星海湖水生生物群落結(jié)構(gòu)及魚(yú)產(chǎn)力評(píng)估

趙睿智，王曉奕，趙紅雪，邱小琮

(1 寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2 銀川市水產(chǎn)技術(shù)推廣服務(wù)中心，寧夏 銀川 750001)

星海湖地處寧夏回族自治區(qū)石嘴山市大武口區(qū)，東經(jīng)105°58′～106°59′，北緯38°22′～39°23′。星海湖集湖泊、沼澤、鹽土、湖土荒地等多種類(lèi)型為一體，屬于黃河水系，區(qū)域總面積48.08 km2，其中湖泊面積14.7 km2，平均水深1.7 m[1]。星海湖是寧夏石嘴山市極具價(jià)值的湖泊濕地，不僅承擔(dān)著防洪調(diào)洪、蓄水補(bǔ)水、調(diào)節(jié)氣候等功能，同時(shí)也被賦予了改善生態(tài)環(huán)境、完善城市功能、打造城市水文化、提升城市形象的重要使命[2]。目前，星海湖已被列入全國(guó)首批濕地保護(hù)示范項(xiàng)目名單，為了優(yōu)化星海湖的水產(chǎn)、水禽、水生種植和水上旅游等“四水產(chǎn)業(yè)”，將其建設(shè)成為經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及生態(tài)效益的有機(jī)統(tǒng)一體，調(diào)查和保護(hù)星海湖的水生態(tài)環(huán)境是勢(shì)在必行的基礎(chǔ)工作之一。水生生物的群落結(jié)構(gòu)能夠反映水生態(tài)系統(tǒng)的健康情況，完整的水生生物群落是水生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾維持穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。對(duì)湖泊進(jìn)行生態(tài)學(xué)研究的過(guò)程中，調(diào)查水生生物群落結(jié)構(gòu)是必不可少的環(huán)節(jié)之一。水體魚(yú)產(chǎn)力是漁業(yè)科學(xué)和水域生態(tài)學(xué)的核心問(wèn)題之一，近年來(lái)隨著對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)過(guò)程的深入揭示，魚(yú)產(chǎn)力研究在理論上和實(shí)踐上都有較大的發(fā)展，成為了合理利用水體生物資源的重要依據(jù)[4-6]?，F(xiàn)有對(duì)星海湖的研究多集中于水污染評(píng)價(jià)與防治方面[1-3]，尚未見(jiàn)到有關(guān)星海湖生態(tài)學(xué)方面的研究報(bào)道。

本研究調(diào)查了星海湖水生生物群落結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)研究基礎(chǔ)上估算了星海湖的魚(yú)產(chǎn)力，并對(duì)魚(yú)類(lèi)放養(yǎng)品種及合理放養(yǎng)量進(jìn)行了分析，旨在為星海湖湖泊漁業(yè)生產(chǎn)、水體管理和水生態(tài)保護(hù)提供參考。

1　材料與方法

1.1　采樣點(diǎn)的布設(shè)

根據(jù)星海湖的形狀，在星海湖設(shè)置了4個(gè)采樣點(diǎn)：南域(S1)，中域(S2、S3)，北域(S4)(圖1)。

圖1　星海湖采樣點(diǎn)設(shè)置

1.2　采樣情況

采樣時(shí)間為春(2016年4月)、夏(2016年7月)、秋(2016年10月)、冬(2017年1月)，對(duì)星海湖水體中的水生生物進(jìn)行定性、定量分析。 水生生物樣本采集方法依據(jù)《湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》進(jìn)行[7]。

1.3　魚(yú)產(chǎn)力評(píng)估

根據(jù)浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物等水生生物量、P/B系數(shù)(生物量周轉(zhuǎn)效率)、飼料利用率和飼料系數(shù)，估算星海湖水體的潛在魚(yú)產(chǎn)力[8-15]。計(jì)算公式為：

(1)

式中：F—魚(yú)產(chǎn)力，kg/hm2；m—水生生物量，kg/hm2；a—飼料利用率，%；E—飼料系數(shù)；P/B—

生物量周轉(zhuǎn)效率。

1.4　魚(yú)類(lèi)合理放養(yǎng)量

魚(yú)類(lèi)合理放養(yǎng)量按以下公式計(jì)算。

(2)

