Evaluation of Health Status of Mudanjiang River and Its Tributaries based on Fish Integrity Index

JIN Hongyu; LI Lei; ZHANG Zepeng; MA Bo

doi:10.13248/j.cnki.wetlandsci.2024.01.014

Wetland Science >

2024 , Vol. 22 >Issue 1: 129 - 138

DOI: https://doi.org/10.13248/j.cnki.wetlandsci.2024.01.014

Evaluation of Health Status of Mudanjiang River and Its Tributaries based on Fish Integrity Index

JIN Hongyu ^,1^,2^,3 ,
LI Lei 1^,2^,3 ,
ZHANG Zepeng 1^,2^,3 ,
MA Bo ^,4^,*

Expand

Received date: 2023-01-15

Revised date: 2023-11-24

Online published: 2024-01-04

Copyright

Fold

Abstract

In May and October 2021, the surveys were conducted on the fish in the Mudanjiang River and its tributaries, using fish as indicator species. The study aimed to evaluate the health status of the Mudanjiang River and its tributaries. The fish integrity index was established by selecting the proportion of mid-lower layer fish species (indicator M10), the proportion of herbivorous fish species (indicator M13), and the proportion of sensitive fish species (indicator M20). The research revealed that during the survey periods, there were 49 fish species belonging to 37 genera, 13 families, and 7 orders in the Mudanjiang River and its tributaries. Among them, 15 species, including Carassius auratus gibelio, Pseudorasbora parva, Silurus asotus, and so on were identified as dominant species. Certain river segments of the Mudanjiang River were found to be in good health, such as the upper reaches of the main stream (Langang town segment) and most segments south of Ningjiang City (Tuchengzi township segment, Dagushan segment, Laogulazi segment, and Linjiang village segment). However, most segments in the upper reaches (Yilan town segment, Sandaotong town segment) and the tributary, Hathe River, were in suboptimal health. The middle reaches of the Mudanjiang River main stream (Sandaohezi town segment, Erdaohezi town segment, Tieling town segment) and the tributary, Hailang River, were in fair health, while the health status of the tributaries, Tieling River, Shuang River, and Bei'an River, was poor. It is recommended to strictly control pollution sources affecting the Mudanjiang River and its tributaries, to enhance supervision of domestic and industrial wastewater discharge, and to promote the restoration of the water environment. Additionally, the development and utilization of water resources in segments where fish spawn should be prohibited. Adopting a harmonious tourism development model that minimizes pollution and damage to the water environment is crucial for maintaining the balance between human activities and nature in the Mudanjiang River and its tributaries.

Cite this article

JIN Hongyu , LI Lei , ZHANG Zepeng , MA Bo . Evaluation of Health Status of Mudanjiang River and Its Tributaries based on Fish Integrity Index[J]. Wetland Science, 2024 , 22(1) : 129 -138 . DOI: 10.13248/j.cnki.wetlandsci.2024.01.014

生物完整性是生物集合群落所需的一种稳定能力，其具体是指与自身生存环境区域相适应的生物群落具有维持自身平衡、保持结构完整和适应环境变化的能力^[1-2]。鱼类作为水生生态系统的重要组成部分，具有生命周期长和活动范围广等特点，能够准确地反映长时间序列下大尺度范围内水生生态系统的环境变化特征^[3⇓-5]。1981年，有学者提出了生物完整性指数(index of biotic integrity，IBI)概念^[6]，并以鱼类作为指示生物，评价了美国中西部河流的健康状况。目前，生物完整性指数在底栖生物^[7]、藻类^[8]和水生植物^[9]研究中得到了应用。利用生物完整性指数，以鱼类或者大型底栖动物作为指示生物，评价了长江中、上游^[10-11]、黄河^[12]和大清河^[13]的健康状况。由于自然状况和周边人类活动干扰程度的差异性，生物完整性指数评价方法并不适用于所有河流的健康状况评估。因此，需要根据所研究河流中的生物群落组成和自然环境特点，构建各条河流独有的生物完整性指数评价体系。

牡丹江是松花江第二大支流，发源于长白山牡丹岭，全长726 km，流经敦化市、宁安市、海林市、牡丹江市、林口县和依兰县，最终汇入松花江。牡丹江的主要支流有海浪河、珠尔多河、五虎林河和北安河等^[14]。牡丹江流经地区的气候都属于温带大陆性湿润季风气候。在牡丹江中，生活着哲罗鲑(Hucho taimen)和细鳞鲑(Brachymystax lenok)等国家二级重点保护野生鱼类。牡丹江是北方冷水性濒危鱼类的重要栖息地。

