渭河河流生態(tài)系統(tǒng)完整性評價體系的構(gòu)建

宋蒙蒙，田爽，盧奧然，殷旭旺*，徐宗學(xué)

(1.大連海洋大學(xué) 水產(chǎn)與生命學(xué)院，遼寧省水生生物學(xué)重點實驗室，遼寧 大連 116023; 2.北京師范大學(xué) 水科學(xué)研究院，北京 100875)

河流健康評價始于20世紀中期[1]，最初主要是對水體生物需氧量、化學(xué)需氧量和大腸菌群數(shù)量等的測定[2]。后來，國內(nèi)外學(xué)者提出多種評價方法，如中國的《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》[3]用水質(zhì)反映河流健康狀況，又如Karr等[4]于1981年提出生物完整性的定義，建立了魚類生物完整性指數(shù)(Fish index of biological integrity, F-IBI)，并應(yīng)用生物群落結(jié)構(gòu)特征間接反映水生態(tài)系統(tǒng)健康受到的影響程度[5]，該方法突破了以往研究中應(yīng)用單一指標對河流生態(tài)系統(tǒng)進行健康評價的局限性，在目前的河流健康評價中應(yīng)用廣泛[6-8]。然而，一些學(xué)者對生物完整性評價結(jié)果的可靠性提出質(zhì)疑，如Shields等[9]應(yīng)用F-IBI對密西西比北部河流的27個點位進行評價，認為生物完整性不能準確反映河流的物理生境情況；殷旭旺等[8]應(yīng)用著生藻類生物完整性(Index of biological integrity of periphyton, P-IBI)對太子河生態(tài)系統(tǒng)進行了評價，多數(shù)點位評價結(jié)果與實際情況相符，但個別點位存在誤判現(xiàn)象；Ladson等[10]提出的溪流狀態(tài)指數(shù)(Index of stream condition, ISC)，從水文、物理、河岸帶狀況、水質(zhì)和水生生物特征5個方面評價了澳大利亞河流的健康狀況；但由于澳大利亞河流多數(shù)受到人類干擾的影響，適合于該方法的一些河流類型多數(shù)已經(jīng)不復(fù)存在，因此，ISC不適合對目前的河流健康狀況進行評價[11]。

因此，構(gòu)建一個包括生態(tài)系統(tǒng)各組成要素(生態(tài)系統(tǒng)生物完整性、化學(xué)完整性、物理完整性)的“綜合性評價體系”，將會對河流生態(tài)系統(tǒng)的健康評價提供更準確的信息和更可靠的結(jié)果。渭河(103°50′～110°40′E，33°40′～37°25′N)，是黃河的最大支流，全流域面積為13.43萬km2，總長度為813 km。本研究中以渭河為例，應(yīng)用以《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》為基礎(chǔ)的水質(zhì)評價和P-IBI對渭河健康狀況進行評價，并以P-IBI為基礎(chǔ)，參考棲息地環(huán)境質(zhì)量評價指數(shù)(Qualitative habitat evaluation index, QHEI)[12]和溪流狀態(tài)指數(shù)(ISC)中的物理指標，以及河流化學(xué)指標，將河流生態(tài)系統(tǒng)著生藻類生物完整性、物理完整性、化學(xué)完整性3個評價體系的54個指標作為候選指標，構(gòu)建了渭河河流生態(tài)系統(tǒng)完整性(Index of ecosystem integrity, IEI)評價體系，旨在建立一種基于生態(tài)系統(tǒng)完整性的河流健康評價方法，提高河流健康評價的準確性和可靠性，為渭河生態(tài)環(huán)境的治理和保護提供科學(xué)的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域及采樣站位設(shè)置

采樣站位的設(shè)定基本涵蓋渭河，根據(jù)渭河流域干流、支流的工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活污染特點，共設(shè)置60個具有典型特征的采樣點位(圖1)，其中渭河水系32個點位，涇河水系15個點位，北洛河水系13個點位，用MAGELLAN全球定位系統(tǒng)(eXplorist-200)記錄采樣點的經(jīng)緯度和海拔高度。

