第９卷第４期 ２０１１年８月 南水北调与水利科技 Ｓｏｕｔｈ－ｔｏ－Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．９ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１１ ｄｏｉ：１０．３７２４１ＳＰ．Ｊ．１２０１．２０１１．０４０９６ 大型底栖无脊椎动物 在河流健康评价中的发展趋势 李镇 ，张岩 ，袁建平 ，卢 路 （１．北京林业大学水土保持学院，北京１０００８３；２．水利部综合事业局，北京１０００５３） 摘要：现从河流健康的内涵出发，回顾河流健康评价指标的发展历史，通过分析单一生物指数、生物多样性指数以及 生物完整性指数的研究进展，评述了大型底栖无脊椎动物作为生物监测工具在河流健康评价之中的重要作用。针 对其存在的问题，从技术、方法等方面提出建议，并展望大型底栖无脊椎动物在河流健康评价中的发展趋势，力求为 我国河流健康评价工作提供借鉴，以便能够更好的进行流域管理和生态修复。 关键词：河流健康；大型底栖无脊椎动物；单一生物指数；生物多样性指数；生物完整性指数；底栖动物完整性指数； 评估参照点 中图分类号：Ｘ８２４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１６８３（２Ｏ１１）０４－００９６—０６ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏｌｅ ｏｆ Ｂｅｎｔｈｉｃ Ｍａｃｒｏ－ｉｎｖｅｒｔｅｂｒａｔｅｓ ａｓ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｎ Ｒｉｖｅｒ Ｈｅａｌｔｈ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ＬＩ Ｚｈｅｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ ，ＹＵＡＮ Ｊｉａｎ－ｐｉｎｇ ，ＬＵ Ｌｕ （１＿Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８５，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｂｅｒｅａｕ ｏｆ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００５３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｅｘ ｉｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｒｉｖｅｒ ｈｅａｌｔｈ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．Ｄｕｅ ｔＯ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｂｅ ｉｎｇ ａｂｌｅ ｔＯ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｖｅｒ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ，ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｇｅｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｒｉｐａｒｉａｎ ｖｅｇｅ— ｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｂｅｉｎｇ ｅａｓｉｌｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｒｉｖｅｒ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｅ ｂｅｎｔｈｉｃ ｍａｃｒｏ－ｉｎｖｅｒｔｅｂｒａｔｅｓ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｄｉｃａ— ｔｏｒｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｉｅｌｄ．