河流硅藻指数在太子河水生态健康评价中的应用研究

河流硅藻指数在太子河水生态健康评价中的应用研究

为了用硅藻指数评价太子河的水生态健康状况，于2012年5月对太子河河岸不同土地利用方式（森林用地、森林耕作用地、耕地和城镇建设用地）下的38个采样点位进行了调查研究，并应用6项硅藻指数 （硅藻生物指数IBD、硅藻属指数IDG、特定污染敏感指数IPS、欧盟硅藻指数CEE、硅藻营养化指数TDI和戴斯指数DESCY）对太子河的水生态环境进行健康评估。结果表明：MRPP结果显示，太子河流域4种土地利用类型具有显著的空间异质性 （P＜0.05）；太子河流域香农多样性指数、均匀度指数和物种丰富度的平均值分别为2.96、0.72和18，物种密度为7.83×106cells/cm2；根据相关分析显示，硅藻指数之间、硅藻指数与水环境因子之间具有显著的相关性 （P＜0.05）；根据K-S检验，6项硅藻指数均符合正态分布；根据线性回归方程分析，D-IBI与IBD、IPS、IDG、CEE、TDI、DESCY均呈显著的线性回归关系（P＜0.05），表明6项硅藻指数在太子河流域具有较好的适用性；用硅藻指数评价太子河流域的结果显示，太子河上游地区水生态健康状况较好，中游地区水生态健康状况一般，下游地区水生态健康状况较差。

硅藻指数；硅藻完整性指数；土地利用方式；水环境因子

硅藻 （Diatom）广泛分布于溪流和江河中，是河流生态系统中的重要组成部分［1］。硅藻是河流生态系统中主要的初级生产者，承担着物质循环和能量流动的功能，并且对河流的物理和化学变化有着迅速的响应［2-3］，因而被作为指示生物广泛应用于河流生态系统的评价中［4-5］。现阶段，已建立的硅藻完整性指数 （D-IBI）体系被广泛运用于河流生态评价中［4，6］，但D-IBI评价体系的建立，需要通过复杂的计算过程和筛选生物参数来完成。因此，如何简化计算难度和计算步骤，降低监测河流的成本和时间，对监测河流生态健康具有重要的意义。

Descy在1979年首先提出戴斯硅藻指数 （Descy index，DESCY），随后一些研究者利用统计学方法将硅藻与环境因子相结合，建立起一套辨别硅藻群落的函数和数学模型。目前，世界各地已经发展了10多种硅藻指数，并经常用来检测和评价水域生态的健康质量。每一项硅藻指数都是一项快速生物评价单因子指数，并通过计算得出硅藻指数数值，作为判定水生态健康的标准［7］。硅藻指数相比硅藻完整性指数的优势体现在以下几点：（1）在进行硅藻指数计算时，仅考虑物种出现与否，定性数据、半定量数据和定量数据均可以进行比较；（2）计算相对简单，将整理好的数据输入到软件中，即可得到相应的数值；（3）利用打分表格的辅助，很快判断出该点位的水生态健康状况。近年来，硅藻指数在欧洲［8］、南非［9］、美国［10］、澳大利亚［11］、巴西［12］等地广泛地被运用于河流生态评价中，在中国，已有学者利用硅藻指数对中国东江［13］和基隆河［14］进行了河流生态健康的评价。

辽宁省的浑太河位于东经122.00°～125.30°、北纬 40.45°～42.30°之间，流域面积 2.73万km2，是国内开展水生态健康评价研究较早的流域，曾基于生物完整性评价体系开展了大量的河流健康评价研究［4，15］。本研究中，以浑太河水系的太子河为例，选取河流评价中常用的6项硅藻指数：硅藻生物指数 （Biological diatom index，IBD）［16］、硅藻属指数 （Generic diatom index，IDG）［14］、特定污染敏感指数 （Specific polluosensitivity index，IPS）［17］、欧盟硅藻指数 （European economic community index，CEE）［18］、硅藻营养化指数 （Trophic diatom index，TDI）［2］和戴斯指数 （Descy index，DESCY）［7，18］，检验硅藻指数在河流生态健康快速评价中的适用性，同时在野外调查的基础上将太子河流域划分为4种土地利用类型，以检验河流硅藻指数对人类活动强度的响应关系。