式中：SR—魚(yú)類(lèi)合理放養(yǎng)量，尾/hm2；F—魚(yú)產(chǎn)力，kg/hm2；R—起捕規(guī)格，kg/尾；r—回捕率(被捕回的魚(yú)尾數(shù)與原放養(yǎng)魚(yú)尾的百分比)，%。

2　結(jié)果與討論

2.1　星海湖浮游植物種群結(jié)構(gòu)

2.1.1星海湖浮游植物種類(lèi)組成

星海湖各季節(jié)浮游植物各門(mén)組成比例如表1。

表1　星海湖浮游植物種類(lèi)組成

共采到浮游植物73種，隸屬于7門(mén)58屬。其中以綠藻門(mén)種類(lèi)最多，25屬 28種，占總種類(lèi)數(shù)的38.4%；硅藻門(mén)次之，14屬19種，占26.0%；藍(lán)藻門(mén)12屬14種，占19.2%；金藻門(mén)4屬4種，占5.5%；裸藻門(mén)2屬3種，占4.1%；甲藻門(mén)3屬3種，占4.1%；隱藻門(mén)2屬2種，占2.7%。星海湖浮游植物在四季中變化很大，秋季種類(lèi)數(shù)最多，冬季最少。在同一季節(jié)中綠藻門(mén)的種類(lèi)數(shù)最多，其次是硅藻門(mén)和藍(lán)藻門(mén)。各樣點(diǎn)都是綠藻物種最多，其次是硅藻、藍(lán)藻。

2.1.2星海湖浮游植物生物量和密度

圖2所示：星海湖浮游植物年平均密度為719.4×104個(gè)/L，變幅378.7×104～979.4×104個(gè)/L，年平均生物量為6.34 mg/L，變幅2.97～9.80 mg/L，夏季浮游植物密度最高，藍(lán)藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，綠藻、硅藻次之；冬季密度最低，綠藻占優(yōu)勢(shì)，其次為硅藻。夏秋季節(jié)水溫較高，且水體氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量豐富，藍(lán)藻大量繁殖，是造成星海湖富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。星海湖夏季浮游植物生物量最高，此時(shí)以硅藻占優(yōu)勢(shì)，冬季生物量最低，綠藻占優(yōu)勢(shì)。各樣點(diǎn)間浮游植物的密度與生物量差異不明顯。

調(diào)查結(jié)果表明，星海湖浮游植物種類(lèi)多，一年共檢測(cè)到浮游植物7門(mén)58屬，其平均密度為719.4×104個(gè)/L，生物量為6.34 mg/L，綠藻門(mén)、硅藻門(mén)和藍(lán)藻門(mén)為該湖泊的優(yōu)勢(shì)種群，占浮游植物總種類(lèi)數(shù)的38.4%、26.0%、19.2%，這一群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與國(guó)內(nèi)已知報(bào)道相近[3-5,16-18]。

按國(guó)內(nèi)有關(guān)評(píng)價(jià)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化生物學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)浮游植物密度及生物量指標(biāo)，星海湖處于中富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)[7]。

2.2　星海湖浮游動(dòng)物種群結(jié)構(gòu)

2.2.1星海湖浮游動(dòng)物種類(lèi)組成

星海湖浮游動(dòng)物31種，其中輪蟲(chóng)18種，占58.1%；枝角類(lèi)10種，占32.3%；橈足類(lèi)3種，占9.7%，春季出現(xiàn)的種類(lèi)最多，冬季最少。常見(jiàn)的種類(lèi)角突臂尾輪蟲(chóng)(Brachionusangularis)、萼花臂尾輪蟲(chóng)(B.calyciflorus)、矩形龜甲輪蟲(chóng)(Keratellaquadiata)、曲腿龜甲輪蟲(chóng)(K.vaigavalga)、月形腔輪蟲(chóng)(Lecaneluna)、前節(jié)晶囊輪蟲(chóng)(A.priodonta)、異尾輪蟲(chóng)(Trichocerasp.)、長(zhǎng)肢多肢輪蟲(chóng)(Polyarthratrigla)、長(zhǎng)三肢輪蟲(chóng)(Filinialongiseta)、近鄰劍水蚤(Cyclopsvicinus)、橈足類(lèi)無(wú)節(jié)幼體(Nauplius)。

