新疆蘑菇湖水庫(kù)浮游生物種群結(jié)構(gòu)及鰱鳙魚(yú)產(chǎn)力的研究

朱文靜，胡文革，張映東，賈文平，馬得草，高巖，尤洋，張秀容

（1.石河子大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.新疆石河子瑪納斯河流域管理處，新疆 石河子 832000；3.天津市水產(chǎn)研究所，天津30022）

浮游生物是水體食物鏈中的重要成員，在維護(hù)水生態(tài)平衡、反映水體營(yíng)養(yǎng)狀況及估算魚(yú)產(chǎn)力等方面具有重要作用，但是，過(guò)量繁殖又會(huì)造成水體發(fā)生水華和其他等問(wèn)題，而科學(xué)合理地投放魚(yú)類(lèi)可以平衡水體的生態(tài)。有研究表明，鰱鳙對(duì)浮游生物的利用遠(yuǎn)大于其他魚(yú)種[1]，投放鰱鳙以控制水體中過(guò)量的浮游生物，達(dá)到以魚(yú)控藻養(yǎng)水的目的是改善水體環(huán)境的重要途徑。

蘑菇湖水庫(kù)是新疆石河子最大的用于蓄洪、灌溉的平原人工水庫(kù)，水庫(kù)東西寬6.5km、南北長(zhǎng)7.4km，水域面積27.84km2，最大庫(kù)容1.8 億m3。庫(kù)水除來(lái)源于部分瑪納斯河水、地表融雪水及附近的泉水、井水外，于1964 年開(kāi)始接納石河子市的工業(yè)廢水和生活污水。長(zhǎng)期以來(lái)，蘑菇湖水庫(kù)水體狀況不容樂(lè)觀[2-4]。庫(kù)水呈富營(yíng)養(yǎng)化狀況，每年都有一段時(shí)期水庫(kù)會(huì)出現(xiàn)水華，影響到周邊的濕地生態(tài)。雖然一直以來(lái)也通過(guò)入庫(kù)污水增加營(yíng)養(yǎng)來(lái)發(fā)展?jié)O業(yè)生產(chǎn)[5]，但是，由于對(duì)水庫(kù)生物資源缺少調(diào)查，放養(yǎng)魚(yú)類(lèi)種類(lèi)和數(shù)量隨意性大，水庫(kù)漁業(yè)對(duì)水生態(tài)環(huán)境的良好控制作用沒(méi)有很好發(fā)揮。目前對(duì)于蘑菇湖水庫(kù)的研究甚少且集中在水質(zhì)調(diào)查方面，僅1991 年對(duì)浮游植物做過(guò)調(diào)查[6]，并無(wú)對(duì)浮游生物、魚(yú)產(chǎn)力、水生態(tài)環(huán)境的有效控制等的相關(guān)研究。

本研究通過(guò)分析蘑菇湖水庫(kù)平水期、豐水期、枯水期庫(kù)水的理化性質(zhì)、浮游生物種類(lèi)組成、生物量，估算了在現(xiàn)有天然餌料生物資源基礎(chǔ)上的潛在漁產(chǎn)力，推算鰱鳙合理放養(yǎng)量和放養(yǎng)比例，以期能更有效地濾食浮游生物，降低水體過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)鹽，改善水質(zhì)，并為水庫(kù)以魚(yú)養(yǎng)水的可持續(xù)生態(tài)發(fā)展提出建議。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

根據(jù)蘑菇湖水庫(kù)的地理形態(tài)、水域氣候特點(diǎn)、浮游生物采樣要求及庫(kù)水來(lái)源等共設(shè)5 個(gè)采樣點(diǎn)：入水口、出水口及庫(kù)灣設(shè)3 個(gè)采樣點(diǎn)；庫(kù)中心設(shè)2個(gè)采樣點(diǎn)，于2016 年4 月（豐水期）、7 月（平水期）、11 月（枯水期）調(diào)查3 次。

1.2 樣品采集及測(cè)定

于水體上（距水面0.5m）、中、底（距水底0.5m）層分別采等量水并混勻,即時(shí)按照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[7]測(cè)定水體理化因子，其中不能即時(shí)測(cè)定的指標(biāo)帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。

圖1 蘑菇湖水庫(kù)采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 The sampling sites in Moguhu Reservoir during the survey

浮游生物的樣品采集與處理依據(jù)《淡水浮游生物研究方法》[8]，種類(lèi)鑒定依據(jù)《淡水微型生物與底棲動(dòng)物圖譜（第二版）》[9]和《滇池、洱海浮游動(dòng)植物環(huán)境圖譜》[10]。