1　材料与方法

1.1研究区域

太子河 （122°30′～124°50′E、40°30′～41°40′N）的流域面积约为1.4万km2，全长413 km，年平均径流量为26.86亿m3。于2012年5月对太子河河岸不同土地利用方式下的38个采样点位进行调查研究。由于人类活动的影响，太子河全流域河岸的土地利用类型表现出明显的差异性，可初步划分为4种类型，即森林用地、森林耕作用地、耕地和城镇建设用地。采样点位图以及4种土地利用类型的划分依据详见李丽娟等［19］相关文献。

1.2方法

1.2.1水环境理化指标的测定及样品的采集与处理 在太子河流域各个采样点位共测定15项水环境理化指标，分别为电导率 （Cond）、总溶解固体（TDS）、溶解氧 （DO）、pH、水深 （Depth）、悬浮物 （SS）、氯离子 （）、氨氮 （-N）、硝酸态氮 （-N）、总溶解碳 （TC）、总氮 （TN）、有机磷 （ATP）、总磷 （TP）、硬度 （TD）和高锰酸盐指数 （CODMn）。测定水环境理化指标的仪器和方法以及硅藻样品的采集和处理详见李丽娟等［19］相关文献。

1.2.2着生硅藻群落结构分析 应用MRPP（多响应置换过程）分析4种不同土地利用类型下硅藻群落结构的差异性。香农多样性指数 （H）［20］以及均匀度指数 （J）［21］计算公式为

其中：Pi为第i个物种的个体数与所有种类个体数的比值；S为样品中总种类数。运用箱型图判定硅藻的密度、香农多样性指数、均匀度指数和物种丰富度在4种土地利用类型下的差异性。

1.2.3利用硅藻指数评价太子河流域 对6项硅藻指数的描述见表1，IBD、IDG、IPS、DESCY、TDI的计算均基于Zelinka等［22］的经典方程：

其中：aj为样品中物种的丰度；vj为物种j的指示值；sj为物种j的污染敏感度，通过OMISN 7.0软件计算6项硅藻指数，6项硅藻指数设定在0～20的数值范围，数值越低说明采样点水质越差，反之则说明水质越好。其中IBD指数依据文献［23-24］设定附分标准，即IBD＞17.0为健康点位，15.0＜IBD≤17.0为较好点位，12.0＜IBD≤15.0为一般点位，IBD≤12.0为较差点位。

表1　用于太子河健康评价的6项硅藻指数Tab.1 Six diatom indices used in the healthy assessment of Taizi River

运用箱型图判定6项硅藻指数在4种土地利用类型下的差异性。将各点位水环境因子与硅藻指数数值之间以及各项硅藻指数之间进行柯尔莫哥诺夫-斯米尔诺夫检验 （Kolmogorov-Smirnov test，KS检验），其P值均大于0.05，符合正态分布，则用Pearson相关性检验法分析硅藻指数之间以及硅藻指数与水环境因子之间的相关性。对6项硅藻指数的附分参考Wu等［25］的方法，若硅藻指数数值大于95th分位数，赋值为10分，若小于95th分位数，将硅藻指数分布范围平均分成三等分，依次附分为7分、3分和1分，最终确立4个健康等级，分别为健康、较好、一般和较差。

1.2.4构建太子河硅藻生物完整性 （D-IBI）评价体系 参考国内外D-IBI评价体系指标，一共筛选出12项硅藻候选参数 （表2）。通过箱体图分析，筛选出在参照点位和受损点位具有明显差异性的参数，分析参照点位与受损点位的重叠状况。对筛选出的参数进行Pearson相关性检验，若显著相关 （P＜0.05），则两个参数选择其一即可。对于参照点位的选择，应该选择森林覆盖率高、农田覆盖率低、人类干扰较少、水生态健康的区域［26］，但太子河极少有完全无人类干扰的区域，即使在太子河的源头或支流也有人类活动的迹象。故采用Hughes等［27］的方法，根据硅藻群落结构特征与水环境因子的特征等多种影响因素，选择人类干扰最小的点位作为参照点位。

