一种结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法技术方案

本发明专利技术属于环境保护领域，具体涉及结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法。本发明专利技术提供一种结合食物网模型以及生物操控技术的航道和非航道不同功能区生态系统修复技术，有效解决现有技术中生态系统食物网重建、合理有序投加以及科学合理评价等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法
本专利技术属于环境保护领域，具体涉及一种结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法。
技术介绍
生态系统由生态关联的功能组组成，所有功能组能够基本覆盖生态系统能量流动的过程，每个功能组的能量输入与输出保持平衡。功能组可以是生态习性相同的种类、重要种类或者重要种类的不同体长年龄组，也包括有机碎屑、浮游植物、浮游动物、底栖生物。生态系统中各个组分之间存在千丝万缕的联系。人类以及自然扰动对生态系统的影响不仅仅在于其直接作用的某几个物种，而是通过系统内部的联系传递到其它的组成部分，进而影响到整个系统的稳定性和完整性。随着经济、社会的快速发展，人类对生态系统的干扰日益严重，我国的许多淡水湖泊、城市内湖生态系统负荷日益加重，生态系统出现显著退化趋势，物种组成下降，生物量减少，优势物种由高营养级向低营养级转变，清洁物种种类数量剧减。生态系统的服务功能也随之下降，水供给不足，水产品供给减少，内陆航运受阻，生态系统的休闲娱乐、净化环境等功能也随之降低，无法满足人类生存与发展的基本需求。鉴于生态系统对人类生存发展的重要性，修复受损生态系统以使其恢复相应的功能，已然成为现阶段的一项重要工作。现有技术主要依靠生物操纵技术对已退化生态系统进行修复重建。生物操纵技术，也称食物网操纵，采用投加一种或多种当地物种，使其发挥在生态系统中的作用，达到改善水体质量、恢复水生态系统的生态平衡的目的；其主要原理是调整鱼群结构，保护和发展滤食性的浮游动物，从而控制藻类的过度生长；其核心是利用浮游动物滤食浮游藻类，增加水体透明度。生物操纵技术是一种纯天然的生态系统修复技术，但在实施过程中发现依靠生物操纵技术对已退化生态系统进行修复重建，种植沉水植物后未能取得预期的修复效果。除此以外，难以确定所投加物种生物量、投加次序，投加顺序直接影响动植物生存条件，若投加顺序不当，可能会导致当前水体情况不适宜该物种存活而造成动植物数量减少甚至于消失，从而导致修复效果变差甚至于水体生态系统恶化。食物网模型以食物网为主线，以建模方式量化生态系统各特征参数，能够较为清晰反映出生态系统的能量流动、营养关系等。利用食物网模型进行生态修复系统重建，通过科学合理的构建一个成熟稳定的食物网结构，找出影响生态系统的关键性物种，通过模型调节关键性生物群落结构，可以用以解决生物操控技术中物种投加量以及物种回收捕捞量等无法解决的问题，为生物操控技术提供科学依据，从而达到改善水体质量、恢复水生态系统的生态平衡的目的。但在该技术在操作中忽略了所投加的物种的投加次序，以及系统修复效果如何更科学有效的进行评价。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法。根据本专利技术的结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法包括以下步骤：根据本专利技术具体实施方式的结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法，所述方法包括以下步骤：S1、采集生态修复区现存物种的种类、数量信息，划分不同功能组；S2、构建食物网(2-1)根据步骤S1获得的现有物种信息，从每一级功能组筛选现存、常见物种，根据生态环境现状调查结果判断是否为现存物，常见物种容易生存繁殖，并能维持生态系统的连续性，(2-2)以在生态修复区中选择的人为干扰少时期的生态系统作为参考基准，确定步骤(2-1)筛选得到的每一级功能组物种的生态学参数，包括生物量、生产力、消耗量、营养捕食关系，录入ECOPATH模型，进行数据拟合、试运行、检验、重组，在生态修复区中选择人为干扰少的时期的生态系统作为参考基准，该生态系统的食物网结构与生态修复重建地目前的食物网结构相似且处于生态修复区域相对成熟稳定状态，以参考基准确定所构建生态系统中食物网各营养级的生物量结构比例关系，确保新构建的食物网处于一个相对成熟稳定状态，以一个人为干扰较少时期的生态系统作为参考基准，对新构建的食物网以模型角度量化各功能组间生物量关系，用以保证新构建的食物网的相对稳定性；(2-3)基于步骤(2-2)获得的Ecopath模型，优化每一级功能组中物种间的生物量结构比例关系，确定消费者最大和最小生态容量，根据Ecopath模型原理，改变某一功能组的生物量会对其EE(生态营养效率)和与之食性相关的功能组参数产生影响，在(2-3)基础上，对消费者生物量比例进行调整，直至模型中任一功能组生态营养效率小于且无限接近于1,此时生物量即为待修复水体的目标生态系统消费者的最大和最小生态容量，确定目标生态系统生态容量，可以确定生态修复区域消费者功能类群最佳生物量区间，且为初期投加消费者功能群奠定基础，(2-4)根据步骤(2-1)确定初始投加物种，以及根据步骤(2-3)确定的消费者最小生态容量，确定初始投加的消费者生物量，；S3、投加筛选得到的物种航道区域植物修复时，投加适应弱光能力强的、优势度大于0.2的物种，且优先投加耐污和兼性植物，同时，优先考虑投加适应弱光能力强的沉水植物，待水体恢复到Ⅳ类水质标准，投加敏感物种，非航道区域投加沉水植物选择优势度大于0.2的物种，且优先投加耐污和兼性植物，待水体恢复到Ⅳ类水质标准，投加敏感物种，水生昆虫与沉水植物同时投加，当水体的溶解氧含量≥3mg/L时，投加软体动物以及滤食性鱼类，当溶解氧含量≥4mg/L时，投加甲壳类、杂食性鱼类和肉食性与肉食性鱼类。