于2021年5月和10月，本研究对牡丹江及其支流中的鱼类资源开展了调查，构建了鱼类完整性指数评价体系，对牡丹江及其支流的健康状况进行了评价，旨在丰富北方寒冷地区河流健康状况的生物完整性指数评价体系研究，为制定牡丹江的鱼类资源保护和水环境修复的相关政策提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究对象

本研究以牡丹江及其支流(43°43′5′′N至46°17′24′′N，128°22′26′′E至129°57′14′′E)为研究对象。

1.2 采样点设置、鱼类样本采集和种类鉴定

参照《内陆水域渔业自然资源调查手册》^[15]，依据牡丹江流经地区的地形、地貌和水文状况，共设置了16个采样点(采样点S1至采样点S16)，其分别位于依兰镇、兰岗镇、三道通镇、三道河子镇、二道河子镇、铁岭镇、土城子乡、大孤山、老孤砬子、小石咀子和林江村江段以及铁岭河、蛤蟆河、海浪河、双河和北安河(图1)。本研究将受人类活动干扰很小的采样点作为参照采样点，将受人类活动干扰很大的采样点作为受损采样点。在16个采样点中，依兰镇江段(采样点S1)、兰岗镇江段(采样点S2)、老孤砬子江段(采样点S9)和林江村江段(采样点S11)的采样点为参照采样点，其他采样点都为受损采样点。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

1 牡丹江及其支流中的采样点分布示意图

The schematic map of sampling points in Mudanjiang River and its tributaries

根据牡丹江中鱼类的种类、生活习性和季节分布规律，采用三层流刺网(用于采集中、上层鱼类样本)和地笼(用于采集底层鱼类样本)相结合的采捕方法，调查鱼类物种和种群数量，采集鱼类样本。

在每个采样点，布设4组三层刺网和2个地笼。刺网的规格为50 m长、1 m高、网眼孔径为1~4 cm。地笼的规格为20 m长、网眼直径为5 mm、面积为5 m²。

采样时间为2021年5月1日至10日和10月3日至12日的白天，时长为12 h。

依据《东北地区淡水鱼类》^[16]、《黑龙江省鱼类》^[17]和《黑龙江流域(中国)鱼类识别手册》^[18]，鉴定捕获到的鱼类标本的种类，统计各种鱼类物种的数量。利用量鱼板，测量鱼类样本的体长(精确到1 mm)。利用电子天平，称量鱼类样本的体质量(精确到0.1 g)。

对于在采用现场未能鉴别出种类的鱼类样本，使用于泽标本保存液进行保存，运回实验室后，再进行其种类鉴定。

1.3 鱼类群落的优势物种确定和多样性评价方法

利用相对重要指数，确定鱼类的优势物种。将相对重要指数值大于100的鱼类物种作为优势物种。

采用Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数，研究鱼类群落的物种多样性。

1.4 鱼类完整性指数评价方法

1.4.1 候选指标及其筛选原则

依据牡丹江及其支流中特有的鱼类组成和生态系统特征，参照文献[19]和文献[20]，将鱼类物种组成和丰度、营养结构、耐受性、繁殖共位群、鱼类数量和健康状况共5类30种指标作为候选指标(表1)，用于构建牡丹江的鱼类完整性指数评价体系。

1 鱼类完整性指数评价体系构建的候选指标

Candidate indicators for the construction of fish integrity index evaluation system

候选指标属性	候选指标名称(序号)	对干扰的响应	候选指标属性	候选指标名称(序号)	对干扰的响应
注：广布物种是指出现频率大于70%的物种。
物种组成和丰度	鱼类物种总数量(M1)	减小	营养结构	肉食性鱼类物种数量所占比例(M16)	减小
	Margalef丰富度指数(M2)	减小	营养结构	肉食性鱼类种群数量所占比例(M17)	减小
	Shannon-Wiener多样性指数(M3)	减小	耐受性	耐受性鱼类物种数量所占比例(M18)	增大
	Pielou均匀度指数(M4)	减小		耐受性鱼类种群数量所占比例(M19)	增大
	鲤科物种数量所占比例(M5)	增大		敏感性鱼类物种数量所占比例(M20)	减小
	鳅科物种数量所占比例(M6)	减小		敏感性鱼类种群数量所占比例(M21)	减小
	鲇形目物种数量所占比例(M7)	增大	繁殖共位群	产漂浮型卵鱼类种群数量所占比例(M22)	减小
	鲈形目物种数量所占比例(M8)	减小		产粘性卵鱼类种群数量所占比例(M23)	增大
	中上层鱼类物种数量所占比例(M9)	减小		产沉性卵鱼类物种数量所占比例(M24)	减小
	中下层鱼类物种数量所占比例(M10)	减小		产沉性卵鱼类种群数量所占比例(M25)	减小
	底层鱼类物种数量所占比例(M11)	减小		特殊产卵方式鱼类物种数量所占比例(M26)	减小
营养结构	植食性鱼类物种数量所占比例(M12)	增大		特殊产卵方式鱼类种群数量所占比例(M27)	减小
	植食性鱼类种群数量所占比例(M13)	增大	鱼类数量和健康情况	鱼类总个体数量(M28)	减小
	杂食性鱼类物种数量所占比例(M14)	增大		广布物种个体数量所占比例(M29)	增大
	杂食性鱼类种群数量所占比例(M15)	增大		国家重点保护鱼类物种数量(M30)	增大

