2020,
Vol. 29
2. 上海海洋大学 水产科学国家级实验教学示范中心, 上海 201306;
3. 海洋动物系统分类与进化上海高校重点实验室, 上海 201306;
4. 上海海洋大学 水产动物遗传育种中心上海市协同创新中心, 上海 201306
金泽水库位于上海市青浦区金泽镇西部、太浦河北岸, 2016年12月建成并正式投入使用, 占地面积约2.7 km2, 其中水域面积1.92 km2, 取水于太浦河干流, 总库容约960万m3, 日供水规模351万m3。金泽水库前身是由2个湖荡组成的湖泊, 通过曲折的河道与太浦连通。建库时, 抽干水, 并对两个湖荡进行拓宽、加深等改造, 形成了以乌家荡、李家荡两个库区为主, 类似葫芦形、东西走向的水库; 在葫芦形水库南端顶侧是一条长约1.5 km、与太浦河连通的引水河河道(图 1)。连通太浦河的引水河道口有一回转式格栅清污机, 格栅间距约10 cm。因此, 金泽水库在引水之前, 湖区干底基本无鱼。引水之后, 太浦河鱼类通过格栅进入水库, 形成了水库鱼类本底。根据金泽水库管理部门提供的调查资料, 2014年5月开工前, 原湖荡中有6科20属23种鱼类, 优势鱼种为斑条鱊(Achelongnathus taenianalis)、鲫(Carassius auratus auratus)、红鳍原鲌(Cultrichthys erythropterus)和细鳞斜颌鲴(Xenocypris microlepis), 常见种为鲤(Cyprinus carpio)、鲢(Hypophthalmi chthysmolitrix)、棒花鱼(Abbottina rivularis)、贝氏䱗(Hemiculter bleekeri)、黑鳍鳈(Sarcocheilichthys nigripinnis)、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)和子陵栉虾虎鱼(Ctenogobius giurinus)。2017年初开始向水库投放鲢、鳙(Aristichthys nobilis)。
鱼类是水库中重要的生物因子之一, 占据着重要的生态位和多个营养级, 在水质的生态调控中起重要作用, 如:“经典生物操纵法”(biomanipulation)通过鱼类群落结构变化对浮游动物和浮游植物数量的影响, 进而影响水体的营养水平[1]; “非经典生物操纵法”(non-traditional biomanipulation)通过滤食性鱼类鲢、鳙直接摄食浮游植物从而控制其生物量[2]。鱼类对水质的影响近年来越来越受到关注[2-5]。本文通过对金泽水库两年的鱼类调查, 分析金泽水库鱼类群落的结构, 为鱼类在水库水质调控中的作用提供基础资料。
1 材料与方法 1.1 调查方法与样点设置2017年9月至2019年10月, 采用地笼网和不同规格的3层刺网, 每次间隔约3个月、前后共9次对金泽水库进行鱼类资源调查。刺网规格有外层网眼10 cm、中层6 cm、长100 m、深3 m和外层网眼8 cm、中层15 cm、长100 m、深4 m两种; 地笼网长25 m、76节60门、网框宽40 cm、高30 cm。从库区西部至东部共设置6个采样点(图 1):S1~S4为丝网采样点, 每个样点布设2种规格的丝网各1张; D1、D2为地笼网采样点, 每个样点布设地笼网1只。
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图 1 金泽水库鱼类调查样点的设置 Fig. 1 Sampling sites in Jinze Reservoir |
将捕获的样本带回实验室进行称重、测量体长等生物学数据, 然后参考《江苏鱼类志》《中国动物志·硬骨鱼纲》《长江口鱼类》等相关书籍进行种类鉴定, 鱼类名录依据《鱼类分类学》[6]。
1.2 优势度分析根据出现频率、数量和个体大小, 采用Pinkas相对重要性指数(IRI)来评价鱼类群落中各种类的生态优势度, 将IRI值大于或等于1 000的种类定义为优势种, IRI值大于或等于100而小于1 000的种类定义为重要种, 公式如下:
(1)
