全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 渊杂匀耘晕郧栽粤陨 载哉耘月粤韵冤
摇 摇 第 猿源卷 第 远期摇 摇 圆园员源年 猿月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
全球气候变暖对凋落物分解的影响 宋摇 飘袁张乃莉袁马克平袁等 渊员猿圆苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
从系统到景观院区域物质流分析的景观取向 张晓刚袁曾摇 辉 渊员猿源园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
论湿地生态系统服务的多维度价值评估方法 宋豫秦袁张晓蕾 渊员猿缘圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
保幼激素在昆虫中的分子作用机理 金敏娜袁林欣大 渊员猿远员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
岩画和壁画类文物微生物病害研究进展 李摇 强袁葛琴雅袁潘晓轩袁等 渊员猿苑员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 猿杂技术的图们江流域湿地生态安全评价与预警研究 朱卫红袁苗承玉袁郑小军袁等 渊员猿苑怨冤噎噎噎噎噎噎
跨界保护区网络构建研究进展 王摇 伟袁田摇 瑜袁常摇 明袁等 渊员猿怨员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
速生树种尾巨桉和竹柳幼苗耗水特性和水分利用效率 邱摇 权袁潘摇 昕袁李吉跃袁等 渊员源园员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
三种增温情景对入侵植物空心莲子草形态可塑性的影响 褚延梅袁杨摇 健袁李景吉袁等 渊员源员员冤噎噎噎噎噎噎噎
气象要素及土壤理化性质对不同土地利用方式下冬夏岩溶作用的影响 刘摇 文袁张摇 强袁贾亚男 渊员源员愿冤噎噎
施用纳米碳对烤烟氮素吸收和利用的影响 梁太波袁尹启生袁张艳玲袁等 渊员源圆怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 灾燥则燥灶燥蚤图的林分空间模型及分布格局研究 刘摇 帅袁吴舒辞袁王摇 红袁等 渊员源猿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
近自然毛竹林空间结构动态变化 仇建习袁汤孟平袁沈利芬袁等 渊员源源源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于种实性状的无患子天然群体表型多样性研究 刁松锋袁邵文豪袁姜景民袁等 渊员源缘员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同林分起源的相容性生物量模型构建 符利勇袁雷渊才袁孙摇 伟袁等 渊员源远员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
毛竹材用林林下植被群落结构对多花黄精生长的影响 樊艳荣袁陈双林袁杨清平袁等 渊员源苑员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
温度和 悦韵圆浓度升高下转 月贼水稻种植对土壤活性碳氮和线虫群落的短期影响
陈摇 婧袁陈法军袁刘满强袁等 渊员源愿员冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
中国东北地区近 缘园年净生态系统生产力的时空动态 李摇 洁袁张远东袁顾峰雪袁等 渊员源怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
遥感与 郧陨杂支持下的盘锦湿地水禽栖息地适宜性评价 董张玉袁刘殿伟袁王宗明袁等 渊员缘园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
秦岭火地塘林区土壤大孔隙分布特征及对导水性能的影响 陆摇 斌袁张胜利袁李摇 侃袁等 渊员缘员圆冤噎噎噎噎噎噎
磷浓度对铜绿微囊藻尧大型溞和金鱼藻三者相互作用的影响 马剑敏靳摇 萍袁郭摇 萌袁等 渊员缘圆园冤噎噎噎噎噎噎
普生轮藻浸提液对两种淡水藻类的化感抑制作用及其数学模型 何宗祥袁刘摇 璐袁李摇 诚袁等 渊员缘圆苑冤噎噎噎噎
北京永定河鄄海河干流河岸带植物的区系分析 修摇 晨袁欧阳志云袁郑摇 华 渊员缘猿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于河流生境调查的东河河流生境评价 王摇 强袁袁兴中袁刘摇 红袁等 渊员缘源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
应用 杂宰粤栽模型研究潮河流域土地利用和气候变化对径流的影响 郭军庭袁张志强袁王盛萍袁等 渊员缘缘怨冤噎噎
长白山不同海拔树木生长对气候变化的响应差异 陈摇 力袁尹云鹤袁赵东升袁等 渊员缘远愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
石家庄市空气花粉散布规律及与气候因子的关系 李摇 英袁李月丛袁吕素青袁等 渊员缘苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同放牧梯度下呼伦贝尔草甸草原土壤碳氮变化及固碳效应 闫瑞瑞袁辛晓平袁王摇 旭袁等 渊员缘愿苑冤噎噎噎噎噎
南四湖区农田土壤有机质和微量元素空间分布特征及影响因素 武摇 婕袁李玉环袁李增兵袁等 渊员缘怨远冤噎噎噎噎
资源与产业生态
跨国土地利用及其生态影响 陆小璇 渊员远园远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆愿愿鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿园鄢圆园员源鄄园猿
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 图们江河流中段要要要图们江位于吉林省东南边境袁发源于长白山东南部的石乙水袁河流的绝大部分是中国与朝鲜的
界河袁下游很小一段为俄罗斯与朝鲜的界河袁并由这里流入日本海袁我国珲春距离日本海最近的地方仅有 员缘噪皂遥 图
们江是我国重要的国际性河流之一袁随着我国经济的迅速崛起袁图们江地区进入到多国合作联合开发阶段袁湿地生
态系统处于中度预警状态袁并有向重度预警发展的趋势袁生态安全面临的威胁越来越严重遥 对该区域进行湿地生态
安全评价与预警研究袁可为图们江流域生态环境的可持续发展提供依据遥 图中河道的远方为朝鲜尧河道近方为
中国遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 6 期
2014年 3月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.6
Mar.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金 (51179214); 西南大学科研基金 (SWU112049); 中央高校基本科研业务费专项资金(XDJK2013C127); 西南大学
博士后科研基金
收稿日期:2012鄄10鄄20; 摇 摇 修订日期:2013鄄02鄄05
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: 1072000659@ qq.com
DOI: 10.5846 / stxb201210201458
王强,袁兴中,刘红,庞旭,王志坚,张耀光.基于河流生境调查的东河河流生境评价.生态学报,2014,34(6):1548鄄1558.
