楊曉燕，吳 程，唐佐芯，凌 禎，王 熾，徐 杉，侯秀麗，何永健，孟 涵，姜冉冉，呂嘉誠，夏體淵*

(1.昆明學院 農(nóng)學與生命科學學院， 云南 昆明 650214；2.中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司， 云南 昆明 650031；3.云南省農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205)

河流是地球表面水資源的主要載體，是生態(tài)系統(tǒng)維持健康的重要生態(tài)因子[1].我國地大物博，幅員遼闊，河流水系也縱橫交錯，水資源較為豐富，但隨著我國人口的迅速增長和工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，河流持續(xù)承受各種人為因素或非人為因素的影響，導(dǎo)致當下的河流健康管理面臨嚴峻的考驗[2,3].河流健康評價是日常河流管理必不可少的部分，也是推進河長制有效推進的主要途徑[4,5].其評價方法是河流健康評價過程中重要部分[6].其中，指示生物評估法是以生物為對象，通過對其數(shù)量、生物量、生產(chǎn)力、結(jié)構(gòu)功能指標的變化來評估目標河流的健康狀態(tài)的一種評估法[7]，而大型底棲無脊椎動物和魚類常被作為指示生物[8].已有許多研究者[9-14]采用該類方法對目標河流進行健康評價.

云南省昭通市轄區(qū)內(nèi)河流眾多，是云南省河長制管理中的重要對象，據(jù)初步統(tǒng)計，被納入河長制管理的河流就有402條，各類水庫達227座以上[15].其中，橫江是被納入河長制管制的目標水域之一.橫江流域地處高原季風氣候，易受季風和高海拔的影響，干濕季節(jié)分明.流域多年平均降水量在1 000～1 300 mm之間，水資源總量豐富[16].然而，橫江沿岸河道的管理責任落實不夠到位[17]，兩岸已發(fā)現(xiàn)因采砂而亂堆雜物的現(xiàn)象，多地還發(fā)現(xiàn)有建筑垃圾、生活垃圾傾倒入河的現(xiàn)象.此外，農(nóng)藥、化肥的大量施用，也造成了橫江農(nóng)業(yè)面源污染[17].橫江，作為昭通市重要河流，其流域健康評估工作是開展橫江管理與保護的堅實基礎(chǔ)和首要任務(wù)，也將為云南省河長制的推進奠定良好的基礎(chǔ).

本研究以云南省昭通市橫江流域為研究對象，通過資料搜集和復(fù)核、河流健康方案的構(gòu)建、調(diào)查取樣與監(jiān)測分析，依據(jù)“指標體系”規(guī)定的權(quán)重對相關(guān)指標進行計算[18]，實現(xiàn)對橫江健康生物狀態(tài)的監(jiān)測，并在此基礎(chǔ)上分析存在的問題，從而有針對性地提出相應(yīng)的保護對策.研究結(jié)果有利于盡快建立昭通市橫江生物狀況的健康檔案，也是對云南省昭通市河長制推進以來保護管理成效的檢驗，還能為著力提升河流管理保護的能力、開展河湖精確治理提供技術(shù)支撐，并為其他地區(qū)提供參考，為實現(xiàn)河流功能永續(xù)利用提供保障.

1 研究區(qū)域與調(diào)查方法

1.1 研究區(qū)域概況

橫江為金沙江右岸一級支流，位于103.18°～104.56°E，26.54°～28.38°N[19].流經(jīng)貴州省威寧縣，云南省彝良縣、大關(guān)縣、鹽津縣、水富縣，并在水富縣云富鎮(zhèn)流入金沙江.其全長 306 km，徑流面積14 980 km2，在云南省境內(nèi)河長241.4 km，云南境內(nèi)積水面積11 532 km2，占昭通市土地總面積的50.14%，天然落差2 080 m，年徑流總量約8.82×109m3，多年平均流量約 280 m3/s[20].在云南境內(nèi)，流域上段稱洛澤河，中段稱關(guān)河，下段稱橫江，主要支流有昭魯大河、大關(guān)河、白水江等.其中，昭通市境內(nèi)的橫江段主要分為鹽津段、水富段，其基本信息如表1所示.

