府河汛期生物多样性及水生态环境质量状况评价

府河汛期生物多样性及水生态环境质量状况评价
作者：吴浩葛京陈新永
来源：《河北渔业》2024年第02期
摘要：以常年有水入白洋淀的府河為研究对象，从河流浮游动植物、底栖生物、鱼类、大型维管束植物等方面开展汛期府河水生态环境质量状况调查与评价。

通过府河水生态环境质量综合评价指数FEQI结果显示：府河水生态环境质量状态为上游良好、中游和下游中等。

研究发现，不同水文条件下水生生物密度及生物量存在局部差异；府河的生物多样性趋于平稳。

总体来看，保定市府河水生态环境质量状态在中等-良好之间，上游段良好，中游下游河段水质中等。

关键词：白洋淀；府河；水生态环境质量；评价
白洋淀流域位于华北平原的中部，属海河流域大清河水系，其控制范围为大清河中上游地区，总汇流面积31 200 km2。

白洋淀入淀河流主要有白沟引河、萍河、瀑河、漕河、府河、唐河、孝义河、潴龙河以及引黄入冀补淀通道等9条，仅白沟引河、府河、孝义河、瀑河常年有水入淀，其余长期断流或调水期才会有水进入白洋淀[1-2]。

为科学研究入淀河流水环境质量状况，本文以常年有水入淀河流府河为研究对象，通过实际调查测定河流浮游动植物、底栖生
物、鱼类等，并基于鱼类多样性，采用综合评价指标法[3-4]开展研究工作，为科学评价白洋淀上游河流水环境质量状况提供参考。

1 材料与方法
1.1 采样点位
按照府河水文特征及岸带特征，设置3个采样站点（见图1）。

依据参考文献提出的方法[5-7]，将保定市府河河流分为了上、中、下游三个河段，上游为1号站点，中游为2号站点，下游为3号站点。

于2023年7月23日至7月29日对保定市府河夏季河流开展了水质特征、浮游植物、浮游动物、底栖生物、大型维管束植物、鱼类多样性调查分析。

1.2 采样及分析方法
1.2.1 浮游植物浮游植物采集方法和样品处理参考《淡水浮游生物调查技术规范》（SC/T 9402—2010）[8]。

将采集的液体收集于1 L聚乙烯瓶中带回实验室处理。

将分析样品放到“10×10”的0.1 mL计数框上，用盖玻片盖住，在20×和50×倍的显微镜观察，进行镜检、计数，再对比图鉴进行鉴定。

1.2.2 浮游动物浮游动物采集方法和样品处理参考《淡水浮游生物调查技术规范》（SC/T 9402—2010）[8]。

采样时作“∞”字型走向采集到聚乙烯采样瓶中，加入4%甲醛溶液保存，静置72 h，虹吸上清液浓缩至50 mL，用于浮游动物定量分析。

将样品放到“4×10”的1 mL计数框上，用盖玻片盖住，在20和50倍的显微镜下观察，进行镜检、计数，再对比图鉴进行鉴定。

1.2.3 底栖生物底栖生物资源调查主要包括底栖生物种类组成及数量变化特征，采样依据《生物多样性观测技术导则淡水底栖大型无脊椎动物》（HJ 710.8—2014）[9]进行。

采用张口面积为0.045 m2的采泥器进行，采集样品采用75%乙醇固定带回实验室，进行称重、种类鉴定、计数、统计和分析。

1.2.4 大型维管束植物大型维管束植物调查参照《生物多样性观测技术导则陆生维管植物》（HJ 710.1—2014）[10]、《生物多样性观测技术导则水生维管植物》（HJ 710.12—2016）[11]进行观测。

对采集的水生植物标本进行鉴定。

1.2.5 鱼类鱼类样品采集按照《淡水渔业资源调查规范河流》（SC/T 9429—2019）[12]、《生物多样性观测技术导则内陆水域鱼类》（HJ 7107—2014）[13]进行。

将采集到的样品当场进行种类鉴定，并逐尾进行生物学指标测量。

2 评价方法构建
2.1 评价指标构建
基于生物完整性指标，从底栖生物、浮游植物、浮游动物、大型维管束植物以及鱼类多样性等几方面建立彼此之间的相互关系，构建三级指标体系，对府河河流水生态环境进行评价。

2.2 评价方法确定
2.2.1 单指标评价方法
2.2.1.1 浮游植物多样性指数（Shannon-Wiener，H＇）
Shannon-Wiener多样性指数（H＇）计算公式为：
H＇=Pi∑Sn=1log2Pi
式中：S为总物种数；Pi为i物种的个体数占总个体数的比例。