Wang Q, Yuan X Z, Liu H, Pang X, Wang Z J, Zhang Y G.Stream habitat assessment of Dong River, China, using River Habitat Survey method.Acta
Ecologica Sinica,2014,34(6):1548鄄1558.
基于河流生境调查的东河河流生境评价
王摇 强1,2,袁兴中2,3,4,*,刘摇 红4,庞摇 旭2,3,4,王志坚1,张耀光1
(1. 淡水鱼类资源与生殖发育教育部重点实验室 水产科学重庆市市级重点实验室 西南大学生命科学学院, 重庆摇 400715;
2. 西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室 重庆大学, 重庆摇 400044;
3. 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室 重庆大学, 重庆摇 400044;4. 资源及环境科学学院 重庆大学,重庆摇 400044)
摘要:河流生境是河流生态系统的重要组成部分,是河流生物赖以生存的基础。 以位于三峡库区腹心区域的典型山区河流东河
为研究对象,采用河流生境调查(RHS)方法调查河流生境,选择河流生境质量评价指数(HQA)、河流生境退化指数(HMS)评估
河流生境现状,分析生境质量和人为干扰的空间分布规律。 结果表明,51 个河段的 HQA 值介于 24—66 之间。 29.4%河段的
HQA为优,29.4%为良,23.5%为中,9.8%为较差,7郾 8%为差。 从 HMS看,7.8%的河段保持较自然状态,19.6%受到轻微的破坏,
41.2%退化明显,27.5%退化严重,3.9%受到剧烈破坏。 HQA与 HMS存在显著的负相关关系。 东河上、中、下游河段的 HQA 无
明显差异,但 HMS差异显著。 从干扰来源看,东河上游和中游河流生境主要受引水式小水电、沿河公路、河道采砂影响。 东河
下游河流生境受高强度的土地开发(农业用地、建设用地),河道采砂,河堤、排污管、桥梁等水工构筑物的修建和三峡水库水位
的波动影响。 RHS评价结果能较直观地反映河流生境状况,以及导致河流生境质量衰退的原因。
关键词:河流生境调查(RHS);河流健康;生境质量评价;河流生境退化指数;东河;三峡库区
Stream habitat assessment of Dong River, China, using River Habitat Survey
method
WANG Qiang1,2, YUAN Xingzhong2,3,4,*, LIU Hong4, PANG Xu2,3,4, WANG Zhijian1, ZHANG Yaoguang1
1 Key laboratory of Freshwater Fish Reproduction and Development (Ministry of Education), Key Laboratory of Aquatic Science of Chongqing, School of Life
Science Southwest University, Chongqing 400715, China
2 Key Laboratory for the Exploitation of Southwestern Resources and the Environmental Disaster Control Engineering, Ministry of Education, Chongqing
University, Chongqing 400044, China
3 State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control, Chongqing University, Chongqing 400044, China
4 College of Resource and Environmental Science, Chongqing University, Chongqing 400044, China
Abstract: River habitat is an important component of river ecosystem and also the foundation of existence and development
riverine organisms. Recently, the survey and assessment of river habitat plays an increasingly important role in watershed
ecological planning, river environmental impact assessment and river ecological restoration.
River Habitat Survey is a methodology for recording habitat features for river habitat, designed by the Environment
Agency, England and Wales since 1992. Nowadays, River Habitat Survey is being used as a standard methodology for
assessing hydromorphology which is a part of the European Water Framework Directive and also as a tool for monitoring river
habitats and assessing potential impacts of developments. As a famous stream physical habitat assessment method, River
Habitat Survey was wildly applied in many other countries beside Europe countries.
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In order to introduce River Habitat Survey to Chinese scientist and promote river habitat assessment work in China,
Dong River located in the Three Gorges Area of China was investigated using River Habitat Survey method to evaluate its
habitat quality and identify dominant human disturbances. Both Habitat Quality Assessment and Habitat Modification Score
were employed to assess its status and spatial pattern of human disturbance.
In April, 2011, fifty one river reaches of the Dong River were investigated. The result indicated that the Habitat
Quality Assessment score ranged from 24 to 66. The reaches with “excellent冶 Habitat Quality Assessment score was 29郾 4%,
29.4% “good冶, 23.5% “fair冶, 9.8% “poor冶 and 7.8% “extremely poor冶 . According to Habitat Modification Score, 7.8%
of reaches is semi鄄natural status, 19.6% of predominantly unmodified status, 41.2% of obviously modified status, 27.5% of
significantly modified status and 3. 9% of severely modified status. Habitat Quality Assessment score was significantly
negative correlated with Habitat Modification Score. Habitat Quality Assessment score of upstream, midstream and
downstream of the Dong River was not significantly different, while four assessment categories, including channel features,
in鄄stream channel vegetation, land鄄use within 50 m and trees and associated features, were significantly different. Habitat
Modification Score of downstream reaches were significantly different between those of upstream and midstream reaches. The
river habitat of upstream and midstream reaches of the Dong River was mainly influenced by small hydropowers, highways
along river and sand excavation in river channel, while the river habitat of downstream river reaches was significantly
affected by intensive land exploration, sand excavation in river channel, construction of riverbank, drain pipe, bridge and
water level fluctuation of the Three Gorges Reservoir. Our research suggested that River Habitat Survey can efficiently detect
the status of river habitats and find the dominant reasons for its deterioration.
