温榆河公园地处朝阳、顺义和昌平三区交界，清河、温榆河两河交汇处，城市副中心上游。该区域属中纬度暖温大陆性季风气候，四季分明，春季少雨多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥。项目区的清河营郊野公园雨量站21年总降雨量为871.7 mm，降水年内变化不均，多集中在汛期6—9月，约占全年的80%左右。多年平均水面蒸发量为1 200 mm左右。该地区多年平均气温12 ℃，最热月份为7月，月平均气温26 ℃，最冷月份为1月，月平均气温−4.4 ℃。多年平均日照总数为2 730 h左右。全年无霜期为215 d。多年平均风速2.2 m/s，盛行西北风和东南风。

该研究考虑不同季节大型底栖动物的变化，于2021年7月（代表夏季）、10月（代表秋季）在温榆河公园流域进行大型底栖动物的采样，考虑到研究区域水位、气候及地理特征等环境因素，在公园内设置共设定18个采样点，见图1，其中温榆河5个，清河3个；通过参考《水生生物调查技术规范：DB11/T 1721—2020》《底栖动物与河流生态评价》^[18]进行大型底栖动物的现场采集及种类鉴定。

参考文献[9-14]确定建立B-IBI指标体系的具体步骤：确定参考点、确定候选指标及它们对干扰的反应、计算每种生物指标值、分析指数值的分布范围、进行相关关系和判别能力的分析，最终确定评价指标，建立评价体系标准完成水生态的监测评价。为了反映生境变化对温榆河公园大型底栖动物群落的影响，客观有效地评价研究区域水生态健康状况，结合温榆河公园的实际情况，本研究选取了反映物种组成的M1（总分类单元数）、M2（寡毛类分类单元数）、M3（蛭类分类单元数）、M4（软体动物分类单元数）、M5（水生昆虫幼虫分类单元数）和M6（甲壳类分类单元数）；反映物种多样性的M7（Shannon-Wiener指数H'）、M8（margalef丰富度指数d）、M9（pielou均匀度指数J）、耐污能力的M10（敏感类群分类单元数）、M11（耐污类群分类单元数）、M12（敏感类群百分比）、M13（耐污类群百分比）和M14（BI值）；反映摄食类型的M15（滤食者类群单元数）、M16（刮食者类群单元数）、M17（捕食者类群单元数）、反映物种丰度的M18（优势单元百分比）、M19（寡毛类百分比）、M20（蛭类百分比）、M21（软体动物百分比）、M22（水生昆虫百分比）和M23（甲壳类百分比）5类特征的共23个指标作为候选指标，用于构建温榆河公园B-IBI评价体系。

（1）BI值越高，表明受污染程度也高，生态状况就越差，见式（1）：

（2）优势度指数。当某种大型底栖动物的Y值>0.02时，即为优势种群，见式（2）：

（3）生物多样性指数。物种多样性指数值越高，区域中的生物种类越多、生物间的关系也越密切。

a）Shannon-Wiener多样性指数，见式（3）：

b）Margalef丰富度指数，见式（4）：

c）Pielou均匀度指数，见式（5）：

式中：${n}_{i}$为第i种分类单元（通常为属级或种级）的个体数，个；t_i为第i种分类单元的耐污值；N为各分类单元个体数总和，个；f_i为i种大型底栖动物在所有样品中出现的频率；P_i为i种大型底栖动物数量占总量的比率；S为总物种数，个 ^[18]。

共采集鉴定温榆河公园18个监测点大型底栖动物56种，各监测点平均物种数为7种，隶属于5大类，其中寡毛类3种，蛭类6种，软体动物类13种，水生昆虫幼虫类32种，甲壳类2种。温榆河公园共设的18个采样点中，大型底栖动物平均密度为148 ind/m²（密度范围：3～763 ind/m²），整体呈现出10月密度高于7月的趋势，密度最高的是10月S2点位为763 ind/m²，密度最低的是7月的生物S15点位为3 ind/m²，整体的物种丰富度相对较丰富。

从时间分布上看，7月的物种密度总体比10月显著减少，而7月的物种数却相对较多，见图2。经过对比发现，密度和物种数在数量上出现显著变化的为水生昆虫类，而在百分比上显著变化的为寡毛类与软体动物。水生昆虫幼虫类密度在7月较低，可能由于随夏季温度升高，水中 pH升高，溶解氧降低，使得大多喜好在高氧环境的水体中生存的水生昆虫逃离或死亡^[10]；而寡毛类的百分比在10月略高于7月，可能由于此时水体的总氮和总磷含量相对较高，这种营养水平高的生境易引起寡毛类密度和生物量的增加^[19]，尤其是耐污值极高的霍甫水丝蚓和苏氏尾鳃蚓，与李晓明等^[20]对淮北塌陷湖分析的大型底栖动物季节动态情况一致。而软体动物的密度无明显变化，但占比降低，可能与它的生物节律有关系，软体动物在春季开始繁殖，夏季密度增加，秋季个体长大后，密度无明显变化，因此在其他物种增多后占比降低。