1.3 魚(yú)產(chǎn)力的估算

根據(jù)浮游生物現(xiàn)存量估算濾食性鰱鳙的魚(yú)產(chǎn)力。

鰱魚(yú)產(chǎn)力=浮游植物現(xiàn)存量×系數(shù)（P/B）×可利用率/餌料系數(shù)

鳙魚(yú)產(chǎn)力=浮游動(dòng)物現(xiàn)存量×系數(shù)（P/B）×可利用率/餌料系數(shù)

1.4 合理放養(yǎng)量

鰱的合理放養(yǎng)量=（鰱生產(chǎn)潛力/鰱捕撈規(guī)格）×（1/鰱回捕率）

鳙的合理放養(yǎng)量=（鳙生產(chǎn)潛力/鳙捕撈規(guī)格）×（1/鳙回捕率）

2 結(jié)果與分析

2.1 蘑菇湖水庫(kù)理化因子特征

蘑菇湖水庫(kù)理化因子測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知：蘑菇湖水庫(kù)為低堿性水庫(kù)，平水期水溫和pH最高，枯水期最??；而水深、透明度、溶解氧和硝態(tài)氮含量均在豐水期最大；除枯水期水深最低，其余3項(xiàng)理化因子最低值出現(xiàn)在平水期?？偭?、氨氮含量及化學(xué)需氧量年平均值達(dá)到國(guó)家Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 新疆蘑菇湖水庫(kù)水體環(huán)境因子指標(biāo)Tab.1 Water environmental factors in Moguhu Reservoir,Xinjiang Uygur Autonomous Region

2.2 浮游植物

調(diào)查期間，共鑒定出浮游植物90 種（屬），其中綠藻門(mén)44 種，藍(lán)藻門(mén)22 種，硅藻門(mén)18 種，裸藻門(mén)、隱藻門(mén)各2 種，金藻門(mén)和甲藻門(mén)各1 種。由此可見(jiàn)，水庫(kù)浮游植物群落結(jié)構(gòu)類(lèi)型為藍(lán)藻-綠藻型。不同時(shí)期浮游植物種類(lèi)數(shù)由高到低為：平水期（7 門(mén)89種）＞豐水期（4 門(mén)38 種）=枯水期（4 門(mén)38 種），庫(kù)灣和入水口種類(lèi)明顯少于其他位點(diǎn)，浮游植物優(yōu)勢(shì)種（屬）（Y＞0.02）有舟形藻Navicula、小球藻Chlorella、微囊藻Microcystis 等12 種，其中三次采樣均為優(yōu)勢(shì)種的有小球藻Chlorella、魚(yú)腥藻Anabaena、土球藻Chlorococcum、微囊藻Microcystis。

調(diào)查期間水庫(kù)浮游植物平均生物量為（6.72±5.88）mg/L，各時(shí)期生物量差異顯著（P＜0.05），為平水期（14.79±0.75）＞豐水期（2.90±6.44）＞枯水期（2.46±2.63）；除豐水期生物量最大值出現(xiàn)在位點(diǎn)3外，其余時(shí)期生物量最大值均出現(xiàn)在位點(diǎn)1，最小值均出現(xiàn)在位點(diǎn)5。

2.3 浮游動(dòng)物

調(diào)查期間，共鑒定浮游動(dòng)物36 種，其中輪蟲(chóng)18種，橈足類(lèi)和原生動(dòng)物各7 種，枝角類(lèi)4 種。不同時(shí)期浮游動(dòng)物種類(lèi)數(shù)由高至低為：平水期（35 種）＞豐水期（30 種）＞枯水期（25 種），種類(lèi)數(shù)最多的位點(diǎn)為庫(kù)中心東側(cè)和出水口，均33 種，種類(lèi)數(shù)最少位點(diǎn)為庫(kù)灣，24 種。浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種共8 種，分別為萼花臂尾輪蟲(chóng)Brachionus calyciflorus、剪形臂尾輪蟲(chóng)Brachionus forficula、嚢形單趾輪蟲(chóng)Monostyla bulla、螺形龜甲輪蟲(chóng)Keratella cochlearis、長(zhǎng)三肢輪蟲(chóng)Filinia longiseta、僧帽溞Daphnia cucullata、長(zhǎng)額象鼻溞Bosmina longirostris 和廣布中劍水蚤Microcyclops leuckarti。

水庫(kù)浮游動(dòng)物平均生物量為3.79mg/L，各時(shí)期浮游動(dòng)物的生物量差異顯著（P＜0.05），不同時(shí)期游動(dòng)物平均生物量由高至低依次為：平水期（5.29mg/L）＞豐水期（3.34mg/L）＞枯水期2.74mg/L。各物種所占浮游動(dòng)物生物量為：橈足類(lèi)（1.62mg/L）＞枝角類(lèi)（1.11mg/L）＞輪蟲(chóng)（0.94mg/L）＞原生動(dòng)物（0.12mg/L）。