Key Words: river habitat survey; river health; habitat quality assessment; habitat modification score; Dong River;Three
Gorges Reservoir Area
摇 摇 河流生境一般指包括河床、河岸、滨岸带在内的
河流的物理结构[1鄄2]。 河流生境为河流生物提供了
生存繁殖所必需的条件,同时也是保持河流健康的
必要因素。 河流生境评价有助于识别生境退化的原
因[3],为河流生态修复提供依据[4]。 长期以来,河流
生境退化对河流生态系统的影响被认为不如水质的
影响重要,未得到足够重视[5]。 随着流域水环境问
题和水资源危机的日益突出,充分掌握河流的生境、
水质和生物资源信息,系统开展河流完整性评价,对
河流生态修复和流域可持续管理显得尤为紧迫[6]。
国外河流生境的研究起步早,已构建多套生境
调查、评估体系。 英国河流生境调查 ( RHS)始于
1992年[7]。 1997 年,应欧盟水框架指令(European
Water Framework Directive,WFD)要求[8],英国环保
署发布了 RHS 野外调查手册[9],并于 2003 年对手
册进行了完善[10]。 RHS 拟通过调查河流物理结构,
收集人为干扰因素的基础数据,然后按照河流类型,
评估生境质量,确定河段保护价值,为河流环境管
理,尤其是为河流生态修复和以破坏河流物理结构
为主的建设项目的环境影响评估提供决策依据。
RHS主要由 4部分内容组成[11]:(1) 河流生境野外
调查方法;(2) 调查数据管理系统;(3) 河流生境质
量评价指标体系(HQA);(4) 评价人为活动对河流
物理结构破坏程度的生境退化指数(HMS)。 因此,
RHS是一套包含调查方法和评价模型的河流生境研
究技术体系。 目前 RHS 已成为 WFD 推荐的标准调
查方法,同时也是众多河流生境评估方法中应用最
广泛的一种[12鄄18]。 我国河流生境评价的研究刚刚起
步[19]。 部分学者已开始尝试开展河流生境评估工
作[2鄄4,20],但系统的河流生境调查和评估技术体系尚
未建立。
本研究在位于三峡库区腹心的东河上选择 51
个河段,采用 RHS 方法调查河流生境,并选用 RHS
生境评价模型对河流生境现状进行评估,为东河河
流生态环境保护和可持续管理服务,同时向国内相
关研究者展示 RHS 在河流生境评价中的使用方法
及特点,为我国的河流生境调查与评价提供借鉴,也
为科学全面地评价我国河流生境提供一些新的
思路。
9451摇 6期 摇 摇 摇 王强摇 等:基于河流生境调查的东河河流生境评价 摇
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1摇 材料和方法
1.1摇 研究区域
东河系长江干流左岸一级支流澎溪河的正源,
发源于重庆市开县白泉乡一字梁(图 1)。 东河干流
全长 96.7 km,流域面积 1426.6 km2,海拔高程 160—
2626 m,河道平均比降 7.9 译。 东河源头在位于大巴
山南坡的雪宝山国家级自然保护区内,是秦巴山区
生物多样性关键区域的组成部分。 流域属中山地
貌,总体地势北高南低,尤其上游河段,山高谷深,河
段侵蚀溶蚀强烈,多呈 V 型峡谷。 流域内多年平均
降雨量 1530 mm,雨季长,洪旱交替出现。
图 1摇 研究区域及调查河段位置示意图
Fig.1摇 Drainage map of Dong River and location of sampling reaches
1.2摇 调查指标和方法
RHS调查以 500 m长的河段为调查单位。 调查
数据主要通过两种方式获得:一种是分析地形图、土
壤类型分布图等基础图件,获取调查河段海拔、坡
降、地质、地貌、土壤类型等数据;另一种是对河床、
河岸以及河岸坡顶外侧 50 m 范围内的河流生境进
行实地考察。 主要调查项目有 16项(表 1)。
调查河段中每间隔 50 m设置 1 个调查断面,共
计 10个调查断面,对各断面依次调查(Spot鄄check)。
调查内容主要包括 8项(表 1)。 河岸坡顶土地利用
类型、河岸植被层次两项指标调查范围是以各调查
断面为中心长 10 m的河岸,其他调查项目的调查范
围为以各调查断面为中心长 1 m的河段。 断面调查
完毕后,对河段整体特征进行记录,对断面调查中遗
漏信息进行补充。 主要调查内容有 8 项(表 1)。 左
右岸的河岸高度、河岸剖面形态、河岸土地利用类等
指标需分开记录。 测量河道几何特征选在具有浅滩
生境的平直河段。 选用激光测距仪器、水文测杆、皮
尺等工具直接测量河岸高度、平滩宽度、水深、水面
宽度等指标。
0551 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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表 1摇 RHS的主要调查指标
Table 1摇 Major sampling indicator of RHS
项目 Item 调查指标 Metrics
基于图件获取的信息
Map鄄based variables 海拔、坡降、地质地貌、土壤类型等
河床
Channel
河道几何特征:河岸高度a、平滩宽度、水深、水面宽度等
河床底质主要类型b:基岩、漂砾、圆石、砾石 /卵石、细砂、淤泥、粘土、人工底质等
流态主要类型b:自由跌落、斜槽、破损驻波、驻波、混流、涟漪、上涌、平滑、静止、干涸等
水工构筑物数量与规模:涵洞、水坝 /水闸、简易公路、桥梁、取水口 /排污口等
河床特征b:裸露的基岩、裸露的漂砾、有 /无植被的心滩等
河床植被类型与覆盖度:地钱和苔藓、挺水阔叶草本、挺水莎草科 /禾本科植物、浮叶 /漂浮 /两栖植物、沉水阔叶
植物、沉水细叶植物等
特殊生境:落差大于 5 m的自然瀑布、落水洞、植物碎屑坝等
浅滩、水潭、边滩、心滩数量
河岸a
Banks
河岸材质类型ab:基岩、漂砾、圆石、卵石、砂砾 /细砂、泥土、泥炭、胶质粘土、混泥土、编织物、木桩、砌石等
河岸改造程度ab:切坡、加固、筑堤等