2.2.2星海湖浮游動(dòng)物密度與生物量

星海湖浮游動(dòng)物生物量和密度時(shí)空變化見(jiàn)圖3。星海湖浮游動(dòng)物年平均密度為752 個(gè)/L，變幅420～1 040 個(gè)/L，年平均生物量為2.73 mg/L，變幅1.443～4.232 mg/L，夏季浮游動(dòng)物密度和生物量最高，冬季較低。夏秋季節(jié)水溫較高，藻類(lèi)大量繁殖，以藻類(lèi)為食的浮游動(dòng)物數(shù)量也隨之增加，各樣點(diǎn)間浮游動(dòng)物的密度與生物量差異不明顯。

浮游動(dòng)物能夠作為一項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)水體營(yíng)養(yǎng)狀況，角突臂尾輪蟲(chóng)(B.angularis)、萼花臂尾輪蟲(chóng)(B.calyciflorus)往往被認(rèn)為是水體富營(yíng)養(yǎng)化的指示種類(lèi)[19-22]。本研究結(jié)果顯示，這兩種輪蟲(chóng)頻繁出現(xiàn)于星海湖中，且在夏秋季節(jié)形成優(yōu)勢(shì)物種，這說(shuō)明星海湖水體已經(jīng)進(jìn)入了富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

2.3　星海湖底棲動(dòng)物種群結(jié)構(gòu)

2.3.1星海湖底棲動(dòng)物種類(lèi)組成

星海湖底棲動(dòng)物共25種，隸屬3門(mén)4綱16科，其中環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)8種，均為寡毛綱種類(lèi)。軟體動(dòng)物4種，其中瓣鰓綱1種，腹足綱3種。節(jié)肢動(dòng)物2綱2目4科13種，昆蟲(chóng)綱種類(lèi)最多，共9種，甲殼綱4種。從各物種在定量樣品的出現(xiàn)頻率及所占比重來(lái)看，確定蘇氏尾鰓蚓(Branchiurasowerbyi)、多毛管水蚓(Aulodriluspluriseta)、維竇夫盤(pán)絲蚓(Bothrioneutumvejdovskyanum)、羽搖蚊(Chironomusplumosus)和紋沼螺(Parafossarulusstriatulus)為優(yōu)勢(shì)種類(lèi)。

2.3.2星海湖底棲動(dòng)物的生物量和密度

圖4所示：星海湖底棲動(dòng)物年平均密度為224 個(gè)/L，變幅160～295 個(gè)/L，年平均生物量為14.35 mg/m2，變幅8.61～20.25 mg/m2，夏季底棲動(dòng)物密度最高，冬季最低，生物量秋季最高，冬季最低。

本研究結(jié)果顯示，星海湖水體呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。水體中大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沉積在底泥中，為底棲動(dòng)物的生長(zhǎng)與繁殖提供良好的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境[23-25]。另外，夏秋季節(jié)水溫較高，浮游生物大量繁殖，飼料豐富。因此，星海湖底棲動(dòng)物的種類(lèi)與數(shù)量均呈現(xiàn)較高的水平。

圖2　星海湖浮游植物生物量和密度時(shí)空變化

圖3　星海湖浮游動(dòng)物生物量和密度時(shí)空變化

圖4　星海湖底棲動(dòng)物生物量和密度時(shí)空變化

2.4　星海湖水生植物種群結(jié)構(gòu)

2.4.1星海湖水生植物種類(lèi)組成

星海湖檢出水生維管束植物33種，分別隸屬于23科。其中，蕨類(lèi)植物1科2種，裸子植物2科4屬4種，被子植物20科27種。被子植物中，雙子葉植物4科9種，單子葉植物9科18種。依生活型而論，挺水植物7種，占所有種類(lèi)的25.9%，漂浮植物5種，占18.5%；浮葉植物5種，占18.5%，沉水植物10種，占37.0%。從種類(lèi)組成分析，絕大部分為湖泊中普生性的種類(lèi)。

2.4.2星海湖水生植物密度與生物量

星海湖水生植物密度與生物量變化見(jiàn)圖5。星海湖水生植物年平均密度為59株/m2，變幅32～82株/m2，年平均生物量為583 g/m2，變幅248～903 g/m2，夏季水生植物密度最高，冬季最低，生物量夏季最高，冬季最低。夏季水溫較高，水生植物生長(zhǎng)旺盛，此時(shí)量最大。各樣點(diǎn)間水生植物的密度與生物量差異不明顯。