1.2 方法

1.2.1 環(huán)境因子數(shù)據(jù)的獲取 2013年4月于渭河平水期進行野外調(diào)查，選擇了11個可量化的物理指標來進行生態(tài)系統(tǒng)物理完整性的構(gòu)建(表1)，其中水溫用水質(zhì)分析儀測定，水深、流速、流量用流速儀測量，河寬用測距儀現(xiàn)場測定，淤泥百分比、細沙百分比、石塊百分比用一套底質(zhì)分樣篩網(wǎng)(孔徑分別為16、8、4、2、1 mm)測定，其余3個土地利用指標參照中國2007年《土地利用現(xiàn)狀分類》[13]劃分寬1 km、長10 km的緩沖區(qū)進行測量。生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)完整性指標有16個(表1)，其中，總懸浮物、電導(dǎo)率、總?cè)芙夤腆w、溶解氧、pH現(xiàn)場用YSI-85型便攜式水質(zhì)分析儀測定，其余11個指標是在采樣點采集兩份2 L水樣，于48 h內(nèi)運回實驗室根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》[14]測定。

1.2.2 著生藻類的采集及鑒定 同期對各樣點進行著生藻類生物狀況進行調(diào)查。在采樣點河流上下游100 m范圍內(nèi)，依據(jù)河流生境的不同，挑選3個大小一致的石塊，從各石塊上用硬毛刷分別刮取面積為11.34 cm2的著生藻類，用純凈水沖刷至不銹鋼托盤中，轉(zhuǎn)移到廣口塑料瓶中，加入5%甲醛固定后保存，作為著生藻類的定量樣品。依據(jù)以上采樣方法，重新從原3個石塊上采集一份樣品，用甲醛固定后作為著生藻類的種類鑒定樣品。對于沒有石塊的點位，從泥沙底質(zhì)3個不同的區(qū)域，刮取表層泥沙放入廣口塑料瓶中，加入5%甲醛固定，取樣面積為36.32 cm2，同樣采集一份定量樣品和一份定性樣品。在顯微鏡下對著生藻類進行種類鑒定，樣品盡量鑒定到種或?qū)?，鑒定主要依據(jù)文獻[15-16]。

1.2.3 生態(tài)系統(tǒng)完整性(IEI)評價指標體系

①參考點和受損點選擇。參考點指未受到人類干擾或輕度干擾的樣點，受損點指具有明顯人類干擾的樣點[17]。參考點的選擇目前沒有統(tǒng)一的方法，本研究中參考了渠曉東等[18]在渾太河流域健康評價中應(yīng)用的篩選方法，以棲息地環(huán)境質(zhì)量評分(QHEI)[12]在120分以上，水化特征符合國家Ⅱ類水質(zhì)標準且人類活動干擾強度較小的點位作為參考點；以QHEI得分小于90分的點位作為受損點位[19]，故本研究中確定8個點位作為參考點，即L1、J3、J19、W0、W12、W16、W20、W28，另外確定10個受損點，即L9、J8、J11、W8、W21、W23、W35、W38、W39、W40。

②提出候選指標。生態(tài)系統(tǒng)物理完整性選擇11個候選指標，化學(xué)完整性選擇16個候選指標，著生藻類生物指標選擇6類屬性(物種豐富度、敏感類群、群落多樣性、相對豐度、生態(tài)型、密度與生物量)，且對環(huán)境變化敏感的27個指標作為候選指標(表1)。

