長(zhǎng)江上游水下光照度的初步調(diào)查

李艷華，鄒遠(yuǎn)超，胡　佳，王成友，危起偉

(1.銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)學(xué)院，貴州銅仁　554300；2.內(nèi)江師范學(xué)院生命科學(xué)院，四川內(nèi)江　641112；3.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，武漢　430223)

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長(zhǎng)江上游水下光照度的初步調(diào)查

李艷華1，鄒遠(yuǎn)超2，胡佳1，王成友3，危起偉3

(1.銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)學(xué)院，貴州銅仁554300；2.內(nèi)江師范學(xué)院生命科學(xué)院，四川內(nèi)江641112；3.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院長(zhǎng)江水產(chǎn)研究所，武漢430223)

摘要：2009年1月2日—2月10日，沿長(zhǎng)江從上往下選取云南水富碼頭、四川瀘州市合江彌陀鎮(zhèn)、重慶江津航道處、宜昌葛洲壩下磨基山四個(gè)江段進(jìn)行了6次不同天氣下的水下光照度的測(cè)量。水富碼頭、彌陀鎮(zhèn)以及江津航道處三個(gè)江段的4次測(cè)量，無(wú)論天氣是陰雨天、陰天、大霧還是晴天，其水下照度在水面下0～1.5 m急劇衰減，在1.5 m處衰減率達(dá)到99.5%以上，以后光照度隨著水深呈緩慢衰減之勢(shì)，1.5 m以下至江底的照度基本維持在1.2～8.9 lx。而葛洲壩下磨基山江段的水下照度無(wú)論是大霧還是晴天，都呈逐步衰減的態(tài)勢(shì)，在20 m的水底光度衰減率才達(dá)到99.9%，維持在9～20 lx。根據(jù)調(diào)查的數(shù)據(jù)，從魚(yú)類(lèi)行為生態(tài)學(xué)研究與野生魚(yú)類(lèi)馴養(yǎng)、中華鱘保護(hù)及四大家魚(yú)等產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)的保護(hù)三個(gè)方面進(jìn)行了生態(tài)學(xué)意義探討。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江；水下光場(chǎng)；生態(tài)學(xué)

水下光照度是影響水生生態(tài)系統(tǒng)的重要因子，直接或間接地影響動(dòng)物的攝食、生長(zhǎng)和存活。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，有一些動(dòng)物的攝食和生長(zhǎng)不受光照的影響，但大多數(shù)動(dòng)物需要適宜光照環(huán)境[1]。針對(duì)內(nèi)陸淺水湖泊，眾多學(xué)者如Sasaki[2]、張運(yùn)林等[3-6]圍繞水體光學(xué)特性、衰減系數(shù)等進(jìn)行了相關(guān)研究。對(duì)于濱江潮汐型水體，王華等[7]也做了水下光場(chǎng)時(shí)空分布規(guī)律的研究。但是對(duì)于內(nèi)陸江河，比如長(zhǎng)江的水下光強(qiáng)的研究卻未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。本研究通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江上游典型江段的水下光場(chǎng)測(cè)量，旨在為包括魚(yú)類(lèi)行為生態(tài)學(xué)研究與野生魚(yú)類(lèi)馴養(yǎng)、中華鱘保護(hù)及四大家魚(yú)等產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)的保護(hù)提供光照背景值及理論依據(jù)。

1材料和方法

2009年1月2日—2月10日，沿長(zhǎng)江從上往下選取云南水富碼頭、四川瀘州市合江彌陀鎮(zhèn)、重慶江津航道處、宜昌葛洲壩下磨基山四個(gè)江段進(jìn)行了6次不同天氣下的水下照度的測(cè)量(表1)。之所以選擇這四個(gè)江段，是水富碼頭代表含沙量高的金沙江江段(此期間向家壩還未截流)，彌陀鎮(zhèn)和江津航道處則代表了長(zhǎng)江干流，磨基山則代表庫(kù)區(qū)下泄清水條件下的江段。六種不同天氣則是恰好在測(cè)量時(shí)碰到了這幾種天氣，并非刻意選擇。