随干扰增强得分值变小的参数，分值越高，附分值也越高；反之，随干扰增强得分值变大的参数，分值越高，赋分值也越小。本研究中采用四分法［28］对核心参数进行附分。随干扰增强参数值减小的参数，采用以下附分原则：大于75th分位数，赋值为10分；75th～50th分位数范围内，赋值为7分；50th～25th分位数范围内，赋值为3分；小于25th分位数，赋值为1分。随干扰增强参数值增加的参数，采用以下附分原则：大于25th分位数，赋值为10分；50th～25th分位数范围内，赋值为7分；75th～50th分位数范围内，赋值为3分；小于75th分位数，赋值为1分。对核心参数的附分，进行累加，得到D-IBI得分，最终确定出4个等级的划分标准：健康、较好、一般和较差。

1.2.5硅藻指数与D-IBI的线性回归分析 通过K-S分布检验，分析6项硅藻指数是否符合正态分布，如符合正态分布，则采用线性回归拟合分析对6项硅藻指数和D-IBI评价体系间的相关关系进行分析。

表2　太子河硅藻生物完整性 （D-IBI）评价指标体系与参数的描述Tab.2 Attributes and description of candidate metrics of D-IBI in Taizi River basin

1.3数据处理

采用OMISN 7.0软件计算［30］硅藻指数 IBD、IDG、IPS、CEE、TDI、DESCY；使用 Biodiversity Professional 2.0计算硅藻香农多样性指数以及均匀度指数；运用PC-ORD 5.0分析MRPP；用Origin 7.5软件制作箱型图以及进行线性回归分析；用SPSS 17.0软件分析水环境子与硅藻指数以及硅藻指数间的相关性；除pH外，要对所有的水环境因子数据进行数据转换 ［lg（x+1）］［31］。

2　结果与分析

2.1不同土地利用类型下硅藻群落结构的变化

本次调查中，太子河共鉴定出硅藻118种，其中以舟形藻属Navicula、桥弯藻属Cymbella、菱形藻属Nitzschia、异极藻属Gomphonema、针杆藻属Synedra、小环藻属Cyclotella种类最多，分别占总个体 数 的21.7%、20.2%、13.2%、6.2%、4.7%、3.9%。硅藻常见的种类包括：变异直链藻Melosira varians、肘状针杆藻 S.ulna、钝脆杆藻Fragilaria capucina、线形菱形藻N.linearis、小片菱形藻N.frustulum、小型舟形藻N.minuscula、简单舟形藻N.simplex、膨大桥弯藻C.turgida、小型异极藻G.parvulum、缠结异极藻G.intricatum、普通等片藻Diatoma vulgare、弯棒杆藻Rhopalodia gibba等。

MRPP结果显示，太子河流域4种土地利用类型下硅藻群落空间异质性显著 （P＜0.05），太子河流域硅藻群落结构，香农多样性指数、均匀度指数和物种丰富度的平均值分别为2.96、0.72和18，物种密度的平均值为7.83×106cells/cm2。从图1可见：森林耕作用地与耕地水域硅藻的香农多样性指数较高，二者虽无显著性差异 （P＞0.05），但均显著高于森林用地和城镇建设用地水域的香农多样性指数 （P＜0.05），而城镇建设用地水域的香农多样性指数最低；耕地、城镇建设用地和森林耕作用地水域的均匀度指数较高，三者间无显著性差异（P＞0.05），而森林用地水域的均匀度指数最低，且显著低于耕地和城镇建设用地水域的均匀度指数（P＞0.05）；4种土地利用类型水域的硅藻密度变化规律与物种丰富度变化规律一致，均为森林用地水域的硅藻密度和物种丰富度最高，城镇建设用地水域的硅藻密度和物种丰富度最低，且城镇建设用地水域的硅藻密度和物种丰富度均显著低于其他土地利用类型水域的硅藻密度和物种丰富度 （P＜0.05），而其他土地利用类型水域的硅藻密度和物种丰富度均无显著性差异 （P＞0.05）。香农多样性指数与均匀度指数的最高值出现在森林耕作用地和耕地水域，包括太子河北支、细河、兰河、二道河、下达河和太子河干流的一些流域。硅藻密度与物种丰富度在城镇用地水域相对较低，包括南沙河、杨柳河和海城河等人类活动较多的流域。

