從北京懷柔水庫浮游生物群落結(jié)構(gòu)看優(yōu)水漁業(yè)潛力

◎ 文/吳嘉俊 趙文 魏杰 黃豐

為了解懷柔水庫水環(huán)境特征、浮游生物群落結(jié)構(gòu)、魚產(chǎn)力及優(yōu)水漁業(yè)開發(fā)前景，作者對該庫進(jìn)行了水資源調(diào)查。結(jié)果表明該庫為輕度富營養(yǎng)型，調(diào)查共檢出浮游植物66種，密度為3.18×106ind/L，生物量為1.49mg/L，多樣性指數(shù)2.83，均勻度指數(shù)0.70；浮游動(dòng)物54種，密度1055ind/L，生物量1.37mg/L，多樣性指數(shù)2.11，均勻度指數(shù)0.56；鰱鳙鯉鯽等魚產(chǎn)力為2.67×105kg?；谒|(zhì)和餌料基礎(chǔ)，懷柔水庫可作為增殖放流水域，大力發(fā)展以魚養(yǎng)水的優(yōu)水漁業(yè)。

懷柔水庫始建于1 9 5 8 年，位于懷河上游的懷九河與懷沙河交匯處，屬于潮白河的支流懷河水系。經(jīng)過三次改建后，懷柔水庫的總庫容達(dá)到1.4 4×1 08m3，控制的流域面積為5 2 5 k m2。其中一級水源保護(hù)區(qū)占地24.5km2，二級水源保護(hù)區(qū)占地84.5km2，三級水源保護(hù)區(qū)占地416km2。懷柔水庫最大下泄流量為3036m3/s，蓄水面積12km2。

懷柔水庫的建設(shè)和運(yùn)行對于保障北京市經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著重要作用。多年來，懷柔水庫通過京密引水渠向北京輸水，為北京市提供重要的水資源。自2015年起，懷柔水庫開始參與南水北調(diào)的反向輸水調(diào)節(jié)工作，并和密云水庫一起確保水資源的供應(yīng)、安全輸水和防洪工作。本文報(bào)道懷柔水庫浮游生物的群落結(jié)構(gòu)、水資源健康狀況，旨在為水生生物多樣性保護(hù)和優(yōu)水漁業(yè)開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

一、材料方法

（一）采樣站點(diǎn)設(shè)置

根據(jù)懷柔水庫的水文條件和水庫形態(tài)，一共設(shè)置了六個(gè)采樣站（見圖1），分別于2023年6月15日、9月12日、10月25日進(jìn)行采樣調(diào)查，根據(jù)實(shí)際水深采樣，由于水深變化較大，依據(jù)實(shí)際情況采混合樣，一般表層采集深度小于0.5m，中層采集深度在4m～5m，底層采集深度8m左右。

圖1 懷柔水庫采樣站點(diǎn)設(shè)置示意圖

（二）水體理化因子測定

水體的溫度、pH值當(dāng)場測定，透明度使用Secchi盤測定，水體溶氧含量使用便攜式溶氧儀測定。其他化學(xué)指標(biāo)葉綠素a、化學(xué)需氧量、氮磷含量、堿度、硬度按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》測定。

（三）浮游生物采集和測定

浮游生物與水樣采集同步進(jìn)行，采樣方法依照《內(nèi)陸水域漁業(yè)資源調(diào)查手冊》和《水和廢水監(jiān)測規(guī)范》（第四版）進(jìn)行。浮游生物密度和生物量計(jì)算公式按照《水生生物學(xué)》進(jìn)行，優(yōu)勢種利用優(yōu)勢度Y（Y>0.02）確定，浮游生物的多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener指數(shù)H'、Pielou均勻度指數(shù)J。

（四）數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行。

二、結(jié)果

（一）水體理化特征

懷柔水庫理化指標(biāo)測定結(jié)果如表1所示，調(diào)查期間懷柔水庫水型總體為CINa，即碳酸鹽類鈉組I型水。pH值顯示懷柔水庫為堿性水體，透明度范圍為1.1m～1.7m，平均1.4m，水溫為13.5℃～25.9℃。

表1 懷柔水庫的水體理化特性

（二）浮游生物群落結(jié)構(gòu)

1.物種組成

懷柔水庫浮游植物種類組成見圖2。調(diào)查期間懷柔水庫浮游植物共發(fā)現(xiàn)7門66種，其中，硅藻門最多，25種，占總種數(shù)的37.88%；綠藻門次之，為18種，占比為27.27%；藍(lán)藻門第三，為11種，占比16.67%；金藻門和隱藻門各4種，占比分別為6.06%，甲藻門3種，占比4.55%，黃藻門1種，占比為1.52%。

