山地河流潜流层型无脊椎动物生态学研究.pdfVIP

Research on Macroinvertebrate Ecology of Hyporheic Zone in Mountain River A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Doctor ’s Degree of Engineering By Zhang Yuewei Supervised by Prof. Xingzhong Yuan Specialty：Environmental Science and Engineering College of Resources and Environmental Science of Chongqing University, Chongqing, China MAY, 2015 中文摘要 摘 要 潜流层是河流地表水和地下水相互作用的生态界面，具有不同于地表流水生 态系统和黑暗界面地下水生态系统的特征，生物多样性丰富而独特，是河流生态 系统的重要组成部分。在潜流层生物相中，大型无脊椎动物位于潜流层食物网的 顶层，直接影响着潜流层物质和能量动态，是河流健康潜在的指示生物，调节着 潜流层的生物地化过程，发挥着环境净化和生态缓冲等多种生态服务功能，对溪 流生态系统健康维持具有至关重要的作用。本论文以典型的山地河流—黑水滩河 为例，开展潜流层野外调查和定位试验，系统地研究了山地河流潜流层大型无脊 椎动物生态学特征，研究涉及潜流层生境特征、潜流层大型无脊椎动物群落组成 和时空分布、大型无脊椎动物在潜流层中的拓殖过程、环境因素对大型无脊椎动 物群落的影响以及潜流层大型无脊椎动物与底栖动物的差异分析等，得到的主要 研究结论如下： (1) 对6 个断面 10 个表征潜流层生境特征的参数进行分析，结果表明该河段 潜流层沉积物主要为砾石和卵石，各断面非均匀度差异不显著，百分比细砂含量 范围波动不大，为4.59~11.97% ；垂向渗透系数范围为0.15~0.73 mm/s，S1 断面和 S4、S6 存在显著差异；各断面的垂向水力梯度均为负值，表明调查断面均为下降 流区域；对比河流表层水和潜流层间隙水的理化指标，发现潜流层间隙水的 pH 、 溶解氧和电导率均小于河流表层水，除S5 断面外温度也符合这个规律；间隙水温 度与河流表层水温度有较强相关性，且受气温影响。对各断面潜流层生境指标进 行PCA 分析，结果表明非均匀度、百分比细砂含量、中值粒径、垂向渗透系数和 温度等5 个参数能较全面的反映潜流层沉积物、间隙水和潜流交换的特征。 (2) 对不同季节潜流层大型无脊椎动物群落的研究表明：3 个季节共采集大型 无脊椎动物27 种，其中夏季22 种，冬季和春季各16 种。各季节水生昆虫种类所 占比例均较高，分别为夏季81.8%、冬季75.0%和春季62.5%；夏季群落密度显著 低于冬季和春季，春季最高；冬季群落生物量显著高于夏季和春季，夏季最低；3 个季节群落的物种丰富度指数、Shannon-Wiener 多样性指数和Pielou 均匀度指数 均没有显著性差异。空间分布上，大型无脊椎动物的密度和丰富度均呈现随潜流 层深度增加而降低的趋势，大多数个体均分布在0-20 cm 深度，呈现出明显的垂直 空间梯度分布规律。群落以滤食者和收集者所组成的集食者为绝对优势功能群。 潜流层无脊椎动物的相互作用、生活史策略和潜流层的理化条件影响着潜流层大 型无脊椎动物的群落结构和时空分布。 (3) 通过原位包埋人工基质方法研究大型无脊椎动物在潜流层中的拓殖过程， I 重庆大学博士学位论文 结果表明，群落个体密度在7~29 d 呈 “J ”型增长，在29 d 后骤然降低，55 d 后 呈波动趋势；物种丰富度在1~29