对15项水环境因子进行分析，最后筛选出3项影响太子河硅藻群落结构的水环境因子，分别为电导率、高锰酸盐指数和悬浮物。

图1　4种土地利用类型下硅藻群落结构的变化Fig.1 Community structure of diatom in four land use types

2.2太子河硅藻指数的特征

硅藻指数在4种土地利用类型水域中存在较大差异。从图2可见：在IBD、TDI、IDG、IPS指数中，森林用地水域的各指数均显著高于其他用地方式下的各指数 （P＜0.05）；在CEE指数中，森林用地与森林耕作用地水域无显著性差异 （P＞0.05），但均显著高于耕地和城镇建设用地水域（P＜0.05）；在DESCY指数中，森林耕作用地水域显著高于其他用地类型水域 （P＜0.05）；在6项指数中，森林用地水域的硅藻指数均较高，而耕地和城镇建设用地水域的硅藻指数相对较低。

将筛选出的3项水环境因子 （电导率、高锰酸盐指数和悬浮物）与硅藻指数进行相关性分析，结果如表3所示。Pearson相关性分析显示，除悬浮物与TDI指数不相关 （P＞0.05）外，3项水环境因子与硅藻指数之间的相关性均显著 （P＜0.05）。根据6项硅藻指数之间的相关性分析 （表4），IDG与 IBD，DESCY与 IBD显著相关 （P＜ 0.05），而 TDI与 CEE，TDI与 DESCY，CEE与IBD不相关 （P＞0.05），其余指数之间均极显著相关 （P＜0.01）。

图2　6项硅藻指数在4种土地利用类型下分布的箱型图Fig.2 Box plots of the six diatom indices in four land use types

表3　利用Pearson相关系数矩阵分析硅藻指数与水环境理化因子相关性的结果Tab.3 Pearson correlation tests between diatom indices and water environmental factors in Taizi River basin

表4　利用Pearson相关系数矩阵分析6项硅藻指数相关性的结果Tab.4 Pearson correlation tests of the six diatom indices in Taizi River basin in the dry season

2.3应用硅藻指数对太子河进行健康评价

6项硅藻指数数值参数分布和太子河硅藻指数评价标准如表5所示，硅藻指数评价结果如表6所示。IBD评价结果显示：森林用地除了小汤河西支（T14）水生态较差外，其他点位均显示健康；森林耕作用地水生态健康点位有2个，分别在太子河北支和细河上，较差的点位相对较多，共有7个；耕地的水生态状况为一般和较差，主要为太子河干流；而城镇建设用地水生态状况全部为较差，主要在南沙河、杨柳河和海城河。IDG评价结果显示：森林用地小汤河西支 （T12）和太子河南支 （T16）水生态显示健康，其他点位也相对较好；森林耕作用地水生态无健康点位，多为较好和一般的点位，主要出现在细河、兰河和太子河北支；耕地以及城镇建设用地水生态无健康和较好的点位，水生态状况为一般和较差，包括石里河、北沙河、南沙河、杨柳河、海城河和太子河下游。IPS评价结果显示：森林用地水生态健康点位出现在小汤河西支以及太子河南支；森林耕作用地较好的水生态环境主要出现在兰河和细河，较差的水生态环境出现在二道河和下达河；耕地水生态环境多为一般和较差的点位；城镇建设用地仅在杨柳河 （T35）有较好的水生态环境，其余点位均显示较差。CEE评价结果显示：森林用地水生态仅在太子河南支 （T16）为健康点位；森林耕作用地较好的水生态环境主要出现在兰河和细河；耕地水生态环境仅在太子河中游 （T26）显示为健康点位；城镇建设用地水生态在杨柳河上 （T35）显示为健康点位。DESCY评价结果显示：森林用地水生态无健康点位；森林耕作用地水生态健康点位出现在太子河北支上 （T19、T21）；城镇建设用地水生态多为一般和较差的点位。TDI评价结果显示：森林用地水生态健康点位出现在小汤河西支 （T13）以及太子河南支上（T16、T17）；森林耕作用地水生态多为较好的点位，主要出现在细河、太子河北支、下达河和太子河中游；耕地和城镇建设用地水生态多为一般和较差的点位，主要出现在南沙河、杨柳河、海城河和太子河下游。