圖2 懷柔水庫浮游植物種類組成

懷柔水庫浮游動(dòng)物種類組成見圖3。共鑒定出浮游動(dòng)物5類54種，其中，輪蟲門最多，25種，占總種數(shù)46.30%；原生動(dòng)物門次之，15種，占比為27.78%；橈足類第三，7種，占總種數(shù)的12.96%，枝角類6種，占比為11.11%，其他（蛛形類水螨）1種，占比為1.85%。

圖3 懷柔水庫浮游動(dòng)物種類組成

2.優(yōu)勢種和優(yōu)勢度

懷柔水庫不同時(shí)間段浮游植物優(yōu)勢種和優(yōu)勢度見表2。2023年6月優(yōu)勢種有9種，其中普通小球藻（Chlorella vulgaris）優(yōu)勢度最高為0.27；2023年9月優(yōu)勢種有11種，其中鏈狀偽魚腥藻（Pseudanabaena catenata）優(yōu)勢度最高為0.67；2023年10月優(yōu)勢種有12種，其中鈍脆桿藻（Fragilaria capucina）優(yōu)勢度最高為0.24。

表2 懷柔水庫浮游植物優(yōu)勢種及其優(yōu)勢度

懷柔水庫不同時(shí)間段浮游動(dòng)物優(yōu)勢種和優(yōu)勢度見表3。2023年6月優(yōu)勢種有5 種，其中尖尾疣毛輪蟲（Synchaeta stylata）優(yōu)勢度最高為0.74；2023年9月優(yōu)勢種有10種，其中尖尾疣毛輪蟲優(yōu)勢度最高為0.19；2023年10月優(yōu)勢種有5種，其中綠急游蟲（Strombidium viride）優(yōu)勢度最高為0.49。

表3 懷柔水庫浮游動(dòng)物優(yōu)勢種及其優(yōu)勢度

3.浮游生物密度和生物量

3 次調(diào)查懷柔水庫浮游植物平均密度為3.18×106ind/L，其中綠藻門最多，占比為35.47%；藍(lán)藻門次之，為29.27%；第三為硅藻門，占比20.32%；金藻門占比7.46%；隱藻門占比4.7%；甲藻門占比2.72%；黃藻門占比0.07%。從圖4可見，浮游植物密度組成呈現(xiàn)季節(jié)變化，2023年9月藍(lán)藻密度比例較大，其余時(shí)間綠藻密度占優(yōu)，6月綠藻密度增大。

圖4 懷柔水庫浮游植物密度百分組成

3次調(diào)查懷柔水庫浮游植物平均生物量為1.49mg/L，其中硅藻門最多，占比41.57%；甲藻門次之，占比24.12%；藍(lán)藻門第三，占比9.79%；隱藻門占比8.94%；金藻門占比8.9%；綠藻門占比6.19%；黃藻門占比0.5%。從圖5可見，浮游植物生物量組成呈現(xiàn)季節(jié)變化，浮游植物生物量9月大于6月、10月。

圖5 懷柔水庫浮游植物生物量百分組成

3次調(diào)查懷柔水庫浮游動(dòng)物平均密度為1055ind/L，其中輪蟲最多，占比為58.67%；原生動(dòng)物次之，占比為36.16%；橈足類第三，占比為4.29%；枝角類第四，占比為0.87%；其他占比0.004%。從圖6可見，懷柔水庫浮游動(dòng)物密度組成有季節(jié)變化，10月密度最大，6月最小。

圖6 懷柔水庫浮游動(dòng)物密度百分組成

浮游動(dòng)物平均生物量為1.37mg/L，其中輪蟲最多，占比為35.62%；橈足類次之，占比為35.24%；枝角類第三，占比為35.62%；原生動(dòng)物門占比為12.94%；其他占比1.22%。從圖7可見，懷柔水庫浮游動(dòng)物生物量組成有明顯的季節(jié)變化。9月生物量最大，達(dá)3.31mg/L，橈足類占優(yōu)；6月次之，為0.52mg/L，輪蟲占優(yōu)；10月最小，為0.29mg/L，且輪蟲占優(yōu)勢。

圖7 懷柔水庫浮游動(dòng)物生物量百分組成

4.懷柔水庫浮游生物的生物多樣性指數(shù)