表1 昭通市境內(nèi)的橫江段基本信息

1.2 調(diào)查內(nèi)容與方法

1.2.1 調(diào)查內(nèi)容

采用“文獻資料法”[21]對云南昭通橫江所在區(qū)域的氣象、水文、地質(zhì)、土壤、植被等基礎(chǔ)資料進行收集和復(fù)核.依據(jù)國家監(jiān)控點和云南省監(jiān)控點對橫江鹽津段和水富段設(shè)置了7個監(jiān)測斷面，按照橫江周邊土壤的利用狀況的差異性和特點，將其分為河流段和水庫段2種分段類型進行生物狀況的健康調(diào)查，具體的評價河段和監(jiān)測斷面如表2所示.

表2 橫江流域健康評價的河段和監(jiān)測斷面

1.2.2 調(diào)查與評價方法

參考《云南省河湖庫渠健康評價指南(試行)》[18]中的評價指標體系，河流生物狀況指標評價按照：河流段采用“底棲動物Hilsenboff生物指數(shù)”(HBI)和“魚類保有指數(shù)” (FOEI)進行調(diào)查；水庫段采用“浮游植物密度”和“外來水生動植物”進行調(diào)查[22-25].其中，魚類調(diào)查取樣監(jiān)測可按《淡水漁業(yè)資源調(diào)查規(guī)范河流》 (SC/T 9429—2019)等魚類調(diào)查技術(shù)標準確定[26]；底棲動物依據(jù)《生物多樣性觀測技術(shù)導(dǎo)則淡水底棲大型無脊椎動物》 (HJ 710.8—2014)進行采集與鑒定[27]；外來水生動植物可通過收集到的水文資料、相關(guān)文獻資料以及走訪當?shù)鼐用瘾@得的信息獲得.“浮游植物密度”通過取水樣進行監(jiān)測獲得，取水樣方法為：將有機玻璃采水器采集的水樣倒入裝有魯格試劑(水樣體積15%)采樣瓶中固定保存浮游植物，帶回實驗室后進行浮游植物密度的鑒定.

生物狀況指標的賦分標準如表3所示.各生物狀況指標獲取方法如下：1)底棲動物Hilsenboff生物指數(shù)(HBI)采用下式計算：

(1)

式中：HBI為底棲動物Hilsenboff生物指數(shù)的值；ni為第i個底棲動物分類單元的個體數(shù)(個)；N為監(jiān)測樣點所有底棲動物的個體總數(shù)(個)；ti為第i動物分類單元的耐污值[28，29].

表3 河流生物狀況指標的賦分標準

2)魚類保有指數(shù)(FOEI)是用來對現(xiàn)有的魚類總數(shù)和歷史魚類總數(shù)(不包括外來物種的種類)的差異進行分析[17]，按照如下的公式計算：

(2)

式中，F(xiàn)O為評價河流目前的魚類種類數(shù)，F(xiàn)E是指20世紀80年代以前評價河流的魚類種類數(shù).若無法獲取靠近20世紀80年代的數(shù)據(jù)，則采用歷史早期數(shù)據(jù).對于無法獲取歷史魚類種類數(shù)據(jù)的評價區(qū)域，可采用專家咨詢確定.

3)浮游植物密度指標評價的方法主要有參考點倍數(shù)法和直接評判賦值法.本研究無參考點數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況選用直接評判賦分法[10].此外，針對楊柳塘電站和張窩水電站2個監(jiān)測點的主要藻類細胞所屬門進行單樣本T檢驗，對兩地的都存在的門進行統(tǒng)計學分析，檢驗兩者之間差異是否顯著.

4)外來水生動植物狀況通過收集或調(diào)查歷史及現(xiàn)狀水生動植物來評價.可通過查閱楊柳灘電站水庫段和張窩電站水庫段的相關(guān)文獻資料，或者通過走訪當?shù)赜嘘P(guān)人員調(diào)查.

評價結(jié)果采用百分制，根據(jù)“賦分標準”分別計算出得分，并將評價河流段和水庫段的2個指標各自給予0.5的權(quán)重，即可得到河流段與水庫段的生物狀況的得分，最后根據(jù)河流段和水庫段占總評價流域的長度分別給予0.797和0.203 的權(quán)重即為橫江流域的生物狀況的最終得分[17].河流健康狀況根據(jù)河流健康最終得分劃分為5個等級：第Ⅰ等級為非常健康(90≤得分≤100);第Ⅱ等級為健康75≤得分<90);第Ⅲ等級為亞健康(60≤得分<75);第Ⅳ等級為不健康(40≤得分<60);第Ⅴ等級為劣態(tài)(得分<40).