圖5　星海湖水生植物密度和生物量的時(shí)空變化

水生植物數(shù)量的季節(jié)性變化規(guī)律決定了其對(duì)水體氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收程度[13],星海湖水體氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量冬春季較高，夏秋季較低，其原因主要是因?yàn)樗参锏牧吭谙那锛竟?jié)達(dá)到高峰，吸附貯存了相當(dāng)數(shù)量的營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)，使得水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量降低[26-27]。同時(shí)，水生植物個(gè)體大、生命周期長(zhǎng)、吸附和儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)鹽能力強(qiáng)，能夠通過(guò)對(duì)光環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)鹽競(jìng)爭(zhēng)，抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)，凈化水質(zhì)。

3　星海湖魚(yú)產(chǎn)力評(píng)估與分析

3.1　魚(yú)產(chǎn)力計(jì)算與分析

3.1.1浮游生物提供的鰱、鳙魚(yú)產(chǎn)力估算

浮游植物魚(yú)產(chǎn)力估算星海湖浮游植物年平均生物量為6.34 mg/L，湖泊平均水深1.7 m，養(yǎng)殖水域面積為2 400 hm2,則浮游植物現(xiàn)存量為108.41 kg/hm2，P/B系數(shù)以110計(jì)算，飼料系數(shù)取40，飼料利用率取20%，則根據(jù)公式(1)，浮游植物的魚(yú)產(chǎn)力估算為59.63 kg/hm2。

浮游動(dòng)物魚(yú)產(chǎn)力估算星海湖浮游動(dòng)物年平均生物量為2.73 mg/L，湖泊平均水深1.7 m，養(yǎng)殖水域面積為2 400 hm2,則浮游動(dòng)物現(xiàn)存量為46.68 kg/hm2，P/B系數(shù)以30計(jì)算，飼料系數(shù)取10，飼料利用率取50%，則根據(jù)公式(1)，浮游動(dòng)物魚(yú)產(chǎn)力估算為70.02 kg/hm2。

外源性食物魚(yú)產(chǎn)力估算如果考慮到有機(jī)碎屑和細(xì)菌等外源性食物的飼料作用，則實(shí)際生產(chǎn)力還要增加，一般認(rèn)為外源性食物提供的鰱、鳙魚(yú)產(chǎn)力為浮游生物魚(yú)產(chǎn)力的50%。星海湖中浮游生物提供的總魚(yú)產(chǎn)力為129.65 kg/hm2，因此星海湖腐屑等外源性食物可提供鰱、鳙魚(yú)產(chǎn)力為64.83 kg/hm2。

綜合以上三方面的結(jié)果，估算星海湖浮游生物及外源性食物可提供的理論鰱、鳙魚(yú)產(chǎn)力共為194.48 kg/hm2，即在保持目前水域理化、生物狀態(tài)和不進(jìn)行人工投餌的前提下，每年鰱、鳙魚(yú)理論最高生產(chǎn)量為194.48 kg/hm2。星海湖養(yǎng)殖水域面積為2 400 hm2，則每年鰱、鳙理論生產(chǎn)量的最大值為466.75 t。

3.1.2底棲動(dòng)物提供的雜食性魚(yú)產(chǎn)力估算

星海湖底棲及甲殼動(dòng)物年平均生物量估算為14.35g/m2，P/B系數(shù)取3，飼料系數(shù)取4，飼料利用率取30%。則根據(jù)公式(1)，底棲動(dòng)物提供的雜食性魚(yú)產(chǎn)力為32.29 kg/hm2。全湖養(yǎng)殖水域面積2 400 hm2，則雜食性魚(yú)類(lèi)(鯉、鯽魚(yú)等)理論生產(chǎn)量為77.49 t。

3.1.3水生植物提供的草食性魚(yú)產(chǎn)力

星海湖水生植物資源的生物量為655 g/m2，其中90%以上是草魚(yú)難以攝食的挺水植物，據(jù)此計(jì)算草魚(yú)合理存量只有291.5 g/hm2。目前星海湖水生態(tài)恢復(fù)的首要任務(wù)是盡快恢復(fù)水下植物生境，待水下植被保有量達(dá)到一定程度后，通過(guò)生物調(diào)查和科學(xué)計(jì)算，按比例放養(yǎng)和捕撈草魚(yú)等草食性魚(yú)類(lèi)，恢復(fù)星海湖在保持水生態(tài)平衡基礎(chǔ)上的草食性魚(yú)類(lèi)生產(chǎn)力。