从空间分布上看，各监测点的物种数都在7种左右，平均密度在148 ind/m²左右；从各监测点的总体分布来看，水生昆虫类有显著优势，在大多数点位的占比都超过50%，软体动物类的占比也较高，多数点位高达35%，见图3和图4。 S1、S2、S3和S4点位分布于温榆河上游及辛堡闸附近，可能由于上游受人类干扰较少，水生植物较多，生境较好，物种较丰富，而S17点位可能受到的人类干扰较多，此处的密度及物种数都最少，其他点位的物种数与密度分布差异不大，说明温榆河公园大型底栖动物的空间分布并无明显的差异，整体的物种丰富度水平相似。在物种组成的分布中，S15和S2点位的物种数与密度与其他点位差别不大，但作为指示污染的寡毛类物种占比较多，说明虽然这2处的生物多样性较好，但水质状况较差，与该点位水质检测显示的结果一致。

文献[10-12]及结合温榆河公园的实际情况，选取水质及生境较好的S8、S9和S13点位作为参照点；剔除了25%分位数﹤0.05的指标M2、M3、M19、M20及无法准确反应人类干扰的指标M5、M22；根据剩余指标参照点与受损点的箱型图重叠状况（如无重叠，IQ（Inter quartile）=3；部分重叠，但各自中位数值都在对方箱体范围之外，IQ=2；仅 1 个中位数值在对方箱体范围之内，IQ=1；各自中位数值都在对方箱体范围之内，IQ=0^[12]）对比发现，IQ值均<2，表明参照点与受损点间的差异并不明显；基于SPSS19.0统计分析软件，对剩余17个指标进行Spearman相关性分析，结果显示指标M12与M14，M4与M16相关系数r>0.75具有高度相关性，考虑到指标应包含较多的信息，选择保留M14与M16，最后采用比值法计算生物指数值计算公式见表1，各核心指标分值之和即为B-IBI值。

按照参照点B-IBI值分布的25%分位数法进行指标体系的最终划分，如果样点B-IBI值≥25%分位数值，则表示该样点受到的干扰很小，处于“优”状态。<25%分位数值的分布范围可根据需要进行四等分，分别代表不同的生态状态，最终确定温榆河公园大型底栖动物完整性评价标准。

通过B-IBI值可以看出温榆河公园大型底栖动物生物完整性状况相对较好，B-IBI值的波动范围为8.24～11.88，平均值为10.05，最大值出现在S8点位；有4个监测点处于“优”（>11.25），15个监测点处于“良”（8.44～11.25），仅有1个处于“一般”（5.63～8.44）状况， 总体的完整性指数的分布范围具有比较明显的相似性，说明整体的生态状况也相似。而不同监测点的大型底栖动物生物完整性呈现一定的差异性，评价结果显示S7、S14和S18点位的大型底栖动物完整性相对较差，可能原因为河道形态与河岸生境受人类活动干扰较大，水体原有基底和两岸水生植物遭受一定破坏，导致生境条件单一；而S5、S6、S8和S13点位的生物完整性状况相对良好，S5、S6和S8点位可能是由于受人为干扰较小，河岸基本保持近自然状态，生境状况较完好；而S13点位位于示范区内，可能是由于监测点附近所种植的水生植物较多，说明生态自然修复成果显著。 见图5。

温榆河公园流域共发现大型底栖动物56种，根据各物种的耐污值判断，敏感种只有3种，占5.36%，即四节蜉、蜓和米虾；耐污种有16种占28.57%；中污种有37种占66.07%。耐污种是只有在污染的环境条件下才能生存的物种。像寡毛类的水丝蚓、水生昆虫类的摇蚊幼虫等专在有机物丰富的水体中生活、繁衍，同时也指示水体污染较严重^[21]。而敏感种四节蜉、蜓和米虾都喜欢在清洁的水体中生活，一旦水体受到污染、溶解氧不足时就不能生存。总体来看，温榆河公园流域的敏感种和耐污种种类都相对较少，大部分为中污种，但已经有多个点位出现了指示清洁的物种，如四节蜉和米虾，说明温榆河公园的生态状况在逐渐变好。经过优势度和BI值的计算，可以得到各监测点的优势种及BI值，见表2。BI生物指数的波动范围为3.59～7.62，平均值为5.17，13.9%的监测点处于最清洁状态，52.8%的监测点处于清洁状态，22.2%的监测点处于轻污染状态，11.1%的点处于重污染状态；综合大型底栖动物优势种和BI值的分布来看，温榆河公园水体整体的生态状况较好，但不同监测点间也存在一定的差异，S2、S7和S10点位的BI值较大且优势种主要是污染指示作用较强的寡毛类与摇蚊属，说明靠近居民区的河流，受人类生产生活影响较大，比较适合耐污种大型底栖动物的生长繁殖；S13、S16和S18点位的BI值较小且优势种主要是敏感种四节蜉和米虾，说明受污染程度小，水质较好；而S13和S14点位软体动物为优势种且占比较大，可能是由于水生植物丰富，这也表明水草对软体动物生长分布有一定积极影响。

