长白山区半人工林蛙养殖对林区源头溪流的生态效应研究

Woodland headwater streams are unique and important for the river basin ecosystem. Semi-artificial wood frog farms that have been broadly established in Changbai Mountain have multiple effects on the structure and function of headwater stream ecosystems. Although a very few literatures show attention to this key scientific issue, identifying the direction, degree and machanisms of effects are still unclear. Therefore, we will conduct experiments with semi-artificial wood frog farms as research objectives, to study：(1) how semi-artificial wood frog farms affect stream habitat; (2) how semi-artificial wood frog farms affect structure and function of macroinvertebrate community in woodland headwater streams; (3) how semi-artificial wood frog farms affect leaf litter decomposition in headwater streams; (4) what is the effect mechanism for semi-artificial wood frog farms on the structure and function of macroinvertebrate community in headwater streams? Through the above research, we could identify the rule and effect mechanism of semi-artifical wood frog farms on stream habitat and macroinvertebrate community in headwater streams. On this basis, this research could solve the ecological problem caused by semi-artificial wood frog farms and explore the optimized farming mode, providing the theory basis for the improvement and sustainable development of present farming mode, also have scientific contributions to the sciences of stream ecology.

森林区源头溪流对流域生态系统具有独特而重要的价值，在长白山区广泛开展的中国林蛙的半人工养殖对区域内源头溪流生态系统的结构和功能产生多重影响。目前，仅有极少研究关注这一问题，缺少实验研究揭示相关影响的方向、程度和机制。本研究以长白山区域半人工林蛙养殖场内的源头溪流为研究对象，拟开展：（1）半人工林蛙养殖对源头溪流生境影响的研究；（2）半人工林蛙养殖对源头溪流底栖动物群落结构影响的研究；（3）半人工林蛙养殖对源头溪流凋落物分解影响的研究；（4）半人工林蛙养殖对源头溪流底栖动物群落结构和功能影响机制的研究。试图揭示高密度半人工林蛙养殖对源头溪流生境的影响规律，初步阐释半人工林蛙养殖对源头溪流底栖动物群落结构和功能的影响机制，成果有望解决林蛙半人工养殖过程中的生态学问题，探索优化的林蛙养殖模式，为现有养殖模式的改进和可持续发展提供理论基础，为溪流生态学相关理论的完善提供科学支撑。

长白山区林蛙半人工养殖的生态效应知之甚少，本研究以林蛙养殖场溪流生态系统为切入点，以底栖动物为指示生物开展探索研究，主要结论如下：. （1）半人工林蛙养殖对溪流生境条件无显著影响。与对照溪流相比，蛙场溪流水文条件无显著差异，时间上依区域气候节律自然变化；底质条件在空间和时间上都维持稳定；水化学条件处于国家地表水标准的I-II类，夏季溪流的TN、TP和BOD5达到浓度最高值，但没有突破III类水标准。. （2）半人工林蛙养殖对溪流底栖动物丰度无显著影响，但物种丰富度、多样性和功能摄食群组成均发生显著变化，总体呈退化趋势，其中蛙场下游样点受影响轻微。在林蛙不同活动期，蛙场对底栖动物的影响存在显著差异，林蛙冬眠复苏前4月初和蝌蚪繁育期5月的蛙场影响并不显著，而成蛙活动最旺盛的夏季7月的影响最突出。. （3）半人工林蛙养殖对源头溪流凋落物分解速率有显著影响，作用效果因样点位置不同而存在差异，影响范围和方向不确定。蛙场上游样点和蛙场内部样点的凋落物分解速率显著降低，但蛙场下游样点凋落物分解速率显著高于上游和蛙场内样点，且略高于对照样点。. （4）半人工林蛙养殖场溪流中，生境条件（水文、底质、水质）不是底栖动物群落结构与功能变化的主导因素。除了流速和水温，溪流各主要环境要素对底栖动物群落和凋落物分解速率均无显著影响。半人工林蛙养殖场通过改变溪流环境因子，而改变底栖动物群落结构和功能的作用途径不显著。. 综上，长白山区广泛开展的半人工林蛙养殖对溪流的生境无显著不利影响，但夏季高密度的成蛙捕食活动可能导致的种间关系变化（如林蛙与其它两栖类、底栖动物与其它陆生昆虫、两栖类与昆虫）应引起进一步的生态学关注。蛙场对溪流的影响有空间限度，同一条溪流不宜连续布设林蛙养殖场，蛙场间隔达到一定距离（如1000 m）就可以给溪流生态系统自我调整恢复的机会。本项目研究结论解析了半人工林蛙养殖模式的生态风险和可持续性，为林蛙养殖的可持续发展提供理论依据。