3.2　魚(yú)類(lèi)放養(yǎng)品種及合理放養(yǎng)量分析

3.2.1鰱、鳙合理放養(yǎng)量

星海湖浮游植物單位存量為108.41 kg/hm2，由浮游植物的魚(yú)產(chǎn)力估算為59.63 kg/hm2；浮游動(dòng)物單位存量為46.68 kg/hm2，浮游動(dòng)物的魚(yú)產(chǎn)力估算為70.02 kg/hm2；外源性食物提供的鰱、鳙魚(yú)產(chǎn)力估算為64.83 kg/hm2。因此，合計(jì)星海湖鰱、鳙魚(yú)產(chǎn)力為194.48 kg/hm2。

星海湖鰱、鳙魚(yú)獲量比例約為1∶1.2，即鰱魚(yú)產(chǎn)力為89.4 kg/hm2、鳙魚(yú)產(chǎn)力為105.08 kg/hm2。鰱鳙魚(yú)平均起捕規(guī)格為0.75 kg、1.25 kg，最高回捕率為40%。根據(jù)公式(2)計(jì)算，星海湖鰱、鳙魚(yú)合理放養(yǎng)量分別為298尾/hm2和262尾/hm2，若規(guī)格以500 g/尾計(jì)，則放養(yǎng)鰱、鳙魚(yú)質(zhì)量分別為149 kg/hm2和131 kg/hm2。

3.2.2雜食性魚(yú)類(lèi)合理放養(yǎng)量

星海湖底棲及甲殼動(dòng)物年平均生物量估算為14.35 g/m2，魚(yú)產(chǎn)力估算為32.29 kg/hm2。鯉、鯽等魚(yú)類(lèi)的平均起捕規(guī)格為0.5 kg，回捕率最高為40%，根據(jù)公式(2)計(jì)算，雜食性魚(yú)類(lèi)合理放養(yǎng)量應(yīng)為161尾/hm2，若規(guī)格以200g/尾計(jì)，放養(yǎng)質(zhì)量為32.2 kg/hm2。

3.2.3草食性魚(yú)類(lèi)合理放養(yǎng)量

星海湖水生植物資源的生物量為583 g/m2，草魚(yú)合理存量為291.5 g/hm2。草魚(yú)的平均起捕規(guī)格為0.7 kg，最高回捕率為40%，根據(jù)公式(2)計(jì)算，草魚(yú)的合理放養(yǎng)量應(yīng)為1尾/hm2，若規(guī)格以800 g/尾計(jì)，則放養(yǎng)質(zhì)量為0.8 kg/hm2。

因此，星海湖養(yǎng)殖魚(yú)每年合理總放養(yǎng)量為722尾/hm2，313 kg/hm2。

4　結(jié)論

星海湖浮游植物73種，隸屬于7門(mén)58屬；浮游動(dòng)物31種，其中輪蟲(chóng)18種，枝角類(lèi)10種，橈足類(lèi)3種；底棲動(dòng)物共25種，隸屬3門(mén)4綱16科，昆蟲(chóng)綱種類(lèi)最多共9種；水生維管束植物33種，分別隸屬于23科。水生生物的群落結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性波動(dòng)，夏秋兩季種類(lèi)、密度和生物量最高，冬季最低。根據(jù)浮游植物和浮游動(dòng)物的密度和生物量判斷，星海湖處于中度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。

星海湖養(yǎng)殖水域面積為2 400 hm2，則每年鰱、鳙理論生產(chǎn)量的最大值為466.75 t，可產(chǎn)魚(yú)雜食性魚(yú)類(lèi)(鯉、鯽魚(yú)等)77.49 t。鰱合理放養(yǎng)量為149 kg/hm2，鳙合理放養(yǎng)量為131 kg/hm2，雜食性魚(yú)類(lèi)合理放養(yǎng)量為32.2 kg/hm2，草食性魚(yú)類(lèi)合理放養(yǎng)量為0.8 kg/hm2。

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