赣江流域生态系统健康状态与评价

1赣江流域生态系统健康状态与评价张萌张柱刘足根∗（江西省环境保护科学研究院水环境研究所南昌330029）摘要生态系统健康（EcosystemHealth）于20世纪80年代末开始得到广泛关注，较普遍认可的生态系统健康定义是指一个生态系统是稳定和持续的，随着时间的推移能够维持自身组织，对外力胁迫具有抵抗力。生态系统健康是定义在生态系统水平上的，其概念具有综合性和整体性，包括整个环境，既有生物的组分（包括人类），也有非生物的组分。本研究以赣江流域17条一级支流和干流2009-2010年水生生态监测数据为基础，采用指标体系法对赣江的生态系统健康进行评价。运用层次分析法划分河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及水生生物5大类为一级指标，再将一级指标共划分为19项二级指标构建评价赣江生态系统健康的指标体系。采用层次分析法对各个指标分配以适当权重，其中河流水文指标（0.222）划分为：流速（0.333）、水量（0.500）和水利工程干扰（0.167）3项二级指标；河流形态指标（0.111）划分为：河道内底质（0.273）、弯曲程度（0.091）、河道改变程度（0.182）、河岸结构（0.091）、河岸稳定性（0.182）和河床稳定性（0.182）6项二级指标；河岸带指标（0.111）划分为：河岸带缓冲区宽度（0.250）、缓冲区植被覆盖度（0.375）和缓冲区生境类型（0.375）3项二级指标；水体理化指标（0.222）划分为：总氮（0.125）、氨氮（0.125）、总磷（0.125）、溶解氧（0.125）、化学需氧量（0.250）和五日生化需氧量（0.250）6项二级指标；水生生物指标（0.333）以大型底栖无脊椎动物多样性来评价。按三个层次计算河流健康综合指数，首先依据各二级指标的评价标准进行评价或评分；再利用加权平均法对二级指标进行计算，所得结果作为一级指标的得分，并将每个一级指标的得分定位于0~20之间；最后利用加权平均法对一级指标进行计算，获取河流健康综合指数。将该指数划分为0~20、21~40、41~60、61~80和81~100共5个等级，分别对应河流健康状况为极差、差、亚健康、健康和很健康。评价结果表明，整个赣江流域的上中下游健康状态为亚健康，支流除濂水、消江和乌江为一般以外，其他均为亚健康。关键词赣江流域；河流生态系统；健康评价；层次分析法1.引言健康定义为“处于适宜的（fit&well）一种状态”，是有关一个系统或组织体系处于适宜程度的一种识别（BBC，1993）。因此，术语“健康”指代的是一个个体或某事物处于良好与否的状态的程度。健康或偏离健康是由各种参考水平来测定的。当某一状态实质上地偏离健康状态所期望的目标水平时，这意味着它已越过导致严重或不可逆转损害的限制水平了。因此，为保证严重或不可逆转的损害不会发生，人们需要采取预防措施（避免危险或不乐见的结果发生的行动，BBC1993），并建立为防止我们逾越的预先警戒线制度（Hopkins,2005）。生态系统健康（EcosystemHealth）于20世纪80年代末开始得到广泛关注，较普遍认可的生态系统健康定义是指一个生态系统是稳定和持续的，随着时间的推移能够维持自身组织，对外力胁迫具有抵抗力。生态系统健康是定义在生态系统水平上的，其概念具有综合性和整体性，包括整个环境，既有生物的组分（包括人类），也有非生物的组分。基金项目：国家“十一五”重大科技专项（2008ZX07526-008）收稿日期：；修回日期：*通讯作者Correspondingauthor.E-mail:[e-mail]2河流连续统理论最初由Vannote等学者于20世纪80年代提出，该理论第一次利用水生生物功能类群特征来解释河流生态系统的功能，并将河流生态系统看作一个完整且连续的生态系统，即连续统（Vannoteetal.,1980），且认为从潺流的源头到开阔的下游河面它的外源和内源营养物质具有连续性变化的特征(Minshalletal.,1985;Minshall,1988）。Schofield&Davies（1996）把河流健康（RiverHealth）定义为河流具有自然性，且认为“河流健康就是指类型相同的且未受人为干扰的（或原始的）河流的相似程度，尤其在生物完整性和生态功能方面。”一个健康的河流生态系统应该具有合理的组织结构和良好的运转功能，系统内部的物质循环和能量流动未受到损害，对长期或突发的自然或人为扰动能保持着弹性和稳定性，并表现出一定的恢复能力（庞治国等，2006）。评价大型河流生态系统的健康状态对于较为深入了解河流生态系统的受损现状与把握河流生态系统结构功能可能变化的趋势具有重要意义。本文采用河流多维参数与生态系统的生物组成要素指标来综合评价赣江流域水生态系统的健康状态，为环境管理提供服务和参考。2.材料与方法2009年6-7月、11月和2010年4月3个水情期对江西赣江流域的赣江干流（上、中、下游）和袁河、锦江、遂川江等主要一级支流的鱼类的物种多样性和渔获量开展了野外调查。本研究共设置调查样点60个调查样点，其分布和地理位置详见图1。结合国内外研究方法和评价体系，本文所建立起的适合赣江流域的河流指标健康评价指标与评价方法以及评价标准见表1、2、3、4和5详述（修改自唐涛等，2002；李凤清等，2010）。