③候選指標分布范圍篩選。若某指標在95%樣點的觀測值為零，則刪除該指標[20]。

④判別能力分析。比較候選指標參考點和受損點數(shù)值在25th～75th分位數(shù)箱體范圍的重疊情況(IQ值)，選擇IQ≥2的指標進行下一步分析[21]。IQ值共有4種情況：箱體未重疊，IQ=3(圖2-A)；箱體有部分重疊且各自中位數(shù)都在對方箱體范圍之外，IQ=2(圖2-B)；箱體有重疊且只有一個中位數(shù)在對方箱體之外，IQ=1(圖2-C、D)；中位數(shù)都在對方箱體之內(nèi)，IQ=0(圖2-E)。

表1 渭河河流生態(tài)系統(tǒng)完整性(IEI)評價體系候選指標

注：↓表示與干擾強度負相關(guān)；↑表示與干擾強度正相關(guān)；數(shù)值0～3為箱體IQ值

Note：↓refers to the negative correlation with the interference intensity; ↑refers to the positive correlation with the interference intensity；number 0-3 is the box IQ

⑤候選指標冗余分析。對滿足箱體圖分析的指標兩兩進行Pearson相關(guān)性分析，|R|≥0.6的兩個指標僅取其中相對重要的一個[7]。

⑥數(shù)據(jù)標準化。對篩選所得核心指標對應(yīng)數(shù)據(jù)進行標準化[23]以便進行比較。標準化方法：隨干擾增強而減小的參數(shù)，按式(1)進行標準化；隨干擾增強而增加的指標，按式(2)進行標準化；以IEI評價指標體系3個部分核心指標的平均數(shù)作為各自得分。

Vi′=Vi/V95%×100，

(1)

Vi′=(Vmax-Vi)/(Vmax-V5%)×100。

(2)

其中：Vi′為標準化后的參數(shù)值；Vi為參數(shù)值；V95%為參數(shù)的第95th分位數(shù)；V5%為參數(shù)的第5th分位數(shù)；Vmax為參數(shù)的最大值。

⑦計算指標權(quán)重。經(jīng)過以上步驟，得出各個站點生態(tài)系統(tǒng)物理完整性、化學(xué)完整性、著生藻類生物完整性(P-IBI)總得分，并應(yīng)用層次分析法[24]計算3個評價體系的權(quán)重，即

(3)

其中：Wi為生態(tài)系統(tǒng)物理完整性、生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)完整性、P-IBI對應(yīng)權(quán)重；aij為標度。

經(jīng)計算，生態(tài)系統(tǒng)物理完整性、化學(xué)完整性權(quán)重均為0.25，P-IBI權(quán)重為0.5。IEI總分是這3部分得分的加權(quán)平均數(shù)，即

(4)

其中：IEI為生態(tài)系統(tǒng)完整性得分；Ii為生態(tài)系統(tǒng)物理完整性、化學(xué)完整性、P-IBI得分。

⑧確定評價標準。參照文獻[8]，以參照點位IEI得分值分布的25th分位數(shù)作為健康評價標準，若點位的IEI得分大于25th分位數(shù)，則表示該點位受到人類干擾較小，為健康水平，對小于25th分位數(shù)的得分值分布范圍進行三等分，確定出健康、較好、一般、較差4個等級的劃分標準。

1.2.4 渭河著生藻類生物完整性(P-IBI)指標體系 選取27個生物指標作為候選指標，對其進行分布范圍篩選、判別能力分析、相關(guān)性分析，得出P-IBI評價體系的核心指標，根據(jù)核心指標對環(huán)境變化的響應(yīng)不同進行標準化，以標準化結(jié)果的平均值作為各個點位的P-IBI得分，以參考點位得分值的25th分位數(shù)作為健康標準，對于小于25th分位數(shù)的分布范圍進行三等分，確定出的劃分標準為健康、較好、一般、較差。

