竺山湾湖泊缓冲带退化湿地生态系统调控研究

摘要

湖泊缓冲带是保护湖泊的隔离生境，缓解和减轻湖泊水生态系统受流域内各种人类活动或自然过程的破坏、干扰和污染的空间;具有缓冲隔离、促进生态环境改善、实施特殊的环境经济政策与生态补偿等主要功能;湖泊缓冲带对于保障流域生态健康和湖泊水环境质量具有十分重要的意义。当前湖泊缓冲带生态环境功能退化严重，在太湖重污染区竺山湾表现尤为突出。
　　本研究以竺山湾湖泊缓冲带内的典型湿地竺山湖湿地生态系统作为研究对象，将生物组分划分为16个功能组，通过对研究区的详细的生态调查，获取各功能组分的生物量参数，利用EWE(Ecopath with Ecosim)6.4软件构建了竺山湖湿地生态系统EWE生态通道模型。根据模型的结果分析了生态系统的特征、状态以及功能组之间的营养关系。
　　研究结果表明:竺山湖湿地生态系统的有效营养级范围是1～3.72，营养流动也主要发生在前4个营养级，开始于沉水植物和有机碎屑的食物链较多。湿地生态系统的总的能量转换效率为5.1％，并未达到“1/10定律”，说明当前的能量转换效率比较低。物质流量在生态系统中的平均传输效率为4.3％。系统的总生产量为2496.66t·km-2·a-1，总流量为10145.2t·km-2·a-1。竺山湾湖泊缓冲带湿地生态系统的系统初级生产力与总呼吸量的比值(TPP/TR)为2.365，系统连接指数(CI)为0.236，系统杂食指数(SOI)为0.069，而Finn's循环指数(FCI)和Finn's平均路径长度(FMPL)值分别为29.1％和4.377。这些特征参数都表明当前生态系统正处于幼态化阶段，内部的联系复杂程度也很低，尚未达到一个成熟生态系统的标准。
　　在竺山湾湖泊缓冲带湿地生态系统的生态通道模型构建的基础之上，开展了湿地生态系统调控机制的研究。湿地生态系统的调控机制主要包括生物多样性恢复、生物群落结构优化、食物链结构重建以及生物量管理等一系列生态调控措施。
　　在现有物种结构的基础上，可以人工增殖放养草食性鱼类，以此来增加生物多样性，并且提高初级生产者的生态营养效率。当草食性鱼类的生物量提高一定量的时候，的确能在一定程度上解决湿地初级生产量过剩的问题。根据捕食生态位重叠指数(predator niche overlap)的分析和增殖生态容量的计算得出:虾蟹类功能组的生态容纳量为3.05t·km-2·a-1，这一结果表明当前的系统中的虾蟹类功能组现存量已经接近于系统的容纳量，也使得该功能组的物质有51.1％未能被系统所利用，而进入到再循环与沉积当中。当虾蟹类的生物量较现状降低50％时，该功能组的生态营养效率提高了1倍，对应的流入碎屑量也得到下降。大型食鱼性鱼类(LarC)和其它食鱼性鱼类(OthP)，其有效营养级分别为3.587和3.333，占据着食物链的顶端，对于支撑系统的食物网结构具有重要作用。通过模型计算发现对这两种功能组的生态容纳量分别还有46.38％和50.07％的增殖空间。通过增殖情景模拟发现预测的结果较好地符合经典生物操纵理论，滤食性鲤科鱼类和杂食性鱼类的生态营养效率都有相应升高。最后进行了水生植物的收割情景模拟与分析研究，当现有沉水植物生物量削减35％，挺水植物生物量削减50％时，对生态系统的EWE模型重新进行平衡分析发现此时的生态系统初级生产量下降23％，系统初级生产量流入到碎屑的部分下降了39％。生态系统特征指标中，TPP/TR值由2.365降低到1.657，更接近于标准值1，代表着生态系统系统的成熟度得到一定程度的提升;FMPL值由4.337变为5.391，FCI值由29.1％变为36.73％。这些特征参数的变化表明生态系统成熟度的提升，同时有利于更好地实现净水效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 缓冲带概念

1．1．2 湖泊缓冲带概念

1．1．3 湖泊缓冲带生态建设的作用

1．1．4 湖泊缓冲带湿地生态系统现状

1．2 生态系统模型研究进展

1．3 EWE模型研究现状

1．3．1 描述生态系统的特征

1．3．2 评估生态修复措施和渔业政策的效果

1．3．3 制定管理对策研究

1．4 研究来源

1．5 研究目的及意义

1．6 研究内容与技术路线

1．6．1 研究内容

1．6．2 技术路线

第2章 竺山湾湖泊缓冲带湿地生态系统特征

2．1 研究区概况

2．2 湿地生态系统样品采集与分析

2．3．1 高锰酸钾盐

2．3．2 总氮

2．3．3 总磷

2．3．4 氨氮

2．3．5 叶绿素a

2．4 湿地物种水平状况

第3章 竺山湖湿地物种生物量研究

3．1 水生植物生物量的调查

3．1．1 样品采集与处理方法

3．1．2 调查结果与分析

3．2 浮游生物生物量的调查

3．2．1 采样点设置

3．2．2 采样与样品处理方法

3．2．3 调查结果与分析

3．3 底栖动物生物量的调查

3．3．2 采样与样品处理方法

3．3．3 调查结果与分析

3．4 鱼类生物量的调查

3．4．1 采样点设置

3．4．2 采样与样品处理方法

3．4．3 调查结果与分析

3．5 鸟类资源的调查

3．5．1 鸟类调查方法

3．5．2 鸟类调查结果

3．6 小结

第4章 竺山湖湿地生态系统EWE模型的构建

4．1 模型构建方法原理

4．2 模型功能组的区划

4．2．1 功能组分类原则

4．2．2 功能组分类结果

4．3 参数获取

4．4 模型的调试与可信度评价

4．5 小结

第5章 EWE模型在竺山湖退化湿地生态系统修复中的应用

5．1 生态系统食物网和营养级结构分析

5．2 生态系统能量转换效率分析

5．3 物质传递效率的林氏锥分析

5．4 各功能组的营养交互关系分析

5．5 生态系统的关键种分析

5．6 生态系统的总体特征分析

5．7 小结

第6章 竺山湾湖泊缓冲带退化湿地生态系统调控机制研究

6．1 湿地生态系统调控研究概况

6．2 生物多样性恢复研究

6．3 生物群落结构优化研究

6．4 食物链结构调控研究

6．5 生物量管理措施研究

6．6 小结

第7章 结论

7．1 全文结论

7．2 创新点

7．3 研究展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