云南昭通横江流域水体生物状况与河湖健康评价

杨晓燕，吴 程，唐佐芯，凌 祯，王 炽，徐 杉，侯秀丽，何永健，孟 涵，姜冉冉，吕嘉诚，夏体渊*

(1.昆明学院 农学与生命科学学院， 云南 昆明 650214；2.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司， 云南 昆明 650031；3.云南省农业科学院 农业环境资源研究所，云南 昆明 650205)

河流是地球表面水资源的主要载体，是生态系统维持健康的重要生态因子[1].我国地大物博，幅员辽阔，河流水系也纵横交错，水资源较为丰富，但随着我国人口的迅速增长和工农业的快速发展，河流持续承受各种人为因素或非人为因素的影响，导致当下的河流健康管理面临严峻的考验[2,3].河流健康评价是日常河流管理必不可少的部分，也是推进河长制有效推进的主要途径[4,5].其评价方法是河流健康评价过程中重要部分[6].其中，指示生物评估法是以生物为对象，通过对其数量、生物量、生产力、结构功能指标的变化来评估目标河流的健康状态的一种评估法[7]，而大型底栖无脊椎动物和鱼类常被作为指示生物[8].已有许多研究者[9-14]采用该类方法对目标河流进行健康评价.

云南省昭通市辖区内河流众多，是云南省河长制管理中的重要对象，据初步统计，被纳入河长制管理的河流就有402条，各类水库达227座以上[15].其中，横江是被纳入河长制管制的目标水域之一.横江流域地处高原季风气候，易受季风和高海拔的影响，干湿季节分明.流域多年平均降水量在1 000～1 300 mm之间，水资源总量丰富[16].然而，横江沿岸河道的管理责任落实不够到位[17]，两岸已发现因采砂而乱堆杂物的现象，多地还发现有建筑垃圾、生活垃圾倾倒入河的现象.此外，农药、化肥的大量施用，也造成了横江农业面源污染[17].横江，作为昭通市重要河流，其流域健康评估工作是开展横江管理与保护的坚实基础和首要任务，也将为云南省河长制的推进奠定良好的基础.

本研究以云南省昭通市横江流域为研究对象，通过资料搜集和复核、河流健康方案的构建、调查取样与监测分析，依据“指标体系”规定的权重对相关指标进行计算[18]，实现对横江健康生物状态的监测，并在此基础上分析存在的问题，从而有针对性地提出相应的保护对策.研究结果有利于尽快建立昭通市横江生物状况的健康档案，也是对云南省昭通市河长制推进以来保护管理成效的检验，还能为着力提升河流管理保护的能力、开展河湖精确治理提供技术支撑，并为其他地区提供参考，为实现河流功能永续利用提供保障.

1 研究区域与调查方法

1.1 研究区域概况

横江为金沙江右岸一级支流，位于103.18°～104.56°E，26.54°～28.38°N[19].流经贵州省威宁县，云南省彝良县、大关县、盐津县、水富县，并在水富县云富镇流入金沙江.其全长 306 km，径流面积14 980 km2，在云南省境内河长241.4 km，云南境内积水面积11 532 km2，占昭通市土地总面积的50.14%，天然落差2 080 m，年径流总量约8.82×109m3，多年平均流量约 280 m3/s[20].在云南境内，流域上段称洛泽河，中段称关河，下段称横江，主要支流有昭鲁大河、大关河、白水江等.其中，昭通市境内的横江段主要分为盐津段、水富段，其基本信息如表1所示.

表1 昭通市境内的横江段基本信息

1.2 调查内容与方法

1.2.1 调查内容

采用“文献资料法”[21]对云南昭通横江所在区域的气象、水文、地质、土壤、植被等基础资料进行收集和复核.依据国家监控点和云南省监控点对横江盐津段和水富段设置了7个监测断面，按照横江周边土壤的利用状况的差异性和特点，将其分为河流段和水库段2种分段类型进行生物状况的健康调查，具体的评价河段和监测断面如表2所示.

表2 横江流域健康评价的河段和监测断面

1.2.2 调查与评价方法

参考《云南省河湖库渠健康评价指南(试行)》[18]中的评价指标体系，河流生物状况指标评价按照：河流段采用“底栖动物Hilsenboff生物指数”(HBI)和“鱼类保有指数” (FOEI)进行调查；水库段采用“浮游植物密度”和“外来水生动植物”进行调查[22-25].其中，鱼类调查取样监测可按《淡水渔业资源调查规范河流》 (SC/T 9429—2019)等鱼类调查技术标准确定[26]；底栖动物依据《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)进行采集与鉴定[27]；外来水生动植物可通过收集到的水文资料、相关文献资料以及走访当地居民获得的信息获得.“浮游植物密度”通过取水样进行监测获得，取水样方法为：将有机玻璃采水器采集的水样倒入装有鲁格试剂(水样体积15%)采样瓶中固定保存浮游植物，带回实验室后进行浮游植物密度的鉴定.

