滆湖ecopath模型构建及围网放养鲢鳙的生态效应

摘要

滆湖是苏南地区第二大淡水湖,面积164km2,是太湖流域较大的湖泊,具有蓄水、养殖、供水、航运、旅游等多种社会和生态功能。最近20多年来,滆湖流域工农业发展极为迅速,成为中国最具经济活力的地区之一。然而伴随着经济的繁荣,进入滆湖的营养负荷逐年增加,滆湖的渔业捕捞强度不断攀升,滆湖生态环境遭到极大破坏。
　　鲢鳙是我国传统水产养殖的主要种类,也是世界上引种最多的种类之一。自从非经典生物操纵治理蓝藻水华的理论提出以后,对鲢鳙在湖泊中的生态地位的研究逐渐增多,多家研究单位的多个研究人员通过围隔、室内受控水体等对鲢鳙滤食藻类、对氮磷循环的影响等进行了研究。本论文利用ecopath模型,比较分析了1986-1989和2010年两个时期滆湖生态系统的特征。并在滆湖敞水区建立了2050亩的围网养殖区域,研究鲢鳙对湖泊水质、浮游植物、底栖动物和沉积物中氮、磷的影响。
　　1、滆湖生态系统的ecopath模型研究
　　利用1986~1989年的生态调查和渔业统计数据,构建了一个具有21个功能组的ecopath模型,利用软件自带的基本分析(Basic estimates)和网络分析(Network analysis)功能,对1986-1989年滆湖生态系统的结构和功能进行了量化和系统分析。对模型分析结果表明,1986-1989年滆湖生态系统包含7个营养级,主要的营养物质流动发生在前4个营养级。功能组的营养级从1~3.584。系统总流量为12131.76 t·km-2·year-1,其中第 I营养级的流量占总流量的74.91％。系统总净初级生产力为3722.117 t·km-2·year-1,其中水草生产量占总生产量的33.31%。平均捕捞营养级为2.78,大部分渔业目标群体(青鱼、草鱼、中华绒螯蟹、鲢、鳙、鲤、团头鲂等)的EE(Ecotrophic Efficience,EE)都较高,表明这些鱼类种群增长受到渔业和捕食的联合作用限制。 P/R(Production/Respiratory,P/R)值为2.76,P/B(Production/Biomass,P/B)值为1.76,Finn's循环指数为14.76%,依据 Odum对成熟生态系统特征的描述,作者认为滆湖在1980年代后期是相对成熟的生态系统。
　　利用2010年滆湖的生态调查和渔业统计数据,构建了滆湖在2010年生态系统的ecopath模型。模型包含17个功能组,对模型进行分析的结果表明,2010年滆湖生态系统包含7个营养级,各功能组的营养级范围为1~3.691,其营养物质流动主要发生在前4个营养级;系统总生产力为1974.82 t·km-2·year-1,总流量为8562.544 t·km-2·year-1,联结指数、系统杂食系数、Finn’s循环指数以及Finn’s平均路径长度分别为0.219、0.189、7.99%和2.841;P/R、P/B分别为2.189和3.509;平均捕捞营养级为2.56。通过对1986-1989年和2010年滆湖 ecopath生态模型的总流量、P/R、P/B、Finn′s循环指数、联接指数、食物网优势食物链等特征的比较可知,和1986-1989年相比,2010年的滆湖生态系统处于从成熟期退化的过程中,渔业资源衰退,系统中 K-对策者比例减小而 r-对策者比例增加,即渔业也是湖泊富营养化的受害者。根据混合营养效应分析,鲢鳙现有生物量不能有效控制滆湖藻类的生物量。
　　2、围网放养鲢鳙对水质和浮游植物的影响
　　在滆湖南部支河口以西2km处建立了面积为2050亩的围网,分为3个实验组,放养鲢的密度分别为194、206和242尾/亩,放养鳙的密度分别为133、148和186尾/亩。在围网内外共设置了17个监测点,从2009年12月至2010年12月每月一次对浮游生物、水质、底栖动物和沉积物理化特征进行监测分析。结果表明,放养鲢鳙可以有效降低围网内的叶绿素含量,而对于总磷、总氮和氨氮来说,围网内数值稍低于围网外,但是差异不显著。
　　对于浮游植物,围网内密度显著低于围网外,而生物量则是围网内稍低于围网外,差异不显著。围网内不同鲢鳙密度对叶绿素 a含量没有显著影响。围网外优势种主要有铜绿微囊藻、微小色球藻、梅尼小环藻、小空星藻和四尾栅藻等,围网内主要有铜绿微囊藻、微小色球藻、针状蓝纤维藻、尖尾蓝隐藻、二形栅藻等;即优势种以蓝藻门、绿藻门和硅藻门种类为主,围网内外优势种没有明显区别。
　　3、围网放养鲢鳙对底栖动物的影响
　　鲢鳙对底栖动物的影响主要是通过改变营养循环、影响底栖动物生存环境等起作用。通过近1年的监测,在围网区域共发现底栖动物16种,分属于环节动物门、节肢动物门和软体动物门。其中环节动物门最多,有11种,占67%;节肢动物门次之,有4种,占28%;软体动物门仅有1种。霍甫水丝蚓、铜锈环棱螺、苏氏尾鳃蚓为围网养殖区域的优势种。围网外底栖动物密度显著高于围网内,生物量则是围网内稍高于围网外。优势种基本相同,围网外皮氏管水蚓(Aulodrilus pigueti)重要值更高。
　　4、围网放养鲢鳙对沉积物中氮磷的影响
　　围网内沉积物中总氮低于围网外,但差异不显著;围网内沉积物中总氮呈上升趋势,而围网外沉积物中总氮则呈下降趋势。围网内沉积物中总磷显著高于围网外,且内外都表现出下降的趋势,但是围网内沉积物中总磷下降更快。鲢鳙对沉积物中氮磷表现出一种复杂的影响,表面上看来,放养鲢鳙会导致沉积物中总磷含量减少(相对于围网外,围网内沉积物中的总磷含量下降得更快),而总氮含量增加。结合围网内水层氮磷比逐渐增高,那么一个可能的原因是从化学计量学的角度来解释,即鲢鳙作为氮、磷的汇,将更多的磷固定在鱼体内,并且促进了沉积物中磷的释放。
　　虽然本次研究中围网规模和全湖相比仍然较小,加上湖流的影响,鲢鳙难以对整个湖泊产生深刻的影响,鲢鳙对富营养化湖泊的影响还需要更大规模的实验数据支持,但本论文对于理解鲢鳙在湖泊营养循环中的作用机制是一个有益的探索。

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引言

第1章 绪论

1 EwE 生态学模型研究进展

2 鲢鳙在治理水体富营养化中的地位和作用

第2章 滆湖生态系统的模型研究

1 滆湖生态系统现状

2 小结

1 研究对象

2 研究方法

3 结果与分析

4 讨论

1 研

2 研

3 结果与分析

4 讨论

第3章 鲢鳙放养对滆湖水质和浮游植物的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

1 研究方法

2 结果与分析

3 讨论

第4章 鲢鳙放养对底栖动物和沉积物碳、氮、磷的影响

1 材料和方法

2 结果和分析

3 讨论

1 材料和方法

2 结果和分析

3 讨论

1 生态效益

2 社会效益

3 经济效益

参考文献

附录

致谢

博士期间发表的论文