3图12009年-2010年赣江流域鱼类调查的监测断面或监测样点分布图4表1赣江流域河流健康评价指标与评价标准一级指标（权重）Primaryindex(Weight)二级指标Secondaryindex权重Weight流速Currentvelocity0.333水量Waterflow0.5河流水文指标（0.222）Riverhydrology(0.222)水利工程干扰Disturbanceofhydraulicengineering0.167河道内底质Riversubstrate0.273弯曲程度Sinuosity0.091河道改变程度Changeinrivercourse0.182河岸结构Bankstructure0.091河岸稳定性Bankstability0.182河流形态指标（0.111）Physicalmorphology(0.111)河床稳定性Bedstability0.182河岸带缓冲区宽度Riparianwidth0.25缓冲区植被覆盖度Riparianvegetationdensity0.375河岸带指标（0.111）Riversidezone(0.111)缓冲区生境类型Ripariandominanthabitat0.375总氮TN0.125氨氮NH4-N0.125总磷TP0.125溶解氧DO0.125化学需氧量CODCr0.25水体理化指标（0.222）Waterqualityparameters(0.222)五日生化需氧量BOD50.25水生生物指标（0.333）Aquaticorganisms(0.333)大型底栖无脊椎动物多样性Biodiversityofbenthicmacroinvertebrates15表2赣江流域河流水文指标与评价标准评价指标Assessmentindex分级描述Description分值Score流速Currentvelocity具有一定流速，各断面流速不均Withcertainvelocity,butvariedindifferentsections4流速均一，各断面流速无变化Withsamevelocity,andnovariationindifferentsections3水体流动缓慢，或几乎不流动Withslowflow,oralmostnoflow2水体与主河道分离，形成牛轭形河流Withwaterbodyseparatedfrommaincourse,andbecomingoxbowlikeriver1季节性河流，旱季时河道干涸Seasonalriver,anddryingupindryseason0水量水位达到两岸，仅有少量底质裸露Waterreachingbankswithfewsubstratesexposed4Waterflow水覆盖75%，25%底质裸露Submergedareaover75%3水覆盖50%，50%底质裸露Submergedareaover50%2水覆盖25%，浅滩大部分裸露Submergedarealessthan25%1水量很少，几乎全部裸露Waterflowverysmall,withallsubstratesalmostexposed0水利工程干扰自然河道，未受影响Naturalriver,withnodisturbance4Disturbanceofhydraulicengineering河道水量受水利工程调度的影响而波动频繁Waterflowfrequentlydisturbedbyhydraulicengineering2水电站出水口，水流湍急Outletsofhydropowerstationswithrapids06表3赣江流域河流形态指标与评价标准评价指标Assessmentindex分级描述Description分值Score河道内底质Riversubstrate漂石（256mm）为主Boulder(256mm)4鹅卵石（2~256mm）为主Cobble(2~256mm)3砂/沙（0.016~2mm）为主Sand(0.016~2mm)2粘土、有机碎屑为主Muddyandorganicdetritus1人造材料（如建筑材料、金属、塑料、玻璃等）为主Artificialmaterials(constructionmaterial,metal,plastic,glass,etc.)0弯曲程度Sinuosity视野内显著的河道弯曲数量3With3bendsvisible4视野内显著的河道弯曲数量为3With3bendsvisible3视野内显著的河道弯曲数量为2With2bendsvisible2视野内显著的河道弯曲数量为1With1bendvisible1河道笔直Straightcourse0河道改变程度河流保持自然状态Naturalstates4Changeinrivercourse存在少量拓宽、挖深河道等现象Smalldredging3中等程度的河道破坏Moderatedisturbance2存在大规模挖沙、挖泥等现象，但未造成河流改道Largescaledredging,butwithnochange1人为干扰(如挖沙、筑坝等)造成河流改道Seriousdisturbance(dredging,damming,etc)withchange0河岸结构垂直的下切河岸(河岸与水面呈90°角)Verticalbankat90°4Bankstructure陡坡式河岸(45°~90°)Slopingbankat45°~90°3缓坡式河岸(45°)Graduallyslopingbankat45°2人工生态河岸(如植被-石块搭配)Artificialecologicalbankmadewithvegetationandstone1建筑材料河岸(如浆砌块石、钢筋混凝土等)Constructedbankmadebymortaredrubble,reinforcedconcrete,etc.0河岸稳定性河岸稳定，无明显侵蚀Stablebankwithnoobviouserosion4Bankstability河岸稳定，少量区域存在侵蚀(25%)Stablebankwithsmallerosion(25%)3河岸较不稳定，中度侵蚀(25%~50%)Relativelyunstablebankwithmoderateerosion(25%~50%)2河岸不稳定，侵蚀严重(50%~75%)，洪水时存在风险Unstablebankwithseriouserosion(50%~75%)1河岸极不稳定，绝大部分区域侵蚀(