S4、利用生态系统模型ECOPATH和水生态系统健康评价指标对水体修复情况进行评估并调整，使所投加物种的生物量处于步骤(2-3)所确定的最小生态容量和最大生态容量之间。根据本专利技术具体实施方式的结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法，划分的功能组包括浮游藻类、底栖藻类、沉水植物、浮游动物、螺类、虾类、其他底栖动物、滤食性鱼类、草食性鱼类、杂食性鱼类、肉食性鱼类及碎屑。根据本专利技术具体实施方式的结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法，参考Ecopath模型评估参数表中成熟度指标对照关系，与目标生态系统进行对比，TPP/TR越接近于1其生态系统越稳定，并结合其他参考指标，例如，总净初级生产力低，总生物量高，连接指数更高，杂食系数更高。若修复后生态系统Ecopath模型参数优于目标生态系统参数，认为目标生态系统的生态向良好趋势发展，达到修复效果；若修复后生态系统Ecopath模型参数劣于目标生态系统参数，则进行进一步调控。根据本专利技术具体实施方式的结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法，步骤S3中，利用优势度公式Y＝ni/N*fi进行优势种的判断，其中，fi为第i个种在各样方中出现频率，ni为群落中第i个种在空间中的个体数量，N为群落中所有种的个体数总和，Y为优势度。根据本专利技术具体实施方式的结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法，物种投加后，利用ECOPATH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/nS1、采集生态修复区现存物种的种类、数量信息，划分不同功能组；/nS2、构建食物网/n(2-1)根据步骤S1获得的现有物种信息，从每一级功能组筛选现存、常见物种，/n(2-2)以在生态修复区中选择的人为干扰少时期的生态系统作为参考基准，确定步骤(2-1)筛选得到的每一级功能组物种的生态学参数，包括生物量、生产力、消耗量、营养捕食关系，录入ECOPATH模型，进行数据拟合、试运行、检验、重组，/n(2-3)基于步骤(2-2)获得的Ecopath模型，基于所述Ecopath模型，通过对消费者生物量比例进行调整，优化每一级功能组中物种间的生物量结构比例关系，直至模型中任一功能组生态营养效率小于且无限接近于1，此时生物量即为待修复水体的目标生态系统消费者的最大和最小生态容量，/n(2-4)根据步骤(2-1)确定初始投加物种，以及根据(2-3)确定的消费者最小生态容量确定初始投加生物量；/nS3、按次序投加筛选得到的物种，/n首先投加沉水植物以及水生昆虫，然后投加软体动物以及滤食性鱼类，再次投加甲壳类、杂食性鱼类和肉食性与肉食性鱼类，/n航道区域植物修复时，投加适应弱光能力强的、优势度大于0.2的物种，且优先投加耐污和兼性植物，同时，优先考虑投加适应弱光能力强的沉水植物，待水体恢复到Ⅳ类水质标准，投加敏感物种，/n非航道区域投加沉水植物选择优势度大于0.2的物种，且优先投加耐污和兼性植物，待水体恢复到Ⅳ类水质标准，投加敏感物种；/nS4、利用生态系统模型ECOPATH和水生态系统健康评价指标对水体修复情况进行评估并调整，使所投加物种的生物量处于步骤(2-3)所确定的最小生态容量和最大生态容量之间。/n...

【技术特征摘要】
1.一种结合食物网模型以及生物操控技术的不同功能区生态系统修复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、采集生态修复区现存物种的种类、数量信息，划分不同功能组；
S2、构建食物网
(2-1)根据步骤S1获得的现有物种信息，从每一级功能组筛选现存、常见物种，
(2-2)以在生态修复区中选择的人为干扰少时期的生态系统作为参考基准，确定步骤(2-1)筛选得到的每一级功能组物种的生态学参数，包括生物量、生产力、消耗量、营养捕食关系，录入ECOPATH模型，进行数据拟合、试运行、检验、重组，
(2-3)基于步骤(2-2)获得的Ecopath模型，基于所述Ecopath模型，通过对消费者生物量比例进行调整，优化每一级功能组中物种间的生物量结构比例关系，直至模型中任一功能组生态营养效率小于且无限接近于1，此时生物量即为待修复水体的目标生态系统消费者的最大和最小生态容量，
(2-4)根据步骤(2-1)确定初始投加物种，以及根据(2-3)确定的消费者最小生态容量确定初始投加生物量；
S3、按次序投加筛选得到的物种，
首先投加沉水植物以及水生昆虫，然后投加软体动物以及滤食性鱼类，再次投加甲壳类、杂食性鱼类和肉食性与肉食性鱼类，
航道区域植物修复时，投加适应弱光能力强的、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖，郭思雅，陈泽豪，严俊，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11