水位波动对湖滨带生态系统结构与功能的影响机制研究

水位波动是湖滨带生态系统结构与功能的主要水文控制因子。水位波动的范围、频率和持续时间对湖滨带的物理过程、生物群落结构和生态系统功能起重要调控作用。长江中下游湖泊历史上均与干流相通，其水位波动与长江干流紧密相关。然而，由于江湖阻隔等原因，多数湖泊丧失与长江干流的自然水文连通，水位波动过程发生显著变化，对湖滨带生态系统产生严重不利影响。国际上关于水位波动对湖滨带生态系统的影响研究集中在对生物群落结构影响的描述，对生态系统功能的影响机制研究很少；且大部分研究在欧洲和北美地区开展，我国的研究十份缺乏。为此，项目组拟选择长江中下游不同水位波动过程湖泊开展野外调查，针对湖滨带主要生物类群及能量流动这一主要生态系统功能开展分析，研究水位波动对湖滨带生态系统结构与功能的影响机制，并初步提出维持湖滨带生态系统健康的适宜水位波动型式。

本项目通过对长江中下游13个不同水位波动湖泊（湖区）的野外调查，研究了水位波动对湖滨带主要生物类群及生态系统功能的影响。按照项目计划，完成了项目研究内容。取得的主要结果如下：1）对比分析了不同水位波动湖泊湖滨带的理化环境特征。发现水位波动对湖滨带底质粒径、有机质、凯氏氮、总磷含量均有较大影响，水位波动幅度和平均淹没深度是主要影响因素。2）研究了水位波动对湖滨带主要生物群落的影响。水生植物在中等水位波动幅度下不仅物种多样性达到最大，平均地上生物量也达到最大。水位上升导致湖滨带着生藻类生物量下降。底栖动物种类数、密度及生物量均与水位波动幅度呈负相关关系。3）分析了水位波动对湖滨带食物网结构的影响。湖滨带底栖动物主要以有机碎屑为食，水位波动的变化对底栖动物的食物组成影响不大，但摄食藻类的比例随波动幅度增大而减小。随着水位波动幅度的增大，底栖动物生态位宽度减小，但营养级变化不大。食物网结构与水位波动有较大关系，分析发现链节率随着水位波动幅度的增大而减小。水位波动幅度的增大限制了物种间的相互作用，因而降低了网络的链节率。4）研究了水位波动对湖滨带底栖动物群落食物网能量流动的影响。湖滨带初级生产力在中等程度的波动幅度下达到最大，底栖动物次级生产力则随着波动幅度的增大而快速下降。湖滨带底栖动物食物网能流总量在各湖泊间有较大的差异，且大部分的能流量都集中在少数路径中，各路径能流量变化亦较大。有机碎屑的能流贡献最大，随水位波动幅度的变化保持相对稳定，表明湖滨带底栖动物食物网基础受水位波动的影响不大。动物性饵料的能流贡献在中等幅度的水位波动条件下较大，藻类的能流贡献则随波动幅度的增大而减小。分析发现水位波动型式与系统能流通量有较大关系，近自然波动型式有利于维持湖滨带生态系统的健康，而水库型调控湖泊湖滨带生态系统功能减弱。5）综合分析了水位波动对湖滨带生态系统结构与功能的影响，初步确定水位的近自然波动是维持湖滨带功能的最适型式。已发表SCI论文2篇，1篇SCI论文正在返修，1篇中文核心期刊已接受。