三河口大壩子午河段人工魚(yú)巢增殖效果研究

吳 悠，張金玲

（1.陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司,陜西 西安 710032；2.陜西省地下水保護(hù)與監(jiān)測(cè)中心 ,陜西 西安 710003）

1 引言

水利水電工程建設(shè)雖然一方面保障了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的用水需求,另一方面也會(huì)給河流生態(tài)環(huán)境帶來(lái)影響[1],由于大壩建設(shè)的阻隔和河段水文情勢(shì)的改變,可能產(chǎn)生水生生物棲息地減少或喪失、洄游通道阻斷、多樣性下降、資源衰退等問(wèn)題,對(duì)河道魚(yú)類種群繁殖發(fā)展造成不利影響。

引漢濟(jì)渭工程三河口水利樞紐的施工建設(shè)使得原有施工江段的魚(yú)類棲息條件發(fā)生改變,阻礙了部分魚(yú)類洄游產(chǎn)卵繁殖,對(duì)施工河段魚(yú)類生長(zhǎng)、覓食、繁殖和遷移帶來(lái)不利影響,造成產(chǎn)卵場(chǎng)魚(yú)卵的孵化率及幼苗成活率下降[2]。建庫(kù)后,水庫(kù)水位變動(dòng)頻繁,水庫(kù)泄洪和釋放生態(tài)流量可造成水位大幅度漲退[3],水位的消落不僅減少了產(chǎn)粘性卵魚(yú)類產(chǎn)卵場(chǎng)的面積,還使產(chǎn)下的粘性魚(yú)卵裸露在水面以外空氣中因缺氧曝曬[4]或者沉入水底而死亡,這將直接影響產(chǎn)粘性卵魚(yú)類的繁殖,同時(shí)庫(kù)區(qū)江段水文發(fā)生較大變化,形成靜水為主的庫(kù)區(qū)環(huán)境,壩下游河段水量總體減少,這也將導(dǎo)致魚(yú)類棲息、繁殖條件發(fā)生改變,影響魚(yú)類種類組成及資源量。為緩解三河口水庫(kù)運(yùn)行期對(duì)子午河產(chǎn)粘性卵魚(yú)類繁殖的影響,采用構(gòu)建人工魚(yú)巢的方式維護(hù)生境修復(fù)。

人工魚(yú)巢作為一種生態(tài)手段,是模擬魚(yú)類生態(tài)環(huán)境,采用替代材料人工建設(shè)的、設(shè)置在特定水域、供魚(yú)類產(chǎn)卵繁殖和幼魚(yú)棲息生長(zhǎng)的設(shè)施,可以改善水生生物棲息環(huán)境,促進(jìn)水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和穩(wěn)定[5]。然而,人工魚(yú)巢的建設(shè)和應(yīng)用還存在一些挑戰(zhàn),例如如何選址和布局,如何保證人工魚(yú)巢對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響是積極的而非負(fù)面的,以及人工魚(yú)巢的增殖效果具體如何,如何發(fā)揮其最大的生態(tài)效益,都是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

2 研究區(qū)域及方法

2.1 研究區(qū)域

于2021 年6 月14 日,在三河口水利樞紐子午河段共布設(shè)人工魚(yú)巢兩處投放點(diǎn)：分別位于子午河右岸下蒲家溝口上游200 m、石佛路子午大橋右岸處水域。該處在三河口大壩下游,在豐水期前河流水位較高,且處于水庫(kù)泄洪口以下,常進(jìn)行生態(tài)流量調(diào)控,水位變化較大,水生境相對(duì)于漢江干流較差,但水體透明度高、水體較深且水中雜質(zhì)較多,枯水期也保持有一定的水流量,環(huán)境安靜、水質(zhì)良好、有天然水草生長(zhǎng)、流速較緩,適合魚(yú)類的棲息和產(chǎn)卵,就設(shè)置人工魚(yú)巢而言水生境相對(duì)較好。

2.2 研究方法

（1）魚(yú)巢基質(zhì)材料的選擇

根據(jù)建設(shè)材料及結(jié)構(gòu)的不同,將人工魚(yú)巢劃分為天然植物人工魚(yú)巢、人造水生植物魚(yú)巢、網(wǎng)片人工魚(yú)巢和魚(yú)巢磚等幾種類型。結(jié)合三河口水利樞紐建設(shè)區(qū)自然條件和增殖魚(yú)類實(shí)際情況,選用人造水生植物魚(yú)巢。

