。有研究表明，鹽城夏季的有機(jī)污染指數(shù)和富營養(yǎng)化指數(shù)低于春秋季［48］，是水生態(tài)健康狀況較好的原因之一。中部以及西南部河流健康狀況較差，根據(jù)已有文獻(xiàn)［49］，洪澤湖附近存在來自城鎮(zhèn)污水、工業(yè)廢水等復(fù)合污染，表層沉積物中的Ni、Zn、Cr和As可能會(huì)對(duì)底棲動(dòng)物產(chǎn)生不利影響。

長江流域B-IBI均值為2.05，等級(jí)為“中”。位于長江流域西南部的水陽江和西部的秦淮河水生態(tài)健康狀況都良好，其采樣點(diǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)均為“良”。西部的滁河B-IBI評(píng)價(jià)等級(jí)為“差”，其水質(zhì)理化參數(shù)顯示TN、NH3-N和PO3-4-P均遠(yuǎn)高于平均水平。長江江蘇段位于鎮(zhèn)江、揚(yáng)州和南通附近的采樣點(diǎn)B-IBI評(píng)價(jià)等級(jí)高于其他采樣點(diǎn)，這與現(xiàn)有調(diào)查與環(huán)境因子相關(guān)分析的結(jié)果基本一致［3，50-51］。鎮(zhèn)江段大部分保留有自然土質(zhì)護(hù)坡，使得棲境多樣性得到保護(hù)［51］，是B-IBI評(píng)分較高的原因。揚(yáng)州和南通近年來搬遷整改沿江工廠，大力治理水生態(tài)環(huán)境，故水生態(tài)健康水平較高，與現(xiàn)有浮游植物完整性指數(shù)（P-IBI）評(píng)價(jià)結(jié)果相同［3］。其余采樣點(diǎn)棲境較為單一，多為人工修筑的護(hù)坡，且河道有大型船只頻繁通過，破壞了底棲動(dòng)物的棲息環(huán)境［52］，導(dǎo)致部分采樣點(diǎn)的底棲動(dòng)物種類較少，從而影響了底棲動(dòng)物的完整性指數(shù)。而長江的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)在長江流域所有采樣點(diǎn)中占比很大，因此長江流域的B-IBI指數(shù)平均值要低于淮河流域和太湖流域。

太湖流域B-IBI均值為2.45，等級(jí)為“中”。B-IBI評(píng)價(jià)等級(jí)較高的采樣點(diǎn)集中于流域中部的常州市，以及南部的蘇州市。常州市在武進(jìn)區(qū)、金壇區(qū)等地設(shè)立了水生態(tài)環(huán)境功能區(qū)，維持保護(hù)了水環(huán)境，故該地區(qū)B-IBI評(píng)價(jià)等級(jí)較高［53］。蘇州市是太湖水生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域之一，當(dāng)?shù)卣诔Ｊ焓谐菂^(qū)、吳江松陵城區(qū)等地開展河道水生態(tài)修復(fù)等方面的工程和項(xiàng)目，成效顯著［54-55］，B-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果也有所顯示。但望虞河、新溝河、新孟河等河流由于來往船只頻繁，水體可能因此受到船舶排放的氮磷污染物和重金屬元素的影響［56-58］，導(dǎo)致整個(gè)太湖流域敏感類群較少，屬于中腹足目和顫蚓目的耐污類群在密度上超過了85%，而雙翅目、襀翅目等敏感類群密度占比不足3%（圖2）。

對(duì)3個(gè)流域底棲動(dòng)物的密度進(jìn)行兩兩間One-way ANOSIM相似性分析（基于Bray-Curtis距離），結(jié)果表明，淮河與長江流域底棲動(dòng)物群落密度結(jié)構(gòu)存在顯著差異（r=0.109，p=0.036）。進(jìn)一步利用相似百分比（SIMPER）分析淮河和長江流域不同物種對(duì)密度差異的貢獻(xiàn)率，結(jié)果顯示（表5），兩個(gè)流域底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的差異主要由腹足綱（5種）、雙殼綱（2種）、軟甲綱（1種）和寡毛綱（1種）貢獻(xiàn)。除了秀麗白蝦（Exopalaemon modestus）和河蜆（Corbicula fluminea）的密度在長江流域稍大，淮河流域其余的物種密度均高于長江流域，且多為耐污類群。