河岸特征(河岸稳定性和边滩植被) b:侵蚀 /稳定河岸、有 /无植被的曲流 /侧向边滩等
河岸坡顶土地利用类型(坡顶外侧 0—5 m范围) ab:林地、灌丛、旱地、水田、果园、自然湿地、人工水体、建城区等
河岸剖面形态a:垂直、平缓、阶梯状等
河岸植被层次ab:即苔藓层、草本层、灌木层、乔木层等层次总数量
河谷形态与河岸土地利用
Valley form and land鄄use
of banktop
河谷形态:浅 V型、深 V型、深谷型、碗状(concave / bowl)、不对称型、U型
河岸土地利用类型(坡顶外侧 0—50 m范围) a:林地、灌丛、旱地、水田、果园、自然湿地、人工水体、建城区等
摇 摇 a河流左右岸分开记录,b断面调查时记录指标
摇 摇 RHS调查要求避开洪水,在平水期进行。 因为
洪水不但会改变水流状态,并且伴随着水位上升和
水体变浊,河床底质类型的判别也将受到影响[10]。
因此,本研究于 2011 年 4 月,在东河流域内选取 51
个河段进行河流生境调查(图 1)。 其中 R1—R14 位
于东河下游,R15—R24、R50 和 R51 位于中游,其他
河段位于上游。 东河上游、中游、下游的划分方法见
文献[21]。
1.3摇 河流生境质量评价
HQA从自然性、多样性和稀有性 3 个方面评估
河流生境质量。 自然性包含两方面的内容[11]:河床
水文地貌结构是天然的,未被破坏;河岸植被应以自
然或半自然的地带性植被为主。 多样性指河段中自
然河流生境结构的丰富程度。 稀有性指对动植物保
护具有特殊意义的生境类型的数量和分布。 例如,
河床中堆积的倒木、植物碎屑和直径大于 1 m 的漂
砾被认为可改善水文状态,提高水生昆虫多度,对鱼
类资源保护具有重要意义。 调查河段中这些生境类
型越多,出现的频率越高,结构越复杂,生境质量
越好。
HQA评价项目包括 10 项(表 2)。 HQA 以河流
生境类型为评价项目,并根据在河段出现与否、出现
频率和分布等因素进行评分。 各评分项目包含的评
价指标数量不一。 一般由该项目对应的自然河流生
境类型数决定。 例如,RHS中将河床底质分为 9 类,
但在进行河流生境质量评价时,只对基岩、漂砾、圆
石、砂砾 /卵石、细砂、淤泥、粘土、泥土等 8 类自然河
床底质评分。 人工硬化的河床底质不具有自然性,
不能作为评价指标进行打分。 评价指标得分值多在
0—3之间,不超过 7。 评分项目的得分为下属评价
指标得分的累加。 将 10 个评分项目得分相加即为
河段 HQA值。 不同类型(或级别)河流的生境结构
差异明显,因此不同类型河流的 HQA 值不具直接可
比性[11]。 为此,RHS在前期工作中建立了一个由无
干扰和较小干扰河段组成的参照点数据库。 HAQ
值等级的划分是通过与具有相似地貌特征的参照点
比较来确定[11]。
1.4摇 河流生境退化指数
HMS评价指标见表 3。 各指标的评分方式及
HMS的计算方式与 HQA 类似。 不同的是,HMS 是
对人类活动的河流生境破坏强度进行评估,不受河
流类型影响,因此不同类型河流的 HMS 可以直接比
较。 HMS在 0—2之间被认为河段的生境保持了较
原始状态;3—8 之间,表明受到轻微的破坏;9—20
1551摇 6期 摇 摇 摇 王强摇 等:基于河流生境调查的东河河流生境评价 摇
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之间,表明生境出现明显退化;21—44 之间,表明生
境已经发生较严重的退化;超过 45,则该河段生境已
经受到剧烈破坏。
表 2摇 河流生境质量评价(HQA)的评价指标与评分方法
Table 2摇 Indicators and assessment methods of Habitat Quality Assessment (HQA)
评分项目
Assessment categories 评价指标及评分方法 Metrics and score criteria
流态 Flow types (A1)
某种流态在 10个调查断面中有 1次被记录为主要流态类型,则这种流态得 1 分;若记录 2—3次,得 2 分;4—
10次,得 3分;河床干涸不得分;若某流态在 10个调查断面中均不是优势流态,但又在调查河段中出现,则得
1分
河床底质
Channel substrates (A2)
某种天然河床底质(基岩、漂砾、圆石、砂砾 /卵石、细砂、淤泥、粘土、泥土)在 10个调查断面中有 1 次被记录为
主要河床底质,则这种底质得 1分;若记录 2—3次,得 2分;4—10次,得 3分;人工底质不得分
河床特征
Channel features (A3)
10个调查断面中,某种天然的河床特征生境(如:裸露的基岩、裸露的漂砾、有 /无植被的心滩)出现 1 次,则该
类型生境得 1分;若出现 2—3次,得 2分;4—10次,得 3分;若某种天然的河床特征生境在 10个断面中未被记
录,但又在调查河段中出现,则得 1分
河岸特征 Bank features (A4)
对河流左右岸分别评分;10个调查断面中,某天然的河岸特征生境(如:侵蚀 /稳定河岸、有 /无植被的曲流 /侧
向边滩)出现 1次,则该类型生境得 1分;若出现 2—3次,得 2分;4—10次,得 3 分;若某天然的河岸特征生境
在 10个断面中未被记录,但是又在调查河段中出现,则得 1分
河岸植物结构
Bank vegetation structure (A5)
对河流左右岸分别评分,并且对坡顶和坡面分别评分;10个调查断面中,植被层次逸2层的断面只有 1个时,则
得 1分;有 2—3时,得 2分;4个以,得 3分
边滩 Point bars (A6) 边滩总数在 3—8之间,得 1分;大于 8个,得 2分
河床植被
In鄄stream channel
vegetation (A7)
10个调查断面中,某河床植被类型(只对地钱和苔藓、挺水阔叶草本、挺水莎草科 /禾本科植物、浮叶 /漂浮 /两
栖植物、沉水阔叶植物、沉水细叶植物 6种植被类型评分)出现 1—3次,该河床植被类型得 1 分;4—10 次,得
2分
河岸土地利用类型