浮游植物多樣性指數(shù)平均值為2.83，均勻度指數(shù)平均值為0.70，其中2023年6月多樣性指數(shù)最高，2023年9月多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)最低（見圖8），這與9月懷柔水庫浮游植物生物量較大優(yōu)勢種突出有關(guān)。浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)平均值為2.11，均勻度指數(shù)平均值為0.56，其中2023年9月多樣性指數(shù)最高，2023年6月多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)最低（見圖9）。這主要與9月浮游植物生物量較大，浮游動(dòng)物食物豐富有關(guān)。

圖8 懷柔水庫浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)

圖9 懷柔水庫浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)

三、結(jié)論與討論

（一）懷柔水庫水體富營養(yǎng)化程度

從表1以及參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）可知，懷柔水庫的COD、DO、氨氮總體均值屬于國家I類標(biāo)準(zhǔn)；總氮除樣站6為III類標(biāo)準(zhǔn)，其余皆為V類標(biāo)準(zhǔn)及以上；總磷平均為II類標(biāo)準(zhǔn)，6月、9月和10月分別為I、III、II類標(biāo)準(zhǔn)。通過2023年3次調(diào)查，懷柔水庫溶氧適宜，氨氮、化學(xué)需氧量符合Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)，這些為魚類的正常生長、發(fā)育和繁殖提供優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)，加權(quán)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）顯示，懷柔水庫總體屬于輕度富營養(yǎng)型。

據(jù)趙文等未發(fā)表資料，2016年6月、9月，2017年6月、9月和2019年8月對懷柔水庫5次調(diào)查透明度1.40m，葉綠素a含量13.30μg/L，TP為0.63mg/L，計(jì)算得出TLI為59.13，而2023年3次調(diào)查TLI為51.66，雖然TLI值有所降低，但仍屬于輕度富營養(yǎng)型。

（二）懷柔水庫生物特點(diǎn)和魚產(chǎn)力

2023年懷柔水庫浮游植物平均生物量為1.49mg/L，生物量組成上屬于硅藻—甲藻型，浮游動(dòng)物生物量為1.37mg/L，以輪蟲和橈足類占優(yōu)。本文采用浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物和腐質(zhì)（腐質(zhì)計(jì)算按照牧食鏈的一半計(jì)算）數(shù)據(jù)來計(jì)算理論上懷柔水庫的鰱鳙等魚產(chǎn)力，通過實(shí)際調(diào)查懷柔水庫水面為1200hm2，有效水深（一般為2倍透明度）為2.8m，底棲動(dòng)物生物量為20.70g/m2，計(jì)算得出其鰱鳙鯉鯽等魚產(chǎn)力為2.67×105kg，反映了該水庫魚產(chǎn)潛力，也證明了餌料基礎(chǔ)能滿足增殖放流魚類的攝食需要。

（三）懷柔水庫應(yīng)大力發(fā)展優(yōu)水漁業(yè)

水質(zhì)的化學(xué)和物理因子反映了水體中溶解物質(zhì)的含量和性質(zhì)以及水體的物理特性，在評估水體質(zhì)量和污染程度方面起著關(guān)鍵作用，因此應(yīng)當(dāng)定期監(jiān)測，同時(shí)建立富營養(yǎng)化預(yù)警機(jī)制和水質(zhì)預(yù)測模型，快速了解和把握水體的變化趨勢，并找出富營養(yǎng)化問題的根源，以便進(jìn)行科學(xué)的治理。水體富營養(yǎng)化是指水中營養(yǎng)元素，如氮、磷等大量輸入，導(dǎo)致水中浮游植物過度生長的現(xiàn)象。因此，我們通常使用葉綠素a含量作為評價(jià)水體富營養(yǎng)化的基本指標(biāo)，并將水質(zhì)管理的目標(biāo)定為達(dá)到并維持Ⅱ類水體的標(biāo)準(zhǔn)，即葉綠素a濃度低于10μg/L的水平。這樣的措施有助于保護(hù)水體生態(tài)系統(tǒng)健康。

綜上所述，根據(jù)本次調(diào)查結(jié)果，對于懷柔水庫的開發(fā)利用，應(yīng)堅(jiān)持綠色生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展道路，以確保水生態(tài)的健康狀況，并有效進(jìn)行魚類的增殖放流工作，面臨的新問題需要借助科技創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研合作來解決。因此，在保護(hù)懷柔水庫水生生物多樣性基礎(chǔ)上，我們需要將重點(diǎn)放在大力發(fā)展以魚養(yǎng)水的優(yōu)水漁業(yè)事業(yè)上。