嘉陵江梯级库区鱼类生物完整性指数(FIBI)评价研究

任丽平

(西华师范大学，四川 南充 637009)

生物完整性(biological integrity)不仅是生物自身生存状态的体现，也是对生物生存环境质量的一种反映．1981年，Karr［1］提出了采用生物完整性指数(Index of Biotic Integrity，IBI)来评价水环境的质量．IBI 首先是以鱼类为研究对象建立起来的，鱼类生物完整性指数(fish-index of biotic integrity FIBI)最初被应用于美国中西部的溪流和河流，众多的学者运用了鱼类生物完整性指数(FIBI)来判断水体状况，并多次对该方法的优缺点进行了论证［2，3，4］，普遍认为鱼类是一种优良的评价水生生态系统健康的生物类群．相对于其他水生生物而言，鱼类的存在更普遍，与人类生活关系更密切、鉴定相对更容易．同时大多数鱼类生活史较长，化学污染物的存在、水体质量以及流域的生境变动等都能够在部分鱼类个体出现直观病变或数量、种类组成等特征的改变．采用鱼类进行监测、分析环境，不仅数据获得更容易、更详细，根据鱼类的相关信息还可以较为准确的推测影响因子在研究区域内产生的影响程度，对鱼类群聚的分析，可以综合反映流域的生境变动及其趋势．因此，使用鱼类生物完整性指数来评价水生生态系统健康被国外广泛应用，并被证实适用于许多水体的评价，且其敏感度多优于其他生态评估方法［5］．然而目前，国内对生物完整性的研究大多以浮游生物和底栖无脊椎动物为研究对象，基于鱼类生物完整性指数(FIBI)评价研究较少［6，7］．尽管世界各地广为使用鱼类生物完整性指数(FIBI)评价法，但各个地区鱼类区系存在差异，河流自然状况也有较大不同，当FIBI 应用于一个新的区域时，需要全面考虑评价区域的实际情况，评价的各个环节必须因地制宜．

嘉陵江水生生物资源丰富，特别是鱼类资源，上个世纪统计有156 种，其中属于长江上游特有鱼类有40种，有少数种类为嘉陵江特有种．1995 嘉陵江从北向南，规划建设相互衔接的15 级梯级航电工程，其中四川有13 个．嘉陵江梯级航电枢纽工程的开发，对当地的生态环境、生物多样性和水质带来较大的影响，尤其是近年来随着经济的发展和人口的增长以及资源的过度开发，该地区的环境污染不断加剧，生态环境日益恶化，生物多样性急剧丧失，其中突出的环境问题主要是对鱼类的生境的破坏，鱼类洄游受阻，从而影响到嘉陵江水系的鱼类资源，严重影响了该流域的生态环境和可持续发展．本研究结合国内外河流生态系统鱼类完整性评价的指标，初步构建嘉陵江基于鱼类生物完整性指数(FIBI)评价指标体系，并将其用于对该河段梯级库区的评价，探讨嘉陵江鱼类完整性现状和评价该水体生态系统的健康状态，促进鱼类生物完整性指数(FIBI)在我国较大地理区域尺度的应用，推进嘉陵江环境质量监测和管理．

1 研究方法

1．1 嘉陵江鱼类资源的调查方法

选择嘉陵江梯级开发段的12 个库区，从上游到下游依次为亭子口航电枢纽库区、苍溪航电枢纽库区、沙溪航电枢纽库区、金银台航电枢纽库区、红岩子航电枢纽库区、新政航电枢纽库区、金溪航电枢纽库区、凤仪航电枢纽库区、小龙门航电枢纽库区、青居航电枢纽库区、东西关航电枢纽库区、桐子壕航电枢纽库区设置12 个采样点，2010年01月至2011年03月，对整个嘉陵江梯级开发库区鱼类资源进行全面调查，采集方法为网具法、市场购买和访问渔民法，采集的鱼类标本用酒精或福尔马林固定，依据《四川鱼类志》、《中国动物志:硬骨鱼纲鲤行目》和《中国淡水鱼类检索》对标本进行分类鉴定，结合西华师范大学馆藏资料和公开发表的文献，整理出嘉陵江梯级库区现有鱼类资源．

1．2 构建嘉陵江鱼类生物完整性指数(FIBI)指标体系

根据研究对象的生态系统特点，以及数据的可获得性等情况，鱼类生物完整性指数，可以选择5 -12 个指标进行评价［8，9］，经Fausch 等人构建的指标体系被相对广泛的使用［10］．