測(cè)量前，先將水下照度計(jì)(上海嘉定學(xué)聯(lián)儀表廠(chǎng)生產(chǎn)，型號(hào)：ZDS-10W)光纜線(xiàn)綁在一根40 m長(zhǎng)的粗繩上，在粗繩上用彩色膠布標(biāo)記好刻度，水下照度計(jì)放置在一個(gè)開(kāi)窗的鐵盒中，鐵盒下面綁一石頭重物。測(cè)量時(shí)，選取水流較緩的灣沱進(jìn)行測(cè)量，將科考小快艇(7 m長(zhǎng)，88 kW)通過(guò)一定功率基本固定在某一水面，然后，選取向陽(yáng)的一側(cè)先測(cè)量一下地表的照度值，然后根據(jù)實(shí)際水深依次測(cè)得水下0.02～30 m(見(jiàn)表1)的水下照度，然后從底部反方向依次再測(cè)上述水深的水下照度，二者取平均值，即為不同水深處的水下照度。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量水下照度的同時(shí)同步用直徑為30 cm的塞氏圓盤(pán)測(cè)量江水的透明度。

2結(jié)果與分析

四個(gè)江段、六個(gè)測(cè)量點(diǎn)不同天氣下不同水深的光照度見(jiàn)表1。由表1可知，水富碼頭、彌陀鎮(zhèn)以及江津航道處三個(gè)江段的四次測(cè)量，無(wú)論天氣是陰雨天、陰天、大霧還是晴天，其水下照度在水面下0～1.5 m急劇衰減，在1.5 m處衰減率達(dá)到99.5%以上，以后光照度隨著水深呈緩慢衰減之勢(shì)，1.5 m以下至江底的照度基本維持在1.2～8.9 lx。而葛洲壩下磨基山江段的水下照度無(wú)論是大霧還是晴天，都呈逐步衰減的態(tài)勢(shì)，在20 m的水底光照度衰減率才達(dá)到99.9%，維持在9～20 lx。

因此，長(zhǎng)江上游水富、彌陀鎮(zhèn)、江津三個(gè)江段的水下光照度幾乎可以歸為一類(lèi)，即急劇衰減型。這與長(zhǎng)江上游的高含沙量低透明度是分不開(kāi)的，同樣的結(jié)果也見(jiàn)于王華等[7]的研究。葛洲壩下磨基山江段由于三峽和葛洲壩兩座水電站的清水下泄作用，水中含沙量劇減，透明度大大增高，在冬季甚至達(dá)到3m，水下光照度屬于平緩衰減型。應(yīng)該指出的是，表1中測(cè)得的光照度理論上應(yīng)該隨著水深增加而減小，但是受測(cè)量當(dāng)時(shí)的云霧變化、水下照度計(jì)在水流中的位置搖擺、江底的光照反射及泥沙可能的遮擋，實(shí)際光照度與理論值會(huì)有小的出入。

3討論

本次調(diào)查結(jié)果表明，含沙量高的長(zhǎng)江段與湖泊和濱江潮汐水體的光照度衰減規(guī)律相似，都是在表層水劇烈衰減，以后隨著深度的增加緩慢衰減，但大壩下游含沙量低的長(zhǎng)江水體的衰減則隨著深度增加一直是平緩衰減，與湖泊和濱江潮汐水體不相同[3,7]。調(diào)查到的云南水富碼頭、四川瀘州市合江彌陀鎮(zhèn)、重慶江津航道處三個(gè)江段、六種天氣下水面1.5 m以下的水下光照度并不隨調(diào)查地點(diǎn)、調(diào)查天氣、不同時(shí)段或入射光強(qiáng)的變化而有大的變化，但同時(shí)又區(qū)別于葛洲壩壩下的低含沙量水體的衰減特征，這表明長(zhǎng)江水體光學(xué)衰減特征及中下層水體光照度在現(xiàn)有條件下僅取決于含沙量的變化，與天氣、太陽(yáng)高度角、甚至入射光強(qiáng)(季節(jié))關(guān)系不是太大。因此，在含沙量周年變化相對(duì)不大的情況下，用兩種典型水體與六個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)來(lái)揭示長(zhǎng)江的水下光場(chǎng)應(yīng)該是足夠的，且具有典型性和代表性。囿于野外調(diào)查的難度與成本，導(dǎo)致了測(cè)量樣點(diǎn)的不足，使得光強(qiáng)衰減系數(shù)與透明度之間的關(guān)系難以用方程模擬成為我們此次研究的缺憾。