2 結(jié)果與分析

2.1 生物狀況調(diào)查結(jié)果

2.1.1 底棲動物調(diào)查結(jié)果

通過調(diào)查，共采集鑒定出33種底棲動物，它們主要來自渦蟲綱、線蟲綱、蜉蝣綱、毛翅目、鱗翅目、廣翅目、雙翅目、端足目、十足目、中腹足目、基眼目、異柱目這12個綱(目)，如表4所示.

表4 底棲動物統(tǒng)計結(jié)果

2.1.2 魚類調(diào)查結(jié)果

通過對云南省昭通市橫江水域的魚類進行調(diào)查，采集和鑒定出共計54種魚類，具體種類如表5所示.

表5 魚類統(tǒng)計結(jié)果

2.1.3 浮游植物密度及外來水生動植物調(diào)查結(jié)果

在橫江水域的河道監(jiān)測斷面采集水樣后，經(jīng)鑒定橫江楊柳灘電站水庫段和張窩電站水庫段的浮游藻類密度分別為8.68×106個/L和4.9×105個/L.其中，楊柳灘電站水庫段浮游植物包括，藍藻門、硅藻門、綠藻門、隱藻門、金藻門，其細胞密度占比分別為91.1%、8.5%、0.2%、0.1%、0.1%，其他門為0%；張窩電站水庫段的硅藻門和綠藻門浮游植物的細胞數(shù)量占比分別為87.7%和16.3%，其他門為0%.分析對比了2個監(jiān)測點中硅藻門和綠藻門細胞數(shù)目占比的差異顯著程度顯示，楊柳灘電站和張窩電站兩地水庫段的硅藻門(P=0.436)和綠藻門(P=0.492)的細胞數(shù)量占比差異均無統(tǒng)計學意義.2個監(jiān)測點均未發(fā)現(xiàn)無害和有害的外來的水生動植物.見表6.

表6 藻類的總密度、主要門的藻類細胞數(shù)目占比、浮游植物密度賦分

2.2 生物狀況評價

2.2.1 河流段生物狀況評價

在橫江流域河流段采集點采集鑒定發(fā)現(xiàn)的底棲生物共有33種(表4)，根據(jù)公式計算得出Hilsenhoff生物指數(shù)(HBI)為2.81.參考生物指標評估賦值標準(表3)可知，橫江底棲動物Hislsenhoff生物指標評估賦分為100，處于較高水平，可見橫江流域河流段底棲動物的種類和數(shù)量未受到近年的環(huán)境變化的影響，依然保持較為穩(wěn)定的狀態(tài).

調(diào)查橫江流域河流段采集點的魚類種類，得到現(xiàn)有魚類種類為54種(表5)，調(diào)查得到橫江流域歷史參考點的魚類種類為111種[18].根據(jù)公式計算得到魚類保有指數(shù)(FOEI)為48.64%，參考生物指標評估賦值標準(表3)可知，橫江魚類保有指數(shù)評估賦分為28.91.種類數(shù)量與歷史數(shù)據(jù)相比減少了一半多.這種變化必然與橫江水域兩岸人口快速增長、城市化進程加快等人類活動的日益頻繁有關(guān).因此，還應(yīng)細致分析各種人類活動對魚類生存環(huán)境的影響，從而對一些人類活動進行針對性的約束和監(jiān)管，以起到保護橫江水域的生態(tài)環(huán)境，防止魚類資源減少的作用.綜合上述指標計算得出橫江的河流段生物狀況得分為64.46分，該分值位于“60～75”區(qū)間，屬于第Ⅲ等級，因此橫江流域河流段的健康狀態(tài)評級為“亞健康”.

2.2.2 水庫段生物狀況評價

經(jīng)現(xiàn)場取樣測得橫江楊柳灘電站水庫段(監(jiān)測點05)的浮游植物密度為8.68×106個/L，而橫江張窩電站水庫段(監(jiān)測點06)的浮游植物密度僅為4.9×105個/L.此外，監(jiān)測點05中浮游植物主要是以“藍藻門”(91.1%)為主，而監(jiān)測點06中則是以“硅藻門”(83.7%)為主.參照賦分標準(表3)直接評判賦分，2個監(jiān)測點的賦分值分別為32.64和97.75分.2監(jiān)測點水庫面積分別占測試水庫總面積的47.86 %和52.14%，可加權(quán)計算得到水庫段浮游植物密度指標賦分值為66.59.另外，2個監(jiān)測點均未發(fā)現(xiàn)外來水生動植物.依據(jù)外來水生動植物指標賦分標準，橫江外來水生動植物指標賦分為100.