按照以下3方面要求，筛选出牡丹江及其支流的鱼类完整性指数评价体系构建指标。

第一，统计各采样点的鱼类物种数量，若都少于3种，则删除该指标；统计各采样点鱼类物种数量占物种总数量的比例，若都小于10%，则删除该指标；对于各采样点的任意1个指标值，若90%以上都为0，则删除该指标。

第二，利用箱体图，对参照采样点与受损采样点不同指标的25%~75%分位数范围进行判读，将不存在重叠显现或者各自中位数未在对方箱体之内出现部分重叠现象的指标，予以保留。

第三，采用判别分析方法，筛选保留后的指标，进行指标值间的Pearson相关分析，剔除显著相关(相关系数的绝对值大于0.9)的指标，保留最能反映结果的指标。

利用Excel 2016软件和R语言软件，对数据进行统计分析。

1.4.2 指标赋值和评价标准

采用比值法^[21]，统一各指标的量纲。在外界干扰影响下数值减小的指标，其最佳期望值为95%分位数，指标的分值等于实际值/最佳期望值；反之，其最佳期望值为5%分位数，指标的分值等于最大值与实际值之差除以最大值与最佳期望值之差。若计算出的指标分值大于1，则都计为1。

当鱼类完整性指数值大于或者等于参照采样点25%分位数值时，其所在河流的健康状况等级为“健康”；采用四分法，将河流的健康状况向下依次划分为“亚健康”、“一般”、“差”和“极差”。

2 结果与分析

2.1 鱼类群落的物种组成

在调查中，共采集了2 559尾鱼类标本，其总质量为78.55 kg；记录了7目13科37属49种鱼类(表2)。其中，鲤形目、鲈形目、鲑形目、鲇形目、鲉形目、鳕形目和七鳃鳗目的科、属、种数量分别为2科25属36种、3科4属4种、2科2属3种、3科3属3种、1科1属1种、1科1属1种和1科1属1种。

2 调查期间牡丹江及其支流中的鱼类物种名录

List of fish species in the Mudanjiang River and its tributaries during the investigation