總分類單元數(shù)、耐污類群物種數(shù)、豐富度指數(shù)作為B-IBI指數(shù)的核心參數(shù)，在淮河流域均遠(yuǎn)高于長江流域，這是淮河流域B-IBI均值比長江流域高的重要原因之一。以上分析表明，長江沿岸高度的城市化和航運(yùn)已經(jīng)影響大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)，對(duì)河流水生態(tài)健康造成了一定負(fù)面影響。

4 結(jié) 論

本研究篩選出的參照點(diǎn)在淮河、長江、太湖流域均有分布，箱線圖IQ值法校驗(yàn)結(jié)果表明B-IBI指數(shù)在參照點(diǎn)和受損點(diǎn)的之間存在顯著差異，B-IBI指數(shù)分散均勻，表明構(gòu)建的底棲動(dòng)物完整性指數(shù)能反映出各采樣點(diǎn)的實(shí)際情況，對(duì)河流健康程度進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。

B-IBI指數(shù)與棲境多樣性、NH3-N、PO3-4-P和水體透明度顯著正相關(guān)，刮食者分類單元數(shù)與CODMn呈弱顯著相關(guān)。在一定范圍內(nèi)，NH3-N和PO3-4-P的濃度提升能促進(jìn)底棲動(dòng)物的群落發(fā)展，但超過一定閾值會(huì)嚴(yán)重影響敏感類群的生存，破壞群落結(jié)構(gòu)平衡。

江蘇省底棲動(dòng)物完整性評(píng)價(jià)整體處于“中”等級(jí)，淮河流域東部、西北部，長江流域西南部和太湖流域中部的評(píng)價(jià)結(jié)果良好?；春优c長江流域底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異，表明長江流域的底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到城市化和航運(yùn)的影響，與B-IBI指數(shù)表現(xiàn)結(jié)果相吻合。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 鄭琳琳，王在峰.生物學(xué)評(píng)價(jià)在水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中的應(yīng)用［C］∥2015年中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷）.南京：中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)，2015：4.

［2］ KARR J R.Assessment of Biotic Integrity Using Fish Communities［J］.Fisheries，1981，6（6）：21-27.

［3］ 劉凌，朱燕，李博韜，等.基于MBFG分類法的長江江蘇段浮游植物生物完整性評(píng)價(jià)［J］.水資源保護(hù)，2020，36（4）：13-20.

［4］ 范林潔.基于底棲動(dòng)物生物完整性指數(shù)（B-IBI）的江蘇省湖泊生態(tài)健康評(píng)價(jià)研究［D］.南京：河海大學(xué)，2022.

［5］ 葉奇青，甘燕，趙鑫瑩，等.基于生物完整性指數(shù)的秦淮河水生態(tài)健康評(píng)估研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2023，43（10）：407-418.

［6］ BOZZETTI M，SCHULZ U H.An index of biotic integrity based on fish assemblages for subtropical streams in southern Brazil［J］.Hydrobiologia，2004，529（1）：133-144.

［7］ OBERDORFF T，HUGHES R M.Modification of an index of biotic integrity based on fish assemblages to characterize rivers of the Seine Basin，F(xiàn)rance［J］.Hydrobiologia，1992，228（2）：117-130.

［8］ WEIGEL B M，HENNE L J，MARTíNEZ-RIVERA L M.Macroinvertebrate-based index of biotic integrity for protection of streams in west-central Mexico［J］.Journal of the North American Benthological Society，2002，21（4）：686-700.