(坡顶外侧 0—50 m范围)
Land鄄use within 50 m (A8)
对河流左右岸分别评分;某种土地利用类型(只对阔叶林、自然松林、石楠林、湿地 4 种土地利用类型评分)在
调查河段中出现,则该土地利用类型得 1分;若分布广泛(覆盖范围逸33%河段),得 2分;若河岸土地利用方式
只有阔叶林、自然松林、湿地 3种中的 1种,且无其他土地利用方式,则得 7分
河岸林相关特征
Trees and associated
features (A9)
河岸林:乔木稀疏分布,得 1分;等间距或呈斑块状分布,得 2 分;半连续或连续分布,得 3分;对河流左右岸分
别评分
其他:若树枝覆盖河床、河岸树根裸露、水下树根、粗木质残体、倒木生境出现,则该类型生境得 1 分;若河岸树
根裸露或水下树根生境分布范围广泛(在逸33%河段长度范围内出现),则得 2分;若粗木质残体分布广泛,则
粗木质残体生境得 3分;若倒木分布广泛,则倒木生境得 5分
特殊生境
Special features (A10)
某种特殊生境类型(落差大于 5 m的自然瀑布、辫状河道、堆积的植物碎屑、自然敞水面、浅水沼泽、地下水出
口、林沼、酸性泥炭沼泽等)只要出现,则该类型生境得 5分
1.5摇 数据分析
采用 Pearson 相关性分析,分析评价指标之间的
相关性。 运用主成分分析方法(PCA)确定评价指标
对 HQA、HMS的贡献率,找出影响河段生境评估的
主导评价因子。 选用 SPSS 15.0 中的 Kruskal鄄Wallis
H方法检验上、中、下游河段 HQA、HMS 以及相关指
标的差异显著性。 选用一元线性回归方法分析 HQA
与 HMS的相关性。 显著性水平取 0.05。
2摇 结果与分析
2.1摇 评价指标相关性分析
评价指标重叠性过高将降低评价结果的可靠
性。 Pearson相关性分析表明,HQA的评价指标之间
存在较显著的相关性(表 4)。 HMS 的评价指标有
16项,但是本研究中有 6 项评价指标在各调查河段
中得分为 0。 对 HMS 的 10 项有效评价指标进行
Pearson相关性分析,结果表明指标间存在较显著的
相关性(表 5)。 因此,需要对 HAQ 和 HMS 的评价
指标进行主成分分析,以验证评价指标选择的合
理性。
2.2摇 主成分分析
对 HQA 评价指标进行主成分分析,结果表明
Kaiser鄄Meyer鄄Olkin值为 0.552,Bartlett球度检验值为
132.586,相伴概率为 0,适合于主成分分析。 前 5 个
主成分解释了 HQA评价指标中 77.994%的信息(表
6),能够较好的反应 HQA的空间格局。 从评价指标
2551 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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表 3摇 河流生境退化指数(HMS)的评价指标与评分方法
Table 3摇 Indicators and assessment methods of Habitat Modification Score (HMS)
评分项目
Assessment categories 评价指标 Metrics 评分方法 Score criteria
调查断面河流生境退化情况 河岸加固(S1) 10个断面中每出现 1次得 2分
Modifications at spot鄄checks 河床加固(S2) 同上
河岸平整(S3) 10个断面中每出现 1次得 1分
河岸阶梯化(S4) 同上
筑堤(S5) 同上
河岸牲畜践踏(S6) 10个断面中出现 3—5次得 1分,出现 6—10次得 2分
断面调查未出现或遗漏的项目 人工河床(S7) 1分
Modification present but not 整个河岸全被加固(S2) 仅见于一测河岸得 2分,见于两侧河岸得 3分
recorded at spot鄄checks 仅河岸顶部或底部被加固(S2) 仅见于一测河岸得 1分,见于两侧河岸得 2分
河岸平整(S3) 同上
筑堤(S5) 仅见于一测河岸得 1分,见于两侧河岸得 1分
河道拓宽(S8) 仅见于一测河岸得 1分,见于两侧河岸得 3分
清除河岸草丛(S9) 1分
河岸种植牧草(S10) 仅见于一测河岸得 1分,见于两侧河岸得 1分
排污管、涵洞(S11) 出现 1个得 8分
水坝、水闸、简易公路、采砂(S12) 出现 1个得 2分
其他 Others 公路桥(S13) 只有一座得 1分,两座以上得 2分
防波堤、丁坝(S14) 同上
流量变化(S15) 流量被改变的河段长度比例在 1 / 3 以下得 1 分,超过 1 / 3得 2分
改道(S16) 1 / 3以下的河段被改道得 5分,超过 1 / 3得 10分
表 4摇 河流生境质量指数(HQA)评价指标间的 Pearson相关系数
Table 4摇 Pearson correlation matrix between metrics of Habitat Quality Assessment (HQA) and Habitat Modification Score (HMS)
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10
A2 -0.266 1
A3 0.527** -0.180 1
A4 -0.032 0.253 -0.416** 1
A5 -0.089 0.280* -0.215 0.257 1
A6 0.193 0.043 0.282* 0.073 0.189 1
A7 -0.124 0.088 -0.309* 0.170 0.196 -0.194 1
A8 0.267 0.075 0.381** -0.173 0.068 -0.038 -0.037 1
A9 -0.213 0.242 -0.229 0.317* 0.291* -0.026 0.549** -0.375** 1
A10 0.484** -0.188 0.456** -0.122 0.088 0.394** -0.292* 0.292* -0.311* 1