表5　太子河硅藻指数数值的描述以及健康评价标准Tab.5 Description of diatom index and criteria of the health in Taizi River basin

表6　太子河硅藻指数评价结果与D-IBI评价结果的对比Tab.6 Comparison of results of health assessment of diatom indices in Taizi River basin with those of DIBI

太子河流域D-IBI评价结果 （表6）显示：森林用地水生态健康点位有3个，主要出现在太子河南支，较好点位为3个，主要出现在小汤河西支；森林耕作用地水生态健康点位主要出现在下达河、太子河中游、岔沟河和太子河北支；耕地和城镇建设用地水生态多为一般和较差点位，主要出现在南沙河、杨柳河、海城河和太子河下游。

2.46项硅藻指数评价太子河流域水生态健康的适用性分析

为了证明6项硅藻指数在太子河流域的适用性，分析研究D-IBI与6项硅藻指数之间的线性关系。通过K-S分布检验，得出6项硅藻指数均符合正态分布，因此，采用线性回归拟合对6项硅藻指数与D-IBI评价体系间的相关关系进行分析（图3）。结果表明，6项硅藻指数与D-IBI指数的关系具有相同的趋势变化，均呈显著正相关 （R2= 0.138～0.554，P＜0.05），IDG指数与D-IBI指数的回归系数最高 （R2=0.554，P＜0.001）。上述结果显示，6项硅藻指数与D-IBI指数具有较好的线性关系，说明6项硅藻指数可以很好地反映太子河流域水生态的健康状况。

3　讨论

3.1太子河的硅藻群落结构与水环境因子

Stenger-Kovács等［32］研究表明，膨大桥弯藻、弯棒杆藻和缠结异极藻常在溶解氧高、水体贫营养状态、有机污染程度低的水环境中占据绝对优势，本研究中，它们在森林用地地区水环境中占据了绝对的优势，说明森林用地地区水生态质量良好。本研究中发现，肘状针杆藻、钝脆杆藻、普通等片藻、线形菱形藻、小片菱形藻、小型舟形藻是耕地和城镇建设用地地区水环境的优势种。Salomoni等［33］研究发现，小型舟形藻常出现在富营养化的水体，本研究中，小型舟形藻是耕地地区水环境的优势物种，这是由于河流两岸人类对耕地进行施肥，导致河流中总氮、总磷不断升高，从而导致水体富营养化。Da Silva等［34］研究表明，肘状针杆藻和钝脆杆藻常作为Cu和Zn的指示种，本研究中，肘状针杆藻和钝脆杆藻为城镇建设用地地区水环境的优势种，这可能是由于一些工厂将含有重金属的废水排到太子河中导致的。Karr等［35］认为，城市跟农业的快速发展会改变河流的水生态环境，包括水体的化学物质、河流底质、自然环境等，这都会对着生硅藻的群落结构造成一定影响。

MRPP结果表明，太子河流域4种土地利用类型除森林耕作用地与耕地之间硅藻群落空间异质性的差异不显著外，其余土地利用类型之间差异均显著。这种空间上差异的形成原因可能是：太子河流域上游地区 （观音阁水库以上）包括小汤河西支和太子河南支，受到人类干扰较小，森林覆盖率高，河流底质多为巨石和鹅卵石等，河流中的溶解氧较高，生物多样性高；在太子河北支、细河、兰河、二道河等支流，以及太子河中游的一些区域，出现了耕地，森林被破坏，尤其在太子河下游地区更为明显，水土流失严重，河流底质多为碎石、泥沙和细石等；而在杨柳河和南沙河的城镇建设用地多，人口密度大，人为干扰比较严重，河道两岸多为建筑物，无森林覆盖，河流底质多为淤泥，生物多样性骤减。

