生态系统健康是近年来国内外研究热点，受到越来越多的重视，研究者们纷纷采取措施对流域进行生态系统健康评估^[1-4].从1980s开始，国外学者就已开展流域生态系统健康评估研究，集中在流域生态健康评价模型和指标体系等方面^[5-8].国内开展流域生态健康评估研究起步较晚，从1990s开始，侧重于生态系统健康相关概念与评估理论方法研究^[9-11].随着人口增长，工农业、水利工程的发展，敖江流域出现了水生态环境问题，部分水域水体被严重污染，发生藻类水华现象^[12]，部分河段自然生境改变，由急流、激流转为缓流或静水区，河流水体净化功能弱化，底栖动物、鱼类等生物的生境片断化；部分河段水体受工业点源污染，浊度超标，胁迫水生生物，已严重威胁河道内水生生物的多样性^[13].敖江中游的山仔水库是福州市级饮用水源地，氮、磷营养盐浓度常年超标，在亚热带气候背景下，夏季常暴发蓝藻水华，存在供水安全隐患^[14].因此，对敖江流域的水域生态系统健康进行评估，以期为全面了解敖江流域生态系统健康提供基础，为敖江流域生态环境保护和治理提供科学依据.

1 研究区概况

敖江是福建省“八大水系”之一，是闽东三条独流入海的主要河流之一，发源于宁德市古田县鹫峰山脉东，主流流经宁德市古田县，福州市的闽侯县、闽清县、罗源县、晋安区、连江县，最后于连江县东岱镇大涂村处注入东海，流域面积2655 km²，占全省面积的2.16%.敖江流域水资源丰富，多年平均径流深为1027 mm，平均流量为87.7 m³/s，径流量为30.5×10⁸ m³，多年全年月均径流量达58.3 m³/s^[15].敖江的山仔-塘坂水源地是福州市、连江县水厂的水源.

以自然集水区为基础，同时参考行政区边界，对流域水域进行评估水系划分，划定3个评估水系：上游、中游和下游水系，其中上游和下游水系无大型水库，定为河流型水系，中游因有山仔水库，定为湖库型水系.敖江流域上游水系涉及支流有徐州溪、紫峰溪、黄埔溪、文山岗溪、险桥溪、油溪；中游水系涉及支流有佳湖溪、日溪、斌溪、华林溪、赤石溪，下游水系涉及支流有牛溪、桂湖溪、梅洋溪、财溪(图 1).

2 材料与方法 2.1 水质监测断面布设

利用福建省环境保护部门历年在敖江流域布设的各级监控断面(表 1)的水质数据，及2005-2013年山仔水库总氮(TN)、总磷(TP)浓度年均监测等数据，分析敖江流域河流和水库水质状况.

2.2 底栖动物、鱼类采样断面布设

于2013年夏季(7-8月)采集敖江流域的底栖动物和鱼类样品，共布设9个采样断面，9个断面均采集底栖动物样品，在霍口下游等4个断面采集鱼类样品，各断面基本情况见表 2.

2.3 采样和分析方法 2.3.1 底栖动物采样和分析方法

河流底栖动物采样工具为D-型网.河口及湖库水深处底栖动物采样用改良式彼得森采泥器，适合采集淤泥及较软的底泥，开口面积为1/16 m².底栖动物采集标本后，送至福建师范大学生命科学学院进行分析，采用镜检分析法，对照底栖动物图谱进行分类.

2.3.2 鱼类采样和分析方法

鱼类采样方法为渔获物调查法，即从当地渔民渔获物中获取相应样品.鱼类样品采集后立即送至福建师范大学生命科学学院进行鉴定.室内鱼类物种鉴定包括基本的鱼类形态测定，必要时解剖观察，根据《中国鱼类系统检索》^[16]进行分类.

2.4 评估方法

参考环境保护部《流域生态健康评估技术指南》^[17]，结合敖江流域实际情况，确定8项水域生态系统健康评估指标，其中生态结构3项、水生生物3项、生态压力2项，具体评估指标类型、权重和标准分级见表 3.

3 结果与讨论 3.1 流域水质情况 3.1.1 河流水质情况

2005-2013年敖江流域水质达标情况(表 4)可知，敖江流域水质呈逐步改善趋势. 2013年敖江流域水质总体良好，6个国、省控断面水域功能达标率和Ⅰ~Ⅲ类水质比例均为100%，较2005年均提高了16.7%.敖江流域水质浊度达标率有所提高，2010年福州段的霍口断面、古田县双口渡断面的浊度达标率分别为88.08%和88.17%，均实现了省政府下达的整治目标，但福州段兰水溪和花园溪断面浊度达标率不高，存在超标.