1.2.5 基于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》的水質(zhì)評價 將現(xiàn)有16個水質(zhì)指標(表1)進行主成分分析(PCA)，篩選出對渭河水質(zhì)影響最大的環(huán)境因子，并將其作為基于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》的水質(zhì)評價指標。參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》對各點位水質(zhì)進行判斷，區(qū)分出Ⅰ類水(健康)、Ⅱ類水(較好)、Ⅲ類水(一般)、Ⅳ類水(較差)、Ⅴ類水(較差)。由于Ⅳ類和Ⅴ類水適用于一般工業(yè)用水、人體非直接接觸的娛樂用水及農(nóng)業(yè)用水，故本研究中將Ⅳ類水和Ⅴ類水共同歸于較差一列。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Biodiversity Pro 2.0軟件計算香農(nóng)多樣性指數(shù)；用Origin 9.0軟件進行箱體圖分析；用SPSS 23.0軟件進行相關(guān)性分析；用Canoco for windows 4.5軟件進行主成分分析；渭河點位分布圖和水生態(tài)健康評價圖在ArcMap 10.5 軟件上完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 著生藻類的群落結(jié)構(gòu)特征

渭河共采集到著生藻類171種，隸屬于4門9目38屬，其中，硅藻門150種，占87.72%；綠藻門14種，占8.19%；藍藻門4種，占2.34%；裸藻門3種，占1.75%。著生藻常見種類有：變異直鏈藻Melosiravarians、簡單舟行藻Naviculasimplex、卡里舟行藻Naviculacari、谷皮菱形藻Nitzschiapalea、兩棲菱形藻Nitzschiaamphbia、近緣橋彎藻Cymbellaaequalis、膨大橋彎藻Cymbellaturgida、箱形橋彎藻Cymbellacistula、普通等片藻Diatomavulgare、橄欖形異極藻Gomphonemaolivaceum、極細曲殼藻Achnanthesminutissima、扁圓卵形藻Cocconeisplacentula、梅尼小環(huán)藻Cyclotellameneghiniana、斜生柵藻Scenedesmusobliquus。

2.2 渭河IEI評價體系的構(gòu)建及評價結(jié)果

2.2.1 渭河生態(tài)系統(tǒng)物理完整性指標體系的構(gòu)建所選11個物理指標都通過了分布范圍的篩選，經(jīng)過箱體圖分析發(fā)現(xiàn)，水溫、流速、流量、河寬、森林面積百分比、草地面積百分比、黃泥百分比、淤泥百分比、石塊百分比9個物理參數(shù)進入Pearson相關(guān)性檢驗(表1，表2)，石塊百分比(P11)與黃泥百分比(P9)、淤泥百分比(P10)的相關(guān)系數(shù)分別為-0.885、-0.868，三者之間選擇石塊百分比作為核心指標。最終篩選出7個核心參數(shù)：水溫、流速、流量、河寬、森林面積百分比、草地面積百分比和石塊百分比。

表2 渭河9個物理候選參數(shù)指標間的相關(guān)系數(shù)

Tab.2 Correlation analysis of 9 physical parameters in the Weihe River Basin

指標indexP1P3P4P5P6P7P9P10P3-0.1031P40.1610.4411P50.285-0.2140.3071P6-0.0910.114-0.084-0.1111P7-0.1410.161-0.143-0.3070.0551P90.271-0.0600.0980.270-0.303-0.1481P100.189-0.1210.2390.382-0.103-0.2920.5371P11-0.2640.102-0.189-0.3700.2360.248-0.885-0.868

2.2.2 渭河化學(xué)完整性指標體系的構(gòu)建 所選16個化學(xué)指標都通過了分布范圍篩選，判別能力的篩選中總懸浮物、電導(dǎo)率、總?cè)芙夤腆w、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸態(tài)氮、活性磷、氯離子8個指標在參考點和受損點之間差異顯著(表1)，對其進行Pearson相關(guān)性檢驗(表3)。其中，總懸浮物(C1)和總磷(C6)的相關(guān)系數(shù)為0.681，兩者之間選擇總磷作為核心指標；電導(dǎo)率(C2)與總?cè)芙夤腆w(C3)、氯離子(C16)之間相關(guān)系數(shù)均較高，三者之間選擇電導(dǎo)率作為核心指標。最終篩選出5個核心參數(shù)：電導(dǎo)率、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、硝酸態(tài)氮和活性磷。