摇 摇 **P<0.01,* P< 0.05
表 5摇 河流生境退化指数(HMS)评价指标间的 Pearson相关系数
Table 5摇 Pearson correlation matrix between metrics of Habitat Modification Score (HMS)
S1 S3 S5 S9 S11 S12 S13 S14 S15
S3 0.306* 1
S5 -0.054 0.011 1
S9 -0.064 -0.118 0.094 1
S11 0.142 0.321* 0.313* -0.053 1
S12 -0.108 0.116 0.110 -0.213 0.170 1
S13 0.066 0.284* 0.078 0.057 0.028 0.053 1
S14 0.447** 0.378** -0.065 -0.109 0.100 0.312* 0.041 1
S15 0.044 0.037 0.427** 0.103 0.112 0.183 0.169 0.088 1
S16 -0.059 0.480** 0.277* -0.078 0.798** 0.229 0.221 0.023 0.144
摇 摇 **P<0.01,* P< 0.05
3551摇 6期 摇 摇 摇 王强摇 等:基于河流生境调查的东河河流生境评价 摇
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的载荷上来看(表 6),第 1 主成分主要反映 A1、A3、
A9、A10等指标;第 2主成分主要反映 A5和 A6两指
标;第 3—5主成分分别主要反映 A8、A7、A4 三个指
标。 A2在各主成分中载荷均未达到 0.6,表明河床
底质对调查河段河流生境变化的解释程度较差。 这
主要是因为 51 个调查河段均属典型山区河流生境
类型,河床底质以卵石(16—64 mm)和圆石(cobble,
64—256 mm)为主,各河段之间差异不大。
对 HMS评价指标进行主成分分析,结果表明
Kaiser鄄Meyer鄄Olkin值为 0.514,Bartlett球度检验值为
130.777,相伴概率为 0,适合于主成分分析。 前 5 个
主成分解释了 HMS评价指标中 77.238%的信息(表
6),能够较好的反应 HMS 的空间格局。 从评价指标
的载荷上来看(表 6),第 1主成分主要反映 S3、S11、
S16等指标;第 2主成分主要反映 S1和 S14两指标;
第 3—5主成分分别主要反映 S15、S12、S13 三个指
标。 S5、S9在各主成分中载荷均未达到 0.6,表明筑
堤和清除河岸草丛两种河流生境干扰行为对调查河
段河流生境变化的解释程度较差。 原因可能是筑堤
是调查河段中最常见的河流生境干扰方式,而清除
河岸草丛在调查河段中出现的频次较低。 通过 PCA
分析,可以发现 HQA 和 HMS 的评价指标均能够较
好的反应调查河段河流生境特征与干扰因素的空间
分布特征,无明显冗余。
PCA分析结果似乎与 Pearson 相关性分析结果
相矛盾。 其原因在于 HQA 和 HMS 评价指标反映的
是河流生态系统不同空间位置的生境结构和干扰因
素的属性特征。 这些生境结构或干扰因素之间密切
相关。 但是这些指标之间不具有可替代性。 以流态
和河床底质为例,流速越快,河床底质颗粒一般越
大。 调查河段中流态类型越多,与之相应的河床底
质类型也就越多,但是显然流态的生态功能是不能
被底质替代的。 基于此,可以认为 RHS 中任何一项
评价指标的缺失将影响对河流生境状况的真实反映
能力,HQA和 HMS评价指标的选择是合理的。
表 6摇 河流生境质量指数(HQA)与生境退化指数(HMS) 评分项目主成分分析结果
Table 6摇 Principal components of assessment categories of Habitat Quality Assessment (HQA) and Habitat Modification Score (HMS)
HQA项目
Item of Habitat
Quality Assessment
PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
HMS项目
Item of Habitat
Modification Score
PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
特征值 Eigenvalues 3.029 1.654 1.148 1.114 0.855 特征值 Eigenvalues 2.569 1.682 1.274 1.196 1.003
贡献率
Contribution rates 30.289 16.536 11.483 11.138 8.548
贡献率
Contribution rates 25.688 16.817 12.736 11.963 10.034
累积贡献率
Cumulative
contribution rates
30.289 46.825 58.308 69.446 77.994
累积贡献率
Cumulative
contribution rates
25.688 42.505 55.241 67.203 77.238
评分项目 Assessment categories 评分项目 Assessment categories
A1 0.6340 0.2876 -0.0350 0.4433 0.3004 S1 0.274 -0.633 0.375 0.220 -0.365
A2 -0.3973 0.3826 0.3759 -0.4734 -0.2340 S3 0.674 -0.382 -0.029 0.280 0.185
A3 0.7760 0.1231 0.0850 0.2161 -0.3561 S5 0.413 0.582 0.312 -0.150 -0.254
A4 -0.4792 0.4510 -0.1966 -0.0688 0.6047 S9 -0.153 0.329 0.484 0.414 -0.092
