《Forests》：Factors Affecting Fish and Amphibian Habitats Under Different Erosion Control Dam Types with Implications for Forested Mountain Stream Management: A Case in a Small Watershed, Republic of Korea
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森林山地溪流中的侵蚀控制坝（Erosion Control Dam, ECD）是降低灾害风险的关键基础设施，但已有报道称其会干扰溪流生态系统的水文-地貌平衡。开放型ECD被越来越多地用于缓解封闭型ECD所造成的纵向连通性丧失；然而，这两种类型之间的定量比较仍然
森林山地溪流中的侵蚀控制坝（Erosion Control Dam, ECD）是降低灾害风险的关键基础设施，但已有报道称其会干扰溪流生态系统的水文-地貌平衡。开放型ECD被越来越多地用于缓解封闭型ECD所造成的纵向连通性丧失；然而，这两种类型之间的定量比较仍然很少。研究人员在韩国乌西山的森林山地溪流中，该溪流依次安装了封闭型和开放型ECD，利用逻辑回归分析评估了鱼类（Rhynchocypris oxycephalus）和两栖动物（Glandirana emeljanovi）的存在情况。最佳拟合模型显示出不同的栖息地偏好：R. oxycephalus对水文-地貌参数有响应，而G. emeljanovi还对河岸森林植被和土壤参数有响应。尽管在两种类型ECD划分的区段之间有六项参数存在显著差异，但所有观测值均落在先前报道的自然条件下山地溪流的范围之内。贝叶斯网络分析进一步确定了冠层密度、河床坡度和阶梯-深潭数量为可通过侵蚀控制工程（包括工程和林业技术）进行调控的高层参数。这些发现将两种物种的存在与溪流状况联系起来，并转化为一个生态系统管理框架，填补了类似研究匮乏的知识空白。
全球气候变化背景下，自然灾害频发，韩国森林覆盖率高且人口密集，为减少泥沙灾害，侵蚀控制坝（Erosion Control Dam, ECD）被广泛安装。封闭型ECD虽能有效拦截泥沙，但会阻断溪流纵向连通性，破坏水生生物栖息地；开放型ECD允许泥沙通过，可缓解连通性丧失，但两种坝型对溪流生态系统影响的定量比较研究仍十分匮乏。为此，研究人员选取韩国忠清南道乌西山的森林山地溪流为研究区，该溪流依次安装了封闭型石笼混凝土ECD和开放型钢支撑ECD，旨在探讨不同坝型下鱼类和两栖动物栖息地的影响因素，并提出相应管理策略。
研究人员于2018年5月至2020年10月（冬眠期除外）在该溪流开展月度调查，将640 m研究河段按两种坝型分为四个区段，每区段细分为8个20 m样段，共32个调查段。采用线性样带法记录优势鱼类Rhynchocypris oxycephalus和优势两栖动物Glandirana emeljanovi的存在；同时测量水文（月降雨量、水温、水pH、水电导率、水溶解氧、水流速）、地貌（河床坡度、阶梯-深潭数量）、土壤（土壤pH、土壤湿度）及河岸植被（冠层密度）共十一项参数。数据分析上，使用方差膨胀因子（VIF）检验多重共线性，通过逻辑回归构建最佳拟合模型，以Hosmer-Lemeshow检验和受试者工作特征曲线（ROC曲线）评估模型；采用Kruskal-Wallis检验和Dunn事后检验比较区段间参数差异；利用广义线性混合模型（GLMM）分析物种存在频率差异；运用贝叶斯网络分析（Hill-Climbing算法，1000次自举）揭示参数间因果结构。
### 4.1 最佳拟合模型预测
逻辑回归分析显示，预测R. oxycephalus存在的最佳模型包含水温、水pH、水电导率、水溶解氧、水流速、河床坡度和阶梯-深潭数量共七项参数，其中水温、水溶解氧和阶梯-深潭数量呈正效应，水pH、水电导率、水流速和河床坡度呈负效应；预测G. emeljanovi的最佳模型包含九项参数，除水文地貌参数外，还包含冠层密度、土壤pH和土壤湿度。两模型的Hosmer-Lemeshow检验p值分别为0.792和0.990，ROC曲线下面积（AUC）分别为0.772和0.955，说明模型拟合优度和判别能力良好。
### 4.2 参数差异
Kruskal-Wallis检验表明，水电导率和冠层密度在两种坝型的上下游区段间均存在显著差异；水pH、水溶解氧、河床坡度和阶梯-深潭数量仅在封闭型ECD的上下游区段间存在显著差异；而月降雨量、水温、水流速、土壤pH和土壤湿度在区段间无显著差异。总体而言，封闭型ECD造成的区段间参数变化比开放型ECD更明显。
### 4.3 存在频率差异
GLMM分析显示，R. oxycephalus在封闭型ECD下、上区段及开放型ECD下、上区段的存在比例分别为53%、60%、67%和66%，区段间无显著差异（p=0.265）；G. emeljanovi对应存在比例分别为47%、50%、45%和29%，开放型ECD上区段显著低于其他三个区段（调整后p<0.05），表明最上游区段的两栖动物存在频率明显偏低。
### 4.4 参数间因果结构
贝叶斯网络分析识别出月降雨量、冠层密度、河床坡度和阶梯-深潭数量为高层参数，其中月降雨量属于不可调控的气候因子，而冠层密度、河床坡度和阶梯-深潭数量可通过工程和林业技术（如疏伐、固床工、拦砂坝等）进行人工调控。这些高层参数通过影响水pH、水温、水流速、水溶解氧、土壤湿度等低层参数，间接作用于两种物种的存在。
讨论部分指出，尽管六项参数在区段间存在显著差异，但所有观测值均处于自然状态下山地溪流已报道的范围之内，故这些差异不足以直接限制物种存在。R. oxycephalus偏好阶梯-深潭结构发育、溶解氧充足且流速稳定的生境，而G. emeljanovi更倾向利用与河岸带连续、坡度较缓的静水环境。因此，两种物种在不同坝型区段间的存在差异主要受各自栖息地偏好和溪流固有结构特征调控，而非坝型本身。基于此，管理上应通过调控冠层密度、维持适宜河床坡度、保护阶梯-深潭结构等措施，兼顾防灾功能与生物栖息地质量。
研究结论可翻译为：本研究旨在识别不同ECD类型下鱼类和两栖动物的存在特征及影响参数，并提出相应的溪流管理措施。调查表明，R. oxycephalus和G. emeljanovi为绝对优势种，其存在与除月降雨量外的十项参数相关。解释R. oxycephalus存在的最佳模型仅包含水文和地貌参数，而解释G. emeljanovi的模型还包含河岸森林植被和土壤参数，反映了两物种栖息地偏好的差异。部分参数随ECD类型显著变化，但均在自然溪流观测范围内，因此难以视为ECD的直接效应。物种存在差异主要受各自偏好条件和山地溪流固有结构特征调节，而非坝型本身。贝叶斯网络分析将冠层密度、河床坡度和阶梯-深潭数量确定为可通过侵蚀控制工程调控的高层参数。本研究定量分析了不同ECD类型下鱼类和两栖动物存在与溪流条件参数的关系，并将其纳入管理框架，填补了韩国侵蚀控制领域比较研究不足的空白。未来需扩展至更多流域和多个生态位物种，以提高结论的普适性。