本研究中，影响硅藻群落结构的水环境因子主要为电导率、高锰酸盐指数和悬浮物，殷旭旺等［4］也曾对太子河进行河流健康评价，发现电导率是河流驱动因子，这与本研究结果相一致。在国内外不同河流的驱动因子也并不相同［36-37］，这可能与土地利用状况、人为干扰程度、采集样品的时间与季节不同等有关，这些因素都会引起河流水生态环境的变化，从而改变硅藻群落的组成及其结构。本研究中，电导率与6项硅藻指数具有极高的负相关性 （表3），说明电导率越高，硅藻指数的数值就越小，太子河的水生态健康状况就越差。太子河上游地区人为干扰较少，森林覆盖面积大，自然生境完整，其离子浓度和电导率相对较低；太子河干流地区人类活动频繁，耕地面积大，一些区域尽管并未受到严重的化学污染，但由于人类过度的采矿、开挖河道，水中离子浓度逐渐偏高，导致硅藻指数和D-IBI的评分相对较低；而太子河下游地区受到人类活动的影响较大，水环境受到了严重的破坏，化学污染较为严重，水中离子浓度高，河道内泥沙淤积，水生态健康状况较差，硅藻指数和D-IBI的评分达到了最低值。

3.2太子河水生态健康状况的评价

本研究中，运用6项硅藻指数对太子河的水生态质量进行评价，并在此基础上与D-IBI指数进行对比分析。李国忱等［6］研究表明，D-IBI评价体系可以对河流的生态质量做出很好的评价，是一种高效的水生态健康评价方法。本研究中选用的6项硅藻指数是参照了国内外普遍适用的硅藻指数，TDI指数是常用的水体富营养化指数［38-39］；IBD和IPS硅藻指数是基于充分考虑种群个体数量的具体差异而建立起来的，IPS指数应用范围广泛，包含的硅藻种类数据量较大，IBD指数可以很好地引入水质的等级［40］；CEE指数在欧洲地区被广泛运用，具有很高的代表性；IDG指数在硅藻属的水平上具有一定的代表性［41］；DESCY指数在河流生态中也具有很高的代表性。本研究中，D-IBI评价结果与硅藻指数评价结果相一致 （表6，图3），且具有较高的相关性，表明河流硅藻指数适用于河流水生态健康评价。

D-IBI指标和硅藻指数相比，D-IBI是评价主要硅藻群落完整性的，是比较全面而系统的，但是复杂的计算方法、生物参数的筛选和参照点位的选择 （选择森林覆盖率高、人类活动少、耕地面积小、水生态健康的点位等），限制了D-IBI评价体系的发展。硅藻指数可以对整个流域进行水生态的健康评价，而且对水体富营养化、硅藻丰富度、水质等级划分等都可以进行判定，但硅藻指数也存在一些问题，例如，TDI指数很难区分有机污染以及水体富营养化对硅藻群落结构的影响［38-39］，IPS指数数据量较大，应用比较繁琐，CEE指数适用于欧洲河流，但对于其他地区的河流是否适用，还有待于进一步研究。

Lenoir等［23］已将IBD指数制定出完整的评价标准。本研究中，IBD指数在太子河流域4种土地利用类型下呈现出明显的趋势，IBD指数在其他河流健康评价中也比较常见；TDI指数常用于富营养化的水体中，太子河流域耕地和城镇建设用地下可以使用TDI指数进行水生态健康评价；CEE指数在4种土地利用类型下也呈现出明显的趋势，证明CEE指数不仅仅适用于欧洲河流，也适用于太子河流域；IDG指数和IPS指数在太子河流域4种土地利用类型下也呈现出明显的趋势，但IDG指数的局限性在于仅仅对硅藻属水平上有一定的代表性，但是在硅藻种水平上还有待于进一步研究；DESCY指数在本研究中并没有呈现出明显的趋势，说明在太子河流域4种土地利用类型下DESCY指数并不能很好地指示太子河水生态健康状况 （图2）。因此，在评价太子河流域土地利用类型对水生态健康的影响时，IBD、IPS、TDI、CEE和IDG指数均可对不同土地利用类型下的太子河流域进行水生态健康评价，但CEE指数与IDG指数虽然可以很好地评价太子河流域，但自身具有的局限性是否可以对其他河流进行水生态健康评价，还有待于进一步研究。

