基于快速生物評價協(xié)議（RBPs）的漓江上游區(qū)河流生境評價

劉 昊，黃 健，陳建林,，黃海博,，黃亮亮，吳志強，宋曉紅，詹 誠

（1.桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西，桂林541004；2.廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點實驗室，廣西，桂林 541004；3.廣西交科集團有限公司，廣西，南寧530007）

河流生境是水生生物的生存空間及其中環(huán)境因子的總和，包括河道生境、河岸生境及緩沖帶生境三部分[1-2]。河流生境作為河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為水生生物提供生存所需的環(huán)境空間與物質(zhì)條件，其質(zhì)量直接影響河流生物的組成、分布及物種多樣性[3]。近幾十年來，隨著人類對河流的開發(fā)利用，筑壩、渠道化及河岸硬質(zhì)化等工程措施對河流生境造成破壞，改變河流生境異質(zhì)性，導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)退化[4-5]。河流生態(tài)系統(tǒng)退化問題受到全世界的關(guān)注和重視，如何評價河流生態(tài)狀況正在成為河流生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點之一[6-7]。河流生境評價作為河流生態(tài)系統(tǒng)重要保護手段和河流整治與管理的有效依據(jù)，能揭示影響河流健康的主要脅迫因素和驅(qū)動機制，對指導(dǎo)河流生態(tài)管理與保護具有重要意義[8]。

國外諸多國家已經(jīng)根據(jù)自身的實際情況相繼開展了河流生境評價的研究與實踐，代表性的評價方法有美國的快速生物評價協(xié)議（Rapid Bioassessment Protocols，RBPs）[9]、英國的河流生境調(diào)查（Rivier Habitat Survey，RHS)[10-11]、澳大利亞的國家河流健康計劃（National River Health Program，NRHP)和河流狀況指數(shù)（Index of Stream Condition，ISC)[12-13]、南非的棲息地完整性指數(shù)( Index of Habitat Integrity，I-HI）[14]等。相較于國外，我國雖然在水質(zhì)評價方面已經(jīng)形成了較為完善的技術(shù)標準，但河流健康研究起步較晚[8]。對于漓江上游區(qū)河流的研究多集中在水體、河岸植被和生物多樣性，而少有河流生境評價方面的研究[15-19]。快速生物評價協(xié)議（RBPs）是1989年由美國環(huán)保署流域評價與保護分部旨在為全國水質(zhì)管理提供基礎(chǔ)水生生物數(shù)據(jù)而提出的河流健康評價方法，并于1999年發(fā)布了修訂版[9,20]。該方法具有科學(xué)的評價指標，完整的評價程序，明確的評價標準，能夠適用于中小型山溪性河流[21]。本研究引入RBPs的生境評價部分作為評價方法，通過河床穩(wěn)定性、河岸植被保護、河岸帶植被寬度等十個棲息地指標對漓江上游區(qū)河流生境進行評價，明確漓江上游區(qū)河流生境狀況，為河流生態(tài)修復(fù)及河流健康管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

漓江上游區(qū)域（110°17′24"E ～ 110°35′42"E，25°16′32"N ～ 26°02′42"N）位于桂林市北部，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，多年平均氣溫為16.5～20.2℃，水環(huán)境質(zhì)量好，接近原生水質(zhì)[22]。漓江自源頭段至斧子口水庫長約36 km，水流湍急，水力坡降大（31.7‰），屬于典型的山溪型河流，兩岸植被類型復(fù)雜，多為針葉林、闊葉林及竹林等[23]。漓江發(fā)源地河段名為集水河，在升坪村與華江河交匯后稱為六洞河，河流底質(zhì)多以卵石為主[19]。以漓江上游區(qū)的集水河、華江河以及六洞河為研究區(qū)域，于2016年9月至11 月，主要依據(jù)樣點等距布設(shè)原則，結(jié)合實際情況選擇了26個具有代表性的河段進行采樣調(diào)查（圖1）。調(diào)查過程中，使用GPS確定每個監(jiān)測點的海拔和經(jīng)緯度，對河流生境進行現(xiàn)場調(diào)查和評價并記錄河流生境特征。

圖1 漓江上游采樣點分布圖Fig. 1 Sampling sites in the upstreams of Lijiang River

1.2 指標及參數(shù)

RBPs 評價指標分為3 個10 分制指標和7 個20分制指標，3個10分制指標主要包括河岸穩(wěn)定性、河岸植被保護、河岸帶植被寬度，7 個20分制指標主要包括底棲動物底質(zhì)/可利用植被、河流底質(zhì)特征、流速與水深組合、河床穩(wěn)定性、河道水流狀況、河道變化、淺灘（彎道）頻率。除這10項指標，另有8 項輔助指標被用于輔助說明被評價河流健康狀況（見表1）。