Ｂｙ ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｖｅｒ ｈｅａｌｔｈ，ｔｒａｃｉｎｇ ｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｖｅｒ ｈｅａｌｔｈ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎ— ｄｅｘｓ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｂｉｏ－ｉｎｄｅｘ，Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ ａｎｄ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｅｎｔｈｉｃ ｍａｃｒｏ—ｉｎｖｅｒｔｅｂｒａｔｅｓ ａｓ ｂｉｏ－ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｆｏｒ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｒｉｖｅｒ ｈｅａｌｔｈ．Ｔｈｅ ｉｓｓｕｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｉｎ ｒｉｖｅｒ ｈｅａｌｔｈ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｈｅａｌｔｈ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｉｖｅｒ ｈｅａｌｔｈ；ｂｅｎｔｈｉｃ ｍａｃｒｏ—ｉｎｖｅｒｔｅｂｒａｔｅｓ；Ｓｉｎｇｌｅ ｂｉｏ－ｉｎｄｅｘ；ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ；Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｂｉｏｔｉｃ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ；Ｂ－ＩＢＩ；ｒｅｆｅｒ— ｅｎｃｅ ｓｉｔｅ 河流作为营养物质的载体，既是陆地生态系统生命的动 脉，也是水生生态系统的生境ｌ】］。由于人类直接或间接的影 响，河流生态系统长期退化。污染、河网化以及河流整治的 综合影响导致天然河流已经罕见。水量、水质以及河道生理 结构的改变导致河流生境发生改变，伴随着河流生态系统生 物多样性的减少，从而使整个河流生态系统受到影响，处于 “亚健康”状态或者“病态”，致使河流的生态价值降低，河流 健康的下降暴露和加剧了全球水危机［２ 。近些年来，人类 环境意识开始提高，认识到改变河流生态系统的负面影响， 促使人们把河流生态修复作为河流管理方案的一部分Ｌ５。～。 认识河流整治、河网化和污染的负面影响，实现适应环境变 化的河流管理与生态修复，调查河流现有情况和评估河流健 康状况，确定潜在的影响成为研究的主题。河流健康状况可 能受到与河流相关的许多因素影响，包括水质、地质地貌、栖 息地以及生物状况等＿１。 ］。保护和恢复河流生态功能的呼 声越来越高，各国学者及各类组织研发了各种评价河流健康 的方法。其中，大型底栖无脊椎动物因其多方面的优越性， 在河流健康评价中具有重要地位。在我国，关于大型底栖无 收稿日期：２０１１－０５—１８ 修回日期：２０１１—０７—０８ 网络出版时间：２０１１—０７—２３ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１３．１３３４．ＴＶ．２０１１０７２３．１７０７．０２８．ｈｔｍｌ 基金项目：中央水资源费项目资助“水生态评价业务专项”（１２６１Ｏ２１６１Ｏ０２６） 作者简介：李镇（１９８４一），男（满族），河北秦皇岛人，硕士，主要从事自然资源监测与管理研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｕｚｉｚｈｅｎ７２０＠１６３．ｃｏｍ 通讯作者：张岩（１９７０一），女，辽宁海城人，副教授，主要从事土壤侵蚀与水土保持研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙａｎ９＠ｂｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ・９６・ ｇ筏嚣 ＊ ｜‰蕊％ Ｉ 掘 ｌ｜ Ｉ％ 强％％＊ ｄ｜
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** 河流生态系统健康评价及展望
1 引言
人类社会的可持续发展归根结底是生态系统的可持续发展问题，而生态系统管理是合理利用和保护资源、实现可持续发展的有效途径[1]。河流对人类的发展非常重要,不仅可提供食物、工农业及生活用水,还具商业、交通、休闲娱乐等诸多服务功能。作为重要的生态系统类型，河流生态系统还是生物圈物质循环的主要通道之一，很多营养盐及污染物在河流中得以迁移和降解[2]。但在过去的几十年中，河流生态系统不断受到人类活动的干扰和损害。随着工业文明的迅速发展，人类对水资源的需求大量增加，很多河流因用水过度而面临断流或枯竭；此外，大量污染物的排入和森林及河岸缓冲带的乱砍乱伐严重影响了河流水环境状况，其结构受到极大破坏，诸多生态功能也因人类活动的干扰而逐渐丧失。在1999年联合国环境计划署组织的“面向21世纪水资源委员会”对流域面积最大的25条世界大河进行调查后的总结报告中指出，世界的大江大河水质欠佳，多数河流水量日益减少，而污染程度则日渐加重。