嘉陵江鱼类生物完整性指数(FIBI)评价初选指标设置遵循全面性和适用性的原则，根据国内外相关作者对不同国家和地区鱼类IBI 指标体系的总结，借鉴国内外基于鱼类的IBI 研究所使用的指标设置，采用包括鱼类组成、数量、耐受性、营养结构、健康状况和繁殖共位群等6 个方面的指标来确定备选项．借鉴长江上、中游河段的鱼类生物完整性指标体系［11］，根据嘉陵江四川段水域生态环境影响因素及鱼类组成特征，从备选指标中筛除因资料收集不全以及研究水平不足的指标;对高度相关的评价指标，只保留其中信息包含量最大的那个指标，然后从备选项中选定目前最能表达嘉陵江梯级库区鱼类群聚特征的10 个参数(见表1)，评分标准参照Karr［12］的3 个层次5 分、3 分、1 分计分法．

表1 适合嘉陵江的FIBI 参数和赋分标准Tab．1 Adaptable FIBI system of Jialing River

2 鱼类生物完整性指数(FIBI)评价及结果

对嘉陵江亭子口库区至桐子壕库区的鱼类进行调查，获得鱼类标本263 号，分属于4 目7 科26 种;访问21种;并购买部分鱼类作为标本收藏于鱼类标本库．统计相关结果，对照表1 鱼类生物完整性指数(FIBI)的参数及赋分标准和Moyle ＆ Randall［13］的FIBI 总分计算方法，即:FIBI 总分=各指标总分/指标个数×12．综合所选指标的分值得出采样点的FIBI 值，按照Karr［12］的6 个等级:极好、好、一般、差、极差和没有鱼的标准，评价嘉陵江鱼类生态状况．嘉陵梯级开发段FIBI 评价结果见表2，生物完整性评分为36．

表2 嘉陵江FIBI 参数统计结果Tab．2 FIBI system statistical results of Jialing River

对照Karr［12］的评价标准，嘉陵江梯级开发库区鱼类生物完整性评价等级为一般至差之间，接近差，评价结果表明鱼类种类较少，主要为杂食性种类、适应多种栖息地的种类和耐受性强的种类或引进种类等．总体上看，嘉陵江四川段鱼类生境受人为活动干扰严重．

由于梯级航电工程的实施和人类的活动，引起嘉陵江四川段水域环境的巨大变化，对水生生物和鱼类带来不同程度的不利影响，尤其是对鱼类造成较大影响，鱼类生境状况较差，洄游场、产卵场、越冬场受到影响，激流性水域生活的鱼类难以适应新的环境，珍稀保护鱼类存活状况差，鱼类种类减少，本次在梯级库区仅采集鱼类26 种和访问21 种，主要是杂食性种类、耐受性强的种类和适应多种栖息地的种类以及引进种类等占据优势．总体上看，嘉陵江四川段鱼类生境受梯级工程干扰严重，尤其是库区．

3 FIBI 评价梯级开发河流的可行性和发展趋势

我国是一个资源型和水质型缺水的国家，随着社会经济的发展和人类活动的进一步扩大，环境污染越来越严重，人为干扰对河流的影响更加错综复杂，河流生态状况不容乐观，急需采用类似鱼类生物完整性评价方法进行环境监测和评估．本研究调查整理了嘉陵江梯级库区鱼类资源，根据嘉陵江梯级开发后的时空关系，建构了适合嘉陵江健康评价的鱼类生物完整性指数(FIBI)体系．评价结果显示，嘉陵江梯级库区鱼类生物完整性等级介于一般和差之间，鱼类生态环境较差，这与实际情况相吻合．

理化监测和生物监测相结合才能更科学的反映生态系统的现状，IBI 评价弥补了传统水域环境质量监测只采用理化方法的不足．本文初步尝试了梯级库区的FIBI 评价，由于研究水平不足和资料收集不全等问题，今后FIBI 的研究可以从以下两方面开展，一是进一步开展针对河流生态系统状况和变化趋势的FIBI 指标选择研究，二是加强FIBI 评价标准的统一研究以及评价体系建构的方法研究，增强评价结果的科学性和可比性．

［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］ 郑海涛．怒江中上游鱼类生物完整性评价［D］． 华中农业大学硕士学位论文． 2006．

［7］ 朱 迪，常剑波．长江中游浅水湖泊生物完整性时空变化［J］．生态学报，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］ 刘明典，陈大庆，段辛斌，等．应用鱼类生物完整性指数评价长江中上游健康状况［J］．长江科学院院刊，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．