材料包含基質(zhì)材料及結(jié)構(gòu)材料。結(jié)構(gòu)材料選擇竹竿、浮筒圓木等無(wú)污染、易漂浮材料作為主結(jié)構(gòu),用鐵絲、繩索等固定,考慮到魚(yú)類初始適應(yīng)性及生活習(xí)性,搭建漂浮式人工魚(yú)巢[6]；基質(zhì)材料通?？梢赃x用天然植物和人工材料用于魚(yú)類產(chǎn)卵,如尼龍絲、聚乙烯網(wǎng)片、棕片、游草、浮葉植物等無(wú)毒、水中不易腐爛、質(zhì)地柔軟、來(lái)源廣的材料,天然植物一般有金魚(yú)藻、棕櫚片、榕樹(shù)根、楊柳樹(shù)的須根、魚(yú)漂草、蘆竹、芒萁和各種水草等[7]。選用棕櫚片、PP 產(chǎn)卵繩為本項(xiàng)目主要基質(zhì)材料制作人工魚(yú)巢,魚(yú)巢基質(zhì)材料安裝前用5%的食鹽水浸泡2 h～3 h。

（2）人工魚(yú)巢制作與布設(shè)

三河口水利樞紐下游子午河上共布設(shè)建設(shè)漂浮式人工魚(yú)巢2 座,單個(gè)面積143 m2,漂浮式人工魚(yú)巢主要由浮筒框架、繩索錨固件、護(hù)欄等組成,以浮筒連接形成結(jié)構(gòu)體,魚(yú)巢產(chǎn)卵基質(zhì)材料采用天然棕片或人工產(chǎn)卵繩,將由棕片捆扎成的扎（兜）,綁扎于長(zhǎng)4 m 的連接繩上,扎（兜）間隔0.15 m,再將多根連接繩綁扎于浮筒框體內(nèi),每根連接繩間隔0.3 m,或?qū)⑷斯ぎa(chǎn)卵繩采用同樣的方式,兩束一扎,末端綁扎沉球,單扎系于連接繩上,再將多根連接繩綁扎于浮筒框體內(nèi),搭建結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 人工魚(yú)巢結(jié)構(gòu)示意圖

人工魚(yú)巢搭建完成后,采用繩索、錨固件等將人工魚(yú)巢固定于指定水域。

（3）魚(yú)卵采集及處理

人工魚(yú)巢主要為鯉、鯽、鲴、魴、鯰等產(chǎn)草粘性卵的魚(yú)類營(yíng)造人工產(chǎn)卵場(chǎng),促進(jìn)魚(yú)類產(chǎn)卵繁殖。人工魚(yú)巢設(shè)置好后,應(yīng)在實(shí)施水域安裝警示標(biāo)志,設(shè)置專人看護(hù),負(fù)責(zé)24 小時(shí)巡查,魚(yú)類繁殖高峰期應(yīng)加強(qiáng)夜間巡查強(qiáng)度,記錄天氣、水溫、魚(yú)類產(chǎn)卵情況,統(tǒng)計(jì)魚(yú)卵數(shù)量[8],每日視情況對(duì)網(wǎng)箱清洗4 次或以上,并及時(shí)將采集的魚(yú)卵和粘附物同時(shí)運(yùn)送至三河口上游庫(kù)尾處設(shè)置的小型仔幼魚(yú)孵化、培育網(wǎng)箱內(nèi)進(jìn)行人工培育,至鱗片出現(xiàn)及鰭條形成后,依據(jù)鰭式和鱗式鑒定種類,再放流三河口壩上游天然河道。應(yīng)分析比較不同人工魚(yú)巢基質(zhì)材料和安置水域的魚(yú)卵數(shù)量,總結(jié)魚(yú)類產(chǎn)生的高峰期和適宜溫度,及時(shí)改進(jìn)魚(yú)巢設(shè)置和運(yùn)行方式。

子午河人工魚(yú)巢運(yùn)行流程見(jiàn)圖2。

圖2 子午河人工魚(yú)巢運(yùn)行流程圖

（4）抽樣記錄方法

抽樣量：按（1～2） %的扎（兜）數(shù)量,計(jì)數(shù)扎（兜）產(chǎn)卵量及受精率：或按五分法抽樣（2～3）%面積的魚(yú)巢,計(jì)數(shù)單位面積產(chǎn)卵量及受精率。自然水體魚(yú)苗的孵化率按照 30%計(jì)算。

