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水位波动对鄱阳湖越冬白鹤及其他水鸟的影响研究

作　者: 贾亦飞
导　师: 雷光春
学　校: 北京林业大学
专　业: 自然保护区学
关键词: 鄱阳湖水鸟群落取食集团白鹤广义加性模型水位行为
分类号: S865.3
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

水文过程及其对湿地功能影响的研究一直是湿地生态学研究的核心内容之一,对于理解湿地生态过程、生态系统组分和生态系统服务具有重要意义。鄱阳湖是我国最重要的迁徙水鸟越冬地,至少有14种濒危越冬水鸟在此越冬,并有27种以上的越冬水鸟超过其全球种群的1%,其中极危物种白鹤在此越冬的数量达到其全球种群数量的98%以上。三峡大坝的运行对下游河道及通江湖泊湿地生态系统产生了重大影响,引起了国内外各界的高度重视。关注的核心问题是水位变化对候鸟栖息地的影响。因此,正确认识水位变化对湿地及越冬候鸟的影响,以及越冬候鸟对环境变化的响应是鄱阳湖湿地保护迫切需要解决的关键科学问题。本文通过收集和整理1998-2013年鄱阳湖环湖鸟类调查数据,选择鄱阳湖栖息地、植被和水鸟特征等参数,建立了鄱阳湖水位-栖息地-越冬水鸟关系的耦合模型；并通过2010-2013年间对越冬候鸟的野外观察、对其食物资源的样方调查与样品分析、运用模型模拟分析等手段,揭示白鹤及其他越冬水鸟对鄱阳湖水位波动的响应,得到了以下主要结果：(1)不同的水位波动范围,对不同的越冬水鸟栖息地及其食物资源有不同的影响。维持鄱阳湖水鸟栖息地的冬季水位下限为8.2-8.8m(吴淞高程,下同),夏季的最高水位不能高于17.4m。鄱阳湖越冬水鸟五个不同取食集团(取食茎块组、取食草组、取食种子组、取食无脊椎动物组和取食鱼类组)的最优冬季水位下限分别为：>8.5m;>8.3m;7.2-8.4m;<8.8m;<8.4m,夏季最高水位分别为：-；-；<17.6m；<17.4m；<17.4m,其中最高水位对第一和第二集团没有影响。鄱阳湖的旗舰物种白鹤的最优水位在冬季为8.7-10.2m之间,夏季水位不能高于19.5m。影响五个取食集团水位的不同的原因并不一致。(2)以1983-2012年鄱阳湖国家级保护区白鹤越冬种群数据以及相对应的环境数据,建立了鄱阳湖白鹤的空间状态(SSM)模型,得出了全球白鹤东部种群近30年的种群增长率为4.08%,从1983-1984越冬季的840只到2011-2012年越冬季4315只,平均为2134±827(平均值±标准差)只。(3)不利的水位会显著降低白鹤食物资源苦草茎块密度。2011年1月调查到蚌湖和大湖池苦草冬芽密度分别为1.24个/m2和0.17个/m2。2011年5月和2012年5月调查苦草幼苗和芽的平均密度分别为18.2±13.6个和38.6±38.8个,两年密度显著不同(p<0.001)(4)本文首次报道了2010-2011年越冬季白鹤大规模上草洲觅食的现象。白鹤在鄱阳湖通常在浅水湖泊和泥滩中以苦草冬芽为主要食物。2010年冬,苦草冬芽资源短缺,白鹤从浅水湖泊和泥滩地转移至浅水湖泊间的苔草草洲取食下江委陵菜的直根,白鹤越冬行为与其在浅水湖泊中呈差异显著(p=0.008),其中觅食时间较在浅水湖泊里显著缩短(p<0.001),但是警戒行为显著增加(p<0.001)。而水位正常的2011年,并且没有大规模上草洲觅食的现象。白鹤主要食物苦草冬芽、老鸦瓣和下江委陵菜。对这三种食物资源各种营养成分分析表明,三者营养成分差异显著(p<0.001),但是营养物质的多少并不是白鹤取食的首要原因。白鹤在正常年份会选择最优栖息地栖息并取食苦草茎块,仅仅在苦草资源短缺情况下,才会改变其栖息地和食性来度过难关。本研究建议的高水位时期和低水位时期的最优水位是对白鹤及鄱阳湖水鸟群落的保护具有重要意义。广义加性模型的结果显示无论是低水位时期还是高水位时期,高的水位都可能对种群产生消极影响。长江水位和鄱阳湖支流水位之间的动态平衡是影响鄱阳湖水位波动的主要驱动力,尤其是在三峡大坝运行后江湖关系的变化,会对鄱阳湖越冬水鸟生存产生潜在的威胁。本研究的发现对拟修建的鄱阳湖水利枢纽工程,以及整个流域尺度上的大坝水位调度具有重要的参考价值。同时,还揭示了白鹤在不利环境下具有主动适应的能力,但是适应新的栖息地对于白鹤并非最佳选择,一旦条件改善白鹤会选择其最优栖息地进行觅食。本文的创新点为首次应用定量化数据来分析鄱阳湖水鸟与水位波动的关系,并且分别得出鄱阳湖不同取食集团和旗舰物种白鹤在夏季和冬季的水位需求,同时验证得到白鹤栖息地选择是符合最优觅食理论的。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-9
目录  9-13
第一章前言  13-24
  1.1 湿地生态系统与湿地生物多样性  13-17
    1.1.1 湿地生态系统及其关键驱动因子  13-14
    1.1.2 湿地生物多样性  14-15
    1.1.3 水文节律与水鸟的关系  15-16
    1.1.4 水文管理  16-17
  1.2 白鹤研究进展  17-18
    1.2.1 白鹤生物学特征  17-18
