四大家魚自然繁殖對水文過程的響應(yīng)關(guān)系研究

王 珂，周 雪，陳大慶，劉紹平，段辛斌，汪登強

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江水產(chǎn)研究所，武漢 430223)

青魚(Mylopharyngodonpiceus)、草魚(Ctenopharynodonidellus)、鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)和鳙(Aristichthysnobilis)合稱“四大家魚”(以下簡稱“家魚”)作為我國特有的經(jīng)濟(jì)魚類，是我國淡水漁業(yè)捕撈的主要對象和養(yǎng)殖基石。長江干流是家魚的主要棲息和繁殖場所，魚類的繁殖行為、胚胎孵化發(fā)育已與長江流域生態(tài)條件相適應(yīng)[1-2]。研究表明，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，長江干流水利水電工程的興建，導(dǎo)致自然生境特別是水文情勢發(fā)生變化[3-6]，致使家魚繁殖活動所需要的水文條件不能得到滿足。經(jīng)調(diào)查，從2003年開始，家魚資源逐漸減少[7-8]，亟需關(guān)注和保護(hù)。

為了保護(hù)魚類資源，保證家魚在長江正常繁殖，國內(nèi)學(xué)者對家魚的棲息地和生活習(xí)性影響因素進(jìn)行了大量的研究。目前，利用IHA水文變化法[9-10]、相關(guān)分析法[11]、遺傳規(guī)劃法[12]等方法，研究家魚產(chǎn)卵行為對生態(tài)水文指標(biāo)的響應(yīng)和生態(tài)水文目標(biāo)的確認(rèn)，得出漲水過程數(shù)、漲水持續(xù)時間等生態(tài)水文指標(biāo)和水溫指標(biāo)對家魚自然繁殖的影響。趙越等[13]、許可等[14]提出利用三峽大壩進(jìn)行生態(tài)調(diào)度，制造“人造洪峰”為家魚繁殖提供原有的自然水文生境，研究表明生態(tài)調(diào)度對家魚產(chǎn)卵有促進(jìn)作用[15]。本研究以長江中游監(jiān)利斷面的家魚卵苗為研究對象，就已有的生態(tài)水文過程指標(biāo)與家魚自然繁殖進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，為三峽大壩生態(tài)調(diào)度和家魚資源保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 相關(guān)數(shù)據(jù)獲取

魚類卵苗采樣斷面選取長江中游監(jiān)利縣三洲鎮(zhèn)斷面(E 112°55′，N 29°32′)(圖1)，樣本采集依據(jù)《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊》，同時參考易伯魯?shù)萚2]的相關(guān)文獻(xiàn)開展調(diào)查工作。監(jiān)測時間為2014—2016年的5-7月。斷面由南到北設(shè)置3個采集點，在長江表層及中底層進(jìn)行卵苗采集，每次采集時間為10～15 min。同時在江兩岸設(shè)置弶網(wǎng)進(jìn)行24 h晝夜監(jiān)測。漂流經(jīng)過斷面的魚卵、仔魚總量的計算方法參照易伯魯?shù)萚2]調(diào)查方法。水文要素采用湖北水利網(wǎng)每日公布的監(jiān)利水文站數(shù)據(jù)，環(huán)境要素監(jiān)測與魚卵監(jiān)測同步，利用便攜式Y(jié)SI 550A儀器測水溫。

圖1 四大家魚卵苗采樣斷面Fig 1 Four major Chinese carps sampling section

1.2 生態(tài)水文指標(biāo)確定

依據(jù)監(jiān)利斷面2014—2016年對應(yīng)監(jiān)測時段水文變化過程，實驗選用徑流量變化來反映漲水過程，選取有效漲水過程的漲水持續(xù)時間、流量(水位)的增長率等生態(tài)水文指標(biāo)進(jìn)行研究。因為水溫是家魚自然繁殖的關(guān)鍵因子[16，17]，本研究除對生態(tài)水文指標(biāo)進(jìn)行分析，同時也對水溫因子進(jìn)行了分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水溫對家魚自然繁殖的影響

