一种底栖生物生境多样性评价方法与流程

本发明属于生境评价，尤其涉及一种底栖生物生境多样性评价方法。

背景技术：

1、底栖生物是食物链网的重要环节，也是鱼类的主要食源，但底栖生物种群繁多，不同物种水文需求差异性较大，难以准确量化其生境偏好，不利于底栖生物多样性的保护修复。目前相关研究均以生境适宜度评价为主，即通过量化某类或部分种群的适宜水文条件，设定不同时段的生境保护目标，进而确定水库下泄水量过程。而生境多样性评价多用于鸟类栖息地保护及湿地生境功能提升等相关研究，目前尚缺乏关于底栖生物的生境多样性研究，因此如何实现底栖生物生境多样性评价是本领域亟需解决的技术问题，对于本领域的研究至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种底栖生物生境多样性评价方法，以解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明公开一种底栖生物生境多样性评价方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤1、确定研究河段底栖生物各生境要素的适宜范围：通过调查与资料整理，获取研究河段不同生境要素下的底栖生物的物种丰度和生物量；采用加权平均法计算底栖生物各生境要素最适值及适宜范围，所述加权平均法计算公式如下：

5、

6、式中：xw为生境要素的最适值；xi为采样点i的生境要素值；xsd为生境要素的加权标准差，即生境要素的适宜范围；ni为采样点i某物种的个体数；

7、步骤2、划分生境类型：将各生境要素的适宜范围划分成不同的区间，将各生境要素的不同区间进行排列组合，形成多种不同生境类型；

8、步骤3、计算生境多样性指数：测量河道地形数据和水位沿程变化，构建研究河段水动力模型，将研究河段划分为网格，获取研究河段各网格的生境要素分布，进而得到各网格所属的生境类型，统计研究河段网格的总数量以及河段内不同生境类型的数量，计算生境多样性指数，计算公式为：

9、

10、式中：hdi为生境多样性指数；qa为第a种生境类型的网格数量占研究河段网格总数量的比例；a为研究河段内所有生境类型的数量；

11、步骤4、生境多样性与生物多样性相关性分析：在研究河段选取多个相同长度的实验单元河段，开展底栖生物原位对比观测实验，计算各实验单元河段的生物多样性指数与生境多样性指数，分析生物多样性指数与生境多样性指数相关性；所述生物多样性指数包括margalef指数以及shannon-wiener指数，计算公式为：

12、dma＝(s-1)/lnn)(4)

13、

14、式中：dma为margalef指数；s为物种总数；n为所有物种的个体数之和；h为shannon-wiener指数；pj为第j种的个体数量占所有物种个体总数的比例；

15、步骤5、确定研究河段的生态流量过程：利用研究河段水动力模型，设定不同的下泄流量，得到不同流量下研究河段的生境多样性指数变化曲线即流量-生境多样性曲线；分析不同流量下研究河段的生境多样性指数变化规律，得到流量与生境多样性指数之间的关系，确定研究河段的生态流量过程。

16、进一步的是，步骤1中所述生境要素包括水深、流速、底质粒径。

17、进一步的是，步骤2中所述将各生境要素的适宜范围划分成不同的区间具体为：

18、水深按照以下梯度进行划分：0～0.2m、0.2～0.4m、0.4～0.6m、0.6～1m、1m以上；流速按照以下梯度进行划分：0～0.1m/s、0.1～0.3m/s、0.3～0.6m/s、0.6～1m/s、1m/s以上；底质粒径根据不同的底质类型进行划分：泥沙类型底质粒径为0～10mm，圆石类型底质粒径为10～64mm，卵石类型底质粒径为64～250mm卵石，漂石类型底质粒径为250mm以上。

19、进一步的是，步骤4中所述开展底栖生物原位对比观测实验具体过程为：

20、选择多个生境类型不同的区域，各区域长度相同，每个区域定义为一个独立的实验单元河段；定量采集各生境类型的底栖生物，在实验单元河段内，沿水流方向每隔固定长度选取一断面，测量并记录每个断面不同水深区间内的流速；根据现场测量结果，比选、确定各生境类型的采样位置，即在各水深区间内选择不同流速的点位采集，以确保覆盖不同生境类型，每种生境类型采集不低于3网，记录采集点位的水深、流速及底质粒径。