計(jì)算公式：

式中：n 為產(chǎn)卵批次；Pi為第i 批次產(chǎn)卵量,?；蛉f(wàn)粒；ki為第i 批次受精率,%；qi為第i 批次魚(yú)苗量,尾或萬(wàn)尾；M 為總產(chǎn)卵量,?；蛉f(wàn)粒；Q為總魚(yú)苗量,尾或萬(wàn)尾。

（5） 魚(yú)類增殖統(tǒng)計(jì)方法

步驟1：每年3 月～8 月每月監(jiān)測(cè) 2 次魚(yú)巢實(shí)施水域的水溫、溶解氧等情況。

步驟2：根據(jù)河水溫度,查閱相關(guān)文獻(xiàn)確定主要魚(yú)類的出膜時(shí)間,并制定項(xiàng)目實(shí)施期間對(duì)魚(yú)巢抽樣檢查的間隔時(shí)間（但不少于每個(gè)月3 次）[9]。每次在魚(yú)巢方陣的前部、中部和后補(bǔ)隨機(jī)抽取5 個(gè)點(diǎn)對(duì)人工魚(yú)巢進(jìn)行魚(yú)卵的數(shù)量統(tǒng)計(jì),計(jì)數(shù)單位面積上的受精卵數(shù)量,乘以每個(gè)人工魚(yú)巢的數(shù)量,計(jì)算總的受精卵數(shù)量。當(dāng)有大量魚(yú)卵附著時(shí),取出附著魚(yú)卵的魚(yú)巢放置在事先準(zhǔn)備好的孵化網(wǎng)箱中進(jìn)行孵化,以便確認(rèn)孵化率和魚(yú)卵的種類。

步驟3：根據(jù)不同的水溫條件下各種魚(yú)孵化出膜所需的時(shí)間,對(duì)各個(gè)實(shí)施水域魚(yú)巢附著魚(yú)卵數(shù)據(jù)進(jìn)行批次劃分,以免重復(fù)統(tǒng)計(jì)[10]。各個(gè)批次魚(yú)巢附著的魚(yú)卵總量相加獲得魚(yú)巢增殖效果,進(jìn)而根據(jù)孵化率和附著的魚(yú)卵量估算增殖魚(yú)苗量。

步驟4：人工魚(yú)巢項(xiàng)目監(jiān)測(cè)期間,采用漁獲物調(diào)查的方式對(duì)在人工魚(yú)巢附近水域魚(yú)類資源狀況進(jìn)行調(diào)查,統(tǒng)計(jì)漁獲物的種類及數(shù)量,分析對(duì)比哪些魚(yú)類在人工魚(yú)巢產(chǎn)卵。通過(guò)實(shí)施期間魚(yú)巢粘附魚(yú)卵數(shù)量及同期魚(yú)類資源狀況調(diào)查對(duì)其增殖效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 結(jié)果與分析

3.1 人工魚(yú)巢附著魚(yú)卵數(shù)量

子午河人工魚(yú)巢在2021 年采用了棕片和PP 產(chǎn)卵繩為主要基質(zhì)材料,共計(jì)210 個(gè)pp 繩扎（兜）和1225 個(gè)棕櫚扎（兜）,選擇投放時(shí)間為6 月～8 月,河段水深1.5 m～2 m, 面積總計(jì)286 m2。2021 年產(chǎn)卵情況記錄內(nèi)容及表格見(jiàn)表1。

表1 2021 年子午河人工魚(yú)巢產(chǎn)卵情況記錄表

從表2 中可知,2021 年共監(jiān)測(cè)記錄了6 月21 日至7 月5 日之間人工魚(yú)巢產(chǎn)卵情況,發(fā)現(xiàn)6 月21 日～27 日,每日隨機(jī)抽樣5 個(gè)棕櫚扎及5 個(gè)PP 繩監(jiān)測(cè),未發(fā)現(xiàn)魚(yú)卵附著。6 月29 日,隨機(jī)抽樣20 個(gè)棕櫚扎,有19 個(gè)扎兜上有魚(yú)卵附著,數(shù)量在450 粒/片～800 粒/片,平均640 粒/片,受精率約90%,孵化率40%,批苗成活率30%；隨機(jī)抽樣20 個(gè)pp 繩扎,有18 個(gè)扎兜上有魚(yú)卵附著,數(shù)量在50 粒/片～90粒/片,平均75 粒/片,受精率約80%,孵化率40%,批苗成活率30%。6 月30 日,隨機(jī)抽樣20 個(gè)棕櫚扎,有19 個(gè)扎兜上有魚(yú)卵附著,數(shù)量在900 粒/片～1600 粒/片,平均1350粒/片,受精率約90%,孵化率40%,批苗成活率30%；隨機(jī)抽樣20 個(gè)pp 繩扎,有18 個(gè)扎兜上有魚(yú)卵附著,數(shù)量在100粒/片～180 粒/片,平均160 粒/片,受精率約80%,孵化率40%,批苗成活率30%。7 月1 日至5 日,經(jīng)隨機(jī)抽樣后發(fā)現(xiàn)卵粒未增加,但死亡較多,7 月5 日隨機(jī)抽樣發(fā)現(xiàn)卵粒孵化出膜,合計(jì)總產(chǎn)卵量1687350 粒。