目/科/属/物种名称	目/科/属/物种名称	目/科/属/物种名称
一七鳃鳗目PETROMYZONIFORMES	三鲤形目CYPRINIFORMES	三鲤形目CYPRINIFORMES
(一)七鳃鳗科Petromyzontidae	(五)鲤科Cyprinidae	(六)鳅科Cobitidae
1七鳃鳗属Lampetra	13䱻属Hemibarbus	27泥鳅属Misgurnus
(1)雷氏七鳃鳗Lampetra reissneri	(18)花䱻Hemibarbus maculatus	(37)北方泥鳅Misgurnus bipartitus
二鲑形目SALMONIFORMES	(19)唇䱻Hemibarbus labeo	(38)黑龙江泥鳅Misgurnus mohoity
(二)银鱼科Salangidae	14似白鮈属Paraleucogobio	28副泥鳅属Paramisgurnus
2大银鱼属Protosalanx	(20)条纹似白鮈Paraleucogobio strigatus	(39)大鳞副泥鳅Paramisgurnus dabryanus
(2)大银鱼Protosalanx hyalocranius	15麦穗鱼属Pseudorasbora	29副沙鳅属Parabotia
(三)胡瓜鱼科Osmeridae	(21)麦穗鱼Pseudorasbora parva	(40)花斑副沙鳅Parabotia fasciata
3公鱼属Hypomesus	16平口鮈属Ladislavia	四鲇形目SILURIFORMES
(3)池沼公鱼Hypomesus olidus	(22)平口鮈Ladislavia taczanowski	(七)鲿科Bagridae
(四)鲑科Salmonidae	17鳈属Sarcocheilichthys	30黄颡鱼属Pelteobagrus
4红点鲑属Salvelinus	(23)克氏鳈Sarcocheilichthys czerskii	(41)光泽黄颡鱼Pelteobagrus nitidus
(4)花羔红点鲑Salvelinus malma	(24)东北鳈Sarcocheilichthys lacustris	(42)黄颡鱼Pelteobagrus fulvidraco
三鲤形目CYPRINIFORMES	18鮈属Gobio	(八)鲇科Siluridae
(五)鲤科Cyprinidae	(25)犬首鮈Gobio cynocephalus	31鲇属Silurus
5马口鱼属Opsariichthys	(26)高体鮈Gobio soldatovi	(43)鲇Silurus asotus
(5)马口鱼Opsariichthys bidens	(27)细体鮈Gobio tenuicorpus	五鳕形目GADIFORMES
6雅罗鱼属Leuciscus	19银鮈属Squalidus	(九)鳕科Gadidae
(6)瓦氏雅罗鱼Leuciscus waleckii	(28)银鮈Squalidus argentatus	32江鳕属Lota
7鱥属Phoxinus	20棒花鱼属Abbottina	(44)江鳕Lota lota
(7)洛氏鱥Phoxinus lagowskii	(29)棒花鱼Abbottina rivularis	六鲉形目SCORPAENIFORMES
(8)湖鱥Phoxinus percnurus	21蛇鮈属Saurogobio	(十)杜父鱼科Cottidae
8䱗属Hemiculter	(30)蛇鮈Saurogobio dabryi	33杜父鱼属Cottus
(9)䱗Hemiculter leucisculus	22鲤属Cyprinus	(45)杂色杜父鱼Cottus poecilopus
(10)贝氏䱗Hemiculter bleekeri	(31)鲤Cyprinus carpio	七鲈形目PERCIFORMES
9鲌属Culter	23鲫属Carassius	(十一)鰕虎鱼科Gobiidae
(11)蒙古鲌Culter mongolicus	(32)鲫Carassius auratus	34吻鰕虎鱼属Rhinogobius
10鲴属Xenocypris	24鳙属Aristichthys	(46)波氏吻鰕虎鱼Rhinogobius cliffordpopei
(12)细鳞鲴Xenocypris microlepis	(33)鳙Aristichthys nobilis	(十二)沙塘鳢科Odontobutidae
11鱊属Acheilognathus	(六)鳅科Cobitidae	35鲈塘鳢属Perccottus
(13)兴凯鱊Acheilognathus chankaensis	25须鳅属Barbatula	(47)葛氏鲈塘鳢Perccottus glenii
(14)大鳍鱊Acheilognathus macropterus	(34)北方须鳅Barbatula nudus	36小黄黝鱼属Micropercops
12鳑鲏属Rhodeus	26花鳅属Cobitis	(48)小黄䱂鱼Micropercops swinhonis
(15)彩石鳑鲏Rhodeus lighti	(35)北方花鳅Cobitis granoei	(十三)鮨科Serranidae
(16)黑龙江鳑鲏Rhodeus sericeus	(36)黑龙江花鳅Cobitis lutheri	37鳜属Siniperca
(17)高体鳑鲏Rhodeus ocellatus		(49)鳜Siniperca chuatsi

在49种鱼类中，鲫的分布范围最广，在16个采样点分布(表3)；其次为麦穗鱼，在12个采样点分布；再其次为犬首鮈，在11个采样点分布；䱗和大鳍鱊的分布也比较广泛；而花羔红点鲑、细鳞鲴、条纹似白鮈、平口鮈、东北鳈、高体鮈、棒花鱼和花斑副沙鳅都仅在1个采样点分布，属于牡丹江及其支流中的少见物种。

