[發(fā)明專利]一種基于底棲動物功能多樣性的水生態(tài)評價方法及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107292085A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊揚;王賽;劉帥磊;王林;唐金鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 任重

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及淡水生態(tài)系健康與風(fēng)險評價的技術(shù)研究領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于底棲動物功能多樣性的水生態(tài)評價方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著人類活動對生態(tài)系統(tǒng)的影響日益加劇，受水體污染、河道改造、圍墾造田、水網(wǎng)化、綜合治理等一系列外來干擾的影響，天然溪流、河流、湖泊等內(nèi)陸水體已經(jīng)罕見，各類淡水生態(tài)系統(tǒng)處于長期退化狀態(tài)，其健康狀況逐年下降。伴隨著淡水生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的減少，整個系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)網(wǎng)絡(luò)受到了破化，處于“亞健康”狀態(tài)或者“病態(tài)”，致使水體的生態(tài)價值降低，同時加劇了全球水危機(jī)。因此，探索有效評價淡水生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的方法，并找到影響其健康的脅迫因子，是當(dāng)前水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與水生態(tài)健康評價的熱點問題。

傳統(tǒng)的以水體理化參數(shù)為主的評價方法只能反映水質(zhì)瞬時狀況，外來干擾的累積效果難以體現(xiàn)，且在多重污染協(xié)同作用下，潛在的有害生物效應(yīng)也無法預(yù)測。此外，現(xiàn)有的水質(zhì)評價方法并不具有合理的通用性，不能滿足對不同水生態(tài)系統(tǒng)中各類水生生物類群所受外來干擾影響的綜合監(jiān)測，因此，急需一種適用面廣、操作簡單的水生態(tài)評價方法。

21世紀(jì)后，以生物監(jiān)測為主導(dǎo)的河流、湖泊健康評價技術(shù)不斷成熟，由于各類生物都有特定的耐受范圍，借助其群落結(jié)構(gòu)變化對水體和棲地的響應(yīng)，能夠直接有效地比較流域內(nèi)生境優(yōu)劣。

大型底棲動物作為水生食物網(wǎng)中重要組成部分，由于其存活周期長、活動范圍小、分布空間廣以及反應(yīng)靈敏等特點，常被選作反映系統(tǒng)受干擾影響的重要生物評價利用對象，其群落結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢種、多樣性、均勻度等參數(shù)變化被普遍用于比較環(huán)境污染狀況。但是，目前基于底棲動物的傳統(tǒng)指標(biāo)不能充分利用底棲動物自身的生理生態(tài)屬性，如食性、敏感度、耐污性等等，從而難以有效地指示生態(tài)系統(tǒng)的綜合狀況，不能滿足水生態(tài)系統(tǒng)健康評價要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有水體理化指標(biāo)監(jiān)測和評價方法不能滿足水生態(tài)系統(tǒng)健康評價的技術(shù)缺陷，提供一種基于底棲動物功能多樣性的水生態(tài)評價方法。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供所述方法在淡水生態(tài)系統(tǒng)評估方面的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

本發(fā)明以淡水生態(tài)系統(tǒng)中的大型底棲動物為監(jiān)測對象，根據(jù)其生態(tài)功能多樣性的變化，表征人為干擾作用下的水質(zhì)污染和生境退化對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響情況，為水生態(tài)系統(tǒng)健康評估體系提供一套有效的技術(shù)體系。

所述方法包括五個關(guān)鍵步驟：

S1.確立參照位點和采樣位點，對參照位點和采樣位點的底棲動物分別進(jìn)行采集；

S2.提出候選指標(biāo)；

S3.篩選核心指標(biāo)；

S4.計算指標(biāo)分值；

S5.確立評價標(biāo)準(zhǔn)；

其中，步驟S1所述參照位點的選擇標(biāo)準(zhǔn)為：田地土地利用率＜6％，居民土地利用率＜0.2％，森林覆蓋率＞90％，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)在Ⅲ類以上，卵石底質(zhì)覆蓋度＞30％、沿岸帶原始植物群落且覆蓋度＞70％、有完整的洪水緩沖帶；

步驟S2所述候選指標(biāo)的提出是選用反映物種豐富度(M1-M10)、種類組成(M11-M23)、生物耐受性(M24-M28)、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(M29-M31)和小生境質(zhì)量(M32)的五大指標(biāo)類型。

優(yōu)選地，所述五大指標(biāo)類型具體包括32個候選指標(biāo)，所述32個候選指標(biāo)為：

總分類單元數(shù)、EPT(蜉蝣目-襀翅目-毛翅目)分類單元數(shù)、甲殼動物和軟體動物分類單元數(shù)、搖蚊分類單元數(shù)、總個體密度、總生物量、香農(nóng)-威納多樣性、辛普森多樣性、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢分類單元/％、前3位優(yōu)勢分類單元/％、雙翅目個體數(shù)/％、蜻蜓目個體數(shù)/％、廣翅目個體數(shù)/％、鞘翅目個體數(shù)/％、毛翅目個體數(shù)/％、蜉蝣目個體數(shù)/％、顫蚓個體數(shù)/％、搖蚊個體數(shù)/％、甲殼動物和軟體動物個體數(shù)/％、寡毛綱個體數(shù)/％、蛭綱個體數(shù)/％、敏感類群單元數(shù)、耐污類群單元數(shù)、敏感類群/％、耐污類群/％、BI指數(shù)、捕食者個體數(shù)/％濾食者個體數(shù)/％、刮食者個體數(shù)/％和粘附者個體數(shù)/％。

本發(fā)明確定的候選指標(biāo)能夠綜合反映環(huán)境變化對目標(biāo)生物(個體、種群、群落)數(shù)量、結(jié)構(gòu)和功能的影響，可以確保有效監(jiān)測和評價生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

步驟S3所述篩選核心指標(biāo)的方法包括分布范圍分析、判別能力分析和相關(guān)性分析。

其中，所述分布范圍分析的指標(biāo)包括分布比較散且標(biāo)準(zhǔn)差大的指標(biāo)、對于隨干擾增強而數(shù)值降低范圍過小的指標(biāo)、對于隨干擾增強而數(shù)值增加范圍過大的指標(biāo)。