2014—2016年監(jiān)利斷面水溫見表1。由表1可知首次出現(xiàn)家魚卵苗時期，水溫均在20 ℃(20.40～21.35 ℃)以上，其中卵苗高峰期水溫均在22 ℃以上(22.80～23.53 ℃)，說明每年5～7月，長江中游水溫在20～24 ℃時。

表1 監(jiān)利斷面3年水溫與家魚卵苗統(tǒng)計情況Tab.1 The statistical status of water temperature and spawn of four major Chinese carps in Jianli during three years

有研究認(rèn)為15～20 ℃的水溫對于四大家魚性腺從3期發(fā)育至4期有重要影響，超過20 ℃之后，甚至更高21 ℃以后，家魚的性腺發(fā)育將快速完成，性成熟的四大家魚親魚開始集中繁殖[17]。根據(jù)家魚繁殖期監(jiān)利斷面水溫可知，長江監(jiān)利斷面水溫在20～24 ℃時，家魚會集中繁殖，出現(xiàn)家魚卵苗高峰，與已有研究結(jié)論一致。但并不是溫度越高越有利于魚類的繁殖。

2.2 家魚繁殖過程與漲水過程響應(yīng)關(guān)系

2.2.1 漲水過程次數(shù)與家魚卵苗徑流關(guān)系

2014年家魚卵苗采集結(jié)果估算調(diào)查期間流經(jīng)監(jiān)利斷面的卵苗徑流為3.55×108ind，與流量關(guān)系如圖2。調(diào)查期間，監(jiān)利江段有5次有效漲水過程，6月2日首次出現(xiàn)家魚卵苗，6月21日首次出現(xiàn)家魚苗汛，此次卵苗汛前有3次有效漲水過程。其中家魚卵苗日發(fā)生量最大值為0.43×108ind，最低值為0.09×108ind。

圖2 2014年監(jiān)利日流量和家魚卵苗徑流量圖Fig 2 Daily flow and spawning amount in Jianli section in 2014

2015年采集結(jié)果估算調(diào)查期間流經(jīng)監(jiān)利斷面的卵苗徑流為5.06×108ind，與流量關(guān)系如圖3。調(diào)查期間，監(jiān)利江段有6次有效漲水過程，5月25日首次出現(xiàn)家魚卵苗，6月22日出現(xiàn)家魚卵苗汛，此次家魚卵苗汛前有3次有效漲水過程。其中家魚卵苗日發(fā)生量最大有0.85×108ind，最低有0.04×108ind。

圖3 2015年監(jiān)利日流量和家魚卵苗徑流量圖Fig 3 Daily flow and spawning amount in Jianli section in 2015

2016年采集結(jié)果估算調(diào)查期間流經(jīng)監(jiān)利斷面的卵苗徑流為13.36×108ind，與流量關(guān)系如圖4。調(diào)查期間，監(jiān)利江段有7次有效漲水過程，家魚卵苗最早出現(xiàn)在5月26日，6月26日出現(xiàn)家魚卵苗汛，首次家魚卵苗汛出現(xiàn)前有5次有效漲水過程。其中家魚卵苗日發(fā)生量最大有3.80×108ind，最低有0.27×108ind。

圖4 2016年監(jiān)利日流量和家魚卵苗徑流量圖Fig 4 Daily flow and spawning amount in Jianli section in 2016

綜合3年調(diào)查期間家魚卵苗，監(jiān)利江段家魚卵苗汛集中在6月下旬-7月上旬，首次家魚卵苗汛前，需3次以上漲水過程。另外調(diào)查期間，2016年有效漲水次數(shù)為7次，2015年的有效漲水過程次數(shù)有6次，2014年的有效漲水過程次數(shù)只有5次，相應(yīng)的家魚卵苗總規(guī)模分別為13.36×108ind、5.06×108ind、3.55×108ind，故調(diào)查期間有效漲水次數(shù)較多時，家魚卵苗規(guī)模相對較大。