表2 2022 年子午河人工魚(yú)巢產(chǎn)卵情況記錄表

經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)棕櫚片附著黏性卵效果比PP 產(chǎn)卵繩較好,因此在2022 年的魚(yú)巢的建設(shè)中為提高魚(yú)類產(chǎn)卵量,取消了PP產(chǎn)卵繩,統(tǒng)一設(shè)置棕櫚片為產(chǎn)卵基質(zhì),共布置棕櫚片616～728扎 （兜）,6 月 20 日又增加 了560 片棕櫚扎,以增加魚(yú)類產(chǎn)卵附著數(shù)量,從而達(dá)到遺傳物質(zhì)交流的目的,產(chǎn)卵情況記錄內(nèi)容及表格見(jiàn)表2。

3.2 孵化率及種類、孵化與鑒定

通過(guò)投放人工魚(yú)巢對(duì)三河口水庫(kù)子午河段流域產(chǎn)黏性卵魚(yú)類資源進(jìn)行增殖,2021 年共監(jiān)測(cè)到2 批次魚(yú)類產(chǎn)卵現(xiàn)象,總計(jì)產(chǎn)卵約169 萬(wàn)粒,受精率棕片90%、PP 繩80%,孵化率為40%,出苗約61 萬(wàn)尾,按照自然水體魚(yú)苗成活率30%估算,2021 年人工魚(yú)巢可增殖魚(yú)苗約18 萬(wàn)尾。 發(fā)現(xiàn)粘附的魚(yú)卵絕大多數(shù)為鯉、少部分為鯽,2022 年共監(jiān)測(cè)到9 批次魚(yú)類產(chǎn)卵現(xiàn)象,出苗約 123520 尾,按魚(yú)苗成活率30%估算,2022 年人工魚(yú)巢可增殖魚(yú)苗約3.7 萬(wàn)尾。根據(jù)根據(jù)形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)對(duì)收集魚(yú)的卵現(xiàn)場(chǎng)鑒定及孵化培育仔魚(yú)后鑒定,人工魚(yú)巢經(jīng)過(guò)孵化培育魚(yú)苗,鑒定魚(yú)巢附著魚(yú)卵基本上為鯉魚(yú)、鯽魚(yú),有少量?,沒(méi)有漢江陜西段流域特有魚(yú)類。

3.3 人工魚(yú)巢增殖效果對(duì)比分析

（1）實(shí)施材料對(duì)增殖效果的影響

2021 年三河口樞紐人工魚(yú)巢獲得的魚(yú)卵約169 萬(wàn)粒,受精卵棕片90%,PP 繩80%,產(chǎn)卵結(jié)果的對(duì)比見(jiàn)圖3,經(jīng)人工魚(yú)巢通過(guò)棕櫚片和PP 繩產(chǎn)卵結(jié)果的對(duì)比發(fā)現(xiàn),棕櫚片作為產(chǎn)卵基質(zhì)對(duì)魚(yú)類的誘集作用比較明顯,對(duì)魚(yú)卵的粘附效果較PP繩好。