Feio等［41］研究发现，硅藻指数不仅可以对河流生态质量进行评价，还可以反映出土地利用状况，这与本研究结果相符合。太子河上游地区，包括太子河南支、太子河北支和小汤河西支等河流人为干扰少，两岸森林覆盖率高，基本没有开挖河道和化学污染，几乎没有对硅藻群落结构的影响，但DESCY指数在森林用地的评价结果并不是很高，可能会出现误判的现象，这可能与河流的类型、生态的分区、硅藻丰富度等有关，但并不能说明DESCY指数不适用太子河森林用地水生态质量的评价。太子河中、下游地区，包括南沙河、杨柳河和海城河人为干扰较大，城镇化比较严重，这使得河流中的硅藻群落结构受到一定的破坏，这对河流生态质量等级影响的证明在国内外都有报道［31，42］。季节的变化也会影响硅藻指数的稳定性，季节的变更会使水体的物理因子发生改变，如水温、水深、流速等发生变化都会影响硅藻的群落结构，尤其太子河属于温带地区，气候的变化非常明显，对用硅藻指数检测的水生态健康评价结果具有一定的影响，也会造成一定的误差，如何消除气候带来的不稳定性，还有待于进一步地研究。

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项珍龙1，陈海1，李晨1，殷旭旺1，徐宗学2，张远3
（1.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁省水生生物学重点实验室，辽宁 大连116023；2.北京师范大学水科学研究院，北京100875；3.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室，北京100012）

Application of diatom index in assessment of aquatic ecosystem health in Taizi River，China

XIANG Zhen-long1，CHEN Hai1，LI Chen1，YIN Xu-wang1，XU Zong-xue2，ZHANG Yuan3
（1.Key Laboratory of Hydrobiology in Liaoning Province，College of Fisheries and Life Science，Dalian Ocean University，Dalian 116023，China；2. College of Water Science，Beijing Normal University，Beijing 100875，China；3.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment （SKLECRA），CRAES，Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012，China）

Diatom index as a rapid assessment indicator of ecological health condition in a river plays an important role in the research and protection of the water ecological health in a river.The water ecology environment was investigated in 38 sampling sites in Taizi River with six land use types including forest land，farmland，combination of forest land and farmland and urban land by six diatom indices including Biological Diatom Index（IBD），Generic Diatom Index（IDG），Specific Polluosensitivity Index（IPS），European Economic Community Index（CEE），Trophic Diatom Index（TDI），and Descy Index（DESCY）on May in 2012.The multi response permutation process （MRPP）analysis revealed that there was significant spatial heterogeneity in four land utilization types in Taizi River basin，with Shannon diversity index of 2.96，evenness index of 0.72，species density of 7.83×106cells/cm2and the mean species richness of 18.The correlation analysis showed that there was significant relationship between diatom indices，and between the diatom index and water environmental factors（P＜0.05）.The K-S test showed that all six diatom indices were confirmed to normal distribution.The linear regression equation analysis indicated that the relationship between diatom integrity index（D-IBI）and IBD，IPS，IDG，CEE，TDI，and DESCY was expressed as a significant linear regression relationship（P＜0.05），indicating that all six diatom indices had good applicability in assessment of aquatic ecosystem health in Taizi River，the worst in downstream，better in the midstream，and the best in the upstream.

diatom index；diatom integrity index（D-IBI）；land use type；water environmental factor

Q948.8

A

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2016.04.012

2095-1388（2016）04-0416-10

2016-04-18

国家自然科学基金资助项目 （51279005）；国家 “水体污染控制与治理”重大科技专项 （2012ZX07501-001）；辽宁省优秀人才支持计划项目 （LR2015009）；山东省水利厅、山东省财政厅 “水生态文明试点科技支撑计划”（SSTWMZCJH-SD02）

项珍龙 （1991—），男，硕士研究生。E-mail：xiangzhenlong@163.com

殷旭旺 （1980—），男，博士，副教授。E-mail：yinxuwang@dlou.edu.cn