本文關(guān)鍵詞：基于EwE模型的草魚綜合養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)研究

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【摘要】：本論文利用EwE (Ecopath with Ecosim)模型軟件和建模方法,首先對草魚、鰱魚和鯉魚混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建了模型,對草魚、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、各功能組間的相互關(guān)系等進(jìn)行了綜合量化分析,對EwE模型在養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。然后根據(jù)研究成果,在草魚、鰱魚和蝦綜合養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)開展了進(jìn)一步的研究,對EwE模型在養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了進(jìn)一步的探索,在對草魚、鰱魚和蝦綜合養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特征進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,對養(yǎng)殖池塘結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了建議。隨后又通過分別對不同草魚綜合養(yǎng)殖模式生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行模型構(gòu)建和分析,對不同養(yǎng)殖模式的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益等進(jìn)行了比較。最后根據(jù)已經(jīng)建立的草魚、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的EwE模型,模擬了在不同養(yǎng)殖密度和投餌率情況下系統(tǒng)的變化情況。通過上述研究,證明了EwE模型完全可以作為養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)研究和管理規(guī)劃的一種有力工具和方法,闡明了草魚不同綜合養(yǎng)殖模式下生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)流動、各功能組間的相互關(guān)系等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能特征,初步建立了不同養(yǎng)殖模式的評價方法和評價指標(biāo)。主要研究結(jié)果如下：1.草魚一鰱-鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的EwE模型分析：采用EwE模型軟件構(gòu)建了一個具有14個生物功能組的草魚、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)EwE模型,對草魚、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特征進(jìn)行了綜合量化分析。結(jié)果表明,草魚、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)主要由3個營養(yǎng)級構(gòu)成。從營養(yǎng)物質(zhì)流量看,營養(yǎng)級Ⅰ流量最大,占系統(tǒng)總流量(TST)的56.90%,營養(yǎng)級Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的總流量隨其營養(yǎng)級的增加而遞減,分別為34.45%、8.20%、0.44%和0.003%。枝角類和輪蟲的餌料重疊指數(shù)接近1,表明二者的食物來源具有極高的相似性,橈足類與枝角類、橈足類與輪蟲之間也存在一定的相似性,其餌料重疊指數(shù)約為0.6。橈足類與枝角類、輪蟲與原生動物的捕食者重疊指數(shù)超過0.8,表明這些功能組之間被相似的捕食者所攝食。食物網(wǎng)和營養(yǎng)級之間營養(yǎng)流動分析表明草、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)流通的主要途徑包括從浮游植物開始的牧食鏈、從碎屑開始的腐食鏈和從飼料開始的飼料鏈。從生態(tài)營養(yǎng)學(xué)效率(EE值)看,除螺類的EE值為零外,大部分功能組的EE值都較高,表明系統(tǒng)中大部分功能組都得到了較好的利用。碎屑在草、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)中具有十分重要的作用,其主要來源是細(xì)菌、原生動物和浮游植物,而且碎屑的EE值較高(水中碎屑組為0.903,底泥碎屑組為0.551),表明大部分的碎屑重新進(jìn)入食物鏈循環(huán)得到了再利用。2.草魚-鰱-蝦綜合養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)模型構(gòu)建與分析：采用EwE模型軟件構(gòu)建了一個具有15個生物功能組的草魚、鰱和凡納濱對蝦綜合養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)EwE模型,對草魚、鰱和凡納濱對蝦綜合養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能特征進(jìn)行了綜合量化分析。結(jié)果表明,草魚、鰱和凡納濱對蝦養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)實際上也是主要由3個營養(yǎng)級構(gòu)成,營養(yǎng)級Ⅰ由初級生產(chǎn)者(包括不同粒徑大小的浮游植物)和碎屑(包括人工飼料和碎屑組)占據(jù),而橈足類和凡納濱對蝦可歸并為營養(yǎng)級Ⅲ,其他功能組則屬于營養(yǎng)級Ⅱ。同時,有效營養(yǎng)級分析表明,有效營養(yǎng)級最高的為凡納濱對蝦功能組,值為3.14。