2.2.1.2 浮游动物丰富度指数（Margalef，D）
丰富度指数计算公式为：D=（S-1）log2N
式中：D为丰富度指数；N为总个体数量；S为总物种数量。

2.2.1.3 大型底栖无脊椎动物BI生物指数
计算公式为：BI=∑Si=1niN×ti
式中：BI为生物指数值；N为物种总个体数；S为物种数；ni为第i个分类单元（通常为属级或种级）的个体数；ti为第i个分类单元耐污值。

2.2.1.4 鱼类保有指数（FOEI）
计算公式为： FOEI=FOFE×100%
式中：FOEI为鱼类保有指数；FE为白洋淀历史最大鱼类丰度，1958年调查鱼类物种数量54种；FO为调查的鱼类物种丰富度。

2.2.1.5 大型维管束植物选取沉水植物区系质量指数（FQI）
大型水生植物是水生态系统特别是浅水型河流湖泊湿地等生态基础，也为其他生物提供了适宜生存的生境条件，是水生态环境质量评价重要的内容[14-20]。

植物区系质量指数计算公式为： FQI=CNn
式中：C为样点沉水植物保守系数的平均值；Nn为样点沉水植物的物种数。

C=∑CiNn
式中：Nn为本地物种数；Ci为物种的保守系数。

2.2.1.6 大型底栖生物优势度和生物多样性指数
采用公式计算如下：
Shannon-Wiener多样性指数计算公式：
H＇=-∑Si=1（Pi）（lnPi）
Pielou均匀度指数计算公式：
J=H＇/lnS
Mchaughton优势度指数计算公式：
Y=（niNfi）
生物多样性阈值计算公式：
Dv=H＇×J
式中：Pi为i种类的个体数占总个体数的比例；S代表总种类数；ni为第i个物种的密度；N为所有种的个体总数；fi为i种类出现的占位数与总占数之比的百分数。

2.2.2 单指标权重的确定
通过专家打分法确定指标权重，见表2。

2.2.3 评价标准确定
在上述评价指标体系确定基础上，通过各评价指标加权求和，构建府河水生态环境质量综合评价指数FEQI（Fuhe ecology quality index），通过指数计算表征府河水生态环境质量状况。

指数的计算公式为：
FEQI=∑ni=1（Wi×Bi）×20
式中：FEQI为水生态环境质量指数值，其值的大小在0～100之间；Wi表示评价指标在综合评价指标体系中的权重值；Bi为评价指标的赋分值；n为评价指标个数。

评价指数分级见表3。

3 调查结果及评价
3.1 调查结果
3.1.1 浮游植物指标 2023年7月样品现已完成府河共3个点位的水样分析。

共鉴定出浮游植物28种，隶属于6门8纲12目14科22属，其中绿藻门（Chlorophyta，Chl.）10种，约占总数的35.71％；硅藻门（Bacillariophyta，Bac.）8种，约占总数的28.57％；蓝藻门（Cyanophyta，Cya.）6种，约占总数的21.43%；裸藻门（Euglenophyta，Eug.）2种，约占总数的7.14％；甲藻门（Pyrroptata，Pyr.）1种，约占总数的3.57％；黄藻门（Xanthophyta，Xan.）1种，约占总数的3.57％；其中优势种有眉藻、鱼腥藻。

由于绿藻、硅藻、蓝藻3个门类浮游植物种类数之和超过浮游植物种类总数的80%，故府河夏季浮游植物种类组成为绿藻-硅藻-蓝藻型。

浮游植物Shannon-Wiener多样性指数（Ｈ＇）上、中、下游平均值分别为176、2.07、2.13，上游河段浮游植物多样性最差，故对上、中、下游浮游植物多样性指标分别赋值为3、4、4。

3.1.2 浮游动物指标浮游动物共鉴定5门30种，其中环节动物门（Annelida）２种，节肢动物门（Arthropoda）19种，轮虫动物门（PhylumRotifera）4种，线虫动物门（Nematoda）1种，原生动物门（Protozoa）3种，其中优势种为萼花臂尾轮虫、等刺温剑水蚤。

Margalef丰富度指数（D）上、中、下游平均值分别为2.45、1.69、1.84，故对上、中、下游浮游植物多样性指标分别赋值为3、2、2。

上游的浮游动物的丰富度指数（D）要显著高于中游和下游。

3.1.3 大型底栖生物指标保定市府河3个点位鉴定底栖生物共计11种，其中仙人桥村采样点发现6种，小望亭村采样点发现4种，雄清郊野公园发现5种。

上、中、下游大型底栖生物BI指数分别是5.23、6.33、5.68；污染程度分别为清洁、轻度污染、轻度污染，故对上、中、下游的大型底栖生物指标分别赋分为5、4、4。

