王迪　曲波

摘要：明確遼河干流生物完整性時(shí)空動(dòng)態(tài)變化及影響因素，可為干流生物完整性恢復(fù)提供數(shù)據(jù)支撐?；诤恿魃锿暾詢?nèi)涵，從食物網(wǎng)復(fù)雜性和生物保有指數(shù)2個(gè)方面構(gòu)建生物完整性評(píng)價(jià)體系，利用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，利用綜合指數(shù)法對(duì)遼河干流進(jìn)行生物完整性評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)比2012年與2015年評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2015年遼河干流生物完整性總體評(píng)價(jià)為“差”，其中食物網(wǎng)復(fù)雜性總體評(píng)價(jià)為“良”，生物保有指數(shù)總體評(píng)價(jià)為“差”。與2012年相比，2015年遼河干流生物完整性有所好轉(zhuǎn)但改善不顯著，其中食物網(wǎng)復(fù)雜性有明顯改善的點(diǎn)位共計(jì)13個(gè)，占評(píng)價(jià)區(qū)域的76.47%；生物保有指數(shù)有所提升，但除福德店外均不顯著。對(duì)比2012年與2015年?duì)I養(yǎng)鏈和物種豐度結(jié)果，2015年?duì)I養(yǎng)鏈與物種豐度明顯高于2012年，說(shuō)明遼河干流食物網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度增加，生物完整性有所提高。結(jié)合遼河干流食物網(wǎng)變化情況，得出影響遼河干流生物完整性的主要因素為生物保有率降低導(dǎo)致高營(yíng)養(yǎng)級(jí)物種缺失和營(yíng)養(yǎng)鏈的斷裂。

關(guān)鍵詞：生物完整性；食物網(wǎng)；生物保有指數(shù)；營(yíng)養(yǎng)級(jí)；遼河干流

中圖分類號(hào)：X824? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-3075（2023）05-0041-07

生物完整性是指在某地區(qū)天然棲息地中群落所具有的種類組成、多樣性和功能結(jié)構(gòu)特征，以及該群落所具有的維持自身平衡、保持結(jié)構(gòu)完整和適應(yīng)環(huán)境變化的能力（Karr et al，1986; Xia et al，2018）。美國(guó)生物學(xué)家Karr（1981）提出生物完整性指數(shù)（Index of Biological Integrity， IBI），即“定量的描述環(huán)境狀況特別是人類干擾和生物學(xué)特征之間關(guān)系的一系列敏感的生物指數(shù)”。早期多以魚類完整性來(lái)度量人類干擾對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響（Karr，1996），后根據(jù)研究區(qū)域不同，逐漸將研究對(duì)象擴(kuò)展延伸至大型底棲無(wú)脊椎動(dòng)物、藻類、浮游生物和水生植物等，分別建立了魚類、大型底棲、著生藻類等水生生物為代表的生物完整性指數(shù)（Pont et al，2006; Joseph et al，2014），并在許多水生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)中得到應(yīng)用，現(xiàn)廣泛用于單一種群生物完整性評(píng)價(jià)。其他類群物種也有作為生物完整性指標(biāo)的案例，例如美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（United States Environmental Protection Agency， USEPA）在環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)項(xiàng)目中采用鳥類群落指數(shù)進(jìn)行生物完整性評(píng)估，王軍等（2018）選擇無(wú)脊椎動(dòng)物作為生物完整性指數(shù)（T-IBI）。另外，崔保山和楊志峰（2002）研究表明生物完整性所受威脅主要來(lái)源于2個(gè)方面，即對(duì)生物的直接破壞和間接破壞。直接破壞主要指人類直接非法漁獵、盜采和殘害，間接破壞主要指通過(guò)對(duì)生境棲息地破壞和改變從而對(duì)生物安全帶來(lái)威脅（翟紅娟等，2006）。綜上所述，生物完整性的恢復(fù)與保護(hù)，最終表現(xiàn)為生物物種的保護(hù)。

