渭河流域水生态系统对水文过程和环境要素的响应关系研究

In the Wei River basin, shortage of water resources is becoming serious, and ecosystem is deteriorating gradually under dual pressures from rapid growth of population and development of economics, which strongly affects the sustainable development of economics and society in the study area. In this proposal, major aquatic organisms including algae, benthic macroinvertebrate, and fish will be sampled and investigated. The healthy state of the aquatic ecosystem for the Wei River will be assessed with the combination of biological indicators by the Index of Biotic Integrity(IBI). Variation and long-term trend of meteorological factors and hydrologic regime will be analyzed. On the basis of the investigation on meteorological factors, hydrological processes, land surface features, ecosystem, environmental factors, and human activities, major environmental factors affecting the health of ecosystem will be identified. From the viewpoint of life cycle for aquatic organisms, the response and variation of aquatic ecosystem on the impact of hydrological processes and major environmental factors will be analyzed, and quantitative relationship between indicators for aquatic ecosystem and main environmental factors will be established. According to the healthy state of aquatic ecosystem and the requirement from the development of economics and society, protection objectives for both land ecological and aquatic ecosystem will be proposed. The result will provide an important reference and scientific basis for the management of water resources and the restoration of ecosystem in the Wei River basin.

在人口不断增加和经济快速发展的双重压力下，渭河流域水资源短缺日趋严峻，生态系统不断恶化，严重制约了流域经济社会的可持续发展。本项目拟结合水生态野外调查与采样，通过分析着生藻类、底栖动物、鱼类等主要水生生物特征，基于生物完整性指数等相关指标评价渭河流域水生态系统健康状况。系统分析渭河流域近五十年来的气象水文特征变化趋势，从水文气象、地表过程、陆地生态、水环境特征和人类活动等方面分析流域环境要素演变规律，识别影响水生态系统的主要胁迫因子。从水生生物生命史角度，分析水生态系统对水文过程和主要环境要素的响应及其演变规律，建立水生态系统指标因子与水文特征和主要环境要素的定量关系。根据流域水生态系统健康状况，结合不同的经济社会发展需求，提出渭河流域陆地生态和水生态系统的保护目标，以期为渭河流域水资源管理和生态系统恢复提供一定的参考依据和理论支持.

受人类活动的影响，渭河流域水资源短缺和生态系统退化问题日趋严重。针对渭河流域水生态系统对水文和水环境要素响应关系问题，本项目在渭河流域开展了野外采样调查研究，全流域共布设了77个采样点，采集了鱼类、底栖动物、着生藻类、浮游动物和浮游植物，并测定了水环境因子，对生境栖息地质量进行了评估。通过IHA法、因子分析法、综合水质标识指数法、典范对应分析法、生物完整性指数等方法，分析了渭河流域水文、水环境特征，识别了影响渭河流域水生生物群落的主要环境要素，构建了渭河流域水生态系统健康评价模型，对渭河流域水生态健康状况进行了评价。结果显示：①受宝鸡峡引水工程影响，林家村、魏家堡和咸阳三站点水文情势为高度改变，临潼、华县两个站的水文情势为中度改变。②渭河流域丰水期水环境质量处于一般以上水平，枯水期水环境质量降低，多数点位为较差和极差水平。渭河流域主要污染因子为TN和TP，泾河和北洛河流域主要污染因子为电导率。③渭河流域共采集到鱼类51种，鲤科鱼类所占比重最多为43.1%；底栖动物102种，水生昆虫所占比例最高为78.4%；着生藻类248种，硅藻物种所占比例最高为89%；浮游动物76种，轮虫属最多为88.8%；浮游植物165种，硅藻门最多，其次为绿藻门和蓝藻门。④影响渭河流域鱼类、底栖动物、着生藻类、浮游植物、浮游动物的主要理化因子为流量、TN、NH4+、SS、TDS、DO和电导率。⑤渭河水系中上游及右岸支流水生生物完整性程度较高，水生态健康状况较好；泾河水系、北洛河水系中部地区生物完整性较好；渭河流域下游及北洛河水系上游地区水生生物完整性较差。鱼类和底栖动物在丰水期和枯水期生物完整性变化差别较小，着生藻类丰水期和枯水期生物完整性差异较大，表明水文要素对鱼类和底栖动物影响较小，对着生藻类影响较大。研究成果揭示了渭河流域水生态系统现状和健康状况，明确了影响渭河流域水生态系统的主要环境要素，为渭河流域水生态系统的监测、修复和保护提供了重要的科学依据。