3 调查期间出现鱼类物种的采样点

The sampling points of fish species occurred during the investigation

物种名称	采样点序号	物种名称	采样点序号
注：S1—依兰镇江段采样点；S2—兰岗镇江段采样点；S3—三道通镇江段采样点；S4—三道河子镇江段采样点；S5—二道河子镇江段采样点；S6—铁岭镇江段采样点；S7—土城子乡江段采样点；S8—大孤山江段采样点；S9—老孤砬子江段采样点；S10—小石咀子江段采样点；S11—林江村江段采样点；S12—铁岭河采样点；S13—蛤蟆河采样点；S14—海浪河采样点；S15—双河采样点；S16—北安河采样点。
雷氏七鳃鳗	S1和S14	高体鮈	S4
大银鱼	S1、S2、S5和S11	细体鮈	S1、S2、S4、S7、S9、S11和S12
池沼公鱼	S1、S5和S7	银鮈	S1、S7、S9和S13
花羔红点鲑	S11	棒花鱼	S6
马口鱼	S3和S5	蛇鮈	S1、S6和S11
瓦氏雅罗鱼	S1、S3、S5、S6和S10	鲤	S5、S9和S11
洛氏鱥	S1、S4、S7和S11	鲫	S1至S16
湖鱥	S1和S15	鳙	S5和S9
䱗	S1、S2、S4、S5、S7、S8、S10至S13	北方须鳅	S1、S2、S6、S7、S10和S15
贝氏䱗	S2、S8和S11	北方花鳅	S1、S4、S6、S9、S10和S14
蒙古鲌	S1、S5、S8至S10、S13	黑龙江花鳅	S1、S6、S7、S10、S11和S14
细鳞鲴	S1	北方泥鳅	S4和S16
兴凯鱊	S2、S7、S11	黑龙江泥鳅	S2、S4、S6、S7、S10至S1和S14
大鳍鱊	S1、S2、S5、S7至S9、S11、S13和S14	大鳞副泥鳅	S4、S14和S16
彩石鳑鲏	S10和S11	花斑副沙鳅	S1
黑龙江鳑鲏	S1、S3、S8、S9、S11、S12和S14	光泽黄颡鱼	S1、S4至S6、S8、S10、S11和S14
高体鳑鲏	S1至S3、S8和S11	黄颡鱼	S1、S2、S5、S8、S11至S14
花䱻	S2、S8和S9	鲇	S1、S6至S11
唇䱻	S2、S8和S9	江鳕	S5和S10
条纹似白鮈	S2	杂色杜父鱼	S2和S11
麦穗鱼	S1、S3、S4、S6、S7、S9至S12和S14至S16	波氏吻鰕虎鱼	S1、S7、S10和S11
平口鮈	S2	葛氏鲈塘鳢	S1、S3、S4、S7和S15
克氏鳈	S1、S2和S11	小黄䱂鱼	S3、S9和S14
东北鳈	S3	鳜	S8和S9
犬首鮈	S1、S2、S4、S6、S8至S12、S14和S15

在牡丹江及其支流中，有15种鱼类为优势物种，其分别为鲫、麦穗鱼、鲇、光泽黄颡鱼、大鳍鱊、䱗、犬首鮈、黑龙江泥鳅、黑龙江鳑鲏、黄颡鱼、高体鳑鲏、细体鮈、蒙古鲌、北方须鳅和大银鱼(表4)。其中，鲫的相对重要指数值、种群数量所占比例和质量所占比例都最大。

4 牡丹江及其支流中鱼类优势物种的相对重要指数值及其种群数量和质量所占比例

The values of relative importance index of dominant fish species in the Mudanjiang River and its tributaries and the proportions of their population quantities and weights

优势物种名称	相对重要指数	种群数量所占比例/%	质量所占比例/%	优势物种名称	相对重要指数	种群数量所占比例/%	质量所占比例/%
鲫	2 633.87	12.62	13.72	黑龙江鳑鲏	290.11	5.51	1.12
麦穗鱼	733.86	9.22	0.56	黄颡鱼	264.34	4.22	1.07
鲇	705.81	3.67	12.46	高体鳑鲏	262.01	3.20	5.18
光泽黄颡鱼	638.68	5.08	7.69	细体鮈	180.57	3.09	1.04
大鳍鱊	609.98	6.10	4.75	蒙古鲌	177.81	0.86	3.88
䱗	599.15	3.91	5.68	北方须鳅	140.04	2.31	1.43
犬首鮈	434.90	4.61	1.71	大银鱼	119.19	1.95	2.81
黑龙江泥鳅	293.46	4.10	1.77

2.2 鱼类群落的物种多样性

在16个采样点中，参照采样点S1鱼类群落的Shannon-Wiener多样性指数值(4.06)和Margalef丰富度指数值(3.02)都最大，其Pielou均匀度指数值(0.84)也较大，说明参照采样点S1鱼类群落的多样性水平较高；受损采样点S6鱼类群落的Pielou均匀度指数值(0.89)最大，其次是受损采样点S7鱼类群落的Pielou均匀度指数值(0.88)(表5)。