早期研究表明，在生態(tài)系統(tǒng)中物種多樣性越高，食物鏈越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)愈大，生態(tài)系統(tǒng)愈完整，系統(tǒng)的穩(wěn)定性愈強(qiáng)（毛禮鐘，1986）。因此，生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化是評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與完整性的重要指標(biāo)（Scharler et al，2005; Preziosi & Pastorok ，2008; Naiman et al，2012）。近年來(lái)，利用食物網(wǎng)完整性揭示環(huán)境變化對(duì)群落或生態(tài)系統(tǒng)的影響，經(jīng)歷了由傳統(tǒng)食物網(wǎng)向復(fù)雜食物網(wǎng)轉(zhuǎn)變的過(guò)程（金艷等，2018）。傳統(tǒng)食物網(wǎng)研究中節(jié)點(diǎn)通常為物種種群，其中一種是將一個(gè)特定范圍內(nèi)多種物種的相互攝食關(guān)系表示出來(lái)，另一種是從單一物種出發(fā)向上或者向下羅列攝食關(guān)系。張其永等（1981）以閩南―臺(tái)灣淺灘漁場(chǎng)多種魚類食性分析為基礎(chǔ)，觀察魚類食性類型與其消化器官的關(guān)系，初步揭示了魚類食物網(wǎng)及其營(yíng)養(yǎng)級(jí)，從能流所沿路線闡明種間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系;韋晟和姜衛(wèi)民（1992）、鄧景耀等（1997）分別從食性和營(yíng)養(yǎng)級(jí)角度研究了黃海和渤海魚類食物網(wǎng)。復(fù)雜食物網(wǎng)有別于傳統(tǒng)食物網(wǎng)對(duì)物種及攝食關(guān)系的靜態(tài)描述，而傾向于了解動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，最先受到關(guān)注的就是食物網(wǎng)的連接分布，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中物種數(shù)量、連接數(shù)量、連接密度等基本參數(shù)加以計(jì)算，如Dunne等（2002）利用物種豐度、營(yíng)養(yǎng)鏈數(shù)量、連接度、物種數(shù)、特征路徑長(zhǎng)度、集聚系數(shù)等指標(biāo)對(duì)16個(gè)食物網(wǎng)進(jìn)行復(fù)雜度評(píng)估；繼連接分布之后連接強(qiáng)度成為影響網(wǎng)絡(luò)完整性和穩(wěn)定性的重要因素，陳作志和邱永松（2010）通過(guò)系統(tǒng)連接指數(shù)、系統(tǒng)雜食指數(shù)、Finns循環(huán)指數(shù)、系統(tǒng)平均路徑長(zhǎng)度對(duì)南海北部生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)、能量流動(dòng)等系統(tǒng)特征進(jìn)行評(píng)估，認(rèn)為當(dāng)前南海北部海洋生態(tài)系統(tǒng)處于不成熟階段，未來(lái)食物網(wǎng)在生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用趨向于將個(gè)體生理、群落能量和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性綜合起來(lái)。本研究將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與復(fù)雜食物網(wǎng)指標(biāo)相結(jié)合，從物種、群落和生態(tài)系統(tǒng)3個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)籌，嘗試建立可以反映研究區(qū)域生物完整性的食物網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

對(duì)遼河干流進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，目前尚未見從食物網(wǎng)角度開展遼河生物完整性評(píng)價(jià)或生態(tài)健康評(píng)價(jià)的報(bào)道。因此，本文基于河流生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的復(fù)雜性與生物保有率對(duì)遼河干流封育初期和封育4年后生物完整性進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)對(duì)比不同年份遼河干流生物完整性結(jié)果，明確遼河干流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)級(jí)與生物保有率時(shí)空變化的影響機(jī)制，為遼河干流生物完整性恢復(fù)提供數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐。

1? ?材料和方法

1.1? ?研究區(qū)概況

遼河干流位于遼寧省中部地區(qū)，地理坐標(biāo)在40°53′15.67″～42°57′28.142″ N，121°15′21.31″～123°55′29.071″ E，流經(jīng)鐵嶺、沈陽(yáng)、鞍山和盤錦4市，共計(jì)13個(gè)縣68個(gè)鄉(xiāng)。研究區(qū)域內(nèi)河流長(zhǎng)度約為538 km，平均寬度約為300 m，海拔高度處于849 m以下，地貌類型以平原為主，山區(qū)和丘陵次之。該地區(qū)處于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，雨熱同期，多年平均溫度約為6.4 ℃，平均年降雨量約為642 mm。

遼河是我國(guó)東北地區(qū)重要河流，同時(shí)也是我國(guó)主要七大河流之一。1996年，遼河干流由于長(zhǎng)期的嚴(yán)重污染而導(dǎo)致水環(huán)境狀況急劇下降，被政府列為重點(diǎn)治理的“三河三湖”之一。為了改善水質(zhì)并加速遼河干流河岸帶植被的快速恢復(fù)，遼寧省政府于2012年對(duì)遼河干流附近區(qū)域進(jìn)行圍欄封育，禁止放牧、耕作等人類活動(dòng)。