［9］ SCHMITTER-SOTO J J，RUIZ-CAUICH L E，HERRERA R L，et al.An index of biotic integrity for shallow streams of the Hondo River basin，Yucatan Peninsula［J］.Science of The Total Environment，2011，409（4）：844-852.

［10］彭定華，劉哲，張彥崢，等.水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及在黃河流域的應(yīng)用進(jìn)展［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2023，39（2）：41-54.

［11］謝志偉.應(yīng)用生物完整性指數(shù)（IBI）評(píng)價(jià)長江口生態(tài)健康狀況［D］.上海：上海海洋大學(xué)，2023.

［12］陳宇飛，嚴(yán)航，夏霆，等.基于浮游動(dòng)物生物完整性指數(shù)的太湖流域生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)［J］.南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，44（3）：335-343，356.

［13］馬廷婷，范亞民，李寬意，等.基于浮游植物完整性指數(shù)的太湖主要河口生態(tài)健康評(píng)價(jià)［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，37（4）：501-508.

［14］張穎，胡金，萬云，等.基于底棲動(dòng)物完整性指數(shù)B-IBI的淮河流域水系生態(tài)健康評(píng)價(jià)［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，30（3）：300-305.

［15］簡文杰，張斌興，羅洪波，等.基于B-IBI的長江源生態(tài)健康評(píng)價(jià)［J］.人民長江，2023，54（11）：31-35.

［16］李晴，張夢悅，于明喬，等.東莞城市河流大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及影響因子［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2024，33（1）：101-110.

［17］王燕妮，田伊林，劉雨薇，等.新疆鞏乃斯河枯、豐水期大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子的關(guān)系［J］.生態(tài)科學(xué)，2022，41（5）：208-218.

［18］常聞捷，劉媛，逄勇，等.望虞河西岸水生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同效應(yīng)評(píng)價(jià)［J］.人民長江，2024，55（7）：35-43.

［19］王業(yè)耀.中國流域常見水生生物圖集［M］.北京：科學(xué)出版社，2020.

［20］王俊才，王新華.中國北方搖蚊幼蟲［M］.北京：中國言實(shí)出版社，2011.

［21］RICHOUX P，BOURNAUD M，USSEGLIO-POLATERA P，等.淡水無脊椎動(dòng)物系統(tǒng)分類、生物及生態(tài)學(xué)［M］.劉威，王旭濤，黃少峰，譯.北京：中國水利水電出版社，2015.

［22］國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.第4版.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

［23］張又，蔡永久，張穎，等.河流大型底棲動(dòng)物對(duì)環(huán)境壓力的響應(yīng)：以太湖、巢湖流域?yàn)槔跩］.湖泊科學(xué)，2021，33（1）：204-217.

［24］張又.江淮中下游河湖大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及對(duì)環(huán)境壓力的響應(yīng)［D］南京：河海大學(xué)，2016.

［25］渠曉東，劉志剛，張遠(yuǎn).標(biāo)準(zhǔn)化方法篩選參照點(diǎn)構(gòu)建大型底棲動(dòng)物生物完整性指數(shù)［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，32（15）：4661-4672.

［26］吳俊燕，趙永晶，王洪鑄，等.基于底棲動(dòng)物生物完整性的武漢市湖泊生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)［J］.水生態(tài)學(xué)雜志，2021，42（5）：52-61.

［27］章運(yùn)超，朱孔賢，柴朝暉，等.基于大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)的龍感湖健康評(píng)價(jià)［J］.長江科學(xué)院院報(bào)，2023，40（6）：21-28，34.

［28］張宇航，顏旭，姜兵琦，等.應(yīng)用底棲動(dòng)物完整性指數(shù)評(píng)價(jià)北京市河流水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量［J］.湖泊科學(xué)，2023，35（6）：2010-2022.

［29］張遠(yuǎn)，徐成斌，馬溪平，等.遼河流域河流底棲動(dòng)物完整性評(píng)價(jià)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007（6）：919-927.