表1 RBPs生境評價指標Table 1 Evaluation index of RBPs

1.3 評分標準

RBPs 評價指標中河岸穩(wěn)定性、河岸植被保護、河岸帶植被寬度這3個10分制指標按照優(yōu)（9～10分）、良（6～8分）、中（3～5分）、差（0～2分）評分，需要將左右兩岸分別評分后累加；底棲動物底質(zhì)/可利用植被、河流底質(zhì)特征、流速與水深組合、河床穩(wěn)定性、河道水流狀況、河道變化、淺灘（彎道）頻率這7個20分制指標按照優(yōu)（16～20分）、良（11～15 分）、中（6～10 分）、差（0～5 分）評分[9]。流域特征、河岸帶植被組成、河道內(nèi)特征、粗本質(zhì)殘體、水生植物、水質(zhì)、無機底質(zhì)、有機底質(zhì)這8項輔助指標用于輔助說明被評價河流的健康狀況，而不作為指示指標來使用[24]。具體評分細則參考EPA 于1999年發(fā)布的RBPs[9]及曹敏等[25]評分標準。將10個指標評分累計求和的方式計算生境質(zhì)量綜合得分，滿分為200 分，得分大于150 分為“優(yōu)”等級；介于120～150為“良”等級；介于90～120為“中”等級；介于60～90為“差”等級；小于60為“極差”等級。

1.4 工作程序

RBPs生境評價部分的具體工作程序為：①布置預(yù)調(diào)查河流的點位，記錄河流名稱及地理位置（經(jīng)度/緯度），大致描述河流形態(tài)及走向；②根據(jù)指標參數(shù)測量所調(diào)查點的指標特性及水質(zhì)評價，水質(zhì)評價包括常規(guī)水質(zhì)參數(shù)（如水溫、溶解氧、濁度）；③依據(jù)生境指標評價標準對10個指標參數(shù)進行打分，其中河岸帶植被寬度、河岸植被保護及河岸穩(wěn)定性三個指標在進行評估時需要對左、右岸分別打分后累加；④將10個生境參數(shù)指標得分進行累加求和得出生境質(zhì)量綜合得分，從而確定被評價河流的生境質(zhì)量狀況[25-26]。

2 結(jié)果與分析

2.1 漓江上游區(qū)總體生境狀況

漓江上游區(qū)26 個調(diào)查河段的生境質(zhì)量綜合得分在82～155 分之間，生境等級由“差”至“優(yōu)”。按照評分分類標準，生境質(zhì)量綜合得分超過150分屬于“優(yōu)”等級的有3個河段，占調(diào)查河段總數(shù)的11.5%；得分在120～150分之間屬于“良”等級的有12 個河段，占46.2%；得分在90～120分之間屬于“中”等級的有9 個河段，占34.6%；得分在60～90分之間屬于“差”等級的有2 個調(diào)查河段，占7.7%；研究區(qū)域無調(diào)查點屬于“極差”等級（結(jié)果見圖2）。

具體實現(xiàn)的功能是前臺讀者在搜索框輸入關(guān)鍵詞搜索，像使用百度一樣，可以在海量數(shù)據(jù)中得到想要的查詢結(jié)果。后臺管理人員，通過全文搜索模塊[3]，迅速得到檢索結(jié)果,對數(shù)據(jù)進行修改。前臺和后臺都設(shè)置有高級檢索模塊,可以通過設(shè)置檢索條件,精確定位檢索數(shù)據(jù),比如：可以設(shè)置某一時間段、某一欄目等。

圖2 漓江上游區(qū)生境評價結(jié)果Fig. 2 Results of habitat assessment in the upstreams of Lijiang River

2.2 漓江上游區(qū)各指標得分狀況

漓江上游區(qū)各評價指標得分狀況如圖3所示，研究區(qū)域的流速與水深組合、淺灘（彎道）頻率和河岸植被保護三個指標的得分較高，平均得分均高于15分屬于“優(yōu)”等級。底棲動物底質(zhì)/可利用植被、河流底質(zhì)特征、流速于水深組合、河床穩(wěn)定性和河岸帶植被寬度五個指標次之，平均得分在10分至15分之間屬于“良”等級。河道水流狀況、河岸穩(wěn)定性這兩個指標得分較低，雖得分區(qū)間跨度大，但平均得分在10分至5分之間屬于“中”等級。河道變化是研究區(qū)域中得分最低的指標，多數(shù)河段該指標的得分低于5 分屬于“差”等級。

圖3 漓江上游區(qū)各生境指標得分情況Fig. 3 Scores of habitat indicators in the upstreams of Lijiang River