A5 -0.3017 0.6931 0.1898 -0.0980 -0.0090 S11 0.769 0.210 -0.313 0.195 -0.327
A6 0.3011 0.6236 -0.4526 -0.1570 -0.3015 S12 0.418 -0.034 -0.123 -0.737 0.223
A7 -0.5603 0.1263 0.2998 0.6375 -0.0542 S13 0.341 0.018 0.327 0.270 0.768
A8 0.4719 0.1673 0.7808 -0.0423 0.1372 S14 0.407 -0.663 0.269 -0.275 -0.124
A9 -0.6678 0.3051 -0.1031 0.4453 -0.3067 S15 0.365 0.356 0.616 -0.320 -0.027
A10 0.6878 0.4467 -0.0937 0.0326 0.1029 S16 0.816 0.279 -0.358 0.210 0.028
2.3摇 参照点
本研究中各调查河段所在区域均属典型的中山
地貌,山区河流生境特征明显。 因此可选择同一参
照体系。 R18、R33、R44、R45、R46、R50 等 6 个河段
距离场镇较远,受人类活动干扰小,河流生境较自
然,被选为 HQA 评价的参照点。 以参照点 HQA 值
4551 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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分布的 25%分位数值(54)作为河段生境质量健康的
评价标准。 对小于 25%分位数值的分布范围进行等
分,确定各河段 HQA 评价标准为:差(臆31)、较差
(32—39)、中(40—46)、良(47—53)、优(逸54)。
2.4摇 评价结果
51个河段的 HQA 值介于 24—66 之间(图 2)。
根据河流生境质量分级标准,15 个河段的河流生境
质量为 “优冶,占 29. 4%; 15 个河段为 “良冶,占
29郾 4%;12个河段为“中冶,占 23.5%;5 个河段为“较
差冶,占 9.8%;4个河段为“差冶,占 7.8%。 51 个河段
的 HMS值介于 1—122之间(图 2),其中 4个河段人
为干扰少,保持较自然状态,占 7.8%;8 个河段的河
流生境受到轻微的破坏,占 15.7%;22 个河段生境退
化明显,占 43. 1%; 14 个河段生境退化严重,占
27郾 5%;3个河段生境受到剧烈破坏,恢复难度较大,
占 5.9%。
图 2摇 河流生境质量指数(HQA)与生境退化指数(HMS)的回归分析
Fig.2摇 Linear regressions between Habitat Quality Assessment (HQA) and Habitat Modification Score (HMS)
摇 摇 回归分析表明 HQA与 HMS 存在显著的负相关
关系(图 2)。 这表明干扰强度越大,河流生境质量
越差。 从空间上看(表 7),东河上、中、下游调查河
段的 HQA无明显差异(P = 0.931)。 从 HQA 评价
指标上看,A3、A7、A8、A9 四项指标差异显著(P <
0郾 05)。 这主要是因为越往上游,平均水深越浅,河
床中漂砾、心滩等生境结构发育。 同时越往上游,人
口密度越小,坡顶外侧自然植被越好。 越往下游,平
均流速逐渐降低,河岸坡度变缓,河床中湿地植被和
河岸林发育。 临近乡镇驻地河段的生境质量一般较
差,如 R9、R15、R16、R51。 这些河段流态单一,河岸
土地利用以农业用地或建设用地为主,河岸林破坏
严重,覆盖度和层次性差。 东河上、中、下游调查河
段的 HMS差异显著(P = 0.028)。 对 HMS 评价指
标的 Kruskal鄄Wallis 检验表明,S1、S3、S11、S16 四项
指标差异显著(P<0.05)。
3摇 讨论
3.1摇 东河河流生境恢复措施
摇 摇 从人为干扰特征和 HMS 值上看,东河上游、中
游河段与下游河段明显不同。 东河上游、中游地势
陡峭,河流沿岸人口密度低,土地开发强度小。 但是
由于水能资源丰富,建有大量引水式小水电,导致引
水坝至发电厂房之间河段减脱水严重。 此外,由于
地势陡峭,上游、中游的主要交通干道都沿河修建,
对东河河岸造成一定破坏。 针对东河上游、中游生
境现状和人为干扰特点,建议整体规划流域水电资
源开发项目,实施生态放流,保证坝下减脱水河段河
流健康;修建沿河公路产生的弃土集中堆放,严禁堆
弃在河岸,避免对河岸结构和河床底质造成破坏。
东河下游河段生境的主要人为干扰为高强度的土地
开发(农业用地、建设用地),河道采砂,河堤、排污
管、桥梁等水工构筑物和三峡水库水位的波动(R6
以下河段) 。下游河段的生态恢复重点为改造和重
5551摇 6期 摇 摇 摇 王强摇 等:基于河流生境调查的东河河流生境评价 摇
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表 7摇 东河上中下游河流生境质量指数(HQA)与生境退化指数(HMS)的评价结果
Table 7 摇 Habitat Quality Assessment ( HQA) and Habitat Modification Score ( HMS) of sampling reaches in upstream, midstream and
downstream of Dong River
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 HQA
上游 Upstream 9.28 5.8 5.2 4.48 7.8 0.32 0.04 3.52 0.16 9.80 46.4
中游 Midstream 8.17 6.25 3.42 6.58 9.92 0.17 0.50 2.00 0.58 7.50 45.08
下游 Downstream 8.36 6.50 3.64 6.29 8.29 0.14 1.21 0.50 4.14 6.07 45.14
