USING EPILITHIC ALGAE ASSEMBLAGES TO ASSESS STREAM HEATH OF THE RUXI RIVER, CHINA
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摘要: 以三峡库区支流-汝溪河自然河段为研究区域，调查了自然河段内9个样点的附石藻类群落和水环境理化特征，并在此基础上应用生物完整性评价指数（Index of Biotic Integrity，IBI），对汝溪河水生态系统进行健康评价。结果表明，汝溪河自然河段附石藻类群落结构具有明显的空间和时间异质性，驱动附石藻类群落结构形成的水环境因子为电导率、浊度、硝态氮和溶解氧。IBI结果表明，上游生物完整性较高；中下游和下游生物完整性较差；枯水期生物完整性较高，而平水期和丰水期生物完整性较低。由此可见，汝溪河自然河段生物完整性一般，表明汝溪河水生态系统已处于亚健康程度。Abstract: The present study investigated the community structure of epilithic algae and characteristics of environmental factors among 9 sample sites in Ruxi River, a tributary of the Three Gorges Reservoir. The health of freshwater ecosystem in the stream conditions of Ruxi River was assessed via Index of Biological Integrity (IBI). The results indicated that there were significant spatial and temporal differences in the epilithic algae community structure in Ruxi River and conductivity, dissolved oxygen, nitrate nitrogen and turbidity were the major environmental factors in Ruxi River. IBI result showed that the upstream area of Ruxi River were in excellent biological integrity, while the midstream and downstream area were in severe impairment. The biological integrity in dry season was preferable to the normal. Thus, the biological integrity in natural stream of Ruxi River showed a general level, suggesting that a sub-health aquatic ecosystem was found in Ruxi River.
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图 3 汝溪河附石藻类优势属不同时期相对丰富度
Figure 3. The relative abundance of epilithic algae dominant genera in different seasons of the Ruxi River
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图 4 汝溪河水环境因子含量年度变化
Figure 4. Spatial fluctuation of environmental factors content in the Ruxi River
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图 5 汝溪河水环境因子的主成分分析(PCA)
Figure 5. Principal component analysis of environmental factors of the Ruxi River
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图 6 附石藻类8项参数在3组不同生境的箱形图
图中大方框表示25%—75%位点范围, 中间的横线表示中位数, 不同字母表示差异显著, P < 0.05; G1.参考样点; G2.中上游样点S2-S5; G3.下游样点S6-S9
Figure 6. Box plots of eight metrics of epilithic algae in 3 different habitats
Boxes show interquartile ranges of 25th and 75th percentiles, middle lines are medians, and the dots are outliers. Values with different letters mean significant difference at 0.05 levels; G1. Reference site; G2. Upper and middle reaches, S2-S5; G3. Lower reaches, S6-S9
表 1 附石藻类群落参数
Table 1 Community attributes of epilithic algae
序号Serial number 参数Parameter 意义Significance 现存量指数 M1 叶绿素a浓度 附石藻类叶绿素a含量 硅藻评价参数 M2 硅藻耐污指数PTI 各硅藻耐污值的加权平均值 M3 硅藻属指数GDI 清洁水体偏好型硅藻与污染水体偏好型硅藻含量的比值 M4 pH指数(R) 硅藻对各参数耐受值的加权平均值 M5 盐度指数(H) M6 湿度指数(M) M7 氮代谢指数(N) M8 需氧指数(O) M9 腐殖度指数(S) M10 营养状态指数(T) 多样性指数 M11 香农-威纳多样性指数 度量均匀度和丰富度的综合指数 M12 Margalef多样性指数 度量丰富度的指数 M13 Pielou均匀度指数 反映物种分布均匀度 M14 物种数 所观测到的物种数目 M15 属数目 所观测到的属数目 生长型指数 M16 俯伏型相对含量% 俯伏生长型属的相对丰富度 M17 直立型相对含量% 直立生长型属的相对丰富度 M18 有柄型相对含量% 有柄生长型属的相对丰富度 M19 非附石型相对含量% 非附石生长型属的相对丰富度 M20 活动型相对含量% 活动生长型属的相对丰富度 相似度指数 M21 群落相似性指数PSc 硅藻群落相似性百分比 物种组成参数 M22 硅藻总密度 单位面积的硅藻总数目 M23 优势种密度 单位面积的优势种数目 M24 优势种的相对丰富度 优势种数目相对总数目的百分比 M25 曲壳藻属相对曲壳藻属、舟形藻属总和的百分含量 曲壳藻属密度与曲壳藻属、舟形藻属和的比值 M26 桥弯藻属相对桥弯藻属、舟形藻属总和的百分含量 桥弯藻属密度与桥弯藻属、舟形藻属和的比值 M27 属的相对丰富度 某个属密度相对总密度的百分比 M28 属内物种数 某个属的物种数 M29 属内物种数的相对含量 某个属的物种数占总物种数的百分含量 M30 运动型硅藻百分数 运动型硅藻属的相对丰富度 
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表 2 附石藻类评价参数的Pearson相关矩阵