［30］BARBOUR M T，GERRITSEN J，GRIFFITH G E，et al.A framework for biological criteria for Florida streams using benthic macroinvertebrates［J］.Journal of the North American Benthological Society，Lawrence：North Amer Benthological Soc，1996，15（2）：185-211.

［31］WU Z，KONG M，CAI Y，et al.Index of biotic integrity based on phytoplankton and water quality index：Do they have a similar pattern on water quality assessment？ A study of rivers in Lake Taihu Basin，China［J］.Science of The Total Environment，2019，658：395-404.

［32］TEWS J，BROSE U，GRIMM V，et al.Animal species diversity driven by habitat heterogeneity/diversity：the importance of keystone structures［J］.Journal of Biogeography，2004，31（1）：79-92.

［33］HUSTON M.A general hypothesis of species diversity［J］.The American Naturalist，The University of Chicago Press，1979，113（1）：81-101.

［34］PERRIN C J，RICHARDSON J S.N and P limitation of benthos abundance in the Nechako River，British Columbia［J］.Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences，1997，54（11）：2574-2583.

［35］陳其羽，梁彥齡，吳天惠.武漢東湖底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)的研究［J］.水生生物學(xué)集刊，1980（1）：41-56.

［36］吳東浩，于海燕，吳海燕，等.基于大型底棲無脊椎動(dòng)物確定河流營養(yǎng)鹽濃度閾值：以西苕溪上游流域?yàn)槔跩］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21（2）：483-488.

［37］許晨.長白山源頭溪流大型底棲動(dòng)物群落特征初步研究［D］.長春：東北師范大學(xué)，2018.

［38］劉保元，邱東茹，吳振斌.富營養(yǎng)淺湖水生植被重建對(duì)底棲動(dòng)物的影響［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，1997（4）：323-327.

［39］RIEUX A，WEILL P，MOUAZE D，et al.Threshold of motion and settling velocities of mollusc shell debris：Influence of faunal composition［J］.Sedimentology，2019，66（3）：895-916.

［40］孟瑤.七星河自然保護(hù)區(qū)大型底棲動(dòng)物功能群特征及其時(shí)空變化研究［D］.哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2020.

［41］韓潔，宋蒙蒙，張杰，等.渾河流域大型底棲動(dòng)物攝食功能群對(duì)棲息地環(huán)境的選擇適應(yīng)性［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，39（6）：2013-2020.

［42］陳慈，朱昆鵬，劉玥，等.流溪河底棲動(dòng)物功能攝食類群組成及其水生態(tài)指示作用［J］.人民珠江，2022，43（9）：1-10.

［43］朱晨曦，莫康樂，唐磊，等.漓江大型底棲動(dòng)物功能攝食類群時(shí)空分布及生態(tài)效應(yīng)［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，40（1）：60-69.

［44］壽鹿，曾江寧，廖一波，等.甌江口海域大型底棲動(dòng)物分布及其與環(huán)境的關(guān)系［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20（8）：1958-1964.

［45］劉瑞艷.陽澄湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)分析及水生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)研究［D］.南京：河海大學(xué)，2023.

［46］盧其垡，葛榮存，高亦遠(yuǎn).基于ASTER GDEM的江蘇省地貌類型分類［J］.現(xiàn)代測繪，2020，43（2）：54-57.

［47］張夢笛，呂粼，金狄狄，等.象山港大型底棲動(dòng)物生產(chǎn)力空間插值及模型比較［J］.生態(tài)科學(xué)，2017，36（4）：21-29.

［48］許海華，丁言者，李麗花，等.鹽城近岸海域水質(zhì)分布特征及富營養(yǎng)化研究［J］.海洋開發(fā)與管理，2023，40（8）：97-104.

［49］丁平，張麗娟，吳慶瑤，等.淮河江蘇段沉積物重金屬的分布特征、來源解析及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)［J］.環(huán)境化學(xué)，2023，42（2）：425-434.

［50］陳校輝.長江江蘇段水生生物調(diào)查與研究［D］.南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

［51］吳聰，徐靖，銀森錄，等.長江下游南京段至河口近岸帶底棲動(dòng)物分布格局及影響因素［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2019，25（3）：553-560.

