[发明专利]基于生态系统完整性的河流水生态健康评价方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于生态系统完整性的河流水生态健康评价方法及其应用。本发明方法确立了鱼类生物完整性、物理完整性、化学完整性以及生境完整性四部分，共50个指标体系以反映水生态健康状况。通过对候选指标的主成分分析筛选出对评价结果贡献率高的指标，通过Pearson相关性分析，选取指标间相互独立、信息重叠程度低、相关系数小的指标作为构建生态完整性评价体系的核心指标，并对核心指标进行标准化，运用层次分析法分别赋予权重，加和平均得出水生态健康评价的最终得分及评价。本发明弥补了传统的水体理化性质指标仅能反应河流水质状况的弊端，也同样弥补了通过河流生物特性评价河流健康状况的不足，能够体现人为干扰对生境破坏的长期累计效果。

技术领域

本发明涉及河流生态系统完整性评价的技术研究领域，涉及一种基于鱼类生物完整性且包括水体物理完整性、化学完整性、生境完整性在内的水生态健康评价方法及其应用。

背景技术

随着社会的发展，人类对河流水资源的利用率越来越高，河流生态系统稳定性遭到严重破坏。水质污染、栖息地环境破坏及三生物多样性丧失等诸多问题频繁出现。针对这一现象，越来越多的国内外学者开始关注河流健康并开展对其进行健康评价的研究。河流评价始于20世纪中期，目前关于河流生态系统健康评价的方法有很多，最初主要是对水体生物需氧量、化学需氧量以及大肠菌群数量等的测定，但这种方法较片面，不能准确反映河流的总体状态。后来，Karr等于1981年提出了生物完整性的定义，建立了鱼类生物完整性指数(Fish Index of Biological Integrity , F-IBI)，应用生物信息对河流生态系统完整性进行评估。1999年，Ladson提出溪流状态指数（Index of Stream Condition, ISC），从水文、物理、河岸带状况、水质、水生生物特征5个方面来评价澳大利亚河流的健康状况。Wright J F等于2010年提出O/E指数，运用河流无脊椎动物预测与分类系统（RIVPACS）模型计算物种观测值(O)和期望值(E)的比值，从而反映所调查点位的健康状况。2010年Stevenson R J等以硅藻为研究对象提出单因子评价，选择5个评价指标分别对河流健康进行评价。

由于河流的生物完整性并不等同于河流的生态系统健康，生物信息只能反映河流生物类群的状况，而无法准确指示水生态环境质量的优劣，使得目前普遍使用的应用生物信息指示河流健康状况的方法存在一定的缺陷。

比如，鱼类是最先作为指示生物评价河流的健康状况，其生物等级高，在食物链中的地位和对水质的灵敏程度高，能够综合表征河流水生态健康状况，是评价河流健康较适宜的指标。但近年来，中度干扰假说愈发受到人类的关注，在中等程度干扰的情况下，鱼类生物量反而是较多的，因此，仅以生物群落作为河流健康状况的评价依据，结果往往有失偏颇。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是针对目前应用生物完整性评价不能准确指示河流健康状况的现状，提供一种基于生态系统完整性的河流水生态健康评价方法及其应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明以淡水生态系统中的鱼类生物完整性指标体系及其水环境物理完整性指标体系、水环境化学完整性指标体系及水环境生境完整性指标体系为监测对象，根据各指标的变化，表征人为干扰作用下的水质污染和生境退化对河流生态系统的影响情况，为水生态系统健康评价体系提供一套有效的技术体系。

所述方法包括三个关键步骤：

S1.基于生态系统结构特征，整合生态系统全部生物要素和环境要素，通过遥感-实测-人工解译-智能分析模型，实现河流生态系统健康评价的全面性、准确性及可靠性；

S2. 四大体系权重比；

S3. 评价标准等级化；