Zhuang等[8]對(duì)中華鱘個(gè)體發(fā)育行為研究的討論中人為假設(shè)認(rèn)為1995年秋季葛洲壩下江底的光照度為0，但是我們的實(shí)際測(cè)量可知，即使三峽還沒(méi)有截流，1995年秋季葛洲壩下江底的光照度也至少可以達(dá)到目前長(zhǎng)江上游冬季測(cè)量的水平，即江底照度至少可以保持在1.2～8.9 lx的水平。路波等[9]對(duì)葛洲壩下游中華鱘產(chǎn)卵場(chǎng)瓦氏黃顙魚(yú)(Pelteobagrusvachelli)攝食活動(dòng)的試驗(yàn)研究地點(diǎn)靠近試驗(yàn)對(duì)象的捕獲場(chǎng)所，但是文中沒(méi)有介紹是否做光照模擬措施。因此，以后魚(yú)類(lèi)行為試驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖龇☉?yīng)該是模擬天然河段的光照度。我們的調(diào)查同時(shí)表明，在馴化養(yǎng)殖圓口銅魚(yú)(Coreiusguichenoti)、瓦氏黃顙魚(yú)、銅魚(yú)(C.heterodon)等底層魚(yú)類(lèi)過(guò)程中，為了避免不適宜的光照給這些魚(yú)類(lèi)造成應(yīng)激反應(yīng)，白天給與的適宜光照度為1～9 lx。

表1　長(zhǎng)江不同江段不同水深的水下光照度

對(duì)鮭鱒魚(yú)類(lèi)的研究[10-13]表明，縮短光周期能促進(jìn)秋季產(chǎn)卵的鮭鱒魚(yú)類(lèi)的性腺發(fā)育。中華鱘和大多數(shù)鮭鱒魚(yú)類(lèi)一樣同屬于溯河產(chǎn)卵的魚(yú)類(lèi)，且都在短日照的秋季產(chǎn)卵。但目前除了產(chǎn)卵場(chǎng)地形、河床質(zhì)、流速場(chǎng)、自然繁殖活動(dòng)發(fā)生期間水文狀況和氣象狀況對(duì)中華鱘自然繁殖的影響進(jìn)行了一些研究外[14]，水下光照度對(duì)中華鱘性腺發(fā)育及自然繁殖的影響的研究并未進(jìn)行。而已調(diào)查的中華鱘原16處產(chǎn)卵場(chǎng)均在長(zhǎng)江上游，江水泥沙含量較大，江底光照度在晴天測(cè)得也就是1～2 lx，這一照度遠(yuǎn)低于葛洲壩下中華鱘產(chǎn)卵場(chǎng)附近江底9～20 lx的水下光照度。因此，水下光照度是否影響中華鱘的性腺發(fā)育與自然繁殖值得深入研究。

胡德高等[15]的研究表明中華鱘卵在產(chǎn)卵場(chǎng)被攝食比例高達(dá)90%，虞功亮等[16]的研究則發(fā)現(xiàn)在所檢測(cè)的25種魚(yú)類(lèi)中，有11種底層魚(yú)類(lèi)屬于吞食中華鱘卵的食卵魚(yú)類(lèi)，其中尤以圓口銅魚(yú)、瓦氏黃顙魚(yú)和銅魚(yú)3種魚(yú)類(lèi)對(duì)中華鱘卵的危害較大。葛洲壩下江底的水下光照度同樣可能影響著食中華鱘卵魚(yú)類(lèi)的攝食活動(dòng)。但白天9～20 lx的光照度究竟是抑制了食卵魚(yú)類(lèi)的攝食活動(dòng)，還是促進(jìn)了食卵魚(yú)類(lèi)對(duì)中華鱘卵的攝食卻需要進(jìn)一步研究。