21、进一步的是，采集各生境类型的底栖生物时，依据《生物多样性观测技术导则·淡水底栖生物大型无脊椎动物》执行，在各生境区间内选用0.5×0.5m索伯网进行采集。索伯网打开立直90度，分别放置在面朝上游方向0.2、0.4、0.6m深的水中，将网兜内较大的石块清洗干净，将其上附着的所有大型底栖生物全部洗入网兜内，搅动采样框内的所有底质，利用水流冲力将所有底质与底栖生物样本采入采样网兜内，采集的不同生境类型的样品分别存放，加液体5％甲醛封瓶保存。

22、进一步的是，步骤5中所述确定研究河段的生态流量过程具体为：当hdi值较小时，对应流量下适宜底栖生物生存的生境条件较少，反之，则该流量下适宜底栖生物生存的生境条件较多；当曲线出现拐点时，hdi最大值下对应的流量则认为是该河段内底栖生物生存的适宜生态流量。

23、本发明的有益效果是：本发明所述的底栖生物生境多样性评价方法可以兼顾不同物种在不同时段生境需求的差异，利用统计学方法构建生境多样性与生物多样性的定量关系，解决底栖生物生境保护目标不清的问题，在明晰生物多样性与生境多样性关系的基础上，通过确定坝下河段的生态流量，为开展水库生态调控、缓解水利工程生态影响提供支撑。

24、下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

技术特征：

1.一种底栖生物生境多样性评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种底栖生物生境多样性评价方法，其特征在于，步骤1中所述生境要素包括水深、流速、底质粒径。

3.根据权利要求2所述的一种底栖生物生境多样性评价方法，其特征在于，步骤2中所述将各生境要素的适宜范围划分成不同的区间具体为：

4.根据权利要求2所述的一种底栖生物生境多样性评价方法，其特征在于，步骤4中所述开展底栖生物原位对比观测实验具体过程为：

5.根据权利要求4所述的一种底栖生物生境多样性评价方法，其特征在于，采集各生境类型的底栖生物时，依据《生物多样性观测技术导则·淡水底栖生物大型无脊椎动物》执行，在各生境区间内选用0.5×0.5m索伯网进行采集。索伯网打开立直90度，分别放置在面朝上游方向0.2、0.4、0.6m深的水中，将网兜内较大的石块清洗干净，将其上附着的所有大型底栖生物全部洗入网兜内，搅动采样框内的所有底质，利用水流冲力将所有底质与底栖生物样本采入采样网兜内，采集的不同生境类型的样品分别存放，加液体5％甲醛封瓶保存。

6.根据权利要求1所述的一种底栖生物生境多样性评价方法，其特征在于，步骤5中所述确定研究河段的生态流量过程具体为：当hdi值较小时，对应流量下适宜底栖生物生存的生境条件较少，反之，则该流量下适宜底栖生物生存的生境条件较多；当曲线出现拐点时，hdi最大值下对应的流量则认为是该河段内底栖生物生存的适宜生态流量。

技术总结本发明公开一种底栖生物生境多样性评价方法，所述方法包括以下步骤：步骤1、确定研究河段底栖生物各生境要素的适宜范围；步骤2、划分生境类型；步骤3、计算生境多样性指数；步骤4、生境多样性与生物多样性相关性分析；步骤5、确定研究河段的生态流量过程。本发明所述方法可以兼顾不同物种在不同时段生境需求的差异，利用统计学方法构建生境多样性与生物多样性的定量关系，解决底栖生物生境保护目标不清的问题，在明晰生物多样性与生境多样性关系的基础上，通过确定坝下河段的生态流量，为开展水库生态调控、缓解水利工程生态影响提供支撑。技术研发人员：王浩,杨泽凡,胡鹏,王玉莲,闫龙,陈桂亚,陈小娟受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/29