式中:IRI为相对重要性指数; N为某一种类的鱼类样本个体数占样本总个体数的比例; W为某一种类的鱼类样本的质量占总质量的比例; F为某一种类的样本出现的站数占总站数的比例[7]。
1.3 资源量的评估2017年9月至2019年10月, 按季节、共10次使用双频识别声呐(dual-frequency identification sonar, DIDSON)进行走航方式采集了水库的水下鱼类图像信息。DIDSON有1.1 MHz低频和1.8 MHz高频2个工作频率, 低频探测深度为40 m, 高频探测深度为10 m, 金泽水库水深在8 m以内, 因此使用高频进行探测; 探测时, 将DIDSON声呐探头固定在船舷, 并置于水下0.5 m, 声呐镜头与水平方向成60°向下, 水平方向视角为29°, 垂直方向视角为14°; DIDSON同时连接用于记录航程的GPS。DIDSON采集的声呐信号通过Echoview软件自动识别鱼类, 并进行计数分析, 双频识别声呐使用原理、分析、统计方法等参照张翔等[8]。
2 结果 2.1 鱼类种类组成9次调查共捕获鱼类708尾558 kg, 经过分析, 有鱼类30种, 其中鲱形目1种、鲤形目23种、鲇形目3种、鲈形目2种、鳉形目1种。调查鱼类名录见附录。
渔获物中, 数量占比超过20%的有鲢(28.5%), 10%~20%的有鲫(19.8%)、刀鲚(16.2%), 鳙(9.0%)、鲤(4.2%)和红鳍原鲌(3.4%)等, 而细鳞斜颌鲴、黄尾鲴(Xenocypris davidi)、高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)、间下鱵(Hyporhamphus intermedius)等在调查期间仅捕获1尾; 鲢、鳙数量占比合计为37.6%, 其余鱼类占62.4%。
尽管鳙捕获的个体数占比不高, 但捕到的概率很高, 每次均有捕获, 且都是大个体, 质量占比达43.61%。鲢也是大型鱼类, 但捕到个体较鳙总体上要小很多, 捕获概率100%, 即每次调查均有捕获, 质量占比为44.88%, 其余鱼类质量占比仅为11.48%。
2.2 鱼类生态类型组成金泽水库取水于太浦河, 而太浦河两端分别连接黄浦江与太湖, 为纯淡水。本周期调查到30种鱼类, 28种为淡水鱼类:间下鱵为河口性鱼类, 偶见种, 仅捕到1尾; 刀鲚为洄游性鱼类, 在金泽水库中大量出现, 数量占比16.2%, 但因个体小, 质量占比仅1.77%。如果将鱼类生活的水层划分为上层、中上层、中下层和底层, 调查到的30种鱼类中上层鱼类有(Hemiculter leucisculus)、贝氏䱗(Hemiculter bleekeri)和间下鱵共3种, 中上层鱼类有刀鲚、尖头鲌(Culter oxycephalus)、达氏鲌(Culter dabryi)、红鳍原鲌、蒙古鲌(Culter mongolicus)、拟尖头鲌(Culter oxycephaloides)、翘嘴红鲌(Culter albumus)、鲢、鳙、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、高体鳑鲏、大鳍鱊(Acheilognathus macropterus)、兴凯鱊(Acheilognathus chankaensis)和多鳞鱊(Acheilognathus polylepis)共14种, 中下层鱼类有团头鲂(Megalobrama amblycephala)、长春鳊(Parabramis pekinensis)、细鳞斜颌鲴、黄尾鲴和圆吻鲴(Distoechodon tumirostris)共5种, 而下层鱼类有棒花鱼(Abbottina rivularis)、鲤、鲫、黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)、鲇(Silurus asotus)、长吻鮠(Leiocassis longirostris)、鳜(Siniperca chuatsi)和子陵吻虾虎鱼(Rhinogobius giurinu)共8种(附录)。
2.3 鱼类摄食类型组成参考殷名称[9]划分鱼类食性, 可分为以水草为食的“草食性”, 以昆虫、藻类、植物等为食的“杂食性”, 以固着的藻类等为食的“植食性”, 以浮游动植物为食的“滤食性”, 以水生昆虫、仔鱼、卵、底栖无脊椎动物等为食的“初级肉食性”, 以鱼、虾为食的“次级肉食性”[10]。