Table 2 Pearson correlations among 8 component metrics of the epilithic algae communities
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A1 1 A2 0.404 1 A3 -0.655** 0.612 1 A4 0.694** 0.509 -0.607* 1 A5 -0.722** -0.656** 0.470 -0.511 1 A6 0.048 0.227 0.186 -0.276 -0.418 1 A7 -0.290 -0.419 0.114 -0.404 0.080 0.374 1 A8 0.646** 0.054 -0.531* 0.396 -0.180 -0.374 -0.661** 1 注: A1.硅藻总密度; A2.物种数; A3.直立型相对含量%; A4.运动型硅藻所占比例; A5.小环藻的相对丰富度; A6.曲壳藻的相对丰富度; A7.异极藻的相对丰富度; A8.营养状态指数; *=P < 0.05, **=P < 0.01;下同
Note: A1. Total density; A2. Species; A3. % erect individuals; A4. NNS%; A5. Relative abundance of Cyclotella; A6. Relative abundance ofAchnanthes; A7. Relative abundance ofGomphonema; A8. Trophic state; *=P < 0.05, **=P < 0.01; The same applies below
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表 3 汝溪河IBI核心参数的分布范围及其赋分标准
Table 3 Scoring ranges of core IBI metrics in Ruxi River
核心参数
Core parameters5%分位数
5 th percentiles25%分位数
25 th percentiles95%分位数
95 th percentiles最大值
Maximum value计算方法
Computational methodA1 476139 485954 528563 531934 (最大值-A1)/(最大值-5%分位数) A2 59.5 61.5 70.3 71.0 (最大值-A2)/(最大值-5%分位数) A3 2.63 2.72 2.88 3.24 A3/95%分位数 A4 49.83 53.71 64.07 68.24 (最大值-A4)/(最大值-5%分位数) A5 3.41 3.49 3.85 4.86 A5/95%分位数 A6 0.65 0.75 0.97 1.30 (最大值-A6)/(最大值-5%分位数) A7 0.00 0.00 0.01 0.01 (最大值-A7)/(最大值-5%分位数) A8 4.85 4.92 5.21 5.23 (最大值-A8)/(最大值-5%分位数)
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表 4 基于附石藻类生物完整性指数(IBI)的汝溪河水生态健康标准
Table 4 Assessment criteria for biological integrity of epilithic algae in the Ruxi River
分级Classification 健康Healthy 亚健康Subhealthy 一般Average 较差Relatively poor 极差Very poor IBI分值IBI score > 4.740 3.555-4.740 2.370-3.555 1.185-2.370 0-1.185
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表 5 汝溪河各调查样点IBI计算及评价结果
Table 5 IBI scores for the sampling sites of the reservoirs in Ruxi River
样点Sampling point 采样时间Sampling time A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 IBI分值IBI score IBI总分IBI total score 健康评价Health assessment 枯水期 0.45 0.51 0.89 0.43 0.96 0.49 0.40 0.53 4.67 S1 丰水期 0.61 0.12 0.82 0.41 0.91 0.58 0.66 0.70 4.81 5.02 健康 平水期 0.48 0.65 0.94 0.64 0.95 0.53 0.75 0.62 5.57 枯水期 0.75 1.00 0.35 0.00 1.00 1.00 0.00 1.00 5.10 S2 丰水期 1.00 0.00 0.00 1.00 0.79 1.00 1.00 0.00 4.79 4.08 亚健康 平水期 0.36 0.00 1.00 0.20 0.47 0.00 0.00 0.33 2.36 枯水期 0.00 0.61 0.13 0.74 0.00 0.00 0.61 0.00 2.10 S3 丰水期 0.91 0.28 0.25 0.20 0.56 0.82 0.89 0.90 4.82 4.09 亚健康 平水期 0.00 0.80 0.70 1.00 0.38 0.82 1.00 0.67 5.37 枯水期 0.45 1.00 0.77 0.00 1.00 0.91 1.00 0.00 5.13 S4 丰水期 0.00 0.09 0.49 0.92 1.00 0.40 0.86 0.19 3.95 4.65 亚健康 平水期 0.75 0.00 1.00 0.80 1.00 0.17 0.93 0.24 4.88 枯水期 1.00 0.49 0.80 1.00 0.00 0.91 1.00 0.13 5.33 S5 丰水期 0.64 0.09 0.45 0.00 0.89 0.00 0.00 0.02 2.09 4.29 亚健康 平水期 0.24 0.99 0.58 1.00 0.60 0.98 1.00 0.07 5.46 枯水期 1.00 0.67 0.56 0.42 1.00 0.00 0.00 0.96 4.61 S6 丰水期 0.00 0.00 0.04 0.00 0.25 0.55 1.00 0.00 1.85 3.44 亚健康 平水期 1.00 0.00 0.40 0.00 0.87 0.89 0.25 0.47 3.88 枯水期 0.96 0.00 1.00 1.00 0.50 0.73 1.00 1.00 6.19 S7 丰水期 1.00 0.35 0.44 0.60 1.00 0.00 0.57 0.18 4.15 4.93 健康 平水期 0.52 0.38 0.96 0.64 0.94 0.00 0.00 1.00 4.44 枯水期 0.00 1.00 0.00 0.90 0.18 1.00 0.76 0.00 3.84 S8 丰水期 0.67 1.00 0.81 1.00 0.10 0.65 0.00 1.00 5.23 4.86 健康 平水期 0.00 0.38 1.00 1.00 0.33 1.00 1.00 0.82 5.53 S9 丰水期 0.90 0.49 1.00 0.85 0.35 1.00 0.58 0.38 5.56 5.36 健康 平水期 0.78 1.00 0.85 0.82 1.00 0.85 1.00 0.00 6.29
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