1.2? ?數(shù)據(jù)獲取方法

魚類實(shí)地取樣時(shí)間為2012年4、7和10月初及2015年相同月份，取樣點(diǎn)位共17個(gè)（圖1），具體為上游6個(gè)（福德店、三河下拉、通江口、哈大高鐵、雙安橋、汎河），中游6個(gè)（蔡牛、石佛寺、馬虎山、巨流河、毓寶臺(tái)、滿都戶），下游5個(gè)（紅廟子、達(dá)牛、大張、盤山閘、曙光）；每次監(jiān)測(cè)10～20 d，魚類樣品調(diào)查、處理及鑒定方法參考王迪等（2018）文獻(xiàn)資料。植被數(shù)據(jù)調(diào)查選擇在植物生長(zhǎng)旺盛期（2012年7-8月和2015年7-8月）進(jìn)行，調(diào)查方法采用樣地樣方法，沿遼河干流，約每10 km選取1個(gè)樣地，共計(jì)17個(gè)樣地（圖1），每個(gè)樣地選取5個(gè)1 m×1 m樣方，取樣原則為選取植物分布均勻且生長(zhǎng)旺盛的區(qū)域，記錄種類、多度（叢）、平均高度、蓋度、物候期等信息（魯?shù)系龋?014; 孫青等，2014）。鳥類數(shù)據(jù)獲取方法參考崔鵬等（2013）、吳歡歡等（ 2014）、王迪等（2018）鳥類野外調(diào)查方法，調(diào)查時(shí)間主要在2012年4月和2015年4月的早春時(shí)期。大型無(wú)脊椎動(dòng)物調(diào)查選擇浮游生物生長(zhǎng)溫度適宜月份，具體為2012年5-10月和2015年5-10月，取樣點(diǎn)位為17個(gè)（圖1），每年監(jiān)測(cè)2次，樣品獲取及保存方法參考王迪等（2018）文獻(xiàn)資料。

魚類保有指數(shù)、植物保有指數(shù)、大型無(wú)脊椎動(dòng)物生物完整性指數(shù)參考《河湖健康評(píng)價(jià)指南（試行）》（水利部河湖管理司，2020）計(jì)算，其中植物保有指數(shù)計(jì)算中將魚的種類數(shù)量換算成植物的種類數(shù)量。1980年前魚類、植物、鳥類、大型無(wú)脊椎動(dòng)物等生物多樣性數(shù)據(jù)采用文獻(xiàn)調(diào)研的方式獲得。

1.3? ?生物完整性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

1.3.1? ?確定評(píng)價(jià)指標(biāo)? ?本研究基于指標(biāo)篩選的可行性、科學(xué)性和目的性3個(gè)原則，從食物網(wǎng)復(fù)雜性和生物保有指數(shù)2個(gè)方面進(jìn)行指標(biāo)篩選。食物網(wǎng)復(fù)雜性指標(biāo)包括營(yíng)養(yǎng)級(jí)和營(yíng)養(yǎng)鏈，營(yíng)養(yǎng)級(jí)指標(biāo)包括營(yíng)養(yǎng)級(jí)級(jí)別、陸地營(yíng)養(yǎng)級(jí)級(jí)別、水體營(yíng)養(yǎng)級(jí)級(jí)別，營(yíng)養(yǎng)鏈可以分出營(yíng)養(yǎng)鏈數(shù)量、物種豐度、連接密度（吳忠觀，1997）；生物保有指數(shù)包括植物保有指數(shù)、魚類保有指數(shù)、大型無(wú)脊椎動(dòng)物生物完整性指數(shù)。

1.3.2? ?確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)? ?河流生物完整性評(píng)價(jià)以評(píng)價(jià)指標(biāo)的層次結(jié)構(gòu)、等級(jí)劃分以及等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的確定為基礎(chǔ)。根據(jù)已建立的河流生物完整性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，確定各個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，主要依據(jù)國(guó)家河湖健康評(píng)估指南、澳大利亞的ISC標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)的RBPs生境調(diào)查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、南非的EHI指數(shù)、英國(guó)的RHE 河流生境調(diào)查、RCE環(huán)境快速感應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和IBI多指標(biāo)法等，以及遼河干流生物完整性的背景值和遼河流域的本底值（評(píng)價(jià)區(qū)域河道及河岸帶魚類物種豐富度、珍稀物種數(shù)量等的背景值和本底值）。