各监测点的物种多样性指数，见图6。Shannon-Wiener多样性指数的波动范围为0.92～1.92，平均值为1.35，最大值出现在S5点位；Margalef物种丰富度指数的波动范围在0.88～2.94之间，平均值为1.63，最大值出现在S3点位；Pielou均匀度指数的波动范围0.47～0.86，平均值为0.68，最大值出现在S11点位。参照北京河流相关指数的分布范围^[22-23]，对比发现温榆河公园的多样性指数及物种丰富度范围接近于市区河流的状态，说明温榆河公园的生物多样性还有待改善，个别点位的物种分布较单一，而且不同物种的分布不太均匀。综合3个指数来对各监测点进行评价，S5、S11和S13点位的生态状况较好，S15、S17和S18点位的生态状况较差，可能与河流生境有关系，胡涛^[6]在对北京密云水库及上游潮河、白河大型底栖动物的研究中得出，在砂石或鹅卵石底质的采样点的大型底栖动物多样性和丰度较高，因为大小合适的石块能够抵御急流冲刷，提供安全的栖息环境，且石块间的空隙还有利于有机碎屑的沉积^[18]，有机碎屑的沉积为集食者提供了丰富的食物来源，满足了集食者摄食要求。研究发现温榆河公园的大型底栖动物类群集食者占比也相对较高，达到36.37%，而刮食者和捕食者占比较少（分别为15.69%和17.36%），由此推断温榆河公园生境细颗粒物沉积较为普遍。与张宇航等^[22]发现整个北京河流撕食者、滤食者和捕食者类群相对退化的调查结果一致，但温榆河公园的滤食者及捕食者的占比相对不低，证明自然生态恢复的效果显著。

温榆河公园的大型底栖动物密度整体呈现出秋季高于夏季的趋势，但夏季的物种数较高，随季节变化在数量上有显著差异的为水生昆虫幼虫类，而在占比上变化较大的为寡毛类与软体动物类；各监测点的大型底栖动物分布差异不大，整体的物种丰富度水平相似，水生昆虫幼虫类有显著优势。将上述3种方法分析的结果进行相关性分析，发现生物多样性指数与B-IBI评价方法得到的结果比较一致（P<0.01），而利用BI值所反映的跟前两者存在较大差异，特别是对S18点位的评价。利用水质理化指标数据进行验证，证明BI值对温榆河公园的水生态状况的代表性不高，与实际的情况有些出入，可能由于个别点位的物种数量较少，导致BI值偏低，影响了最终的结果。而耐污值较大的大型底栖动物也可能存在于干净的水体中^[24]，这样本来清洁的水体的BI值就会偏高，导致BI值的评价结果并不准确，所以不建议单独使用BI指数评价区域的水生态状况，但可以作为一个参考。对于温榆河公园B-IBI 指标体系的建立，未能筛选出能够反映对温榆河公园大型底栖动物影响较大的指标，可能由于温榆河公园的河流生境较为相似，加上再生水补水和生态修复的人为干预，使参照点与其他各点位间的差别减小；也可能因为B-IBI完整性指数及其评价标准的建立具有一定的主观性，如何选择参照点与候选参数都可能对指标的判别能力产生影响^[16]，因此建议在生境丰富、受人类干扰有明显差异的流域使用这种方法。物种多样性指数可以用简单的数值来表示群落内种类多样性的程度，利用3个指数Shannon-Wiener多样性指数、Margalef物种丰富度指数和Pielou均匀度指数可以比较系统而明晰地显示出生物群落的结构，同时也可以反映出生物群落和水生态状况之间的关系，但是仅考虑了采样点处物种的个体比例，未考虑物种本身对环境的耐受性^[24]，展现不出不同物种间的差异，因此也需要将物种密度及不同物种间的关系一起分析。综合对比3种方法，结合温榆河公园实际情况，发现采用多样性指数来评价温榆河公园的水生态状况最佳。

（1）共采集鉴定温榆河公园18个监测点大型底栖动物56种，隶属于5大类，其中寡毛类3种，蛭类6种，软体动物类13种，水生昆虫幼虫类32种，甲壳类2种。平均物种数为7种，平均密度为148 ind/m²，整体的物种数量相对较丰富，水生昆虫幼虫类和寡毛类的占比较大，蟌、米虾和萝卜螺为主要优势种。

（2）通过时空尺度的相关分析发现，总氮总磷、温度与河流生境对温榆河公园大型底栖动物的影响较大，时间分布差异较大，空间分布差异不太明显。

（3）综合3种方法对温榆河公园水生态状况进行评价，结果显示总体的生物完整性较好，而物种丰富度和物种多样性还有待改善，水生态状况良好，基本处于轻污染的状态。对比了3种指数评价的优点与不足，确定目前最适用于评价温榆河公园水生态状况的方法为生物多样性指数评价法。