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本研究将新疆额尔齐斯河作为模式河流,于2015年5月、7月、9月和2016年5月分别在额尔齐斯河全流域9个典型监测点监测了水质理化指标,并系统调查了两种关键生物类群(周丛藻类和底栖动物)的群落结构特征。运用三种综合水质评估指数分别基于理化和生物方法对额尔齐斯河的水质进行了系统评估,筛选出关键指标,构建了水质评估的高效模型,并对三种方法的水质评价结果进行了比较分析。主要研究结果如下:1、分析理化因子发现,除了总磷和亚硝态氮两种指标外,其它理化指标在6种土地利用类型上均有显著差异性。其中,电导率和总溶解固体的平均值在大坝区最高,分别为136.45μS/cm和94.44 mg/L;溶解氧的平均值在牧区和矿区最高,均为10.98 mg/L;高锰酸盐指数、钙离子、镁离子和总悬浮固体的浓度在矿区最高,平均值分别为4.12 mg/L、23.35 mg/L、3.86 mg/L和71.88 mg/L。营养盐浓度较高的区域临近城市、河口和森林。其中氨氮的最高值出现在城市与河口,均为0.11 mg/L;硝态氮和总氮最高平均浓度分别位于城市和森林,分别为1.06 mg/L和1.35 mg/L。尽管总磷和亚硝态氮在地理分布上没有显著差异性,但是较高的浓度值均分布于城市与河口的附近水域。2、选定14个理化参数用于计算WQI指数,WQI平均值为“84.74”,水质评估等级为“良”。根据多元线性回归分析,从14个待选参数中筛选出5组理化指标用于构建WQImin指数候选模型,通过箱线图分析,确定由总氮、总悬浮固体、氨氮、钙离子和溶氧等5种水质参数构建的WQImin模型为最优指数模型。经过相关系数比较和百分比误差分析,确定考虑权重后的模型WQImin-b3对WQI的解释度最大,且权重的考虑对所有模型均有优化效果。WQImin-b3的平均值为“81.98”,水质评估等级为“良”,与WQI指数评估结果保持一致。通过WQI指数与WQImin-b3模型之间的线性相关分析发现,WQImin-b3与WQI呈极显著正相关关系(p<0.001)。基于统计学分析表明:WQImin-b3模型能够有效替代WQI进行水质评价。3、本研究共鉴定周丛藻类190种,其中硅藻门为主要优势门类。基于周丛藻类的密度与生物量构建了28个生物指标,将这些指标与环境因子之间的累积决定系数R2和Co I指数值排序,最终筛选出桥弯藻占桥弯藻和舟形藻总和的百分比、有柄型硅藻的相对含量、香农多样性指数和生物量等4个最优指标用于构建P-IBI指数。通过测试数据,发现所筛选的4个指标均适用于P-IBI的构建,最终计算P-IBI的平均值为“69.44”,水质评估等级为“中”。本研究共鉴定大型底栖动物124种,其中水生昆虫为主要优势类群。基于大型底栖动物的密度和生物量构建了23个生物指标,并使用与P-IBI候选指标相同的筛选方式,最终筛选出滤食者个体相对丰度、敏感类群个体相对丰度、优势分类单元个体相对丰度和生物量等4个最优指标,通过测试数据证实这4个生物指标适用于B-IBI的构建,并最终计算B-IBI的平均值为“75.31”,水质评估等级为“良”。此外,根据多参指数的方法分别构建了基于周丛藻类和底栖动物的MMI指数。周丛藻类MMI指数(P-MMI)的均值为“69.86”,水质评估等级为“中”,与P-IBI的评价结果保持一致,且P-IBI与P-MMI呈极显著正相关(p<0.001);底栖动物MMI指数(B-MMI)的均值为“74.91”,水质评估等级为“良”,与B-IBI结果保持一致,且B-IBI与B-MMI呈极显著正相关(p<0.001),表明所构建的P-IBI和B-IBI在额尔齐斯河水质评估中均有良好的适用性。4、WQI、P-IBI与B-IBI之间均呈显著的正相关(p<0.05)。WQI的分值范围为76.79~91.79,P-IBI与B-IBI的分值范围分别为50.50~80.50和60.50~82.00。WQI的最高值出现在汛期的冲乎尔乡,最低值出现在汛前期的别列则克铜矿。P-IBI最高值出现在汛前期的635大坝,最低值在汛期的别列则克铜矿;B-IBI最高值在汛前期的可可托海,最低值在汛期的别列则克铜矿。基于水文分布,WQI在汛前期、中期和后期的均值分别为83.21、84.40、86.59,水质等级均为“良”;P-IBI在洪水前、中、后期的均值分别为74.06、62.28、72.00,水质等级分别为“良”、“中”、“良”;B-IBI在洪水前、中、后期的均值分别为78.17、71.94、75.83,水质等级均为为“良”。基于地理分布,WQI在牧区的均值最高(86.07),矿区的均值最低(83.33),水质等级均为“良”;P-IBI均值在牧区最高(70.67),在矿区最低(67.42),水质等级分别为“良”和“中”。B-IBI均值在森林最高(76.17),在矿区最低(73.75),水质等级均为“良”。基于水文、土地利用和底质类型比较三种综合指数的赋分值发现:WQI>B-IBI>P-IBI。总体上,B-IBI的水质评估等级与WQI保持一致,P-IBI与B-IBI对水质变化响应敏感,WQI对水质变化响应不敏感。5、P-IBI/B-IBI与溶氧、总悬浮固体、总氮、氨氮、钙离子、镁离子、总磷、总溶解固体和高锰酸盐指数等指标均存在显著相关性。溶氧与P-IBI、B-IBI均呈极显著正相关(p<0.01),相关系数分别为0.331和0.317;其它指标与P-IBI、B-IBI均呈显著负相关(p<0.05)。当水质评估结果由“良”变为“中”时,溶氧值降低,其它理化指标值升高。因此,理化指标随P-IBI评估结果的变化趋势与B-IBI保持一致,表明两种生物完整性指数均适用于额尔齐斯河的水质评价。然而,在整体上基于B-IBI的水质评估等级更接近当前的健康现状,在额尔齐斯河的水质评估中表现更优。