2.4 魚(yú)產(chǎn)力估算

何志輝在《湖泊水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力的估祘》中對(duì)P/B系數(shù)、可利用率及餌料系數(shù)的取值提出了建議，蘑菇湖水庫(kù)為北方地區(qū)，富營(yíng)養(yǎng)型湖泊，主要放養(yǎng)鰱鳙，對(duì)浮游生物利用率較高，故估算時(shí)P/B 系數(shù)、餌料系數(shù)和餌料利用率時(shí)，浮游植物分別為110%、40%和20%，浮游動(dòng)物分別為30%、10%和50%。

蘑菇湖水庫(kù)水域面積27.84km2，平均水深4.55m，得出蘑菇湖水庫(kù)浮游植物生物量為851235.84kg，提供的魚(yú)產(chǎn)力為468.18t；浮游動(dòng)物生物量為480086.88kg，提供的魚(yú)產(chǎn)力為720.13t。

2.5 合理放養(yǎng)量

鰱、鳙、鯉、鯽的出水平均體質(zhì)量分別為4.27kg、5.12kg、1.53kg、0.13kg。據(jù)2012—2017 年的投放量與捕撈量，鰱與鳙的回捕率分別為40%和20%。

根據(jù)合理放養(yǎng)量公式，蘑菇湖水庫(kù)鰱和鳙理論合理最大放養(yǎng)量分別為27.41 萬(wàn)尾和70.33 萬(wàn)尾，鰱∶鳙放養(yǎng)比例約為1∶2.57。

3 討論

新疆蘑菇湖水庫(kù)屬溫帶大陸性氣候，日照充足，降水量少，浮游生物量與溫度呈顯著相關(guān)性，平水期生物量大，枯水期生物量小，有明顯的季節(jié)性差異（P＜0.05），但每年平水期蘑菇湖水庫(kù)都會(huì)爆發(fā)水華現(xiàn)象[3,11]。

李明德[12]提出了根據(jù)平均生物量評(píng)估水質(zhì)級(jí)別的方法：小于1.1mg/L 為貧營(yíng)養(yǎng)型，1.1～3.4mg/L為中營(yíng)養(yǎng)型，3.5～8mg/L 為富營(yíng)養(yǎng)型，8mg/L 以上為超富營(yíng)養(yǎng)型，蘑菇湖水庫(kù)浮游植物和浮游動(dòng)物采樣期間平均生物量分別為6.72mg/L、3.79mg/L，因此為富營(yíng)養(yǎng)型水庫(kù)。

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，透明度小于50cm、總磷大于0.2mg/L、化學(xué)需氧量大于10mg/L、氨氮含量大于1.5mg/L 為富營(yíng)養(yǎng)型水庫(kù)，蘑菇湖水庫(kù)各時(shí)期上述理化指標(biāo)均超過(guò)富營(yíng)養(yǎng)型水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，因此蘑菇湖水庫(kù)屬于富營(yíng)養(yǎng)型水庫(kù)，且化學(xué)需氧量大大超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，所以水庫(kù)有超富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)。

水體中氮磷含量過(guò)量時(shí)，可以利用生態(tài)學(xué)手段來(lái)恢復(fù)，如“生物操控”來(lái)治理水體。生物操控來(lái)治理，即放養(yǎng)兇猛的肉食性魚(yú)類(lèi)對(duì)食浮游生物的魚(yú)類(lèi)進(jìn)行控制，達(dá)到利用浮游動(dòng)物對(duì)浮游植物的控制，而經(jīng)武漢東湖高密度放養(yǎng)鰱鳙促使藍(lán)藻消失后，國(guó)內(nèi)多采用非經(jīng)典的生物操縱技術(shù)來(lái)達(dá)到水體凈化的目的[13,14]。

而判斷水庫(kù)可否用放養(yǎng)鰱鳙治理水體時(shí)，首先要判斷此水庫(kù)的鰱鳙魚(yú)產(chǎn)力。魚(yú)產(chǎn)力是魚(yú)類(lèi)將水中各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為魚(yú)產(chǎn)品的能力，分實(shí)際魚(yú)產(chǎn)力和潛在魚(yú)產(chǎn)力。目前國(guó)內(nèi)常根據(jù)能量轉(zhuǎn)化原理，通過(guò)浮游生物生物量估算鰱鳙潛在魚(yú)產(chǎn)力[15,16]，如金顯文[17]對(duì)淮北南湖塌陷區(qū)水域的魚(yú)產(chǎn)力評(píng)估、王玉鳳[18]對(duì)渾江水庫(kù)的魚(yú)產(chǎn)力評(píng)估等。也有一些學(xué)者[15,19]認(rèn)為此方法有一定的局限性，并不能很好反映水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力，應(yīng)通過(guò)綜合分析環(huán)境因素對(duì)水體的魚(yú)產(chǎn)力進(jìn)行分類(lèi)。