金泽水库渔获物滤食性鱼类有鲢、鳙2种, 草食性鱼类有长春鳊、团头鲂2种, 以硅藻、蓝藻等固着藻类为食的植食性鱼类有黄尾鲴、兴凯鱊和圆吻鲴3种; 以水生昆虫、藻类、植物等为食的杂食性鱼类有贝氏䱗、大鳍鱊、鲫和高体鳑鲏等9种, 以无脊椎动物为食的初级肉食性鱼类有间下鱵、麦穗鱼、子陵吻虾虎、棒花鱼、贝氏䱗和刀鲚共6种, 而以小鱼、小虾为食的次级肉食性鱼类有达氏鲌、红鳍原鲌、蒙古鲌、拟尖头鲌、翘嘴红鲌、长吻鮠、鲇、黄颡鱼和鳜共9种鱼类。在渔获物中, 数量和质量百分比最高的均是滤食性鱼类。自水库建成后, 2017年2月开始, 为控制藻类生长, 每年分1~2次向水库投放鳙、鲢, 所以鳙、鲢占显著优势。杂食性、初级肉食性鱼类的捕获数量比例也超过20%, 草食性和植食性的比例无论数量和重量百分比都低于1%。
2.4 鱼类优势种根据各种类调查期间出现的频次、数量和质量, 计算它们的相对重要性指数(IRI)。2017年9月到2019年12月调查期间, IRI排名前5的鱼类分别是鲢(7 341)、鳙(5 265)、鲫(1 921)、刀鲚(1 801)和鲤(635)。鲢和鳙在金泽水库中占绝对优势, 鲫和刀鲚也是优势种。
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图 2 金泽水库2017年10月—2019年12月渔获物中各食性类型的数量与质量百分比 Fig. 2 Quantity and mass percentage of each feeding type in fisheries of Jinze Reservoir from Oct 2017 to Dec 2019 |
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表 1 2017年10月—2019年10月金泽水库鱼类的优势度 Tab.1 Dominance of each fish in Jinze Reservoir from Oct 2017 t Oct 2019 |
对金泽水库连续多次的鱼探仪探测结果:由于近几年的投放、捕捞及鱼类的生长, 金泽水库鱼类库存数量和质量分布由2017年9月的9.35万尾8.84万kg上升到2019年10月的13.33万尾11.58万kg, 根据金泽水库水面面积1.92 km2计算, 水库现阶段的鱼存量为60 g/m2, 根据中华人民共和国水利行业标准, 鱼产量超过36 g/m2的即为高产[10], 所以金泽水库目前每平方米水面鱼类承载量是比较高的。
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图 3 金泽水库鱼类资源量的变动 Fig. 3 Variation of fisheries in Jinze reservoir from Sep 2017 to Oct 2019 |
金泽水库原址的湖荡通过弯曲的河道与太浦河相通; 开工之前, 抽掉湖荡中的水; 投入使用后, 通过引水河道从太浦河引水入库。因此金泽鱼类本底基本来自太浦河, 原湖荡中的鱼类与太浦河也是相通的。2017年初开始向水库投放鲢、鳙鱼类, 加上太浦河与水库中鱼类的交流, 导致水库中鱼类群落结构的形成处在一个动态的过程中。
为调查金泽水库鱼类群落结构年际变化程度, 将2017年9月到2019年10月两年间的调查数据分2017年9月到2018年12月和2019年1月到2019年10月两个时段进行分析:在2017年9月到2018年12月渔获物中, 水库鱼类优势度排名前5位的种类分别是鳙(5 354)、刀鲚(4 353)、鲢(3 971)、鲫(739)、翘嘴红鲌(698);在2019年1月到2019年10月期间调查渔获物中, 优势度排名前5位的种类分别是鲢(6500)、鳙(4 867)、鲫(2 041)、刀鲚(1 132)、鲤(981);两个调查时段, 前5位的优势种相似度高。2017年9月到2019年10月全部调查结果显示, IRI排名前5位的鱼类分别是鲢(7 341)、鳙(5 265)、鲫(1 921)、刀鲚(1 801)、鲤(635)。调查的优势种排名在年际间是较为稳定和相似的, 常见种相似度也比较高, 因此将整个调查周期数据结合起来分析金泽水库现阶段鱼类群落结构是合理的。
