营养状态指数在长江下游小型浅水湖泊富营养化水平评价中的局限及改进建议

摘要

基于多个环境变量、以等权或者加权平均法获得的综合营养状态指数(Carlson指数:TSIc;修正后的Carlson指数:TSImc;综合营养状态指数:TLIc;湖库营养状态指数:EIc)得分是当前评价湖泊营养水平的主要依据,其值计算时先要获得基于单个环境变量的营养状态指数分值。若基于总氮(TN)、总磷(TP)和透明度(SD)等的单个理化指标与基于叶绿素a(Chl.a)的营养状态指数得分间存在显著差异,表明依据理化指标的评估结果低估或者高估湖泊的实际营养水平。长江下游分布大量的小型浅水富营养化湖泊,但基于理化指标的评估结果是否会误判湖泊的实际富营养化水平的研究很少。本研究以长江下游的14个浅水富营养化湖泊为对象,于20192020年按照季度采集水样并测定水环境因子,分析基于理化指标和基于Chl.a的各营养状态指数(TSI、TSIm、TLI和EI)得分间的差异。结果表明,基于SD的TSI、TSIm、TLI和EI的年均得分均显著高于基于Chl.a的相应营养状态指数的年均值;除TSI(TP)vs.TSI(Chl.a)外,基于TP与基于Chl.a的其他营养指数的年均得分间均有显著性差异;仅TLI(TN)与TLI(Chl.a)的年均得分间无显著性差异。这表明,除TSI(TP)和TLI(TN)外,基于理化指标与基于Chl.a的其他营养状态指数的评估结果间均不能相互匹配。针对基于理化指标的营养状态指数在长江下游小型湖泊富营养化水平评估中的问题,提出如下改进建议:1)依据lnSD-lnChl.a-lnTP间的回归关系重构了营养状态指数(TSIr、TSImr和TLIr)方程,结合基于单个理化指标与基于Chl.a的各指数得分间的匹配性、基于多个环境变量的综合营养状态指数TSIrc、TSImrc和TLIrc得分间的差异性及其与水体实测Chl.a浓度对应的营养状态指数赋分区间的一致性,建议在长江下游小型浅水湖泊的富营养化水平评估中使用TSImr和TLIr指数;2)以加权平均法计算综合营养状态指数TLIrc得分时,发现基于理化指标实测值的归一化相关权重(W j1)与基于直接引用文献数据的相关权重(W j2)的TLIrc得分间无显著差异。从简便性角度出发,建议直接以W j2计算TLIrc指数得分。