2.2.3 渭河著生藻類生物完整性指標體系的構(gòu)建所選27個指標中僅有8個指標通過了判別能力分析，進入Pearson相關(guān)性分析(表4)，其中，反映相對豐度的2個指標曲殼藻百分比(A15)、極細曲殼藻百分比(A24)相關(guān)系數(shù)絕對值為0.979(>0.6)；曲殼藻百分比(A15)與能反映生態(tài)型的兩個指標(可運動硅藻百分比A26、具柄硅藻百分比A27)相關(guān)系數(shù)絕對值分別為0.730和0.933(>0.6)；另外，反映相對豐度的指標菱形藻百分比(A17)和反映生態(tài)型的指標可運動硅藻百分比(A26)之間相關(guān)系數(shù)為0.601(>0.6)。綜合以上分析，刪除菱形藻百分比、極細曲殼藻百分比、可運動硅藻百分比、具柄硅藻百分比等4個指標，最終篩選出4個核心參數(shù)：硅藻屬的總數(shù)、著生藻類密度、曲殼藻百分比和橋彎藻百分比。

表3 渭河8個化學(xué)候選參數(shù)指標間的相關(guān)系數(shù)

Tab.3 Correlation analysis of 8 chemical candidate metrics in the Weihe River Basin

指標indexC1C2C3C6C9C13C14C20.0611C3-0.0520.9641C60.6810.0600.0521C90.0660.0610.0360.4021C130.0510.2500.214-0.0241C140.2690.4390.4100.155-0.0650.4951C160.0420.9700.9800.0300.0060.2760.402

表4 渭河8個著生藻類生物完整性(P-IBI)候選參數(shù)指標間的相關(guān)系數(shù)

Tab.4 Correlation analysis of 8 indices of biological integrity of periphyton(P-IBI)candidate metrics in the Weihe River Basin

指標indexA6A9A15A16A17A24A26A9-0.0511A150.0260.0991A160.054-0.1310.0691A170.0120.027-0.466-0.1651A240.0390.088-0.9790.046-0.4531A26-0.1530.113-0.730-0.3180.601-0.7091A27-0.0740.0830.9330.046-0.4440.918-0.752

2.2.4 渭河生態(tài)系統(tǒng)完整性(IEI)健康標準及結(jié)果 將各個點位核心參數(shù)原始數(shù)據(jù)標準化結(jié)果的加權(quán)平均數(shù)作為各個點位的總分，進而確定健康評價標準(表5)，將此評價標準在渭河進行應(yīng)用，得到渭河生態(tài)系統(tǒng)健康評價(IEI)結(jié)果(表6)。如渭河60個點位中，健康點位6個，占10.00%，其中有1個位于洛河水系，1個位于涇河水系，4個位于渭河水系；較好位點4個，占6.67%，其中有1個位于洛河水系，3個位于渭河水系；一般點位9個，占15.00%，其中有2個位于洛河水系，2個位于涇河水系，5個位于渭河水系；41個為較差點位，占68.33%。

表5 渭河生態(tài)系統(tǒng)完整性(IEI)、著生藻類生物完整性(P-IBI)、水質(zhì)評價健康標準

Tab.5 Assessment criteria for index of ecological integrity(IEI), index of Biologrity Integrity of periphyton(P-IBI)and water quality health in the Weihe River Basin

方法method健康healthy較好good一般general較差poorIEI≥69.5369.53^64.7264.72^56.86<56.86P-IBI≥66.1166.11^51.5651.56^47.48<47.48總磷(TP)≤0.020.02^0.10.1^0.2>0.2

