嘉陵江梯級庫區魚類生物完整性指數(FIBI)評價研究

任麗平

(西華師范大學，四川 南充 637009)

生物完整性(biological integrity)不僅是生物自身生存狀態的體現，也是對生物生存環境質量的一種反映．1981年，Karr［1］提出了采用生物完整性指數(Index of Biotic Integrity，IBI)來評價水環境的質量．IBI 首先是以魚類為研究對象建立起來的，魚類生物完整性指數(fish-index of biotic integrity FIBI)最初被應用于美國中西部的溪流和河流，眾多的學者運用了魚類生物完整性指數(FIBI)來判斷水體狀況，并多次對該方法的優缺點進行了論證［2，3，4］，普遍認為魚類是一種優良的評價水生生態系統健康的生物類群．相對于其他水生生物而言，魚類的存在更普遍，與人類生活關系更密切、鑒定相對更容易．同時大多數魚類生活史較長，化學污染物的存在、水體質量以及流域的生境變動等都能夠在部分魚類個體出現直觀病變或數量、種類組成等特征的改變．采用魚類進行監測、分析環境，不僅數據獲得更容易、更詳細，根據魚類的相關信息還可以較為準確的推測影響因子在研究區域內產生的影響程度，對魚類群聚的分析，可以綜合反映流域的生境變動及其趨勢．因此，使用魚類生物完整性指數來評價水生生態系統健康被國外廣泛應用，并被證實適用于許多水體的評價，且其敏感度多優于其他生態評估方法［5］．然而目前，國內對生物完整性的研究大多以浮游生物和底棲無脊椎動物為研究對象，基于魚類生物完整性指數(FIBI)評價研究較少［6，7］．盡管世界各地廣為使用魚類生物完整性指數(FIBI)評價法，但各個地區魚類區系存在差異，河流自然狀況也有較大不同，當FIBI 應用于一個新的區域時，需要全面考慮評價區域的實際情況，評價的各個環節必須因地制宜．

嘉陵江水生生物資源豐富，特別是魚類資源，上個世紀統計有156 種，其中屬于長江上游特有魚類有40種，有少數種類為嘉陵江特有種．1995 嘉陵江從北向南，規劃建設相互銜接的15 級梯級航電工程，其中四川有13 個．嘉陵江梯級航電樞紐工程的開發，對當地的生態環境、生物多樣性和水質帶來較大的影響，尤其是近年來隨著經濟的發展和人口的增長以及資源的過度開發，該地區的環境污染不斷加劇，生態環境日益惡化，生物多樣性急劇喪失，其中突出的環境問題主要是對魚類的生境的破壞，魚類洄游受阻，從而影響到嘉陵江水系的魚類資源，嚴重影響了該流域的生態環境和可持續發展．本研究結合國內外河流生態系統魚類完整性評價的指標，初步構建嘉陵江基于魚類生物完整性指數(FIBI)評價指標體系，并將其用于對該河段梯級庫區的評價，探討嘉陵江魚類完整性現狀和評價該水體生態系統的健康狀態，促進魚類生物完整性指數(FIBI)在我國較大地理區域尺度的應用，推進嘉陵江環境質量監測和管理．

1 研究方法

1．1 嘉陵江魚類資源的調查方法

選擇嘉陵江梯級開發段的12 個庫區，從上游到下游依次為亭子口航電樞紐庫區、蒼溪航電樞紐庫區、沙溪航電樞紐庫區、金銀臺航電樞紐庫區、紅巖子航電樞紐庫區、新政航電樞紐庫區、金溪航電樞紐庫區、鳳儀航電樞紐庫區、小龍門航電樞紐庫區、青居航電樞紐庫區、東西關航電樞紐庫區、桐子壕航電樞紐庫區設置12 個采樣點，2010年01月至2011年03月，對整個嘉陵江梯級開發庫區魚類資源進行全面調查，采集方法為網具法、市場購買和訪問漁民法，采集的魚類標本用酒精或福爾馬林固定，依據《四川魚類志》、《中國動物志:硬骨魚綱鯉行目》和《中國淡水魚類檢索》對標本進行分類鑒定，結合西華師范大學館藏資料和公開發表的文獻，整理出嘉陵江梯級庫區現有魚類資源．

1．2 構建嘉陵江魚類生物完整性指數(FIBI)指標體系

根據研究對象的生態系統特點，以及數據的可獲得性等情況，魚類生物完整性指數，可以選擇5 -12 個指標進行評價［8，9］，經Fausch 等人構建的指標體系被相對廣泛的使用［10］．

嘉陵江魚類生物完整性指數(FIBI)評價初選指標設置遵循全面性和適用性的原則，根據國內外相關作者對不同國家和地區魚類IBI 指標體系的總結，借鑒國內外基于魚類的IBI 研究所使用的指標設置，采用包括魚類組成、數量、耐受性、營養結構、健康狀況和繁殖共位群等6 個方面的指標來確定備選項．借鑒長江上、中游河段的魚類生物完整性指標體系［11］，根據嘉陵江四川段水域生態環境影響因素及魚類組成特征，從備選指標中篩除因資料收集不全以及研究水平不足的指標;對高度相關的評價指標，只保留其中信息包含量最大的那個指標，然后從備選項中選定目前最能表達嘉陵江梯級庫區魚類群聚特征的10 個參數(見表1)，評分標準參照Karr［12］的3 個層次5 分、3 分、1 分計分法．