［52］江慧，陳惟肖.江蘇省長江岸線管控分區(qū)與措施研析［J］.環(huán)境影響評(píng)價(jià)，2019，41（4）：16-19.

［53］翟康，李嘉義，袁逸，等.常州市太湖流域水生態(tài)環(huán)境功能區(qū)水污染源排放情況分析［J］.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2021（3）：41-45.

［54］張金萍，金文龍.蘇州市吳中區(qū)太湖流域水環(huán)境綜合治理分析［J］.中國資源綜合利用，2023，41（1）：202-204.

［55］吳丹.流域水利發(fā)展水平評(píng)價(jià)方法研究：以淮河流域?yàn)槔跩］.資源科學(xué)，2016，38（7）：1323-1335.

［56］謝孟星，陳志浩，許彬，等.望虞河西岸河網(wǎng)區(qū)沉積物營養(yǎng)鹽和重金屬污染時(shí)空分布特征［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2022，38（4）：174-182.

［57］吳忠，朱明成，王津，等.太湖流域典型支溝生態(tài)環(huán)境調(diào)查研究：以新溝河為例［J］.人民長江，2018，49（19）：33-38，45.

［58］姚琦，黎明杰，麻林，等.基于大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)與綜合生物指數(shù)的水生態(tài)評(píng)價(jià)：以東洞庭湖為例［J/OL］.中國環(huán)境科學(xué)，1-15［2024-07-17］.https：∥doi.ORG/10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20231130.001.

（編輯：黃文晉）

Biological integrity and distributional characteristics of macrobenthos in rivers of Jiangsu Province

YANG Chenjun1，LIU Ling1，2，ZOU Yiqian1，JIANG Feng1，ZHANG Shunting1，HUANG Yanfen1

（1.College of Hydrology and Water Resources，Hohai University，Nanjing 210098，China； 2.School of Geography and Remote Sensing，Hohai University，Nanjing 210098，China）

Abstract：

Macrobenthos is a key indicator organism to the aquatic environment，and its integrity and community structure can reflect the ecological health of water bodies.This paper reports on a study of 35 rivers （125 sampling sites） in the Huaihe River，Changjiang River and Taihu Lake Basin in Jiangsu Province territory.The study was conducted during the water-abundance period in 2023，aiming to investigate and analyze macrobenthos，water environment indicators，and habitat conditions，and calculate the macrobenthos biological integrity index （B-IBI）.A total of 26 reference points and 5 core parameters were screened.The B-IBI index scores were assigned using the ratio method.A correlation analysis was conducted between the B-IBI index and environmental factors.The health status of the river was evaluated by spatially interpolating the B-IBI index using the ordinary kriging method.The results demonstrate that：① the B-IBI index has a significant positive correlation with habitat diversity，NH3-N，PO43--P，flow velocity，and transparency.Additionally，the number of scrapers shows a weak but significant positive correlation with CODMn.The results indicate that scrapers are capable of enduring a certain level of water pollution.An increase in habitat diversity and water transparency promotes the integrity and stability of the macrobenthos community structure.NH3-N and PO43--P have a positive impact on benthic fauna within a specific range，but surpassing the threshold leads to the degradation of the benthic fauna community structure.② The overall health of the 35 rivers is better in the east and north than in the west and south.The sampling sites with good health are mainly concentrated in the eastern and northwestern parts of the Huaihe River Basin，the southwestern part of the Changjiang River Basin，and the central part of the Taihu Lake Basin.③ The ANOSIM similarity and SIMPER analyses reveal significant differences in the density and structure of benthic communities between the Huaihe River Basin and Changjiang River Basin.The results also indicated that urbanization and shipping activities along the Changjiang River have an impact on the structure of benthic communities.

Key words：

macrobenthos； biological integrity； distributional characteristics； community structure； ecological health assessment；Jiangsu Province