3.1.2 水库水质情况

根据敖江流域山仔库区历年丰、平、枯水期监测数据，计算得到2005-2013年水体TN和TP年均浓度(图 2)，表明2005-2013年山仔水库水体中TN和TP浓度处于相对稳定状态，TN年均浓度为0.54~0.78 mg/L，未超过湖库Ⅲ类水标准(1 mg/L)，而TP年均浓度为0.05~0.12 mg/L，超过湖库Ⅲ类水标准(0.05 mg/L)，主要原因是山仔水库建库之初未进行底部清淤，同时又有外部污染源汇入导致其建库蓄水后水体中氮、磷浓度偏高，水质连续多年均未能达标.由于水库水体中的可溶性氮、磷浓度较高，水体呈富营养状态，促进水生藻类的大量生长繁殖，暴发蓝藻水华.翁笑艳等^[18]的研究表明，2010年3月开始山仔水库出现少量蓝藻水华，水华现象一直持续到9月份.张玉珍等^[19]研究发现，山仔水库夏季水温一般在25℃以上，并持续到10月份，水体透明度为全年最低，均低于1 m，水体中浮游植物生物量达到全年最高，细胞密度在10⁷~10⁸cells/L之间，且其中蓝藻密度约占总密度的90%以上.山仔水库TP浓度2012年最高，这可能受到2012年3-4月强降雨的影响，外源输入量较大，导致TP浓度偏高.

3.2 水生生境特征分析 3.2.1 底栖动物群落分析

敖江流域底栖动物组成情况(表 5)可知，敖江流域底栖动物种类呈现支流多于干流、河流多于水库的规律.敖江流域上游的罗溪，中游的霍口下游、傍溪和山仔水库断面均出现颤蚓科，而颤蚓科具有耐有机污染和缺氧的特性，是良好的有机污染指示物种，由此可见，这4个断面受到不同程度的有机污染.敖江流域中游的傍溪断面出现大量的蜉蝣目、毛翅目、襀翅目敏感物种，说明其自然生境总体保持较为完整.敖江流域下游的潘渡溪断面，种类数为全流域最多，底栖物种丰富，主要是受到生境如水深、河床底质组成等显著影响，卵石河床是该断面底栖动物种类多的主要原因之一.根据调查，敖江流域底栖动物的平均密度约为121 ind./m²，中游的傍溪和下游的潘渡溪断面底栖动物密度较高，分别达到529和277 ind./m²，而中游的山仔水库、日溪和霍口下游断面底栖动物的密度明显较低，分别为20、16和14 ind./m².研究发现，河流水体中底栖动物的优势种主要有蚋幼虫(Simulium sp.)、四节蜉幼虫(Baetidae)、尖头杆吻虫(Stylaria fossularis)和多足摇蚊幼虫(Polypedilum sp.)等，约占总密度的57.1%，集中分布在中游的傍溪和下游的潘渡溪断面；库区段底栖动物的优势种主要有多足摇蚊幼虫、长跗摇蚊幼虫(Tanytarsus sp.)和多突癞皮虫(Slavina appendiculata)等，约占总密度的77.6%；河口段底栖动物的优势种主要有谭氏泥蟹(Ilyrplax deschampsi)、弧边招潮蟹(Uca arcuata)和夹杂带丝蚓(Lumbriculus variegatus)等，约占总密度的87.7%.

3.2.2 鱼类群落分析

鱼类位于水生生态食物链的顶端，其状况是河流健康的重要反映，能在一定范围内敏感地反映水质和栖息地的退化情况^[20].鱼类对水质变化反应灵敏，据欧洲内陆渔业咨询委员会建议，鱼类能长期忍受氨氮浓度的最大限度为0.25 mg/L.近年来，敖江流域由于一系列人为活动(电站水坝拦截、挖砂、过度捕捞、水域污染等)，鱼类生境受到不同程度的破坏.

根据调查，敖江流域河道鱼类主要有鲤鱼(Cyprinus carpio)、鲫鱼(Carassius auratus)、鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)、草鱼(Ctenopharyngodon idellus)、半刺厚唇鱼(Acrossocheilus hemispinus)、马口鱼(Opsariichthys uncirostris)、棒花鱼(Abbottina fukiensis)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)、胡子鲶(Clarias fuscus)和拟腹吸鳅(Pseudogastromyzon fasciatus)等.近年来由于石板业的发展，河水受到污染和存在违法电捕现象，中上游河段鱼类越来越少.敖江流域现场采集的鱼类标本与访查所得的鱼类，经鉴定有86种，隶属于13目31科73属，除了尼罗罗非鱼为外来入侵鱼种外，其它基本为土著鱼种，中国特有鱼种12种，上、中、下游各科物种组成差异不显著.此外，敖江流域大部分鱼类为广布种，珍稀鱼类少，在珍稀鱼类中，花鳗鲡(Anguilla marmorata)为濒危物种(EN)，属国家二级保护动物，鲥鱼(Macrura reevesi)和香鱼(Plecoglossus altivelis)分别为濒危物种和易危物种(VU)，属福建省级重点保护水生野生动物.