3.1.4 大型维管束植物指标在保定市府河选取的3个点位共鉴定出8种沉水植物，每个点位都能鉴别出3～4种沉水植物，上、中、下游的沉水植物区系质量指数（FQI）分别为36、
32、34，故对上、中、下游“大型维管束植物”指标分别赋值为4、3、3。

上游的沉水植物的丰富度也略高于中游和下游。

3.1.5 鱼类指标本次调查显示府河主要鱼类以一龄、二龄鱼以下占多数，约占83.3%，5齡以上的鱼类较为少见。

取样中，草鱼最高年龄为3龄，鲤鱼最高年龄为6龄。

主要经济鱼类鲫鱼的最高年龄为3龄，而1龄以下的鱼类约占一半以上。

鲫鱼1龄到2龄时长得最快，鲤鱼是2龄到3龄时长得最快。

在保定市府河流域采样的3个点位共鉴定出11种鱼类，在上游点位观察到9种，中游观察到4种，下游观察到8种，上、中、下游的鱼类保有指数分别为16.9%、7.4%、148%。

故对上、中、下游鱼类指标分别赋值2、1、2。

3.2 评价结果
经过前期的实地调研和后期的鉴定以及评价指标体系的确立，从生物多样性角度构建了浮游植物、浮游动物、大型底栖生物、大型维管束植物、鱼类5个指标评价，通过FEQI的得分分析出府河上、中、下游3个点位的水生态环境质量状态，如表4。

府河水生态环境质量状态为上游良好、中游中等、下游中等，总体处于中等良好状态。

4 结论
本文对白洋淀府河汛期生物多样性及水生态环境质量状况进行了总体评价。

本次汛期府河浮游植物Shannon-Wiener多样性指数上、中、下游呈“线性”升高趋势，上游的浮游动物的Margalef丰富度指数要显著高于中游和下游，上、中、下游大型底栖生物污染程度分别为清、轻度污染、轻度污染，上游的沉水植物的丰富度也略高于中游和下游，在上游点位观察到9种、中游观察到4种、下游观察到8种。

通过府河水生态环境质量综合评价指数FEQI评价结果显示，府河水生态环境质量状态为上游良好、中游和下游中等。

研究发现，不同水文条件下水生生物密度及生物量存在局部差异；府河的生物多样性趋于平稳。

总体来看，府河水生态环境质量状态在中等-良好之间。

为进一步保护府河生物群落多样性和提升水生态环境质量，建议：一是加强对府河生物群落多样性变动规律方面的监测与研究；二是开展科学生态调度措施研究，保证河流水环境栖息鱼类的生存需求；三是严格控制沿河村庄生活垃圾的排放，保持水生态环境质量状态良好。

Shannon-Wiener多样性指数计算公式：
H＇=-∑Si=1（Pi）（lnPi）
Pielou均匀度指数计算公式：
J=H＇/lnS
Mchaughton优势度指数计算公式：
Y=（niNfi）
生物多样性阈值计算公式：
Dv=H＇×J
式中：Pi为i种类的个体数占总个体数的比例；S代表总种类数；ni为第i个物种的密度；N为所有种的个体总数；fi为i种类出现的占位数与总占数之比的百分数。

2.2.2 单指标权重的确定
通过专家打分法确定指标权重，见表2。

2.2.3 评价标准确定
在上述评价指标体系确定基础上，通过各评价指标加权求和，构建府河水生态环境质量综合评价指数FEQI（Fuhe ecology quality index），通过指数计算表征府河水生态环境质量状况。

指数的计算公式为：
FEQI=∑ni=1（Wi×Bi）×20
式中：FEQI为水生态环境质量指数值，其值的大小在0～100之间；Wi表示评价指标在综合评价指标体系中的权重值；Bi为评价指标的赋分值；n为评价指标个数。

评价指数分级见表3。

3 调查结果及评价
3.1 调查结果
3.1.1 浮游植物指标 2023年7月样品现已完成府河共3个点位的水样分析。

共鉴定出浮游植物28种，隶属于6门8纲12目14科22属，其中绿藻门（Chlorophyta，Chl.）10种，约占总数的35.71％；硅藻门（Bacillariophyta，Bac.）8种，约占总数的28.57％；蓝藻门（Cyanophyta，Cya.）6种，约占总数的21.43%；裸藻门（Euglenophyta，Eug.）2种，约占总数的7.14％；甲藻门（Pyrroptata，Pyr.）1种，约占总数的3.57％；黄藻门（Xanthophyta，Xan.）1种，约占总数的3.57％；其中优势种有眉藻、鱼腥藻。