對(duì)于各級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果，采用“優(yōu)、良、一般、差、極差”5個(gè)級(jí)別進(jìn)行描述，具體指標(biāo)分級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.3.3? ?層次分析法確定權(quán)重? ?本研究采用層次分析法對(duì)遼河干流生物完整性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行確定。

首先，構(gòu)建各準(zhǔn)則層相對(duì)于總目標(biāo)的判斷矩陣。對(duì)食物網(wǎng)復(fù)雜性和生物保有指數(shù)進(jìn)行比較，判斷食物網(wǎng)復(fù)雜性比生物保有指數(shù)稍重要，由此根據(jù)分級(jí)比例標(biāo)度參考表得出單個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要性值，并構(gòu)建判斷矩陣，見表2。

對(duì)反映食物網(wǎng)復(fù)雜性情況的營(yíng)養(yǎng)級(jí)和營(yíng)養(yǎng)鏈進(jìn)行比較，判斷營(yíng)養(yǎng)級(jí)比營(yíng)養(yǎng)鏈稍重要，由此根據(jù)分級(jí)比例標(biāo)度參考表得出單個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要性值，并構(gòu)建判斷矩陣，見表3。

對(duì)反映生物保有指數(shù)的大型無(wú)脊椎動(dòng)物生物完整性指數(shù)、植物保有指數(shù)和魚類保有指數(shù)進(jìn)行兩兩比較，判斷魚類保有指數(shù)比植物保有指數(shù)稍重要，植物保有指數(shù)比大型無(wú)脊椎動(dòng)物生物完整性指數(shù)稍重要，由此根據(jù)分級(jí)比例標(biāo)度參考表得出單個(gè)指標(biāo)的相對(duì)重要性值，并構(gòu)建判斷矩陣，見表4。

綜合以上所有結(jié)果，利用一致性檢驗(yàn)公式對(duì)目標(biāo)總排序進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，公式如下：

式中：[CI]為判斷矩陣的一般一致性指標(biāo)；

n為判斷矩陣的階數(shù)；

[CR]為判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率；

RI為判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。

檢驗(yàn)結(jié)果如下：

CI，total = 0.750×0+0.250×0.005=0.0013

RI，total = 0.750×0+0.250×0.52=0.13

CR，total = CI，total/RI，total=0.0013/0.13=0.010<0.1

以上檢驗(yàn)結(jié)果表明，層次總排序具有滿意的一致性。

根據(jù)上述計(jì)算過(guò)程，得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重如表5。

1.3.4? ?生物完整性綜合指數(shù)? ?本研究采用綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)遼河干流生物完整性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

IBI = [i=1nWi×Ii] ③

式中：IBI為生物完整性的評(píng)價(jià)指數(shù)，其值在0～1；

Wi為評(píng)估指標(biāo)在綜合評(píng)估指標(biāo)體系中的權(quán)重值，其值在0～1；

Ii為評(píng)估指標(biāo)的歸一化值，其值在0～1。

根據(jù)綜合指數(shù)法公式，對(duì)遼河干流生物完整性指標(biāo)層數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)求和來(lái)描述狀態(tài)層評(píng)價(jià)結(jié)果，利用目標(biāo)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)求和得出目標(biāo)層的評(píng)價(jià)結(jié)果，即遼河干流生物完整性評(píng)價(jià)結(jié)果。

2? ?結(jié)果與分析

從時(shí)間尺度來(lái)看，2012年遼河干流生物完整性總體表現(xiàn)為“差”，其中“食物網(wǎng)復(fù)雜性”評(píng)估結(jié)果為“一般”，“生物保有指數(shù)”評(píng)價(jià)結(jié)果為“差”；2015年遼河干流生物完整性總體評(píng)價(jià)為“差”，“食物網(wǎng)復(fù)雜性”總體評(píng)價(jià)為“良”，“生物保有指數(shù)”評(píng)價(jià)結(jié)果為“差”。