从鱼类区系特点分析，敖江流域淡水鱼类的分布区系属于东洋区华南亚区的浙闽分区，主要以中国江河平原复合体和南方热带平原复合体占主导地位，中印山区复合体和上第三纪鱼类区系复合体也占有一定比例，具有较明显的热带、亚热带区系特点.

3.2.3 水利工程建设对水生生境的影响

敖江流域水能丰富，据调查敖江流域存在规模较大的水电站共11座，大部分属引水式，造成不同程度的脱水段，影响河道水生生物的生境，对河道径流调节起到很大作用，同时，水库改变了底栖动物的生境多样性，较为单一的水库生境取代了流域主流、支流、急流和浅滩等丰富多样的生境.流域梯级开发降低水的自净能力，减缓流速，使水的更换期延长、复氧能力降低，给藻类生长提供有利条件，不利于底栖动物敏感物种的生存，滋生大量耐缺氧和耐有机的颤蚓类、摇蚊类，破坏水生态的平衡.此外，水利工程的拦截水坝，全都无过鱼通道，对洄游性鱼类影响较大，也分割了定居性鱼类的生境^[21]，2013年夏季敖江鱼类调研中，在潘渡电站坝下水域中捕获香鱼和花鲈(Lateolabrax japonicus)，这2种鱼类为河口鱼类，说明可从河口洄游至此，但在潘渡电站坝上及以上流域均未发现这2种鱼，可能与敖江流域上的多级小水电建坝阻断洄游通道有关.

3.3 水域生态系统健康评估 3.3.1 评估指标解释和计算方法

根据流域生态健康评估指标体系分析方法，敖江流域水域生态系统健康评估指标解释和计算方法见表 6.

3.3.2 评估结果

根据流域生态健康评估指标计算方法，计算得出敖江流域水域生态系统健康评估指标，并对计算结果进行赋分(表 7).其中，水质状况指数赋分时，上游单元水质达标率100%，但考虑霍口断面、双渡溪断面的浊度达标率分别为88.08%和88.17%，水质评定为优秀，赋分94；下游单元水质达标率100%，考虑花园溪和兰水溪2条支流浊度达标率均较低，水质评价定为一般，赋分50；河道连通性方面，虽然按照丘陵分级标准，上游、中游和下游评估水系结果属于良好，但考虑到实际调研中敖江流域小水电站分布较多，故最终评估结果降1级为一般，分别赋分58、58、60.

水域健康指数值计算公式为：$ {I_{\rm{W}}} = \sum\limits_{i = 1}^n {{W_i} \cdot {X_i}} $，其中I_W为水域生态系统健康指数值，W_i为水域生态系统健康评估指标权重，X_i为水域生态系统健康评估指标值.通过I_W大小，将流域陆域生态系统健康等级划分为：优秀(I_W≥80)、良好(60≤I_W＜80)、一般(40≤I_W＜60)、较差(20≤I_W＜40)、差(I_W＜20).

根据表 3中的水域健康评估指标权重和表 7中的水域健康评估指标赋值，对敖江流域水域生态系统健康状态进行评估，结果为：上游水系分值为65.8，水域生态系统健康良好；中游水系分值为60.8，水域生态系统健康良好；水域水系分值为59.2，陆域生态系统健康一般.

从各项指标分值来看，上游水系水域生态健康为良好，其中枯水期径流比例、水质状况、航运交通或涉水旅游等方面评估结果均为优秀，水资源开发利用强度、挖沙情况评估结果为良好，河道连通性、特有性或指示性物种保持情况、外来物种种类/数量/比例等方面评估结果为一般，但鱼类、大型底栖动物多样性等方面评估结果为较差；中游水系水域生态健康为良好，其中枯水期径流比例和网箱养殖方面评估结果为优秀，水资源开发利用强度和鱼类物种多样性方面评估结果为良好，河道连通性、特有性或指示性物种保持情况、挖沙情况、外来物种种类/数量/比例、大型底栖动物多样性等评估结果为一般，但水质状况、航运交通或涉水旅游评估结果为较差；下游水系水域生态健康为一般，枯水期径流比例和鱼类物种多样性方面评估结果为优秀，水资源开发利用强度方面评估结果为良好，水质状况、河道连通性、特有性或指示性物种保持情况、外来物种种类/数量/比例等方面评估结果为一般，大型底栖动物多样性、挖沙情况、航运交通或涉水旅游等方面评估结果较差.

4 结论

敖江流域水质总体较好，水质呈逐步改善趋势，浊度达标率有所提高，但是山仔水库TN、TP浓度长期超标，水体存在富营养化和藻类暴发生态环境问题.流域底栖动物种类呈现支流多于干流，河流多于水库的规律；鱼类种类上、中、下游各科物种组成差异不显著，具有较明显的热带、亚热带区系特点.流域梯级电站开发强度大，对水生态平衡产生一定程度的破坏，且对洄游性鱼类影响较大.敖江流域水域生态系统健康评估表明流域上游、中游水系水域生态健康良好，下游水系水域生态健康一般.