不同監(jiān)測點的浮游植物密度差異較大，監(jiān)測點05的浮游植物密度值約為監(jiān)測點06的18倍.此外，2個監(jiān)測點浮游植物種類也有所不同，監(jiān)測點05中浮游植物主要是以藍藻門、硅藻門、綠藻門、隱藻門、金藻門為代表，其中藍藻門的占比最高，達91.1%.監(jiān)測點06中浮游植物則是以硅藻門和綠藻門為代表藻類，其中硅藻門占比最高，達83.7%.上述差異可能與周圍環(huán)境有關(guān)，因此有必要進一步對比分析不同監(jiān)測點環(huán)境差異，尋找導(dǎo)致某些區(qū)段浮游植物密度過高的原因.基于調(diào)查和現(xiàn)有的資料，目前2個監(jiān)測點均無發(fā)現(xiàn)外來水生動植物，這在一定程度上說明該水域尚未受到外來水生動植物的影響，在河流治理和管理時可排除這一因素造成的影響.綜合上述指標計算得出橫江水庫段生物狀況得分為83.30分，該分值在“75～90”區(qū)間，屬于第Ⅱ等級，因此橫江水庫段的健康狀態(tài)評級為“健康”.

2.2.3 橫江流域生物狀況總體評價

根據(jù)河流段和水庫段分值權(quán)重計算得到云南昭通橫江流域的生物狀況得分為68.28，詳見表7，該分值在“60～75”區(qū)間，屬于第Ⅲ等級，因此其河流健康狀態(tài)評級為“亞健康”.

表7 云南昭通橫江流域生物狀況的賦分結(jié)果

3 討論與結(jié)論

評價橫江流域河流段的“底棲動物Hilsenboff生物指標” “魚類保有指數(shù)”和評價水庫段的“浮游植物密度”與“外來水生動植物”指標的得分分別為100、28.91、66.59、100，匯總計算得出橫江流域生物狀況得分為68.28，處于亞健康水平.其中，底棲動物Hilsenboff生物指標和外來水生動植物的評分均為100分，說明該流域中底棲動物指標正常，且未發(fā)現(xiàn)有外來水生動植物入侵的情況.然而，魚類保有指數(shù)和浮游植物密度的分值較低，可認為這2個因素為影響橫江流域生物狀況健康的關(guān)鍵.

魚類保有指數(shù)偏低可能是由于近些年河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的退化所導(dǎo)致的.河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的退化會導(dǎo)致水生生物資源減少，尤其是魚類的減少[26].魚類是河湖生態(tài)系統(tǒng)健康評價中最早使用的指示生物[30]，在日常的監(jiān)控中應(yīng)按時按量地對橫江流域的魚類種類和數(shù)量建卡立檔，利于開展橫江流域的保護和管理工作.而浮游植物密度過高可能與水環(huán)境質(zhì)量有關(guān)，涉及沿岸的垃圾、污水排放和農(nóng)業(yè)面源污染.總磷和透明度是影響浮游植物分布的主要因素[31]，應(yīng)將其作為橫江流域治理的重要指標.此外，不同監(jiān)測點浮游藻類的種類和多樣性都有所不同，因此，分析當?shù)厮h(huán)境因素對浮游植物生存狀態(tài)的影響對于浮游植物治理也具有指導(dǎo)意義.

針對上述現(xiàn)狀，擬提出以下幾點建議：第一，加強橫江流域治理，保證水環(huán)境質(zhì)量.針對橫江流域沿岸產(chǎn)生的垃圾和污水進行規(guī)范化管理，盡快建立垃圾處理廠和污水處理廠，提高居民和工廠垃圾分類和減排意識，明確沿岸河道管理的責任，并定期進行巡查和考核.第二，控制農(nóng)業(yè)面源污染，阻斷污染來源.推廣可降解膜、無公害化肥與農(nóng)藥，控制農(nóng)藥和化肥的施用量，避免土壤富營養(yǎng)化和重金屬污染，阻斷橫江流域沿岸農(nóng)業(yè)面污染的來源.第三，加強橫江流域河岸帶的建設(shè)，防止水土流失.第四，應(yīng)實施修復(fù)、調(diào)控以及管理與保護相結(jié)合的措施.加強日常管控，持續(xù)把控橫江流域的健康狀況，實施持續(xù)而針對性的措施使其水體生物狀況有條件得到持續(xù)性的改善.