3 討論

3.1 漓江上游區(qū)總體生境狀況

漓江上游區(qū)生境評價結(jié)果表明，漓江上游區(qū)生境質(zhì)量狀況總體良好，生境質(zhì)量為“優(yōu)”等級的占11.5%，“良”等級占46.2%，“中”等級占34.6%，“差”等級占7.7%。生境質(zhì)量狀況較好的S12、S18和S23，河段兩岸自然植被茂密且遠離人類村落和活動頻繁地點，以亞熱帶常綠闊葉林為主的河岸植被群落阻擋人類活動對河流生境的進一步干擾，對河流生態(tài)系統(tǒng)保護有著重要的作用[27]。較高的森林覆蓋率和較少的人類干擾使80.8%的河段生境質(zhì)量評價屬于“良”至“中”。有研究顯示，漓江上游區(qū)林地面積在持續(xù)增加，截至2013年已高達88.61%，林地耕地為主的土地利用類型也在逐漸發(fā)生變化[29]。生境質(zhì)量最差的S13與S26河段情況相似，河流生境均受到嚴重的人為干擾。兩個河段的河道內(nèi)存在垃圾傾倒和堆放現(xiàn)象，河水相較于其它河段更加渾濁，河流底質(zhì)大部分長有青苔，河岸被不同程度的開發(fā)。

3.2 漓江上游區(qū)各指標得分狀況

漓江上游區(qū)各評價指標評價結(jié)果顯示多數(shù)指標得分高于10分（評價等級“良”），少數(shù)指標得分較低。生境評價中流速與水深組合、淺灘（彎道）頻率和河岸植被保護三個指標得分較高，表明漓江上游區(qū)河流具有多種流速與水深組合、較多的淺灘，能為水生生物提供良好的生存空間和棲息地，有利于維護魚類和底棲動物的多樣性[30-32]。良好的河岸植被覆蓋在維持多種生態(tài)系統(tǒng)功能方面起著至關(guān)重要的作用，包括防止河岸侵蝕、河岸溫度調(diào)節(jié)、保持水土、維持水質(zhì)，以及為水生生物提供棲息、生存環(huán)境[33-34]。雷呈等[35]對袁河生境評價研究發(fā)現(xiàn)生境質(zhì)量狀況與緩沖區(qū)林地呈正相關(guān)。在研究區(qū)中河道水流狀況指標得分較低，可能是因為在調(diào)查期間（秋季）進入枯水期，河流水量不足[36-37]。河道變化指標得分最低，多數(shù)河段為“差”等級，具體表現(xiàn)為河道渠道化嚴重。河段因農(nóng)業(yè)區(qū)灌溉或防洪需要對河道進行了整改和護岸，改變原有的河流形態(tài)使河流生境多樣性受到極大影響。王強[38]等對東河生境進行評價發(fā)現(xiàn)生境質(zhì)量狀況較差的河段河岸結(jié)構(gòu)受到人類活動嚴重破壞。茹彤[39]對灃河評價研究發(fā)現(xiàn)中下游河流生境受到嚴重的人為干擾，尤其是加固河岸、硬化河床和取石采砂。陳淼等[40]對三峽庫區(qū)河流進行生境評價研究發(fā)現(xiàn)人為干擾也是主要驅(qū)動因子之一。因此，對受人為干擾的河流進行生境質(zhì)量評價顯得尤為重要。

3.3 漓江上游區(qū)河流生境質(zhì)量提升建議

針對S13 與S26 存在的垃圾堆放和河岸開發(fā)等問題，需要從河流沿岸居民的河流保護教育入手，通過提示標語、宣傳單和教育會等形式，提高居民的河流保護意識，增強河流保護責(zé)任感。在加強精神文明建設(shè)的同時，做好沿岸農(nóng)村垃圾與污水的集中收集與處理工作，杜絕垃圾堆放破壞河流生境的現(xiàn)象。另外，減少對河岸的開發(fā)占用，恢復(fù)河岸帶植被完整性，發(fā)揮河岸帶植被的污染物消除能力[41]。與此同時，針對河道渠道化問題，需要在考慮安全性和生態(tài)性的基礎(chǔ)上對河道渠道化進行生態(tài)修復(fù)，并進一步考慮生境和景觀的異質(zhì)性[13]。目前，國內(nèi)已有對河流生境質(zhì)量和景觀質(zhì)量同時提高的案例，可從自身情況出發(fā)進行借鑒[42-43]。

4 小結(jié)

（1）漓江上游區(qū)河流生境狀況總體良好，屬于“優(yōu)”和“良”等級的河段占57.7%，屬于“中”等級的河段占34.6%，屬于“差”等級的河段占7.7%，無“極差”等級河段，僅少數(shù)河段受人類活動干擾嚴重。

（2）漓江上游區(qū)河流生境評價十個指標中，流速與水深組合、淺灘（彎道）頻率和河岸植被保護三個指標最佳，河道水流狀況指標得分較低，河道變化指標最差。其中，河道變化得分最低主要因河道渠化導(dǎo)致生境多樣性降低。

（3）漓江上游區(qū)河流生境質(zhì)量的提高需從當(dāng)?shù)鼐用竦沫h(huán)境保護教育出發(fā)，從源頭上減少對河流生境的干擾和破壞，并在考慮安全性和生態(tài)性基礎(chǔ)上，因地制宜對渠道化進行生態(tài)修復(fù)。