在被调查的河流中，中国的黄河，流入中亚咸海的前苏联锡尔河、阿姆河，美国科罗拉多河，印度的恒河和墨西哥的莱尔马河6条河水质极差，被评为最不卫生的河流；只有南美的亚马逊河、印度支那半岛的湄公河和北美的圣劳伦斯河水质较好。由此可见，如何维持现有河流生态系统的服务功能，修复受损系统，促进河流及其流域的经济、社会和环境的可持续发展已经成为一个全球性的问题。作为可持续发展概念的一个重要目标，恢复和维持健康的生态系统迅速成为科学家的共识，用健康来描述一个环境的状况是科学发展和社会价值观进步的必然结果，维持和恢复一个健康的生态系统已成为近年来环境管理的重要目标[3-5]。生态系统健康评价在森林、河流、农田、湿地等不同类型生态系统领域迅速展开[6-8]。而如何评价河流生态状况正成为水利科学、环境科学和生态学领域研究的热点之一。研究河流健康状况的评价不仅可应用于对河流现状的客观描述和评估，而且有助于管理决策者确定河流管理活动，对于河流的可持续管理及区域生态环境建设都具有非常重要的意义。
健康河流的评价指标和评价标准
近年来，在可持续发展思想的推动下，生态系统健康研究已成为国际生态环境领域新的研究热点，并逐渐发展成为联系地球科学、环境科学、生态学、经济学及社会科学等学科的桥梁。我国这方面研究工作十分薄弱，相关报道很少。
河流生态系统也受到了来自自然和人为因素的巨大压力。人类活动对河流生态系统的胁迫主要来自以下几个方面：工农业及生活污染物质对河流造成污染；从河流水库中超量引水使得河流本身水量无法满足生态用水的最低需要；通过对湖泊、河流滩地的围垦挤占水域面积以及河流上游毁林造成水土流失，导致湖泊、河流的退化；在河流的水库中，不适当地引入外来物种造成生物入侵，使乡土物种消失和生态系统水平退化。水利工程对于河流生态系统的胁迫主要表现在两方面：一是自然河流的渠道化，二是自然河流的非连续化。因此，如何缓解自然和人为因素对河流生态系统的压力，保证河流生态系统的健康尤为重要。
1.河流生态系统
河流生态系统指河流水体的生态系统，属流水生态系统的一种，是陆地和海洋联系的纽带，在生物圈的物质循环中起着主要作用。河流生态系统包括陆地河岸生态系统、水生态系统、相关湿地及沼泽生态系统在内的一系列子系统，是一个复合生态系统，并具有栖息地功能、过滤作用、屏蔽作用、通道作用、源汇功能等多种功能。河流生态系统水的持续流动性，使其中溶解氧比较充足，层次分化不明显。
河流生态系统主要具有以下特点：〔1〕具纵向成带现象，但物种的纵向替换并不是均匀的连续变化，特殊种群可以在整个河流中再现。〔2〕生物大多具有适应急流生境的特殊形态结构。表现在浮游生物较少，底栖生物多具有体形扁平、流线性等形态或吸盘结构，适应性广的鱼类和微生物丰富。〔3〕与其它生态系统相互制约关系复杂。一方面表现为气候、植被以及人为干扰强度等对河流生态系统都有较大影响；另一方面表现为河流生态系统明显影响沿海〔尤其河口、海湾〕生态系统的形成和演化。〔4〕自净能力强，受干扰后恢复速度较快。
收稿日期:2005-04-04基金项目:国家自然科学基金资助项目(30390005)作者简介:杨文慧(1970—),女,山西太原人,博士研究生,主要从事水力学及河流动力学研究.河流健康评价的研究进展
杨文慧,严忠民,吴建华
(河海大学水利水电学院,江苏南京 210098)
摘要:对河流健康的概念进行了辨析,回顾了河流健康评价的发展状况,总结了河流健康评价的对
象、评价指标的选取及主要采用的评价方法,提出了今后开展河流健康评价还需对评价标准、评价
尺度、评价方法、服务功能评价等方面作进一步的研究.
关键词:河流健康;生态系统;评价方法
中图分类号:X171.1 文献标识码:A 文章编号:1000-1980(2005)06-0607-05
河流生态系统可提供众多的服务功能,这些功能是维系人类生存和经济发展的物质基础及保障条件.但
长期以来,人类在河流上进行的拦河筑坝、径流调节、梯级开发使许多河流变成了半人工控制的系统.河流管
理中出现了断流、水环境恶化、河床萎缩、水生生物锐减、洪涝灾害频繁等一系列的问题,导致了河流服务功
能的逐渐丧失,直接威胁到了人类正常的生产和生活.因此,维持和恢复河流生态系统的健康成了河流管理
的重要目标.
1 河流健康的概念
1.1 国外研究
河流健康是伴随生态系统健康概念出现的一个新概念.从河流管理的角度讲,河流健康概念的提出具有
现实意义.它的提出有助于科学团体和公众之间的沟通,唤起社会对人类强加于河流影响的关注.
在河流的保护和管理中,对生物和生态系统的强调,使人们很自然地接受了河流健康的概念[1,2].河流
健康的含义,目前还存在争议.1972年的美国“清洁水法令”为河流健康设定了一个标准,即物理、化学和生
物的完整性,其中完整性指的是维持生态系统自然结构和功能的状态[3],此标准成为河流健康评价的指导原
则.类似的定义还有Schofield等[4]提出的“与同一类型没有受到破坏的河流的相似程度,尤其是在生物多样