圖3 子午河人工魚(yú)巢棕櫚片和PP 繩平均魚(yú)卵附著數(shù)量對(duì)比

（2）水溫對(duì)增殖效果的影響

在人工魚(yú)巢投放期間對(duì)投放點(diǎn)水溫的變化進(jìn)行了監(jiān)測(cè),由于2021 年產(chǎn)卵批次少,不易分析增殖效果與水溫環(huán)境的影響,因此選取2022 年5 月20 日至7 月15 日魚(yú)類集中產(chǎn)卵時(shí)間段為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,水溫變化范圍為 16.5℃～25℃。人工魚(yú)巢粘附魚(yú)卵數(shù)量與水溫的相關(guān)性分析見(jiàn)圖4,結(jié)果顯示2022 年6 月中旬,當(dāng)河道水溫上升到 20℃時(shí),有卵粒出現(xiàn),當(dāng)水溫上升到 23℃并穩(wěn)定時(shí),人工魚(yú)巢粘附的魚(yú)卵數(shù)最多,魚(yú)巢河道附近的魚(yú)類產(chǎn)卵效果最好。

圖4 子午河人工魚(yú)巢魚(yú)卵附著量與水溫的關(guān)系

3.4 人工魚(yú)巢增殖效果評(píng)價(jià)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)記錄發(fā)現(xiàn)2022 年人工魚(yú)巢產(chǎn)卵情況較2021 年較差 。2022 年魚(yú)巢棕櫚片上附著卵粒較少,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示在297440 粒,查閱2021 年魚(yú)巢運(yùn)行報(bào)告,可知魚(yú)巢產(chǎn)卵數(shù)據(jù)為1687350 粒。因此,2022 年人工魚(yú)巢增殖魚(yú)類數(shù)量比2021 年少。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 2021 年和2022 年人工魚(yú)巢產(chǎn)卵、出苗、增殖情況

由表3 中可知,可看出2022 年魚(yú)巢卵粒、出苗、增殖效果較2021 年較差。表明人工魚(yú)巢的安裝設(shè)置,對(duì)產(chǎn)黏性卵的鯉、鯽、泥鰍、麥穗魚(yú)類等繁殖有利,但2022 年度魚(yú)巢卵粒、出苗、增殖效果較2021 年較差。經(jīng)總結(jié)分析其主要原因?yàn)椋菏苋涌谒麡屑~大壩的正式投入運(yùn)行,通過(guò)大壩進(jìn)行對(duì)下泄流量進(jìn)行調(diào)節(jié),未達(dá)到去年同時(shí)期的下泄流量,可造成以下情況,導(dǎo)致魚(yú)巢產(chǎn)卵數(shù)量減少。

1）下泄流量的減少,導(dǎo)致大壩下游庫(kù)區(qū),可產(chǎn)粘性魚(yú)類數(shù)量的減少。

2）在魚(yú)巢附近,長(zhǎng)期有垂釣愛(ài)好者進(jìn)行垂釣,導(dǎo)致魚(yú)類資源量減少。

3）大壩下泄水體都是處于庫(kù)區(qū)中下層水,導(dǎo)致魚(yú)巢河段水溫長(zhǎng)時(shí)間較低,影響魚(yú)類性腺的發(fā)育,從而錯(cuò)過(guò)魚(yú)類的繁殖產(chǎn)卵期。

4）根據(jù)2021 年、2022 年對(duì)三河口庫(kù)區(qū)下游水體流量的監(jiān)測(cè),2022 年魚(yú)巢河道的水量和流速明顯低于2021 年,而產(chǎn)黏性卵的魚(yú)類在繁殖季節(jié),在水量較大的水體中能自行產(chǎn)卵,2022 年該河道產(chǎn)黏性卵的魚(yú)類缺乏了這個(gè)必要的條件,從而導(dǎo)致魚(yú)類不產(chǎn)或少產(chǎn)卵。

4 結(jié)論

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),在子午河段布設(shè)的人工魚(yú)巢,產(chǎn)卵基質(zhì)為棕櫚片及河道水溫為23℃時(shí),可為人工魚(yú)巢增殖提供最佳實(shí)驗(yàn)環(huán)境。三河口水庫(kù)子午河段人工魚(yú)巢的設(shè)置,為減免三河口水利樞紐建設(shè)對(duì)子午河魚(yú)類阻隔影響,解決魚(yú)類種群遺傳交流,維護(hù)物種多樣性,提供了良好的場(chǎng)所,保障了三河口壩下魚(yú)類與壩上庫(kù)區(qū)魚(yú)類的遺傳物質(zhì)交流。同時(shí)持續(xù)開(kāi)展人工魚(yú)巢工作,在2023 年人工魚(yú)巢運(yùn)行期間,加強(qiáng)日常維護(hù)的管理,并在該區(qū)域設(shè)置禁漁區(qū)和禁漁期,防止人為活動(dòng)對(duì)魚(yú)類繁殖的不利影響。