表6 渭河3種健康評價結(jié)果

2.3 渭河著生藻類生物完整性(P-IBI)健康標準及結(jié)果

篩選出渭河P-IBI健康評價體系的核心指標，對其進行標準化，確定P-IBI健康評價標準(表5)，據(jù)此標準對各個點位進行評價所得結(jié)果見表6?？傮w評價結(jié)果為7個點位健康，8個點位較好，3個點位一般，42個點位較差。一般及其以上點位共18個，其中有12個處于渭河水系。渭河源頭清源河、榜沙河、散渡河等河流生境較好，其余大部分點位健康狀況較差。綜合分析，渭河水系健康狀況優(yōu)于涇河水系，涇河水系健康狀況優(yōu)于洛河水系。

2.4 基于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》的水質(zhì)評價結(jié)果

對基于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》的水質(zhì)評價所選的16個指標進行主成分分析(PCA)篩選出影響渭河水質(zhì)的主要環(huán)境因子為總磷(TP)，結(jié)合中國《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》制定出渭河的水質(zhì)評價標準(表5)。據(jù)此對各個點位的評價結(jié)果表明，渭河60個點位中有7個健康，17個較好，8個一般，28個較差(表6)。渭河水系32個點位中有健康點位5個，占15.625%；較好點位4個，占12.5%；一般點位1個，占3.125%；較差點位22個，占68.75%。

3 討論

3.1 渭河生態(tài)系統(tǒng)完整性評價

綜合渭河生態(tài)系統(tǒng)完整性(IEI)評價結(jié)果，渭河水系整體水質(zhì)健康狀況優(yōu)于洛河水系和涇河水系。洛河水系的葫蘆河、沮河、洛河、沙家河處于陜中黃土塬梁土壤侵蝕高度敏感區(qū)[25]，土壤侵蝕情況明顯，水土流失嚴重；另外，此地人口密集，上游是石油開發(fā)重點地區(qū)，致使河流健康程度較低。涇河水系的馬蓮河、湘樂川河位于陜中黃土塬梁土壤侵蝕高度敏感區(qū)，生境相對洛河水系較好，但IEI評分結(jié)果為較差。究其原因，一方面，影響生物群落結(jié)構(gòu)的重要因子是生境質(zhì)量，而不是水環(huán)境質(zhì)量[26]，涇河和洛河水系的底質(zhì)以基巖為主，由于水流速度大，侵蝕作用強，很少有河流沖積物覆蓋[27]，致使著生藻類生物群落結(jié)構(gòu)遭到破壞，故P-IBI評價得分較低；另一方面，本研究中所構(gòu)建的IEI評價體系，P-IBI評價得分占IEI評價得分的50%，因此，著生藻類的生境遭到破壞對評價結(jié)果影響的主要原因是馬蓮河、湘樂川河IEI評分較低。渭河源頭清源河、籍河土壤肥沃，自然條件優(yōu)越，健康等級較高；渭河干流下游水域受到污染，健康等級為較差，這與以往研究結(jié)果類似[28]。綜合所得數(shù)據(jù)分析，渭河水系上游健康水平較高，而中游及下游評價等級為較差；洛河水系和涇河水系也表現(xiàn)出相同的趨勢，即中上游評價等級高于下游，這與徐宗學(xué)等[10]應(yīng)用著生藻類、底棲動物、魚類生物完整性對渭河的評價結(jié)果一致。