2.2.2 流量(水位)增長率與家魚繁殖過程的關(guān)系

由于流量和水位變化趨勢較一致，故僅分析流量指標(biāo)與家魚卵苗量的關(guān)系。由表2可知，3年家魚卵苗高峰期均在6月下旬～7月初。2014年有2次漲水過程，采集到家魚卵苗，此2次漲水過程的流量增長率為1 125～1 500 m3s-1d-1，水位日增長率為0.3 m以上。2015年調(diào)查期間有4次漲水過程采集到家魚卵苗，漲水過程流量增長率1 550～2 800 m3s-1d-1，水位日增長率為0.28～0.52 m。2016年調(diào)查期間有3次漲水過程采集到家魚卵苗，此3次漲水過程除第7次漲水過程流量增長率僅為660 m3s-1d-1，其余2次漲水過程的流量增長率為1 300～2 833.33 m3s-1d-1，漲水持續(xù)時間3～5 d，水位日增長率為0.30～0.38 m。其中第7次漲水過程的漲水時間為5 d，在第7次漲水過程能有家魚產(chǎn)卵行為，很有可能是第6、7次漲水過程連續(xù)進(jìn)行，時間僅1 d，說明增長率較小時，有2次連續(xù)的漲水過程，也可刺激家魚繁殖。

表2 2014—2016年調(diào)查期間有效漲水過程生態(tài)水文指標(biāo)Tab.2 Ecological hydrology index of hydrological process during 2014—2016

2.2.3 漲水時間與家魚繁殖過程的關(guān)系

由表2可知，2014、2015、2016年采集到家魚卵苗，其漲水過程的漲水持續(xù)時間分別為4～5 d、2～5 d、3～5 d。其中2015年第4次漲水過程，其流量增長率為1 550 m3s-1d-1，但漲水時間僅為2 d，第4次與第3次漲水過程連續(xù)進(jìn)行，之間漲水過程間隔時間僅為1 d，刺激了家魚在第4次張水過程繁殖，說明漲水時間較短時，有2次連續(xù)的漲水過程，也可刺激家魚繁殖。

由2可知，家魚集中繁殖需要有效漲水過程刺激，在家魚繁殖期，有效漲水次數(shù)較多時，家魚卵苗規(guī)模相對較大。根據(jù)表2和表3可知，有效漲水過程需要滿足其流量增長率1 125 m3s-1d-1及以上，水位增長率0.3 m及以上，漲水持續(xù)時間3 d及以上，不過也存在兩種特殊情況，流量增長率較小時或漲水時間較短，有2次連續(xù)的漲水過程，其時間間隔僅為1 d時，也可刺激家魚繁殖。

3 結(jié)論

依據(jù)2014—2016年監(jiān)利江段的魚類早期資源監(jiān)測結(jié)果，并結(jié)合江段的水溫、漲水過程的特征分析表明，長江中游監(jiān)利江段，家魚卵苗高峰期時間在6月下旬—7月上旬，水溫20～24 ℃，若在一定漲水過程的驅(qū)動下，家魚得以正常繁殖。而驅(qū)動四大家魚自然繁殖的漲水過程，其水文指標(biāo)漲水次數(shù)、漲水持續(xù)時間、流量增長率是影響家魚規(guī)模的有效指標(biāo)。水溫達(dá)到20～24 ℃，有效漲水次數(shù)較多時，對家魚產(chǎn)卵行為刺激效果越佳，其中2016年7次漲水過程，家魚卵苗規(guī)模達(dá)到了13.36×108ind；同時流量增長率為1 125 m3s-1d-1及其以上，漲水持續(xù)時間為3 d以上的漲水過程，即此漲水過程對家魚產(chǎn)卵行為刺激效果更佳；但當(dāng)持續(xù)2次漲水過程即兩次漲水過程間隔僅為1 d時，漲水持續(xù)時間和流量增長率無論高低，如持續(xù)時間僅為2 d或者流量增長率僅600 m3s-1d-1的漲水過程，在連續(xù)2次漲水過程情況下，均會刺激家魚產(chǎn)卵。

對漲水過程的水文指標(biāo)進(jìn)行細(xì)致研究及再進(jìn)一步量化指標(biāo)范圍，將成為家魚自然繁殖生態(tài)水文學(xué)研究和生態(tài)調(diào)度實際應(yīng)用的方向和重點。

致謝：感謝參與監(jiān)利采樣調(diào)查的郭國忠、陳會娟等研究生和工作人員。