生物状况指标的赋分标准如表3所示.各生物状况指标获取方法如下：1)底栖动物Hilsenboff生物指数(HBI)采用下式计算：

(1)

式中：HBI为底栖动物Hilsenboff生物指数的值；ni为第i个底栖动物分类单元的个体数(个)；N为监测样点所有底栖动物的个体总数(个)；ti为第i动物分类单元的耐污值[28，29].

表3 河流生物状况指标的赋分标准

2)鱼类保有指数(FOEI)是用来对现有的鱼类总数和历史鱼类总数(不包括外来物种的种类)的差异进行分析[17]，按照如下的公式计算：

(2)

式中，FO为评价河流目前的鱼类种类数，FE是指20世纪80年代以前评价河流的鱼类种类数.若无法获取靠近20世纪80年代的数据，则采用历史早期数据.对于无法获取历史鱼类种类数据的评价区域，可采用专家咨询确定.

3)浮游植物密度指标评价的方法主要有参考点倍数法和直接评判赋值法.本研究无参考点数据，根据实际情况选用直接评判赋分法[10].此外，针对杨柳塘电站和张窝水电站2个监测点的主要藻类细胞所属门进行单样本T检验，对两地的都存在的门进行统计学分析，检验两者之间差异是否显著.

4)外来水生动植物状况通过收集或调查历史及现状水生动植物来评价.可通过查阅杨柳滩电站水库段和张窝电站水库段的相关文献资料，或者通过走访当地有关人员调查.

评价结果采用百分制，根据“赋分标准”分别计算出得分，并将评价河流段和水库段的2个指标各自给予0.5的权重，即可得到河流段与水库段的生物状况的得分，最后根据河流段和水库段占总评价流域的长度分别给予0.797和0.203 的权重即为横江流域的生物状况的最终得分[17].河流健康状况根据河流健康最终得分划分为5个等级：第Ⅰ等级为非常健康(90≤得分≤100);第Ⅱ等级为健康75≤得分<90);第Ⅲ等级为亚健康(60≤得分<75);第Ⅳ等级为不健康(40≤得分<60);第Ⅴ等级为劣态(得分<40).

2 结果与分析

2.1 生物状况调查结果

2.1.1 底栖动物调查结果

通过调查，共采集鉴定出33种底栖动物，它们主要来自涡虫纲、线虫纲、蜉蝣纲、毛翅目、鳞翅目、广翅目、双翅目、端足目、十足目、中腹足目、基眼目、异柱目这12个纲(目)，如表4所示.

表4 底栖动物统计结果

2.1.2 鱼类调查结果

通过对云南省昭通市横江水域的鱼类进行调查，采集和鉴定出共计54种鱼类，具体种类如表5所示.

表5 鱼类统计结果

2.1.3 浮游植物密度及外来水生动植物调查结果

在横江水域的河道监测断面采集水样后，经鉴定横江杨柳滩电站水库段和张窝电站水库段的浮游藻类密度分别为8.68×106个/L和4.9×105个/L.其中，杨柳滩电站水库段浮游植物包括，蓝藻门、硅藻门、绿藻门、隐藻门、金藻门，其细胞密度占比分别为91.1%、8.5%、0.2%、0.1%、0.1%，其他门为0%；张窝电站水库段的硅藻门和绿藻门浮游植物的细胞数量占比分别为87.7%和16.3%，其他门为0%.分析对比了2个监测点中硅藻门和绿藻门细胞数目占比的差异显著程度显示，杨柳滩电站和张窝电站两地水库段的硅藻门(P=0.436)和绿藻门(P=0.492)的细胞数量占比差异均无统计学意义.2个监测点均未发现无害和有害的外来的水生动植物.见表6.

表6 藻类的总密度、主要门的藻类细胞数目占比、浮游植物密度赋分

2.2 生物状况评价

2.2.1 河流段生物状况评价

在横江流域河流段采集点采集鉴定发现的底栖生物共有33种(表4)，根据公式计算得出Hilsenhoff生物指数(HBI)为2.81.参考生物指标评估赋值标准(表3)可知，横江底栖动物Hislsenhoff生物指标评估赋分为100，处于较高水平，可见横江流域河流段底栖动物的种类和数量未受到近年的环境变化的影响，依然保持较为稳定的状态.