3.2 IEI、P-IBI和水質(zhì)評價結(jié)果差異分析

對于河流健康狀況的評價體系，重要的是評價的準確性及可靠性，本研究中所構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)完整性評價體系IEI，用于渭河的健康評價結(jié)果與基于《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》和P-IBI的評價結(jié)果總體趨勢較為一致，表現(xiàn)為IEI得分與P-IBI得分和水質(zhì)評價得分具有極顯著相關(guān)性(表7)，說明IEI得出的結(jié)果可信度較高。盡管如此，渭河有個別點位的評價結(jié)果存在差異(表8)。對比IEI和P-IBI評價結(jié)果：有47個點位的P-IBI評價與IEI評價結(jié)果完全相同，11個點位評價結(jié)果相差一個等級，兩者共占96.67%；另一方面，兩者間無相差3個等級的點位，相差2個等級的點位有2個，且評價結(jié)果為P-IBI比IEI高2個等級；相差一個等級的點位有11個，其中有6個點位P-IBI比IEI等級高，有5個點位P-IBI比IEI等級低。結(jié)合表5評價標準，IEI比P-IBI評價標準高，推測其原因主要是本調(diào)查于2013年4月(平水期)進行，著生藻類的棲息地環(huán)境遭到破壞，各點位P-IBI評價得分整體偏低，其評價標準也較低，使得P-IBI等級比IEI高。雖然生物完整性能通過生物對環(huán)境變化的整合作用來反映河流健康狀況，但生物完整性與河流健康狀況并不完全正相關(guān)，其評價結(jié)果在個別點位會出現(xiàn)誤判現(xiàn)象。如渭河干流W37點位及下游W18點位，水質(zhì)一般，森林覆蓋率低，周圍耕地面積大，生境質(zhì)量較差，但P-IBI評價結(jié)果卻為較好，而應(yīng)用本研究中所構(gòu)建的IEI評價體系，該點位被評為較差，彌補了這一缺陷；與此類似，位于涇河水系的J19點位，河岸已退耕還林十幾年，山草茂盛，P-IBI評價結(jié)果為較差，而應(yīng)用本研究構(gòu)建的IEI評價體系，該點位被評為一般，與實際河流健康狀況相符。對比《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》的水質(zhì)評價和IEI評價結(jié)果：兩者評價結(jié)果具有較高相關(guān)性，相差一個等級及完全相同的點位共有46個，占76.67%；IEI與水質(zhì)評價等級相差3個等級的點位共有3個，相差2個等級的點位共有11個，兩者占23.33%，可以看出，兩種評價方法結(jié)果的差異性較大。如位于洛河水系的L2點位，電導(dǎo)率極高(3869 μs/cm)，生境一般，生物完整性較差，其水質(zhì)評價等級卻為健康，而IEI評價體系將其歸于較差一列，與實際河流健康狀況更接近；又如位于涇河下游地區(qū)的J1點位，附近有三原縣和富平縣，人類活動強度大，其總氮和氨氮含量均超過國家Ⅴ類水質(zhì)標準，而水質(zhì)評價結(jié)果卻為健康，與實際情況相差較大，運用本研究中構(gòu)建的IEI評價，其評價等級為較差，說明IEI評價能夠避免水質(zhì)只運用一種環(huán)境因子對評價結(jié)果造成的不準確現(xiàn)象。通過以上分析可知，IEI評價綜合了生態(tài)系統(tǒng)物理完整性、化學(xué)完整性和生物完整性對河流健康進行評價，可以有效彌補其他方法的不足，全面準確地反映實際的河流健康狀況，是一種比較可靠的評價方法。

綜上所述，本研究中所構(gòu)建的河流生態(tài)系統(tǒng)完整性評價方法在渭河中應(yīng)用效果較好，與上述兩種方法相比評價結(jié)果準確可靠，故建議在中國其他地區(qū)進行推廣使用，為河流健康評價提供有效方法。

表7 渭河各點位生態(tài)系統(tǒng)完整性(IEI)、著生藻類生物完整性(P-IBI)和水質(zhì)評價得分間相關(guān)性分析

Tab.7 Scores correlation among IEI, P-IBI and water quality at various sites in Weihe River

方法method生態(tài)系統(tǒng)完整性IEI著生藻類生物完整性IBIIBI0.929??1水質(zhì)評價0.398??0.378??

注: **表示極顯著相關(guān)(P<0.01)

Note: **means very significant correlations(P<0.01)

表8 3種評價結(jié)果中健康等級差別較大點位對比