壩下氣體過(guò)飽和有可能對(duì)四大家魚(yú)的卵苗發(fā)育造成不利影響[17]，迄今為止，還沒(méi)有水下光照度對(duì)四大家魚(yú)等產(chǎn)漂流性卵魚(yú)類(lèi)的卵和苗造成影響的報(bào)道。但光線(xiàn)，特別是光線(xiàn)中的紫外線(xiàn)卻可以對(duì)受精卵及苗造成傷害，甚至死亡[18-19]。三峽的修建與運(yùn)行使得葛洲壩下水體的含沙量驟降，水體對(duì)光線(xiàn)與紫外線(xiàn)的衰減大幅降低，表層水體光照度在冬季可以達(dá)到3 000～7 200 lx，而在夏季由于太陽(yáng)輻射的增強(qiáng)，水體表層光照度甚至可能更高[7]。因此，清水下泄導(dǎo)致的水體表層水光照度增強(qiáng)是否影響到四大家魚(yú)卵和苗的成活值得進(jìn)一步研究。

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(責(zé)任編輯：陳細(xì)華)

Preliminary investigation of underwater illuminance in the upper reaches of Yangtze River

LI Yan-hua1，ZOU Yuan-chao2，HU Jia1， WANG Cheng-you3，WEI Qi-wei3

(1.AgriculturalDepartment，TongrenPolytechnicCollege，Tongren554300，Guizhou，China；2.KeyLaboratoryofSichuanProvinceforFishConservationandUtilizationintheUpperReachesoftheYangtzeRiver，CollegeofLifeScience，NeijiangNormaluniversity，Neijiang641112，Sichuan，China；3.KeyLaboratoryofFreshwaterBiodiversityConservation，MinistryofAgricultureofChina，YangtzeRiverFisheriesResearchInstitute，ChineseAcademyofFisheriesSciences，Wuhan430223，Hubei，China)

Abstract：On January 2th to February 10th,2009,we surveyed the underwater illuminance of four reaches of the Yangtze River for six times in different weather,they were Shuifu wharf of Yunan,Mituo town Hejiang county Luzhou city of Sichuan,Jiangjin Hydrographic Bureau of Chongqing and Mojishan below the Gezhou Dam of Yichang along Yangtze River.Four surveys in Shuifu wharf,Mituo town and Jiangjin Hydrographic Bureau showed that underwater illumination decayed sharply in water depth from 0m to 1.5 m regardless of the weather was rainy,cloudy,heavy foggy or sunshiny,with a more then 99.5% attenuation rate at 1.5 m depth,and maintained a intensity range from 1.2 lx to 8.9 lx from 1.5 m water depth to river bottom.While underwater illumination of Mojishan below Gezhou Dam decayed gradually regardless of the weather was heavy foggy or sunshiny,with a 99.9% attenuation rate at 20 m depth of river bottom,and maintained a intensity from 9 lx to 20 lx.According to the survey data,we discussed the ecological significance from following three aspects:behavioral ecology research and wild fish cultivation,Chinese sturgeon protection and four major Chinese carps and other.floating-egg fish protection.

Key words：Yangtze River；underwater light climate；ecology

收稿日期：2015-09-11；

修訂日期：2016-01-11

第一作者簡(jiǎn)介：李艷華(1983-)，男，博士，副教授，專(zhuān)業(yè)方向?yàn)轸~(yú)類(lèi)生態(tài)與養(yǎng)殖學(xué)。E-mail:liyanhua1983@163.com通訊作者：危起偉。E-mail:weiqw@yfi.ac.cn

中圖分類(lèi)號(hào)：S931.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-6907-(2016)03-0109-04

資助項(xiàng)目：銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院博士科研啟動(dòng)資金、水利部行業(yè)專(zhuān)項(xiàng)(200701029)、公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))專(zhuān)項(xiàng)(200903048)。

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