表1 適合嘉陵江的FIBI 參數和賦分標準Tab．1 Adaptable FIBI system of Jialing River

2 魚類生物完整性指數(FIBI)評價及結果

對嘉陵江亭子口庫區至桐子壕庫區的魚類進行調查，獲得魚類標本263 號，分屬于4 目7 科26 種;訪問21種;并購買部分魚類作為標本收藏于魚類標本庫．統計相關結果，對照表1 魚類生物完整性指數(FIBI)的參數及賦分標準和Moyle ＆ Randall［13］的FIBI 總分計算方法，即:FIBI 總分=各指標總分/指標個數×12．綜合所選指標的分值得出采樣點的FIBI 值，按照Karr［12］的6 個等級:極好、好、一般、差、極差和沒有魚的標準，評價嘉陵江魚類生態狀況．嘉陵梯級開發段FIBI 評價結果見表2，生物完整性評分為36．

表2 嘉陵江FIBI 參數統計結果Tab．2 FIBI system statistical results of Jialing River

對照Karr［12］的評價標準，嘉陵江梯級開發庫區魚類生物完整性評價等級為一般至差之間，接近差，評價結果表明魚類種類較少，主要為雜食性種類、適應多種棲息地的種類和耐受性強的種類或引進種類等．總體上看，嘉陵江四川段魚類生境受人為活動干擾嚴重．

由于梯級航電工程的實施和人類的活動，引起嘉陵江四川段水域環境的巨大變化，對水生生物和魚類帶來不同程度的不利影響，尤其是對魚類造成較大影響，魚類生境狀況較差，洄游場、產卵場、越冬場受到影響，激流性水域生活的魚類難以適應新的環境，珍稀保護魚類存活狀況差，魚類種類減少，本次在梯級庫區僅采集魚類26 種和訪問21 種，主要是雜食性種類、耐受性強的種類和適應多種棲息地的種類以及引進種類等占據優勢．總體上看，嘉陵江四川段魚類生境受梯級工程干擾嚴重，尤其是庫區．

3 FIBI 評價梯級開發河流的可行性和發展趨勢

我國是一個資源型和水質型缺水的國家，隨著社會經濟的發展和人類活動的進一步擴大，環境污染越來越嚴重，人為干擾對河流的影響更加錯綜復雜，河流生態狀況不容樂觀，急需采用類似魚類生物完整性評價方法進行環境監測和評估．本研究調查整理了嘉陵江梯級庫區魚類資源，根據嘉陵江梯級開發后的時空關系，建構了適合嘉陵江健康評價的魚類生物完整性指數(FIBI)體系．評價結果顯示，嘉陵江梯級庫區魚類生物完整性等級介于一般和差之間，魚類生態環境較差，這與實際情況相吻合．

理化監測和生物監測相結合才能更科學的反映生態系統的現狀，IBI 評價彌補了傳統水域環境質量監測只采用理化方法的不足．本文初步嘗試了梯級庫區的FIBI 評價，由于研究水平不足和資料收集不全等問題，今后FIBI 的研究可以從以下兩方面開展，一是進一步開展針對河流生態系統狀況和變化趨勢的FIBI 指標選擇研究，二是加強FIBI 評價標準的統一研究以及評價體系建構的方法研究，增強評價結果的科學性和可比性．

［1］ KARR J R，DUDLEY D R． Ecological perspective on water quality goals［J］． Environ Manage，1981，5:55 -68．

［2］ KARR J R，YANT P R，FAUCH K D，et al． Spatial and temporal variability of the index of biotic integrity in three midwestern streams［J］． Transactions of the American Fisheries Society，1987，116:1 -11．

［3］ BELPAIR C，SMOLDERS R，VANDEN AUWEELE I，et al． An index of biotic integrity characterizing fish populations and the ecological quality of Flandrian water bodies［J］． Hydrobiologia，2000，434:17 -33．

［4］ KOTZE P J． The ecological integrity of the Klip River and the development of a sensitivity weighted fish index of biotic integrity(SIBI)［D］．Johannesburg，South Africa:Rand Afrikans University，2002．

［5］ HUGHES R M，GAMMON J R． Longitudinal change in fish assemblages and water quality in the Willamette River，Oregon［J］．Transactions of the American Fisheries Society，1987，116:196 -209．

［6］ 鄭海濤．怒江中上游魚類生物完整性評價［D］． 華中農業大學碩士學位論文． 2006．

［7］ 朱 迪，常劍波．長江中游淺水湖泊生物完整性時空變化［J］．生態學報，2004，24(12):2762 -2766．

［8］ MILLER D L，LEONARD P M，Hughes R M，et al． Regional Applications of Biotic Integrity for Use in Water Resource Management［J］． Fisheries，1988，13:12 -20．

［9］ BEISEL J N，USSEGLIO P P，MORETEAU J C． The Spatial Heterogeneity of a River Bottom:A Key Factor Determining Macro in Vertebrate Communities［M］． Netherlands:Kluwer Academic Publishers，2000:163 -171．

［10］ FAUSCH K D，LYONS J D，ANGERMEIER P L，et al． Fish Communities as Indicators of Environmental Degradation［J］．American Fisheries Society Symposium，1990，8:123 -144．

［11］ 劉明典，陳大慶，段辛斌，等．應用魚類生物完整性指數評價長江中上游健康狀況［J］．長江科學院院刊，2010，27(2):1-10．

［12］ KARR J R，FAUSCH K D，ANGERMEIER P L，et al． Assessing Biological Integrity in Running Waters:A Method and its Rationale［M］．Illinois Natural History Survey，1986．

［13］ MOYLE P B，RANDALL P J． Evaluating the Biotic Integrity of Watersheds in the Sierra Nevada［J］． California Conservation Biology，1998，12:1318 -1326．