5 各采样点鱼类群落的多样性指数值

The values of diversity indexes of the fish communities in the sampling points

采样点序号	Margalef 丰富度指数	Shannon-Wiener多样性指数	Pielou 均匀度指数	采样点序号	Margalef 丰富度指数	Shannon-Wiener多样性指数	Pielou 均匀度指数
S1	3.02	4.06	0.84	S9	2.30	3.53	0.86
S2	1.22	2.44	0.77	S10	0.88	2.02	0.78
S3	2.32	3.17	0.81	S11	2.11	3.34	0.80
S4	1.69	2.86	0.77	S12	1.45	2.39	0.67
S5	2.74	3.54	0.77	S13	1.30	2.68	0.77
S6	1.37	2.83	0.89	S14	1.51	2.88	0.80
S7	2.27	3.60	0.88	S15	0.78	2.09	0.81
S8	1.71	2.61	0.71	S16	0.57	1.69	0.85

2.3 牡丹江及其支流的健康状况

2.3.1 筛选出的指标

根据候选指标筛选标准，将指标M24、指标M25和指标M30从候选指标中剔除，还剩下27个指标。对参照采样点的27个指标(表6)的逐步判别分析结果显示，指标M1、指标M2、指标M3、指标M10、指标M13、指标M14、指标M15、指标M17、指标M18、指标M20、指标M23、指标M27和指标M28的分值都大于2，这13个候选指标为筛选出的进行相关分析的指标。

6 参照采样点候选指标的度量值

The metric values of candidate indicators for the reference sampling points

指标序号	平均值	标准误差	最大值	最小值	25%分位数	中位数	75%分位数
M1	13.38	6.23	28.00	4.00	9.00	12.50	17.00
M2	1.70	0.68	3.02	0.57	1.28	1.60	2.28
M3	2.86	0.63	4.06	1.69	2.43	2.85	3.39
M4	0.80	0.06	0.89	0.67	0.77	0.80	0.84
M5	61.99	11.03	83.33	41.67	54.15	62.02	69.57
M6	16.55	14.83	50.00	0.00	4.41	12.70	28.34
M7	10.02	7.25	23.08	0.00	4.17	11.24	13.84
M8	6.55	6.49	22.22	0.00	0.00	6.91	9.19
M9	14.12	9.86	33.33	0.00	8.29	13.03	20.56
M10	33.89	10.71	55.56	13.33	25.00	33.33	39.76
M11	51.99	11.94	75.00	33.33	46.90	50.00	55.56
M12	10.99	7.83	23.08	0.00	5.00	11.44	16.67
M13	14.62	17.73	66.41	0.00	1.16	9.87	17.82
M14	72.97	15.81	100.00	38.46	61.43	74.17	84.72
M15	75.80	22.62	100.00	20.31	63.48	82.77	91.16
M16	16.04	10.88	38.46	0.00	8.90	16.67	22.22
M17	9.58	9.29	28.06	0.00	1.00	6.67	16.52
M18	83.01	9.19	100.00	70.59	76.10	82.58	84.62
M19	85.43	13.59	100.00	58.82	77.10	87.70	97.80
M20	16.99	9.19	29.41	0.00	15.38	17.43	23.90
M21	14.57	13.59	41.18	0.00	2.20	12.30	22.91
M22	17.68	13.31	47.06	0.00	6.18	15.86	26.78
M23	63.09	20.93	91.53	19.61	47.94	67.76	76.23
M24	4.22	7.08	25.00	0.00	0.00	0.00	6.25
M25	4.62	8.57	30.77	0.00	0.00	0.00	3.65
M26	10.99	7.83	23.08	0.00	5.00	11.44	16.67
M27	14.62	17.73	66.41	0.00	1.16	9.87	17.82
M28	159.94	115.57	490.00	39.00	80.75	130.00	193.75
M29	22.80	16.03	52.91	0.75	7.64	24.13	35.36
M30	0.19	0.39	1.00	0.00	0.00	0.00	0.00

相关分析结果显示，指标M1、指标M2、指标M3、指标M18、指标M20和指标M28两两之间显著相关(表7)，指标M20为敏感性鱼类物种数量所占比例，其所包含的信息量相对最多，因此只保留指标M20，而将其他5个指标剔除。候选指标M13、指标M14、指标M15、指标M17、指标M23和指标M27两两之间显著相关，指标M13为植食性鱼类种群数量所占比例，其所包含的信息量相对最多，因此只保留指标M13，而将其他5个指标剔除。指标M10(中下层鱼类物种数量所占比例)与任何候选指标都不相关。最终，选取指标M10、指标M13和指标M20作为鱼类完整性指标，构建鱼类完整性指数，对牡丹江及其支流的健康状况进行评价。