從空間尺度來(lái)看，2012年遼河干流生物完整性空間評(píng)估結(jié)果表現(xiàn)為中上游好于下游，具體表現(xiàn)為下游河段食物網(wǎng)復(fù)雜性較上游差，下游河段紅廟子、達(dá)牛、大張等點(diǎn)位的水體營(yíng)養(yǎng)級(jí)級(jí)別、營(yíng)養(yǎng)鏈數(shù)量、物種豐度和連接密度評(píng)價(jià)結(jié)果，較上游福德店、三河下拉、通江口等地表現(xiàn)差。2015年遼河干流生物完整性空間評(píng)估結(jié)果表現(xiàn)為上游好于中游和下游，具體表現(xiàn)為食物網(wǎng)復(fù)雜性“良”以上占比在上、中、下游分別為83%、66.7%和50%；營(yíng)養(yǎng)鏈“良”及以上占比在上、中、下游分別為50%、33%和0；營(yíng)養(yǎng)鏈數(shù)量5以上的占比在上、中、下游分別為83%、50%和40%；連接密度0.05以上的占比在上、中、下游分別為50%、67%和20%；生物完整性總體評(píng)估結(jié)果顯示僅上游福德店1 處達(dá)到“一般”，其余點(diǎn)位均為“差”（表6）。

與2012年相比，2015年生物完整性在綜合評(píng)價(jià)指數(shù)上有所提升，但評(píng)價(jià)結(jié)果上變化不大，僅福德店1個(gè)點(diǎn)位由“差”提升為“一般”（圖2）。2015年食物網(wǎng)復(fù)雜性總體評(píng)估為“良”，其中13個(gè)點(diǎn)位有所改善，占評(píng)價(jià)區(qū)域的76.47%，分別為福德店、三河下拉、哈大高鐵、汎河、蔡牛、石佛寺、馬虎山大橋、滿都戶、紅廟子、達(dá)牛、大張、盤山閘、曙光大橋（表6）；生物保有指數(shù)的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)有所提升，但結(jié)果不明顯。

3? ?討論

3.1? ?食物網(wǎng)復(fù)雜性為生物完整性短期恢復(fù)驅(qū)動(dòng)因素

2012年和2015年遼河干流生物完整性變化情況顯示，食物網(wǎng)復(fù)雜性總體表現(xiàn)為變好趨勢(shì)，新增5級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)（2種猛禽），4級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中新增23種水禽（圖3）。17個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位中13個(gè)點(diǎn)位食物網(wǎng)復(fù)雜性明顯變好，特別是哈大高鐵、凡河與蔡牛，水禽和猛禽均有新增，上述3個(gè)點(diǎn)位食物網(wǎng)復(fù)雜性評(píng)價(jià)均為“優(yōu)”；達(dá)牛、盤山閘點(diǎn)位受放牧和油田開采等人類活動(dòng)影響，食物網(wǎng)復(fù)雜性恢復(fù)較慢，特別是2、3級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的魚類，食物網(wǎng)復(fù)雜性評(píng)價(jià)為“良”。生物保有指數(shù)總體無(wú)明顯提升，遼河干流動(dòng)植物物種流失時(shí)間較長(zhǎng)、流失種類較多，短期圍封后，雖然物種多樣性有所提高，但由于生物物種恢復(fù)過(guò)程緩慢且復(fù)雜，現(xiàn)階段各類物種的種類數(shù)量仍未達(dá)到質(zhì)的變化，短期內(nèi)無(wú)法成為改善遼河干流生物完整性的關(guān)鍵因素。

3.2? ?不同指標(biāo)體系生物完整性結(jié)果比較

本研究采用“食物網(wǎng)”指標(biāo)構(gòu)建生物完整性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，2012年和2015年評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物完整性并沒有因河岸帶植被覆蓋度的增加、水質(zhì)轉(zhuǎn)好而顯著提升，而只是“食物網(wǎng)復(fù)雜性”指標(biāo)有所改善，該結(jié)果與姜永偉等（2020）以大型底棲動(dòng)物完整性指數(shù)對(duì)遼河干流開展的生物完整性評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，與王迪等（2018）采用河流生態(tài)系統(tǒng)“物理+生物”指標(biāo)構(gòu)建生物完整性指標(biāo)體系的評(píng)價(jià)結(jié)果差別較大。其原因?yàn)橥醯系龋?018）的評(píng)價(jià)方法中采用斑塊破碎度指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)、棲境復(fù)雜性、指示物種保持率、珍稀物種保持率、魚類多樣性指數(shù)、底棲多樣性指數(shù)、水生生境干擾指數(shù)和外來(lái)入侵物種危害程度等指標(biāo)，從壓力和響應(yīng)2方面選取指標(biāo)，評(píng)價(jià)結(jié)果變化更為靈敏，但所選“生物”類指標(biāo)多為復(fù)合指數(shù)形式，對(duì)響應(yīng)端物種種類及等級(jí)變化無(wú)法判斷，不能確定生物完整性達(dá)到的完整性程度；而本研究中“食物網(wǎng)”評(píng)價(jià)方法采用營(yíng)養(yǎng)級(jí)、營(yíng)養(yǎng)鏈和生物保有指數(shù)等反映響應(yīng)環(huán)境壓力的生物指標(biāo)，可以從根本上判斷河流生物完整性是否完整，哪個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)更為薄弱，但該體系更傾向于末端響應(yīng)評(píng)估，生物保有率中參照物種數(shù)基數(shù)較大，對(duì)物種保有率要求較高，因此短時(shí)間很難發(fā)生明顯變化。

