【摘 要】
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作为重要的内陆生态系统,湖泊在向人类提供水资源的同时,在维持区域生态平衡与安全方面起着至关重要的作用。南四湖下级湖作为南水北调东线工程中重要的一环,起着疏通南北向,实现整体调蓄工程的作用。东线工程运行后,湖泊受水水体的水位、水量等波动都较大,水质指标也会发生相应的变化,进而影响湖泊生态系统生物多样性的稳定性,而生物多样性的变化可间接反映水质指标的变化。相对于浮游生物和鱼类等生物类群,大型底栖动物具
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作为重要的内陆生态系统,湖泊在向人类提供水资源的同时,在维持区域生态平衡与安全方面起着至关重要的作用。南四湖下级湖作为南水北调东线工程中重要的一环,起着疏通南北向,实现整体调蓄工程的作用。东线工程运行后,湖泊受水水体的水位、水量等波动都较大,水质指标也会发生相应的变化,进而影响湖泊生态系统生物多样性的稳定性,而生物多样性的变化可间接反映水质指标的变化。相对于浮游生物和鱼类等生物类群,大型底栖动物具有活动场所比较固定、迁移能力弱及便于采集的特点,且对水质的变化反应较为敏锐。因此利用大型底栖动物生物多样性建立有效的湖泊生态系统健康评价及预测体系,可以为科学的实施南水北调工程、保护湖泊生态系统提供重要依据。本论文以南四湖下级湖作为研究区域,于2018-2019年和2020-2021年分别对调水期前、中、后进行大型底栖动物和水质调查采样,在此基础上探讨了大型底栖动物群落结构时空分布特征,识别出影响大型底栖动物群落结构的关键环境因子,建立大型底栖动物特征参数与环境因子的回归方程,基于水质模型将大型底栖动物特征参数的分布在南四湖下级湖上展开。研究结果如下:(1)根据采样得到的大型底栖动物数据分析其在南四湖下级湖的时空分布规律。大型底栖动物物种组成、密度、生物量与生物多样性指数(Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数)等特征参数在同一调水周期中均呈现调水后>调水中>调水前的趋势,而在年际变化中,2020-2021年大型底栖动物特征参数较2018-2019年均有大幅度增加。从空间尺度上,大型底栖动物6次采样中密度及生物量较小值均出现在航道区,其他区域变化不显著。(2)开展大型底栖动物特征参数与环境因子之间的相关性分析、冗余分析,识别出影响南四湖下级湖大型底栖动物群落特征的关键环境因子为水温、氨氮、高锰酸钾指数、总磷、p H、总氮。构建大型底栖动物特征参数与关键环境因子回归方程,确定生物量B、密度d、均匀度指数J、香浓威纳指数H’与关键环境因子的数量关系并验证。(3)构建2018-2019年南四湖下级湖水动力-水质模型,选取CODMn、TP、NH3-N、TN作为水质指标进行模拟并率定,进而模拟出2020-2021年各水质指标的分布及迁移规律,并用实测数据进行验证。(4)基于大型底栖动物特征参数与关键环境因子的回归方程与2020-2021年水质模拟数据对南四湖下级湖的大型底栖动物特征参数进行模拟并验证,其相对误差均在25%以内。模拟结果显示水草区和明湖区大型底栖动物特征参数值较高,而库塘区与航道区的值较小。
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