Kruskal鄄Wallis Test 0.136 0.326 0.012 0.062 0.211 0.380 <0.001 <0.001 <0.001 0.078 0.931
S1 S3 S5 S9 S11 S12 S13 S14 S15 S16 HMS
上游 Upstream 0 1.60 6.56 0.04 0 3.72 0.40 0.08 0.80 0.04 13.24
中游 Midstream 0 1.50 4.42 0.08 0.67 6.33 0.42 0.17 0.50 - 14.08
下游 Downstream 0.50 5.57 5.00 0.14 14.29 3.43 0.29 0.36 0.57 1.57 31.71
Kruskal鄄Wallis Test 0.016 0.048 0.162 0.524 <0.001 0.341 0.815 0.178 0.841 0.018 0.028
出现频率%
上游 Upstream 0 72.0 96.0 4.0 0 64.0 28.0 8.0 36.0 4.0 -
中游 Midstream 0 58.3 83.3 8.3 8.3 83.3 33.3 8.3 33.3 - -
下游 Downstream 21.4 78.6 92.9 14.3 71.4 50.0 21.4 28.6 50.0 28.6 -
建河岸林,提高河岸植被的多样性和群落结构层次
结构,减缓面源污染对河流水质的影响;对采砂河道
进行合理规划和有序管理,恢复山区河流自然的浅
滩鄄深潭生境格局;加强乡镇驻地的生活垃圾、生活
污水的环境管理,减水入河污染物总量。 水工构筑
物的设计施工在保证安全使用的前提下,尽可能减
少对自然环境的破坏。 对受三峡水库水位波动影响
的河段,由于靠近开县城区,建议结合城市景观规
划,对 175 m以下三峡水库消落带进行生境改造,实
施“基塘工程冶、 “林泽工程冶 等项目,改善生境
质量[22]。
3.2摇 RHS特点
目前,国外河流生境评估的方法颇多,如德国的
水环境野外调查方法,法国的河流物理环境质量评
价系统,澳大利亚河流评估系统、河岸快速评估法,
美国的快速生物评估草案、栖息地评估程序等。 但
是这些方法多存在一些问题或局限性。 例如 RARC
被认为适用于树木占主导地位的、自然状态的河岸
带评估;AusRivAS 被认为适用于环境压力较小的河
流[19];RBP 调查河段长度仅为 100 m,长度明显
偏短。
赵进勇按照评价方法的技术特征,将河流生境
的评价方法分为水文水力学方法、河流地貌法、栖息
地模拟法、综合评估法等 4 类[3]。 RHS 主要是通过
对河流生境物理结构的调查,评估河流生境现状,属
典型的河流地貌类生境评价方法。 RHS 野外调查记
录多达 200多项,但绝大多数生境指标不需要精确
的测量和繁琐的计算,只需记录存在与否,调查结果
不会因调查人员的不同产生巨大差异,数据重复性
好。 每个河段的调查只需 1 名调查人员在 1h 内完
成。 调查仅需记载植被类型,不涉及物种鉴定,调查
人员不要求具有专业的生物分类学知识,稍加培训
即可开展调查工作。
河流的物理结构具有高度的异质性。 不同地
域、不同类型河流的地质、地貌、气候、水文等环境条
件可能差异巨大。 基于河流生境的这一特点,RHS
并未通过制定统一的 HQA 分级标准来判定河流生
境质量状态,而是通过与同类型河流上多个参照河
段的 HQA值相比较来确定河流生境质量状态。 同
时 HQA 的评价指标数量也是灵活的。 一些指标
(如:特殊生境)可以根据其在某类河流中的重要程
度做相应增减。 因此 RHS 的生境质量评价模型可
用于多种类型河流的生境质量评估。 从对东河河流
生境的评价结果看,HQA和 HMS两个指数能较直观
的反映河流生境质量现状,能有效的反应人类活动
对河流生境结构的破坏强度和主要干扰因素。 因此
作为一种针对小型和中型河流通用的生境调查方
法,RHS方法能够有效的采集河段生境信息,调查方
法与评估模型具有简单、高效、操作性强的特点[23]。
3.3摇 对我国河流生境评价的启示
国内现有的河流生境评价研究多针对某一条或
某一类河流,提出相应的评估指标体系,因此评价方
6551 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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法的应用具有一定局限性。 同时,由于国内关于河
流生境与河流生物关系的基础研究薄弱,没有很好
的揭示河流生境影响河流生物的生态环境机理,对
河流生境的概念和内涵没有清晰的认识,不同学者
选择的评价指标差异较大,部分评价指标(如水深、
流速、污水处理率等)的合理性还值得商榷。 此外,
国内的研究重视建立河流生境评价指标体系,但很
少提出系统的生境调查方法。 建立一套成熟的河流
生境调查和评价方法需要开展大量的野外调查工作
和基础理论研究,是一项长期的工作。 根据 RHS 的
开发经验,1994—1996年间,编制委员会的调查河段
数量超过 5000 个。 截止 1998 年,调查河段总长度
已达到 85000 km。 在大量的野外调查基础上,研究
人员对调查数据进行了严谨的统计分析,并且开展
了大量基础理论研究[5, 23鄄26],不断完善了 RHS 的调
查方法和评价体系。
因此,现阶段借鉴 RHS 技术和经验开展河流调
查,建立适合我国国情和河流环境特点的河流生境
评价模型,将对完善我国现有河流健康评价技术,提
高河流环境管理水平具有积极的意义。
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8551 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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第 猿源卷摇 第 远期摇 渊圆园员源年 猿月冤
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