中国科学院机构知识库网格
Chinese Academy of Sciences Institutional Repositories Grid
白洋淀水生态状况评估与退化特征研究

文献类型:学位论文

作者孟鑫
答辩日期2021-06
文献子类博士
授予单位中国科学院大学;中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师单保庆 ; 张文强
关键词白洋淀,大型底栖动物,生物多样性,生态状况评估 baiyangdian, Macrobenthos, Biodiversity, Ecological Assessment
学位名称工学博士
学位专业环境工程
其他题名Assessment of Baiyangdian Water Ecological Status and Degradation Characteristics
英文摘要

      随着各类污染物不断排入地表水体,湖泊生态系统面临着越来越严峻的生态 问题。对受污染湖泊的生态状况进行准确的评价,并研究其退化特征,已然成为 湖泊生态系统保护和恢复亟待解决的问题。本研究分别从白洋淀底栖生境质量特 征、底栖动物特征、生物完整性特征、底栖动物生态状况以及生态系统能流物流 特征等方面开展对白洋淀的生态现状及生态系统结构功能评估,探究白洋淀水生 态退化特征及其影响因素。主要研究内容和结果如下:

       (1)通过对白洋淀底栖动物组成、生物多样性等特征分析,结合白洋淀底 栖生境质量评价,全面揭示白洋淀底栖动物与其生境质量特征及影响关系。

      白洋淀底栖动物及其生境质量特征研究结果显示,白洋淀大型底栖动物 22 属种,隶属于 3 门 6 纲 14 科,昆虫类最多,占 49.0%。出现频率较高的物种为 昆虫类和腹足类,寡毛类和甲壳类等出现频率较低。各断面大型底栖动物种类组 成差异较大。大型底栖动物平均密度和平均生物量分别为 35±7 ind/m2 和 4.51±1.28 g/m2,且各断面大型底栖动物密度和生物量分布随季节变化,从北侧 到南侧呈下降趋势。白洋淀沉积物的 PLI 指数表明白洋淀底栖生境质量表现为中 等状态。其中烧车淀和圈头区域底栖生境质量较好,采蒲台和端村区域生境质量 较差,与沉积物综合毒性结果分布一致。整体而言,白洋淀大型底栖动物的种类 组成趋向单一化,以耐污种为主,生物多样性较低,空间分布不均匀。底栖生境 质量中等状态,沉积物生物毒性是影响底栖生境的主要因素。 (

      2)选择底栖动物作为指示生物,应用底栖动物完整性指数 B-IBI 评价白 洋淀生物完整性状况,并验证方法的合理性,探究评价结果的影响因子。

      白洋淀底栖动物生物完整性评估结果显示,白洋淀底栖动物生物完整性状况 受到一定的破坏,60 个样点中 14 个健康样点,35 个亚健康样点,11 个一般样 点。所有样点均在一般以上,其中白洋淀约一半以上样点处于亚健康状态,健康 状态样点约占 23%。一般状态的点占 18%。空间上,除烧车淀大部分范围为健 康状态外,其他区域均为亚健康以下等级,特别是采蒲台存在一般性样点。烧车 淀受人类活动干扰相对较少,该区域健康状态相对较好,而端村和采蒲台受人为 干扰强度较大,健康状态相对较差。经验证,白洋淀 B-IBI 指数可以有效的评估 白洋淀底栖动物生物完整性,白洋淀底栖动物生物完整性整体上处于亚健康状态, 北部区域健康状况较南部区域要好。表层水氨氮和 COD 是影响 B-IBI 指数的主 要环境因素。

      (3)基于白洋淀底栖生物及其生境质量特征,采用底栖生物预测模型法对 白洋淀生态状况进行评价,并进行合理性验证。探究预测模型法与 B-IBI 法的优 缺点及其主控因子。

       白洋淀底栖动物生态状况评估结果显示,白洋淀底栖动物生态状况较差,白 洋淀生态状况为“差”和“中等”的样点比例分别高达 36.67%和 33.33%。而“优”和 “良”的样点比例仅为 5%和 21.67%,另有 3.33%的样点,生态状况为“极差”。空 间分布上,生态状况最好和最差的区域分别是烧车淀、端村南。烧车淀大部分地 区生态状况良好,大部分地区处于“中等”以上,“良好”采样点达 66.67%。端村 区和枣林庄生态退化较严重,生态状况“差”的采样点分别达到 71.43%和 70.00%。 总之,基于预测模型法白洋淀生态状况整体上较差,73%的样点处于中等偏下水 平,北部区域烧车淀生态状况相对较好。底栖生境质量是影响预测模型结果的主 要因素。

       (4)应用 C、N 稳定同位素法和 Ecopath 静态模型,全面评估揭示某一时 期白洋淀水生态结构功能的稳定性和健康程度。

       白洋淀生态系统能流物流特征研究显示,白洋淀生态系统中颗粒物、生产者 及消费者的氮稳定同位素比值差异明显,各区域的食物链长度范围为 2.41~3.06。 各采样点的食物链长度大致呈现出南部较长,北区较短的空间分布规律。白洋淀 各个区域关键的功能类群均为顶级肉食性鱼类。根据 TPP/TR 值分布情况,各区 域生态系统稳定性排序:采蒲台>端村>圈头>枣林庄>南刘庄>烧车淀>淀头,采 蒲台区域的生态系统最稳定,淀头区域生态系统最不稳定。根据 CI 值分析,表 明圈头区域生态系统较其他区域更复杂。从系统的成熟度角度出发,圈头区域的 成熟度最高,北部的几个区域成熟度相对较低,这与系统的复杂性结果想一致, 均体现了生态系统抵抗外力的能力强弱。

       (5)结合历史数据,通过对白洋淀底栖动物组成等生态特征变化分析,明 确白洋淀水生态退化特征,探究白洋淀水生态退化特征与环境因素影响关系。

      与历史数据相比较,白洋淀底栖动物种类减少,结构单一,空间分布不均; 底栖动物生物多样性遭到破坏,耐污种取代部分清洁种,部分清洁物种消失;鱼 类物种减少,关键物种消失,生物链简化,单链关系增多。白洋淀各捕食功能组的营养级均有不同程度的下降,顶级肉食性鱼类的比例下降,而小鲫鱼和小型杂 鱼的比例却增加。白洋淀生态系统的发育过程发生了逆向演替,对外界的扰动极 为敏感和脆弱。通过对白洋淀环境指标与生物指标影响关系分析,结果显示:污 染物 COD、NH3-N 对生物指标影响较小,表层水毒性、沉积物毒性和底栖生境 质量对生物指标有一定的影响,但总体上环境因子对群落特征的总解释量为 39.3%,表明环境因子属性对于生物特征有一定的影响。

页码172
源URL[https://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/47047]  
专题生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室
通讯作者孟鑫
推荐引用方式
GB/T 7714
孟鑫. 白洋淀水生态状况评估与退化特征研究[D]. 北京. 中国科学院大学;中国科学院生态环境研究中心. 2021.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

浏览0
下载0
收藏0
其他版本

除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。