    1.2.2 白鹤生态学特征  18
  1.3 长江中游湿地的历史变迁与江湖关系变化  18-22
    1.3.1 长江中游通江湖泊的特点与江湖关系  18-20
    1.3.2 三峡大坝运行与江湖关系变化  20-21
    1.3.3 鄱阳湖水利枢纽工程简介及其争议焦点  21-22
  1.4 关键科学问题及其研究意义  22-24
    1.4.1 科学问题  22
    1.4.2 研究目的与意义  22
    1.4.3 技术路线  22-24
第二章研究地概况  24-31
  2.1 前言  24-27
    2.1.1 鄱阳湖简介  24-25
    2.1.2 鄱阳湖国家级自然保护区简介  25-27
  2.2 鄱阳湖水位波动和三峡大坝对其的影响  27-31
    2.2.1 鄱阳湖水位波动  27-29
    2.2.2 江湖关系改变后鄱阳湖水位波动变化  29-31
第三章鄱阳湖植被特征及水位变化对白鹤食物的影响  31-38
  3.1 前言  31-34
  3.2 研究方法  34-35
    3.2.1 白鹤食源植物调查方法  34
    3.2.2 食物营养成分分析  34-35
  3.3 结果和讨论  35-38
    3.3.1 白鹤食源植物种群密度  35-36
    3.3.2 白鹤食源植物营养成份  36-38
第四章水位变化对鄱阳湖越冬水鸟及其空间分布的影响  38-49
  4.1 前言  38
  4.2 研究方法  38-41
    4.2.1 水鸟调查方法  38-40
    4.2.2 鹤类的种群数量的调查  40
    4.2.3 取食集团分类  40-41
  4.3 结果  41-49
    4.3.1 鄱阳湖越冬水鸟及其物种多样性  41-43
    4.3.2 鹤类种群分布  43-45
    4.3.3 越冬水鸟分布与湿地类型的空间耦合关系  45-49
第五章水位变化对鄱阳湖不同取食集团水鸟的影响  49-67
  5.1 前言  49-50
  5.2 研究方法  50-54
    5.2.1 研究地概况  50-51
    5.2.2 越冬水鸟数量统计  51
    5.2.3 越冬水鸟取食集团分组  51-52
    5.2.4 环境数据收集和准备  52
    5.2.5 模型拟合和选择  52-54
  5.3 结果  54-61
    5.3.1 水鸟总体水平模型  55-57
    5.3.2 取食集团水平模型  57-61
  5.4 讨论  61-65
  5.5 小结  65-67
第六章鄱阳湖水位变化对于白鹤栖息地选择的影响  67-83
  6.1 前言  67-69
  6.2 研究方法  69-73
    6.2.1 研究地概况  69-71
    6.2.2 白鹤不同栖息地种群数量  71
    6.2.3 白鹤食物资源调查  71-72
    6.2.4 白鹤行为观察  72
    6.2.5 数据分析  72-73
  6.3 结果  73-79
    6.3.1 白鹤种群数量及其分布  73
    6.3.2 白鹤不同食源植物种群密度  73-74
    6.3.3 不同栖息地白鹤行为  74-79
  6.4 讨论  79-82
    6.4.1 白鹤选择草洲的原因  79-80
    6.4.2 草洲与浅水湖泊栖息地白鹤行为比较  80-81
    6.4.3 草洲对于白鹤生存的重要性  81-82
    6.4.4 鄱阳湖对白鹤及其他鹤类的重要性  82
  6.5 小结  82-83
第七章鄱阳湖水位变化对白鹤种群的影响  83-98
  7.1 前言  83-84
  7.2 研究方法  84-89
    7.2.1 越冬白鹤种群数据  84
    7.2.2 环境变量  84-85
    7.2.3 统计建模  85-86
    7.2.4 模型选择和假设检验  86-87
    7.2.5 建模后分析  87-89
  7.3 结果和讨论  89-96
    7.3.1 白鹤在鄱阳湖保护区的种群动态  89
    7.3.2 长期种群动态变化处理及观测误差  89-93
    7.3.3 环境变量对于种群增长率的影响  93
    7.3.4 鄱阳湖白鹤水位需求  93-96
  7.4 小结  96-98
第八章结论及水位管理建议  98-103
  8.1 结论  98-99
  8.2 水位管理建议  99-100
  8.3 展望  100-103
参考文献  103-116
个人简介  116-117
导师简介  117-118
获得成果目录  118-119
致谢  119-121
附录一 PLNNR越冬水鸟同步调查数量及取食集团分类  121-125
附录二应用GAM模型拟合得到的各组取食集团水鸟的结果  125-130
附录三应用冬季各组水鸟的最佳模型对该组水鸟拟合后的种群估计  130

水位波动对鄱阳湖越冬白鹤及其他水鸟的影响研究

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