3.1 鱼类的群落结构太浦河西承东太湖、东接黄浦江, 是太湖洪水排泄的主要通道之一。2014年5月在金泽水库建设开工前进行调查:共发现鱼类21种, 优势种为斑条鱊、鲫、红鳍原鲌和细鳞斜颌鲴, 小型鱼类偏多, 常见种为鲤、鲢、棒花鱼、油䱗、黑鳍鳈、黄颡鱼和子陵栉虾虎鱼; 共发现仔、稚、幼鱼18种, 优势种为鲫、麦穗鱼、斑条鱊、细鳞斜颌鲴和棒花鱼(内部报告)。2016年自太浦河纳水, 2017年2月、3月、12月和2018年12月投放大量的鳙和鲢, 导致鱼类的群落结构发生了变化, 优势种依次为鲢、鳙、鲫、刀鲚, 常见种为鲤、翘嘴红鲌、红鳍原鲌、鲇、黄颡鱼、麦穗鱼、棒花鱼; 若将2017年10月到2019年10月捕获的鲢、鳙从渔获物中剔除, 优势种有鲫、刀鲚、鲤、翘嘴红鲌, 大小多为中型鱼类, 常见种有红鳍原鲌、鲶、拟尖头鲌、黄颡鱼、麦穗鱼、棒花鱼、贝氏䱗和蒙古鲌等。由此可见, 金泽水库鱼类的优势种不同于水库建成前, 这可能源于水库建成后与太浦河直通距离短, 水库加深和拓宽, 吸引中大型鱼类在水库生长定居; 建成前、后, 水库鱼类都属典型的长江中下游的鱼类区系组成。
金泽水库鱼类种类组成中, 油䱗、黑鳍鳈、斑条鱊本周期没有调查到, 建成前优势种红鳍原鲌成为常见种, 优势种细鳞斜颌鲴变成了偶见种, 2年调查中仅捕获1尾。太浦河因一端连接黄浦江, 一端连接太湖而得名。未查到关于太浦河鱼类的文献资料, 对比朱松泉等[11]和唐晟凯等[12]对太湖鱼类调查结果, 金泽水库有23~24种鱼类与太湖的相同, 占金泽水库调查到的鱼类种类的76.6%~80.0%;不同的是金泽水库调查到长吻鮠、黄尾鲴、尖头鲌等在朱松泉等[11]和唐晟凯等[12]太湖调查结果中没有出现, 金泽水库鱼类种类组成与太湖和黄浦江[13]鱼类相似度高, 但优势度差异大。其原因在于金泽水库建成后的鱼类本底来自与太湖相通的太浦河, 但人为向金泽水库投放鲢、鳙, 加上在太浦河取水口处的拦污机对大型鱼类的拦截, 另外不同鱼类对栖息区域的选择性, 水库鱼类的群落与太浦河差异就慢慢形成。通过人为的投放、捕捞、鱼类自身的繁殖, 金泽水库将慢慢形成自成特色的鱼类群落结构, 从而达到通过调整鱼类群落结构来服务于生态、智能水库的建设。
3.2 鱼类的资源量利用水声学对鱼类资源的探测广泛用于海洋、湖泊、水库鱼类资源的调查[14-18]。本研究使用DIDSON双声呐鱼探仪, 采用走航式、前后11次对金泽水库鱼类的资源进行了探测。金泽水库鱼类资源自2017年9月首次探测到2019年10月, 鱼类的资源量无论是从数量和质量上都呈上升趋势, 这既与库中鱼类的生长有关, 也与水库的投放有关:从2017年9月到2019年6月, 金泽水库中鱼类数量增加了3万尾、质量增加了4万kg; 在此期间, 金泽水库共投放鲢、鳙约6万kg、数量约5万尾, 捕捞了约1万尾、2万kg; 质量上, 投放量与现有资源量和捕捞量基本持平; 数量上, 投放量多于捕捞与现有资源量约1万尾。如果排除鱼探仪的误差, 这些差异可能与投放初期鱼类的死亡、鸟类摄取及逃逸有关, 以后要加强投放管理, 提高成活率, 减少逃逸。
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附录 金泽水库鱼类名录 Appendix Species of fishes in Jinze Reservoir |
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2. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China;
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4. Shanghai Collaborative Innovation for Aquatic Animal Grenetics and Breeding, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China