因此，在指標(biāo)體系構(gòu)建方面，從食物網(wǎng)復(fù)雜性和生物保有指數(shù)2個(gè)方面進(jìn)行指標(biāo)選取，既可以通過(guò)植物、魚類、大型無(wú)脊椎保有指數(shù)了解生態(tài)系統(tǒng)中各類生物的現(xiàn)狀情況，又可以通過(guò)營(yíng)養(yǎng)級(jí)、營(yíng)養(yǎng)鏈指標(biāo)分析當(dāng)前生物完整性現(xiàn)狀的薄弱環(huán)節(jié)，為生物完整性評(píng)估提供新的思路（Reeves et al， 1995; Montgomery， 1999; Roni et al， 2002; Bellmore et al， 2017; Whitney et al， 2020）。

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（責(zé)任編輯? ?張俊友? ?熊美華）

An Index of Biological Integrity Based on Food Webs：

A Case Study of the Main Stem of Liaohe River

WANG Di1，2， QU Bo3，4

（1. Shenyang Academy of Environmental Sciences， Liaoning Provincial Key Laboratory for Urban Ecology， Shenyang? ?110167， P.R. China;

2. Research Center for Eco-Environmental Science， Chinese Academy of Science， Beijing? ?100085， P.R. China;

3. College of Biological science and Technology， Shenyang Agricultural University/ Key Laboratory

of Biological Invasions and Global Changes， Liaoning Province， Shenyang? ?110866， P.R. China;

4. Liaoning Panjin Wetland Ecosystem National Observation and Research Station，

Panjin? ?124000， P.R. China）

Abstract： In this study， we explored spatiotemporal changes and influencing factors of biological integrity in the main stem of Liaohe River and developed a food web based index of biological integrity （IBI）. The aim was to provide data and technical support for enhancing the biological integrity of Liaohe River. Data on fish， vegetation， birds and benthic macroinvertebrates at 17 sampling sites along the main stem of Liaohe River were collected in 2012 and 2015 and used for to develop an IBI based on food web complexity and biological retention. Analytic hierarchy process （AHP） and a comprehensive indexing method were used to weight each metric included in the IBI and five gradations were defined （very good， good， fair， poor，very poor）. Results show that food web complexity in the mainstream of Liaohe River was good in 2015， but the biological retention index was bad， as was the comprehensive IBI. While the IBI in 2015 was higher than in 2012， the difference was not significant. Food web complexity at 13 sites （76.47% of the evaluation area） improved significantly， and the biological retention index improved at all sites， but improved significantly only at one site. Trophic levels and species richness in 2015 were also higher than in 2012， indicating an increase in food web complexity and biological integrity. Based on changes in the food web from 2012 to 2015， we concluded that the main factor affecting the IBI of mainstream Liaohe river was the decrease of biological retention that resulted in loss of high level trophic species and breaks in the trophic chain.

Key words：biology integrity; food web; biological retention index; trophic level; mainstream of the Liaohe River

收稿日期：2021-12-19? ? ? 修回日期：2023-06-05

基金項(xiàng)目：國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（2012ZX07202-004-01）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFC1200100）；遼寧省博士科研啟動(dòng)基金計(jì)劃項(xiàng)目（2022-BS-350）。

作者簡(jiǎn)介：王迪，1990年生，女，博士，從事生物多樣性保護(hù)與自然生態(tài)監(jiān)管研究。E-mail：ecology_wd@163.com

通信作者：曲波，1972年生，女，教授，博士，從事生物多樣性與生物入侵機(jī)理研究。E-mail： syau_qb@163.com