由于绿藻、硅藻、蓝藻3个门类浮游植物种类数之和超过浮游植物种类总数的80%，故府河夏季浮游植物种类组成为绿藻-硅藻-蓝藻型。

浮游植物Shannon-Wiener多样性指数（Ｈ＇）上、中、下游平均值分别为
176、2.07、2.13，上游河段浮游植物多样性最差，故对上、中、下游浮游植物多样性指標分别赋值为3、4、4。

3.1.2 浮游动物指标浮游动物共鉴定5门30种，其中环节动物门（Annelida）２种，节肢动物门（Arthropoda）19种，轮虫动物门（PhylumRotifera）4种，线虫动物门（Nematoda）1种，原生动物门（Protozoa）3种，其中优势种为萼花臂尾轮虫、等刺温剑水蚤。

Margalef丰富度指数（D）上、中、下游平均值分别为2.45、1.69、1.84，故对上、中、下游浮游植物多样性指标分别赋值为3、2、2。

上游的浮游动物的丰富度指数（D）要显著高于中游和下游。

3.1.3 大型底栖生物指标保定市府河3个点位鉴定底栖生物共计11种，其中仙人桥村采样点发现6种，小望亭村采样点发现4种，雄清郊野公园发现5种。

上、中、下游大型底栖生物BI指数分别是5.23、6.33、5.68；污染程度分别为清洁、轻度污染、轻度污染，故对上、中、下游的大型底栖生物指标分别赋分为5、4、4。

3.1.4 大型维管束植物指标在保定市府河选取的3个点位共鉴定出8种沉水植物，每个点位都能鉴别出3～4种沉水植物，上、中、下游的沉水植物区系质量指数（FQI）分别为36、32、34，故对上、中、下游“大型维管束植物”指标分别赋值为4、3、3。

上游的沉水植物的丰富度也略高于中游和下游。

3.1.5 鱼类指标本次调查显示府河主要鱼类以一龄、二龄鱼以下占多数，约占83.3%，5龄以上的鱼类较为少见。

取样中，草鱼最高年龄为3龄，鲤鱼最高年龄为6龄。

主要经济鱼类鲫鱼的最高年龄为3龄，而1龄以下的鱼类约占一半以上。

鲫鱼1龄到2龄时长得最快，鲤鱼是2龄到3龄时长得最快。

在保定市府河流域采样的3个点位共鉴定出11种鱼类，在上游点位观察到9种，中游观察到4种，下游观察到8种，上、中、下游的鱼类保有指数分别为16.9%、7.4%、148%。

故对上、中、下游鱼类指标分别赋值2、1、2。

3.2 评价结果
经过前期的实地调研和后期的鉴定以及评价指标体系的确立，从生物多样性角度构建了浮游植物、浮游动物、大型底栖生物、大型维管束植物、鱼类5个指标评价，通过FEQI的得分分析出府河上、中、下游3个点位的水生态环境质量状态，如表4。

府河水生态环境质量状态为上游良好、中游中等、下游中等，总体处于中等良好状态。

4 结论
本文对白洋淀府河汛期生物多样性及水生态环境质量状况进行了总体评价。

本次汛期府河浮游植物Shannon-Wiener多样性指数上、中、下游呈“线性”升高趋势，上游的浮游动物的Margalef丰富度指数要显著高于中游和下游，上、中、下游大型底栖生物污染程度分别为清、轻度污染、轻度污染，上游的沉水植物的丰富度也略高于中游和下游，在上游点位观察到9
种、中游观察到4种、下游观察到8种。

通过府河水生态环境质量综合评价指数FEQI评价结果显示，府河水生态环境质量状态为上游良好、中游和下游中等。

研究发现，不同水文条件下水生生物密度及生物量存在局部差异；府河的生物多样性趋于平稳。

总体来看，府河水生态环境质量状态在中等-良好之间。

为进一步保护府河生物群落多样性和提升水生态环境质量，建议：一是加强对府河生物群落多样性变动规律方面的监测与研究；二是开展科学生态调度措施研究，保证河流水环境栖息鱼类的生存需求；三是严格控制沿河村庄生活垃圾的排放，保持水生态环境质量状态良好。