焦念志[19]結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究狀況將水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力劃分為若干等級(jí)。根據(jù)水深（4.55m）和總磷（0.29 mg/L）蘑菇湖水庫(kù)屬高魚(yú)產(chǎn)力；根據(jù)浮游生物生物量（浮游植物和浮游動(dòng)物生物量分別為6.72mg/L、3.79mg/L）可劃分為較高等級(jí)。而根據(jù)能量轉(zhuǎn)化原理，蘑菇湖水庫(kù)浮游植物和浮游動(dòng)物提供的魚(yú)產(chǎn)力分別為468.18t 和720.13t。綜合水庫(kù)水體理化因子指標(biāo)及浮游生物量，蘑菇湖水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力等級(jí)屬較高水平，因此理論上可以用投放鰱鳙來(lái)達(dá)到對(duì)水庫(kù)的生態(tài)治理。但6 年蘑菇湖近所有經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)平均捕獲量?jī)H為533.835t，遠(yuǎn)小于估算的魚(yú)產(chǎn)力。

實(shí)際魚(yú)產(chǎn)力遠(yuǎn)小于估算魚(yú)產(chǎn)力的原因可能有以下幾點(diǎn)：①本次調(diào)查采樣不包括冰封期；②本次調(diào)查估算的是以浮游生物為食的魚(yú)類(lèi)魚(yú)產(chǎn)力，而鯉等主要以底棲動(dòng)物為食，且投放了大量的鯉，對(duì)鰱鳙造成了一定的競(jìng)爭(zhēng)，抑制了鰱鳙生長(zhǎng)；③所用的浮游生物量為各物種的平均值，而鰱鳙不能利用所有種類(lèi)，如鳙對(duì)橈足類(lèi)利用率較高，而此研究中橈足類(lèi)生物量占浮游動(dòng)物生物量的一半左右，故魚(yú)產(chǎn)力估算可稍微較低；④利用現(xiàn)存生物量來(lái)估算魚(yú)產(chǎn)力還存在缺陷，國(guó)外主要用來(lái)估算底棲或營(yíng)養(yǎng)級(jí)別較高的魚(yú)類(lèi)，而國(guó)內(nèi)多用來(lái)估算鰱和鳙，且P/B 系數(shù)、餌料系數(shù)和餌料利用率的確定也不能統(tǒng)一；⑤漁業(yè)資源沒(méi)有開(kāi)發(fā)徹底。

為了蘑菇湖水庫(kù)的可持續(xù)發(fā)展，結(jié)合本次研究得出以下建議：①處理好城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水是水庫(kù)環(huán)境治理的關(guān)鍵。完善法律法規(guī)，加強(qiáng)對(duì)水污染的監(jiān)管，妥善處理污水的排放進(jìn)行，繼續(xù)探索污水處理的新方法、新技術(shù)；②對(duì)水庫(kù)的生態(tài)進(jìn)行修復(fù)。蘑菇湖水庫(kù)浮游植物過(guò)多，可以定期進(jìn)行水華的處理，捕撈浮游植物；加強(qiáng)周?chē)鷿竦亟ㄔO(shè)，退耕還葦，水處理過(guò)后先流入蘆葦田再流入蘑菇湖；③制定合理捕撈及投放計(jì)劃、規(guī)定起水規(guī)格。放養(yǎng)魚(yú)種以鰱鳙為主并按合理放養(yǎng)比例放養(yǎng)，選擇體長(zhǎng)13～14cm 的魚(yú)[20]，且捕撈要及時(shí)；④先治理好蘑菇湖的生態(tài)環(huán)境，再談經(jīng)濟(jì)效益。近幾年可以少投甚至不投鯉。

本研究通過(guò)對(duì)水質(zhì)及魚(yú)產(chǎn)力的評(píng)價(jià)判斷蘑菇湖水庫(kù)可以通過(guò)合理放養(yǎng)鰱鳙來(lái)降氮磷、改水質(zhì)，為水庫(kù)生態(tài)治理和水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供了參考意見(jiàn)。但是，本研中魚(yú)產(chǎn)力評(píng)估的方法都有一定的局限性，目前尚未有適合我國(guó)絕大多數(shù)水庫(kù)的方法，按照李德尚的研究[15]給我國(guó)各水庫(kù)分類(lèi)的工作量太大，難以進(jìn)行，因此本研究結(jié)果只能作為參考。