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清江梯级水库鱼类群落时空格局及响应过程研究
黄耿
Subtype博士
Thesis Advisor李钟杰
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Abstract随着经济和社会的发展,人类对水资源的开发力度越来越大,以修建拦河大坝为主的水利工程建设在世界范围内得到迅速发展。新中国成立后,随着我国国民经济的发展, 以及一些技术难关被攻克,我国的水电建设进入了快速发展的时期。2006年全球大型水坝数量已达到58402座,其中中国的大坝数量达到23842座。由于我国数量众多的水利枢纽,截止到2013年我国水库数量已达98002座。清江为长江在湖北省的第二大支流,因坡陡流急,水能资源丰富,开发条件好,清江干流上世纪80年代至2008年先后建成了水布垭、隔河岩、高坝洲三座大型梯级水利枢纽,随着蓄水进程形成了三座大型梯级水库。非自然因素如清江梯级水电站开发及其他人为干扰显著改变了清江流域原有的生态环境,进而对鱼类群落和生态系统造成了重大影响。同时,自然因素也在不同尺度影响着清江梯级水库鱼类群落的时空格局。本文对清江梯级水库鱼类群落的时空格局及响应过程进行了研究,对清江鱼类资源可持续发展和渔业管理、流域生态环境保护等方面具有重要意义。本研究在群落水平上,对梯级水电站建设前后清江鱼类种类组成时空变化进行了研究;采用水声学探测和传统鱼类群落调查相结合的方法,对清江鱼类群落时空格局及其对影响因子的响应过程进行了研究,对鱼类资源量进行了合理评估,并基于多变量回归树(MRT)建立了清江梯级水库鱼类分布的预测模型。为了更好的诠释和理解鱼类群落时空格局对影响因素的响应过程,本研究在生态系统水平上基于Ecopath模型对梯级水库生态系统的结构与功能进行了评估。主要研究结果如下:1、比较了清江梯级水电站建设前(20世纪80年代)和建设后(2016-2018年)鱼类群落种类组成变化情况。主要变化规律表现为:(1)清江梯级水电站建设前后清江物种丰富度略有降低,由梯级水电站建设前的70种(分属4目,11科,52属)变化为梯级水电站建设后的66种(分属5目,17科,54属),但群落结构发生了较大变化,表现为喜流水性鱼类显著降低,喜静、缓流水鱼类显著上升;土著鱼类比例显著降低,外来种鱼类比例显著增加。(2)清江梯级水电站建设期前后鱼类群落组成均具有空间差异,建坝前从上游到下游鱼类物种数表现为先上升后降低的趋势(依次为上游44种,中游54种,下游36种),建坝后从上游到下游物种数呈现逐渐上升的趋势(依次为水布垭水库33种、隔河岩水库47种、高坝洲水库49种、宜都江段56种)。(3)建坝后各水库/江段渔获物种类表现为春、夏季多,秋、冬季少。但各水库/江段之间的空间差异大于季节差异。2、采用水声学探测和多网目复合刺网取样的方法对清江鱼类时空分布格局进行了研究。群落特征上,种类丰富度、多样性、均匀度和刺网单位努力捕捞量(CPUE)在采样水库/江段几乎均呈现显著性差异;总密度上,2016-2017全年清江梯级水库鱼类平均密度从大到小依次为隔河岩水库(18820±8833 ind. ha-1)、水布垭水库(13581±5053 ind. ha-1)、高坝洲水库(2262±1479 ind. ha-1);大小组成上,三个梯级水库均以小型鱼类为主;生境选择上,各水库鱼类干流和支流/库湾中具有不同的时空分布格局,总的来说,春季、夏季、秋季支流/库湾中的鱼类密度高于干流,冬季支流/库湾中的鱼类密度低于干流;纵向水平分布上,各水库鱼类群落从库尾到库首呈现不同的时空分布格局;垂直分布上,各水库总趋势为鱼类密度随着水深的增加而降低,但各季节鱼类群落存在一定的垂直迁移。同时,我们还评估了洪水对高坝洲水库鱼类群落分布的影响,结果表明洪水会显著降低鱼类密度和生物量,也显著影响到鱼类群落的空间分布。3、各水库/江段渔获物种类、比例、单位努力捕捞量均存在显著性差异。估算各水库/江段2016-2017年鱼类年总捕捞量从高到低依次为隔河岩水库(1580.30吨)、水布垭水库(1190.76吨)、高坝洲水库(455.80吨)、宜都江段(17.41吨)。采用了不同的TS-TL理论关系式对清江鱼类资源进行评估,其中基于高坝洲水库鲢建立的TS-TL理论关系式TS=32.9 lgL-90.9的评估结果从大到小依次为隔河岩水库(650-2600吨)、水布垭水库(240-1600吨)、高坝洲水库(170-440吨)。4、清江各水库/江段水环境因子呈现显著的时空变化特征,鱼类群落一定程度上表现出对影响因子的响应,同时鱼类分布与各影响因子因子具有不同程度上的相关性。MRT预测模型表明水布垭水库中影响鱼类分布的主要因素为水温、透明度、季节和水深,隔河岩水库为水温、生境类型、溶氧和叶绿素,高坝洲水库为水深、季节和离坝距离。水布垭水库和隔河岩水库的MRT预测模型为正常情况下对鱼类的预测模型,高坝洲水库的MRT预测模型可作为水体受到洪水干扰后鱼类分布预测模型的一个案例。5、清江梯级水库Ecopath模型表明清江梯级水库的食物网和功能组差异主要体现在外来种上,各水库营养传递效率也存在差异。但三个水库的生态系统均更依赖于牧食食物链,且受到渔业捕捞的负面影响较为严重。另外,我们比较了清江梯级水库和国内其他水库的Ecopath模型研究,结果表明目前水布垭水库和隔河岩水库的生态系统成熟度较高,高坝洲水库的生态系统成熟度较低,研究还显示外来干扰会显著降低生态系统成熟度和稳定性。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39031
Collection学位论文
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GB/T 7714
黄耿. 清江梯级水库鱼类群落时空格局及响应过程研究[D]. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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