调查横江流域河流段采集点的鱼类种类，得到现有鱼类种类为54种(表5)，调查得到横江流域历史参考点的鱼类种类为111种[18].根据公式计算得到鱼类保有指数(FOEI)为48.64%，参考生物指标评估赋值标准(表3)可知，横江鱼类保有指数评估赋分为28.91.种类数量与历史数据相比减少了一半多.这种变化必然与横江水域两岸人口快速增长、城市化进程加快等人类活动的日益频繁有关.因此，还应细致分析各种人类活动对鱼类生存环境的影响，从而对一些人类活动进行针对性的约束和监管，以起到保护横江水域的生态环境，防止鱼类资源减少的作用.综合上述指标计算得出横江的河流段生物状况得分为64.46分，该分值位于“60～75”区间，属于第Ⅲ等级，因此横江流域河流段的健康状态评级为“亚健康”.

2.2.2 水库段生物状况评价

经现场取样测得横江杨柳滩电站水库段(监测点05)的浮游植物密度为8.68×106个/L，而横江张窝电站水库段(监测点06)的浮游植物密度仅为4.9×105个/L.此外，监测点05中浮游植物主要是以“蓝藻门”(91.1%)为主，而监测点06中则是以“硅藻门”(83.7%)为主.参照赋分标准(表3)直接评判赋分，2个监测点的赋分值分别为32.64和97.75分.2监测点水库面积分别占测试水库总面积的47.86 %和52.14%，可加权计算得到水库段浮游植物密度指标赋分值为66.59.另外，2个监测点均未发现外来水生动植物.依据外来水生动植物指标赋分标准，横江外来水生动植物指标赋分为100.

不同监测点的浮游植物密度差异较大，监测点05的浮游植物密度值约为监测点06的18倍.此外，2个监测点浮游植物种类也有所不同，监测点05中浮游植物主要是以蓝藻门、硅藻门、绿藻门、隐藻门、金藻门为代表，其中蓝藻门的占比最高，达91.1%.监测点06中浮游植物则是以硅藻门和绿藻门为代表藻类，其中硅藻门占比最高，达83.7%.上述差异可能与周围环境有关，因此有必要进一步对比分析不同监测点环境差异，寻找导致某些区段浮游植物密度过高的原因.基于调查和现有的资料，目前2个监测点均无发现外来水生动植物，这在一定程度上说明该水域尚未受到外来水生动植物的影响，在河流治理和管理时可排除这一因素造成的影响.综合上述指标计算得出横江水库段生物状况得分为83.30分，该分值在“75～90”区间，属于第Ⅱ等级，因此横江水库段的健康状态评级为“健康”.

2.2.3 横江流域生物状况总体评价

根据河流段和水库段分值权重计算得到云南昭通横江流域的生物状况得分为68.28，详见表7，该分值在“60～75”区间，属于第Ⅲ等级，因此其河流健康状态评级为“亚健康”.

表7 云南昭通横江流域生物状况的赋分结果

3 讨论与结论

评价横江流域河流段的“底栖动物Hilsenboff生物指标” “鱼类保有指数”和评价水库段的“浮游植物密度”与“外来水生动植物”指标的得分分别为100、28.91、66.59、100，汇总计算得出横江流域生物状况得分为68.28，处于亚健康水平.其中，底栖动物Hilsenboff生物指标和外来水生动植物的评分均为100分，说明该流域中底栖动物指标正常，且未发现有外来水生动植物入侵的情况.然而，鱼类保有指数和浮游植物密度的分值较低，可认为这2个因素为影响横江流域生物状况健康的关键.

鱼类保有指数偏低可能是由于近些年河流生态系统结构和功能的退化所导致的.河流生态系统结构和功能的退化会导致水生生物资源减少，尤其是鱼类的减少[26].鱼类是河湖生态系统健康评价中最早使用的指示生物[30]，在日常的监控中应按时按量地对横江流域的鱼类种类和数量建卡立档，利于开展横江流域的保护和管理工作.而浮游植物密度过高可能与水环境质量有关，涉及沿岸的垃圾、污水排放和农业面源污染.总磷和透明度是影响浮游植物分布的主要因素[31]，应将其作为横江流域治理的重要指标.此外，不同监测点浮游藻类的种类和多样性都有所不同，因此，分析当地水环境因素对浮游植物生存状态的影响对于浮游植物治理也具有指导意义.

针对上述现状，拟提出以下几点建议：第一，加强横江流域治理，保证水环境质量.针对横江流域沿岸产生的垃圾和污水进行规范化管理，尽快建立垃圾处理厂和污水处理厂，提高居民和工厂垃圾分类和减排意识，明确沿岸河道管理的责任，并定期进行巡查和考核.第二，控制农业面源污染，阻断污染来源.推广可降解膜、无公害化肥与农药，控制农药和化肥的施用量，避免土壤富营养化和重金属污染，阻断横江流域沿岸农业面污染的来源.第三，加强横江流域河岸带的建设，防止水土流失.第四，应实施修复、调控以及管理与保护相结合的措施.加强日常管控，持续把控横江流域的健康状况，实施持续而针对性的措施使其水体生物状况有条件得到持续性的改善.