7 13个指标间的相关系数

The correlation coefficients between the 13 indicators

指标序号	相关系数
指标序号	M1	M2	M3	M10	M13	M14	M15	M17	M18	M20	M23	M27	M28
M28	0.9	0.7	0.7	0.3	0.1	-0.1	-0.2	0.3	-0.5	0.5	0.1	0.1	1.0
M27	0.2	0.2	0.1	-0.1	1.0	-0.7	-0.9	0.3	-0.2	0.2	-0.8	1.0	0.1
M23	0.0	0.0	0.1	-0.1	-0.8	0.6	0.7	-0.2	0.2	-0.2	1.0	-0.8	0.1
M20	0.7	0.7	0.7	0.2	0.2	-0.5	-0.4	0.5	-1.0	1.0	-0.2	0.2	0.5
M18	-0.7	-0.7	-0.7	-0.2	-0.2	0.5	0.4	-0.5	1.0	-1.0	0.2	-0.2	-0.5
M17	0.4	0.4	0.4	0.2	0.3	-0.6	-0.7	1.0	-0.5	0.5	-0.2	0.3	0.3
M15	-0.3	-0.3	-0.2	0.0	-0.9	0.8	1.0	-0.7	0.4	-0.4	0.7	-0.9	-0.2
M14	-0.3	-0.4	-0.3	0.0	-0.7	1.0	0.8	-0.6	0.5	-0.5	0.6	-0.7	-0.1
M13	0.2	0.2	0.1	-0.1	1.0	-0.7	-0.9	0.3	-0.2	0.2	-0.8	1.0	0.1
M10	0.2	0.1	0.3	1.0	-0.1	0.0	0.0	0.2	-0.2	0.2	-0.1	-0.1	0.3
M3	0.9	1.0	1.0	0.3	0.1	-0.3	-0.2	0.4	-0.7	0.7	0.1	0.1	0.7
M2	1.0	1.0	1.0	0.1	0.2	-0.4	-0.3	0.4	-0.7	0.7	0.0	0.2	0.7
M1	1.0	1.0	0.9	0.2	0.2	-0.3	-0.3	0.4	-0.7	0.7	0.0	0.2	0.9

2.3.2 鱼类完整性指标的赋值

指标M10的分值等于中下层鱼类物种数量所占比例除以51.39。指标M13的分值等于66.41减去植食性鱼类种群数量所占比例再除以66.41。指标M20的分值等于敏感性鱼类物种数量所占比例除以28.19。各采样点所在江段或支流健康状况的鱼类完整性指数评价分值等于上述3个鱼类完整性指标分值之和。

2.3.3 各采样点所在江段和支流的健康状况

将参照采样点鱼类完整性指数值的25%分位数值(1.97)作为划分河流健康状况等级的阈值。当河流的鱼类完整性指数值≥1.97时，表示河流处于健康状态；将小于25%分位数的鱼类完整性指数值进行四分法分级，当1.48≤鱼类完整性指数值<1.97时，表示河流处于亚健康状态；当0.99≤鱼类完整性指数值<1.48时，表示河流的健康状况一般；当0.49≤鱼类完整性指数值<0.99时，表示河流的健康状况差；当鱼类完整性指数值小于0.49时，表示河流的健康状况极差。

由表8可知，兰岗镇江段、土城子乡江段、大孤山江段、老孤砬子江段和林江村江段处于健康状态；依兰镇江段、三道通镇江段和蛤蟆河处于亚健康状态；三道河子镇江段、二道河子镇江段、铁岭镇江段、小石咀子江段和海浪河的健康状态一般；铁岭河、双河和北安河的健康状况差。

8 牡丹江及其支流的健康状况

The health status of the Mudanjiang River and its tributaries

牡丹江各江段或支流名称	评价分值/分	河流的健康状况	牡丹江各江段或支流名称	评价分值/分	河流的健康状况
依兰镇江段	1.83	亚健康	老孤砬子江段	2.02	健康
兰岗镇江段	2.42	健康	小石咀子江段	1.00	一般
三道通镇江段	1.58	亚健康	林江村江段	2.40	健康
三道河子镇江段	1.24	一般	铁岭河	0.91	差
二道河子镇江段	1.19	一般	蛤蟆河	1.95	亚健康
铁岭镇江段	1.35	一般	海浪河	1.24	一般
土城子乡江段	2.04	健康	双河	0.97	差
大孤山江段	1.99	健康	北安河	0.49	差

