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《东北林业大学》 2018年
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小兴凯湖水生生物多样性及生态系统健康评价

鞠永富  
【摘要】:生态系统是生物与环境构成的统一体,生物与环境之间相互影响、相互制约,并在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态。因此,仅选用物理、化学或生物指标中的一种或者几种对一个完整的生态系统的健康状况进行评价,其结果是不客观的。而生态系统健康状况与人类活动的干扰程度紧密相关,其健康评价还应包含人类、社会、经济发展等诸多指标。近年来小兴凯湖出现蓝、绿藻滋生、水污染加重以及生物多样性降低等一系列水生态问题,其健康状况已不容乐观。小兴凯湖与大兴凯湖相通,两湖具有一定的水利联系,小兴凯湖的水质和水生态系统健康状况直接威胁到大兴凯湖的水生态安全,而水生态安全问题又会间接的涉及到中俄两国的国际关系。所以,对小兴凯湖水生态系统健康进行评价并提出较为合理的治理措施,具有重要的理论意义和现实意义。本文以小兴凯湖水生态系统为研究对象,通过对水体物理指标、化学指标和水生生物指标进行调查与分析,分别构建以物理、化学和生物完整性为准则层的生态系统完整性健康评价体系和以人类、社会、经济指标和维持湖泊自身健康指标为准则层的生态系统综合指标评价体系,运用单因子评价法、模糊综合评价法、多样性指数法、物理完整性指数法、化学完整性指数法、生物完整性指数法和综合健康评价法等多种数学、物理、化学和生态分析与评价方法,对小兴凯湖水生态系统的健康状况进行评价。主要评价结果如下:1、基于水体理化指标的水质评价小兴凯湖春季水质最好,其次是冬季和夏季,秋季水质最差;各采样点污染程度季节变化于全年变化表现一致,各指标污染贡献率是TNDOBOD5CODCrTP。单因子评价法和模糊综合评价法都显示小兴凯湖水体属Ⅳ类水,产生污染的主要原因是N、P含量超标。小兴凯湖入湖河流穆棱河中游碱场桥污染程度最高,为V类水,中游鸡西大桥、鸡东桥和知一桥污染程度较高,为Ⅳ类水,其余各监测水域污染程度不高,为Ⅱ类和Ⅲ类水,造成小兴凯湖流域污染的主要是穆棱河的中游,主要污染因子为TN、TP和BOD5,其中中游的碱场矿和鸡西大桥两处污染贡献率较大。2、基于水生生物多样性的水质评价浮游植物共鉴定出7门93种及其变种,绿藻门种类最多,甲藻门最少。丰度和生物量的最高值和最低值都出现在夏季和冬季;浮游动物共鉴定出23种,桡足类最多,枝角类最少。丰度春季最高,冬季最低,生物量夏季最高,春季最低;底栖动物共鉴定出25种,主要由寡毛类、水生昆虫和软体动物组成,其中水生昆虫出现种类最多,其次是环节动物,软体动物最少;鱼类共采集到35种,其中鲤形目鱼类最多,刺鱼目最少。主要经济鱼类体重与体长方面都趋于小型化,年龄结构低龄化,除大银鱼仅有一个年龄组外,其佘种类年龄结构组成均以1~3龄鱼为主,5~6龄鱼比重较少。水生生物多样性与水质评价中,各采样点的Shannon-wiener生物多样性指数(H')、Pielou均匀度指数(J)和Margalef物种丰富度指数(D)评价结果较为一致,即2#、3#和10#三个采样点污染较重,6#和7#两个采样点污染较轻,多样性指数的平均值都显示小兴凯湖水质为β-中污染;各季节中,三个多样性指数评价结果均一致,都是秋季污染最严重,其次是夏季、春季,冬季污染最轻;底栖动物的BI生物指数与生物多样性指数评价结果一致;选取鱼类群落结构和生活习性为主的23项指标,构建鱼类完整性指标体系,鱼类完整性指数评价结果为一般,可见小兴凯湖生态系统健康状况已不容乐观。3、基于完整性的水生态系统健康评价利用完整性指数法评价小兴凯湖物理、化学和生物完整性,评价结果一致,都为一般。可见,小兴凯湖水生态系统的自然生境和群落组结构发生了较大的变化,甚至丧失了部分生态功能。其中,小兴凯湖物理完整性指标中口门畅通率相对较好,主要是小兴凯湖入水口水流不受人为控制,而出水口都是后期人为修建的水利工程,出水口畅通率降低了整体口门畅通率;湖岸稳定性相对较差,这和小兴凯湖历史形成时期的地质、位置、气候特点以及后期人为干扰有直接关系;小兴凯湖湖面完整性也相对较好,湖边的围湖造塘和湖水面积缩小没有对其完整性造成太大影响;化学完整性各指标得分相对较低,这主要是人为影响造成的,其中穆棱河流域工业污染、小兴凯湖周边农田退水污染和生活污水的排放对其化学完整性影响较大;生物完整性指标中,各类水生生物完整性一般,其种类数量、丰度、生物量等相对较低,多样性相对较差,这主要和北方水体温度较低以及水体污染有关。4、基于综合指标的水生态系统健康评价在对小兴凯湖水体理化指标及水生生物多样性研究的基础上,建立了涵盖经济发展指标、环境影响指标、湖泊结构指标、湖泊系统指标和湖泊自身状态指标五个方面共计24项指标的综合评价体系,并确定各层次及各项指标的评价和赋分标准,利用层次分析方确定评价体系中各层次及各项指标的最终权重值。采用分级指标评分法,逐级加权得到生态系统健康综合得分,根据得分多少确定其健康状况。研究结果表明,准则层中的经济发展指标、环境影响指标、湖泊结构指标和湖泊系统指标评价结果都为一般,湖泊自身状态指标评价结果为微病态,人类、经济和环境指标和湖泊维持自身健康指标评价结果分别为微病态和一般,目标层生态系统健康综合评价指标最终得分为58.6分,评价结果为一般。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:Q178

【参考文献】
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