一种河流环境因子与微生物群落结构关联性测度方法

本发明涉及河流生态保护，特别是一种河流环境因子与微生物群落结构关联性测度方法。

背景技术：

1、随着现代化的发展，河流生态环境受人类的干扰日益严重，河流中微生物群落结构与河流生态环境密切相关。河流环境因子可以在一定程度上反映出人类活动对河流的干扰程度，而微生物经常会形成一些特定的群落结构应对不同的环境压力。例如，在乡村和城镇等人类活动强度较强的区域，河流中重金属含量高，微生物多样性较低；在饮用水源地和国家自然保护区等人类干扰较少的区域，河流中溶解氧浓度较高，微生物多样性较多。

2、客观、准确地测度河流环境因子与微生物群落结构的关联性，对改善河流生态环境、恢复生态多样性具有重要意义。目前，对于河流环境因子与微生物群落结构能关联的常见分析方法表现为通过对若干河流的环境因子，分析周边环境对河流环境因子的影响，进一步推测周边环境潜在影响因素对微生物群落结构的影响。这种方法尽管可以定性地解释微生物群落结构组成的原因，但无法定量地描述潜在环境因子对微生物群落结构的影响程度、贡献程度大小。主要缺点体现在以下这些方面：(1)仅对少数代表性河流进行微生物群落结构的解读，缺乏有力的数据支持，环境因子对微生物群落结构的作用规律不具有普适性；(2)在具体方案里多集中于对环境因子进行单项或逐项分析，缺乏针对综合因素影响机制的研究，也缺乏对微生物群落结构的组成机制及其交互作用关系的深入挖掘，从而导致评测结果具有一定的局限性。

3、现有的技术方法在进行环境因子与微生物群落结构关联性分析时，具有精度低、技术环节复杂等不足，难以有效实现对河流环境因子与微生物群落结构关联性的科学描述与精准分析，因此，一种新的关于环境因子与微生物群落结构测度方法是亟待发现并实践应用的，进而实现对环境因子各微生物群落结构的关联性的精确、深入、综合分析，对当前河流空间的利用、环境集约化的使用、环境效能的提升起到有效作用。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种河流环境因子与微生物群落结构关联性测度方法，可有效解决现有方法精度低、技术环节复杂及分析不准确等问题。

2、为实现上述目的，本发明解决的技术方案是，一种河流环境因子与微生物群落结构关联性测度方法，包括以下步骤：

3、s1、创建河流环境因子样本库，获取环境因子指标数据，从环境因子数据中提取出与微生物群落结构相关的数据；

4、s2、基于对环境因子构成要素的分析建立环境效能参数，包括河流周边土地利用类型大小、人口密度、污水厂数量、支流汇入口及河流宽深比，利用空间数据计算土地利用类型、人口密度、污水厂数量及支流汇入口；在空间数据基础上生成轴线图，计算得到河流宽深比；

5、s3、基于结构方程模型建立河流周边土地利用类型大小、人口密度、污水厂数量、支流汇入口及河流宽深比与河流微生物群落结构的关联测度模型，确定变量间关系，并将计算所得的各环境效能参数值输入模型中，进行模型拟合；

6、s4、检验模型拟合效果，根据指定检验指标结果逐步修改变量间关系，直到所有检验满足要求，输出微生物群落结构与环境效能的关联性测度结果。

7、本发明首次提出将结构方程模型应用于河流环境因子与微生物群落结构关联度的计算中，具有客观、精确、低成本等优势，能够有效解决河流环境空间不可直接观测的变量问题，量化测度变量间复杂的关系，将空间解析过程由定性提升为定量，为河流空间环境效能的量化测度提供了重要的技术手段。有助于对河流周边环境空间形态设计决策进行可靠评估，为河流生物环境的发展提供定量依据，社会和经济效益显著。

技术特征：

1.一种河流环境因子与微生物群落结构关联性测度方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的河流环境因子与微生物群落结构关联性测度方法，其特征在于，所述的创建河流环境因子样本库，确定用于进行计算的环境因子，获取环境因子数据，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的环境因子与微生物群落结构关联测度方法，其特征在于，所述的步骤s2中土地利用类型面积、人口密度、支流汇入口、污水厂数量及河流宽深比的计算包括：土地利用类型面积的大小的计算公式如下：

4.根据权利要求3所述的环境因子与微生物群落结构关联测度方法，其特征在于，所述的不同土地利用类型包括建筑用地、农业用地及工业用地。

5.根据权利要求1所述的环境因子与微生物群落结构关联测度方法，其特征在于，所述的步骤s3中土地利用类型面积、人口密度、支流汇入口、污水厂数量及河流宽深比与微生物群落结构的关联测度模型形式如下：

6.根据权利要求1所述的环境因子与微生物群落结构关联测度方法，其特征在于，所述的步骤s2中在将计算所得的各环境效能参数值输入模型前，还包括：对计算所得的各环境效能参数值进行归一化处理和正态分布检验。

7.根据权利要求6所述的环境因子与微生物群落结构关联测度方法，其特征在于，所述的归一化处理和正态分布检验包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于结构方程模型的河流环境因子与微生物群落结构关联性测度方法，包括：收集河流环境因子数据、检测微生物群落结构、从河流环境因子中提取出与微生物群落结构相关的指标，根据环境因子指标计算出各因子对微生物群落结构影响大小的相关性系数，进行标准化处理和正态分布检验；利用微生物群落结构要素作为变量建立结构方程，并确定变量间的关系，直到所有检验满足要求。输出环境因子与微生物群落结构的关联性测度结果。本发明能够客观、准确地量化河流环境因子与微生物群落结构的关联性，有助于了解河流生态环境的构成及其影响因素。

技术研发人员：王革林,谷立坤,王莉
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14