3 讨论

以往的研究表明，牡丹江中鱼类的物种数量为37种^[22]。在本研究中，在牡丹江及其支流中发现了49种鱼类，但是，其中有11种为外来物种，未发现哲罗鲑、细鳞鲑、黑龙江茴鱼(Thymallus grubii)和乌苏里白鲑(Coregonus ussuriensis)等珍稀土著物种，说明牡丹江及其支流中的鱼类完整性水平有所下降。近年来，随着人们对水产品需求量的增大，大量外来鱼类物种被引入当地养殖，在鱼类养殖过程中，因偶然逃逸和直接放生等原因，使大银鱼、花羔红点鲑等外来物种进入了牡丹江及其支流水域，使鱼类物种数量增多。另外，通过对比发现，以往相关研究所采用的调查方法与本研究的调查方法存在差异，这也许是导致本研究记录的牡丹江及其支流中鱼类物种数量增多的原因之一。牡丹江及其支流周边县市的产业主要是工业和畜牧业，有大量未经有效处理的工业和畜牧业废水被直接排入牡丹江及其支流中，导致水体中化学需氧量和氨氮含量等超标，污染了哲罗鲑、细鳞鲑、黑龙江茴鱼和乌苏里白鲑等冷水性鱼类的栖息地，使这些物种逐渐绝迹^[23-24]。大银鱼、花羔红点鲑等外来物种与同属于鲑科的哲罗鲑、细鳞鲑、黑龙江茴鱼和乌苏里白鲑之间存在生态位竞争关系，也导致土著物种资源量减少甚至消失。

鱼类多样性能直接体现河流的健康状况，其与可以被鱼类物种利用的生态位、生存环境密切相关^[25]。本研究的牡丹江中鱼类群落的Shannon-Wiener多样性指数值(1.69~4.06)小于以往研究的相关数据(2.16~4.29^[22])，说明牡丹江中鱼类群落的稳定性有变差的趋势。在本研究的16个采样点中，牡丹江依兰镇江段鱼类群落的Shannon-Wiener多样性指数值最大，而铁岭河、双河和北安河中鱼类群落的Shannon-Wiener多样性指数值都较小。总体上，牡丹江干流中鱼类群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数值较大。Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数能够反映群落结构的稳定性^[26]，指数值越小，表明群落结构的复杂度和稳定性越差，说明牡丹江干流中的鱼类群落结构相对更合理。铁岭河、双河和北安河等牡丹江支流水域狭窄，容易出现断流现象，导致鱼类物种可以利用的生态位和生存环境萎缩，使鱼类群落的多样性水平降低。鱼类多样性与饵料生物丰度密切相关^[27-28]，而牡丹江支流中的饵料生物丰度远低于牡丹江干流，导致牡丹江支流中鱼类的摄食、生长和繁衍受到限制。

利用各采样点的鱼类完整性指数值，评价了牡丹江及其支流的健康状况，结果显示，铁岭河、双河和北安河的健康状况差，这些河流中的鱼类群落承受着很大的环境压力。北安河附近分布着大量的工厂，部分未达标的工厂废水被排入河流中，导致河流水体被污染。蛤蟆河的水体主要被随雨水流入河中的农业和畜牧业污染物和废水所污染。近年来，牡丹江上游的三道河子镇江段的旅游业发展迅速，已建造了莲花湖等旅游景点，该江段的河道被水渠化，破坏了产黏性卵的鱼类物种的生存环境。牡丹江上游的二道河子镇江段和铁岭镇江段的水环境也存在污染加剧的现象。调查发现，这两处江段的沿岸共有27家重点工业企业和37家畜禽养殖场，每日还有大量生活污水产生，这些工业企业、畜禽养殖场和居民的生活污水被排入了这两处江段，导致江水的水质下降，鱼类的生存环境遭到破坏。综上所述，污水排放、开发旅游业等人类活动是造成牡丹江部分江段和支流的健康状况较差的主要原因，本研究对牡丹江及其支流健康状况的评价结果与实际情况相符合。

4 结论

2021年，牡丹江干流上游的少数江段(兰岗镇江段)、宁江市以南的绝大多数干流江段(土城子乡江段、大孤山江段、老孤砬子江段和林江村江段)处于健康状态；上游的多数江段(依兰镇江段、三道通镇江段)和牡丹江支流蛤蟆河处于亚健康状态；牡丹江干流中游的江段(三道河子镇江段、二道河子镇江段、铁岭镇江段)和牡丹江支流海浪河的健康状况一般；牡丹江支流铁岭河、双河和北安河的健康状况差。

建议严格控制污染牡丹江及其支流水体的污染源，加大对生活污水和企业废水排放的监管力度，使牡丹江及其支流的水环境恢复健康；禁止开发和利用鱼类产卵场所在江段的水资源；采取人与自然和谐相处的旅游开发模式，避免旅游业污染和破坏牡丹江及其支流的水环境。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within

Options

Outlines

模态框（Modal）标题