基于EwE模型的草魚綜合養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)研究.pdf

1、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

2、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(dòng)、各功能組間的相互關(guān)系等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3、和功能特征，初步建立了不同養(yǎng)殖模式的評價(jià)方法和評價(jià)指標(biāo)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.草魚-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(gè)具有14個(gè)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(gè)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

4、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(dòng)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(dòng)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

5、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(dòng)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

6、了一個(gè)具有15個(gè)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(shí)際上也是主要由3個(gè)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(shí)，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

7、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(dòng)物、枝角類和輪蟲、原生動(dòng)物與搖蚊幼蟲以及原生動(dòng)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(gè)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

8、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僮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(dòng)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％，F(xiàn)inn's平均路徑長度為2.711（不含碎屑組）?；旌蠣I養(yǎng)效應(yīng)和營養(yǎng)物質(zhì)流動(dòng)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(shí)引進(jìn)一些

9、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(jià):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

10、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(shí)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，

11、再下降到GSS模式的10060 g.m2.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％、30

12、0％、400％和500％五個(gè)放養(yǎng)密度梯度和75％、100％、125％、150％、175％和200％六個(gè)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(huì)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-2y

13、ear-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-2year-1逐漸增至6225 g m-2year-1，被營養(yǎng)級Ⅱ攝食的量從2010 g m-2year-1逐漸增至9715 g m-2year-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(dòng)，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