生態(tài)位重疊分析結(jié)果顯示在功能組枝角類和原生動物、枝角類和輪蟲、原生動物與搖蚊幼蟲以及原生動物與輪蟲之間具有較相似的食物來源,餌料重疊指數(shù)都超過了0.7。橈足類與輪蟲、枝角類與輪蟲以及橈足類與枝角類的捕食者重疊指數(shù)也超過了0.7,表明這些功能組之間存在相似的天敵捕食者。而枝角類和輪蟲兩個功能組的餌料重疊指數(shù)和捕食者重疊指數(shù)都接近1,說明二者的生態(tài)位重疊程度很高。不同粒徑浮游植物貢獻(xiàn)分析表明,較小粒徑的浮游植物具有較高的生產(chǎn)量,但較大粒徑的浮游植物更易于被更高營養(yǎng)級所攝食,因此浮游植物組的EE值隨著粒徑的增大而增加。碎屑來源組成分析表明細(xì)菌、原生動物組和浮游植物(包括不同粒徑大小的功能組)是碎屑組的主要來源,分別占碎屑組來源的50.53%,21.91%和14.77%。此外,系統(tǒng)的Finn's循環(huán)指數(shù)為47.25%,Finn's平均路徑長度為2.711(不含碎屑組)。混合營養(yǎng)效應(yīng)和營養(yǎng)物質(zhì)流動分析結(jié)果表明,在目前的養(yǎng)殖模式下,可適當(dāng)增加草魚的放養(yǎng)密度,同時引進(jìn)一些其他魚類(如青魚和鳙魚),以充分挖掘系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力,提高系統(tǒng)的綜合效益。3.基于EwE模型的多營養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖(IMTA)模式評價：以三種草魚養(yǎng)殖模式為例：利用EwE模型軟件綜合經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和環(huán)境等因素對草魚單養(yǎng)(G)、草魚-鰱綜合養(yǎng)殖(GS)和草魚-鰱-蝦綜合養(yǎng)殖(GSS)三種草魚池塘養(yǎng)殖模式進(jìn)行了建模分析。結(jié)果顯示,通過在草魚養(yǎng)殖池塘中加入鰱、蝦等養(yǎng)殖種類,即多營養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖方式,不僅可提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益,還可以大大提高系統(tǒng)初級生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)換效率,不同營養(yǎng)級間(特別是TL2)的傳輸效率,從而使系統(tǒng)內(nèi)各功能組的生態(tài)營養(yǎng)學(xué)效率也得到大大提高。初級生產(chǎn)流入營養(yǎng)級Ⅱ的比例從41.9%(G)上升到44.1%(GS),再到61.5%(GSS)。TL2的TE值從G組的15.9%逐漸上升到GS組的19.1%,再到GSS組的23.5%。同時由于碎屑流和殘留碎屑的減少,碎屑量從G模式的16020 g.m-2.year-1,下降到GS模式的13210g.m-2.year-1,再下降到GSS模式的10060 g.m-2.year-1。殘留在環(huán)境中的碎屑量從G模式的2381 g.m-2.year-1下降到GSS模式的990.1 g.m-2.year-1和GS模式748.3g.m-2.year-1,顯著地減輕了養(yǎng)殖生產(chǎn)對環(huán)境的負(fù)荷,產(chǎn)生良好的環(huán)境效益。4.放養(yǎng)密度和投飼率對草-鰱-鯉養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)影響的模擬研究：根據(jù)已建立的草-鰱-鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)EwE模型,按目前的養(yǎng)殖模式分別設(shè)置100%、200%、300%、400%和500%五個放養(yǎng)密度梯度和75%、100%、125%、150%、175%和200%六個投飼率梯度,分析放養(yǎng)密度和投飼率對草-鰱-鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明,隨著放養(yǎng)密度的增加,各功能組生物量都會不同程度的增加,其中增長幅度最大的是浮游植物,其次是水中細(xì)菌,而橈足類則是增長最小的功能組。浮游植物的生物量和營養(yǎng)物質(zhì)流也顯著增加,總初級生產(chǎn)(TPP: Total primary production)從3298 g m-2 year-1逐漸增至15940 g m-2year-1,相應(yīng)地,流向碎屑組的量從1288 g m-2 year-1逐漸增至6225 g m-2 year-1,被營養(yǎng)級Ⅱ攝食的量從2010 g m-2 year-1逐漸增至9715 g m-2 year-1.碎屑在環(huán)境中的殘留量隨著放養(yǎng)密度的增加也隨之增加,水中碎屑和底泥碎屑的主要來源組分也沒有大的變動,但各功能組對碎屑的貢獻(xiàn)有所變化。增加投飼率將對系統(tǒng)內(nèi)各功能組的生態(tài)營養(yǎng)學(xué)效率產(chǎn)生復(fù)雜的影響,其中對人工飼料和水中碎屑組的影響尤為顯著,隨著投飼率的增加,將大幅降低人工飼料的餌料利用率,同時大幅增加環(huán)境負(fù)荷。在目前投飼率的基礎(chǔ)上,降低投飼率有利于浮游植物總初級生產(chǎn)(TPP)的增加。增加投飼率雖然浮游植物TPP也會有所上升,但將減少浮游植物被營養(yǎng)級11攝食的量,從而使更多的初級生產(chǎn)流向碎屑組,增加環(huán)境負(fù)荷,同時養(yǎng)殖系統(tǒng)碎屑的來源組成也會發(fā)生較大的變化。
【關(guān)鍵詞】：生態(tài)系統(tǒng) 草魚(Ctenopharyngodon idella) 模型 EwE(Ecopath withEcosim) 模式 放養(yǎng)密度 投飼率 模擬
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S965.1
【目錄】：

• 摘要5-8
• Abstract8-17
• 0 前言17-18
• 1 文獻(xiàn)綜述18-32
• 1.1 模型在生態(tài)學(xué)研究中的發(fā)展與應(yīng)用18-23
• 1.1.1 種群動態(tài)模型19-20
• 1.1.2 生物地球化學(xué)模型20-21
• 1.1.3 生態(tài)毒理學(xué)模型21-22
• 1.1.4 網(wǎng)絡(luò)模型22-23
• 1.2 EwE模型及其在水域生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用23-29
• 1.2.1 EwE模型的組成和基本功能24-25
• 1.2.2 EwE模型的基本原理25
• 1.2.3 建立EwE模型的主要步驟25-27
• 1.2.4 EwE模型在水域生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用27-29
• 1.3 池塘綜合養(yǎng)殖模式研究現(xiàn)狀29-32
• 2 草魚-鰱-鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的EwE模型分析32-49
• 2.1 引言32
• 2.2 材料和方法32-36
• 2.2.1 研究對象32-33
• 2.2.2 模型構(gòu)建33-34
• 2.2.3 模型平衡34-36
• 2.2.4 模型可信度的評價36
• 2.3 結(jié)果36-45
• 2.3.1 生態(tài)營養(yǎng)學(xué)效率(EE)37
• 2.3.2 營養(yǎng)級結(jié)構(gòu)37-39
• 2.3.3 營養(yǎng)級間的物質(zhì)流動39-40
• 2.3.4 食物鏈分析40-41
• 2.3.5 生態(tài)位重疊和混合營養(yǎng)效應(yīng)分析41-44
• 2.3.6 系統(tǒng)的總體特征44-45
• 2.4 討論45-49
• 2.4.1 草魚、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)流通的主要途徑45-46
• 2.4.2 草魚、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)碎屑流分析46-47
• 2.4.3 草魚、鰱和鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)功能組間的相互關(guān)系47-49
• 3 草魚-鰱-蝦綜合養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)模型構(gòu)建與分析49-64
• 3.1 引言49
• 3.2 材料和方法49-53
• 3.2.1 研究對象49-50
• 3.2.2 模型構(gòu)建50-53
• 3.2.3 模型平衡53
• 3.3 結(jié)果53-59
• 3.3.1 生態(tài)營養(yǎng)學(xué)效率(EE)53
• 3.3.2 營養(yǎng)級結(jié)構(gòu)53-55
• 3.3.3 營養(yǎng)級間的物質(zhì)流動55-56
• 3.3.4 食物鏈分析56-57
• 3.3.5 生態(tài)位重疊和混合營養(yǎng)效應(yīng)分析57-59
• 3.4 討論59-64
• 3.4.1 碎屑流60-61
• 3.4.2 不同粒徑浮游植物貢獻(xiàn)分析61-62
• 3.4.3 養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)優(yōu)化62-64
• 4 基于EwE模型的多營養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖(IMTA)模式評價：以三種草魚養(yǎng)殖模式為例64-75
• 4.1 引言64-65
• 4.2 材料與方法65-66
• 4.2.1 實驗設(shè)計65-66
• 4.2.2 模型構(gòu)建66
• 4.2.3 數(shù)據(jù)來源66
• 4.3 結(jié)果與討論66-74
• 4.3.1 產(chǎn)出與效益比較67-68
• 4.3.2 生態(tài)營養(yǎng)學(xué)效率(EE)比較68-69
• 4.3.3 初級生產(chǎn)力比較69-70
• 4.3.4 傳遞效率(TE)比較70-73
• 4.3.5 碎屑流比較73-74
• 4.4 結(jié)論74-75
• 5 放養(yǎng)密度和投飼率對草-鰱-鯉養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)影響的模擬研究75-93
• 5.1 引言75-76
• 5.2 材料與方法76
• 5.2.1 放養(yǎng)密度對草-鰱-鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的影響模擬76
• 5.2.2 投飼率對草-鰱-鯉混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的影響模擬76
• 5.3 結(jié)果與分析76-90
• 5.3.1 增加放養(yǎng)密度對其他功能組的影響76-78
• 5.3.2 放養(yǎng)密度對初級生產(chǎn)營養(yǎng)物質(zhì)流的影響78-79
• 5.3.3 放養(yǎng)密度對碎屑流的影響79-83
• 5.3.4 不同投餌率對各功能組生態(tài)學(xué)營養(yǎng)效率(EE)的影響83-85
• 5.3.5 不同投餌率對初級生產(chǎn)力營養(yǎng)物質(zhì)流的影響85
• 5.3.6 不同投飼率對碎屑流的影響85-90
• 5.4 討論90-93
• 5.4.1 放養(yǎng)密度對養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)的影響90-91
• 5.4.2 投飼率對養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)的影響91-93
• 參考文獻(xiàn)93-111
• 致謝111-112
• 個人簡歷112-113
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文113

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周波;基于EwE模型的草魚綜合養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

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本文編號：773241