爾王莊水庫生態系統平衡關系研究

王立林，胡艷偉

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津301802）

爾王莊水庫生態系統平衡關系研究

王立林，胡艷偉

（天津市引灤工程爾王莊管理處，天津301802）

介紹了爾王莊水庫生態環境現狀，通過對水庫魚-草-藻關系的研究，找出了魚-草-藻平衡關系，提出了利用生態平衡關系改善水質的措施，為科學改善水庫水質提供了重要依據。

爾王莊；水庫；關系；水質

1 爾王莊水庫概況

爾王莊水庫位于天津市寶坻區爾王莊鎮，是引灤入津工程靠近天津市區的水源儲備和供水調節水庫，總庫容4 530萬m3，調節庫容3 868萬m3。水庫占地面積13.03 km2，水面面積11.03 km2。設計儲水量可供市區和濱海新區15～20 d供水，以保證于橋-爾王莊段輸水工程維修期間城市供水不間斷。2009年被水利部納入全國重要水源地名錄。

近10多年來，隨著爾王莊水庫上游水源地潘家口、大黑汀和于橋水庫流域經濟高速增長，周邊地區居民生活水平迅速提高，由此帶來的污染逐漸增加，特別是含氮磷廢水通過河道流入上游水庫后又引入爾王莊水庫，致使水庫中氮磷濃度逐年增加。水庫水體富營養化的發展趨勢令人擔憂，控制其富營養化速度并改善水質顯得極為迫切。

2 水庫現狀分析及研究方法

2.1 現狀分析

爾王莊水庫目前存在的問題是水質總氮超標，個別年份菹草瘋長。2010年水質資料顯示，爾王莊水庫水體富營養化程度并不嚴重，除總氮超標以外，其他指標滿足地表水III類標準，引灤調水會對水庫局部區域的水質產生影響；水庫有浮游植物8門39種屬，其中綠藻門15種，硅藻門11種，藍藻門6種，隱藻門、金藻門、甲藻、黃藻、裸藻門種類較少；浮游動物4大類22個種屬，其中原生動物極少，僅在定性水樣中發現，輪蟲11種，枝角類8種，撓足類3種。

沉水植物主要是菹草，生長特性是春季進入快速生長期，5月下旬死亡腐爛，其生長和死亡會對水質造成影響。研究表明，控制爾王莊水庫菹草瘋長，合理放養魚類是有效的治理途徑之一。

因此，合理控制水庫魚、草持有量，有效吸收氮磷含量，做到魚-草-藻生態平衡，對保護水質至關重要。

2.2 研究方法

水庫的沉水植物單一，便于管理。所以，水庫的水草-藍藻關系可以簡單等同于菹草-藍藻的關系。目前對菹草-藍藻較成熟的研究方式是圍隔實驗，水庫水體相對封閉，符合圍隔試驗模擬的環境狀況。菹草腐爛研究中使用了8個平行的3 m×3 m×2 m的漂浮圍隔，每個圍隔封閉區域深度為2 m，蓄水深度1.8 m。

草魚-菹草之間的關系研究采用庫區調查的方式，調查分析草魚控制菹草的效果。

鰱鳙-藍藻之間的關系研究同菹草-藍藻關系研究一樣，同樣采用圍隔實驗模型。

3 魚-草-藻關系

3.1 菹草-藍藻之間的關系研究

圍隔實驗結果表明，當圍隔中菹草投放量達到5 kg時，藍藻的生長出現了一個轉折點。圍隔中不投放菹草時，由于沒有底泥和其他營養源，水體中的氮、磷等營養鹽不足以支撐藍藻的大量生長，檢測到的藍藻強度非常低。圍隔中投放了菹草并且投放量小于5 kg時，菹草腐爛釋放的營養鹽可以滿足藻類的生長，但是此時藻類生物量較穩定，不會隨著菹草的多少而變化。當菹草投放量超過5 kg時，圍隔中監測到的藍藻強度隨著菹草投放量的增加而快速升高，藍藻強度與菹草投放量近似呈線性關系，即投放的菹草越多，藍藻強度也相應地等比例增加。當菹草投放量達到20 kg以后，藍藻生長近乎飽和，藍藻強度不再隨著菹草投放量的增加而增加。

3.2 草魚-菹草之間的關系研究

2010年菹草現場調查始于4月下旬，此時菹草已經進入快速生長期。4月23日的水草調查數據顯示，沒有投放草魚的點位是其他點位的3～186倍。這一現象說明，草魚可以有效地控制菹草，主要原因是草魚長時間保持在較高的生物量。相關研究顯示，菹草對于草魚的適口性差，不是草魚最容易選擇的食物。爾王莊水庫菹草的恢復能力很強，盡管投放草魚會使菹草的生物量降低，但是一旦沒有了草魚，菹草會在短時間內恢復其生物群落。因此，可以在水庫大量投放草魚，控制菹草的持有量。

3.3 鰱鳙-藍藻之間的關系研究

同菹草-藍藻關系研究一樣，該項研究同樣采用圍隔實驗模型。通過對該實驗的研究發現，鰱鳙對藍藻起到一定的控制作用，但是不合理的投放存在增加藍藻危害的風險。

實驗數據說明，為了有效地控制藍藻，水體中鰱鳙的保有量至少不應低于30 g/m3。按照爾王莊水庫4 530萬m3的蓄水量估算，應當保有鰱鳙魚1 359 t，折合成體重1.5 kg的成魚90.6萬尾，考慮到75%的存活率，需要投放鰱鳙約120.8萬尾。

4 魚-草-藻平衡方案研究

上述研究分別通過實驗和調查分析了爾王莊水庫“草-藻、魚-草、魚-藻”的相關關系。作為一個生態整體，上述幾個環節相互支撐也相互影響，為此需要從整體對“魚-草-藻”的關系作出一個平衡。

4.1 菹草的影響

菹草在生長期間可以有效地降低水體中的總磷，同時在菹草進入快速生長期之后總氮也會有一個突降的過程。這說明菹草在生長過程中可以有效地改善水質，降低水體的營養鹽含量。

菹草生長對水質有凈化作用，是水庫自凈的重要一環，其生長可以吸收、轉移部分營養鹽。一方面，爾王莊水庫的水質主要受到上游來水和本底值的影響，從數據上看菹草的凈化作用不明顯；另一方面，菹草死亡腐爛會對藍藻的生長爆發起到促進作用，同時大量堆積的菹草惡化水質、影響供水。所以，如果爾王莊水庫常年正常運行，即沒有突發的大規模換水、補水、上游水質突發惡化等情況出現，可以適當控制菹草，菹草的生物量不宜超過1.36萬t。

4.2 藻類的影響

目前國內外相關研究以及爾王莊水庫近年研究的結果顯示，導致藻類爆發的要素包括水質、氣象、種源數。一些研究結果和現象顯示，即便在I類水體中也會出現藻類爆發的現象，而另一些水體中營養鹽含量很高卻沒有出現藻類爆發的現象。所以，水質是影響藻類生長的關鍵因子，但不是唯一的相關因子；適宜的氣象條件、多年累積的大量種源等，都會導致藍藻的爆發。在無法改變氣象條件的情況下，盡可能地改善水質可以降低藍藻爆發的風險；而減少水庫中藍藻的種源也是必要手段。

作為封閉水體，于橋水庫是爾王莊水庫的唯一水源，因此爾王莊水庫的水質和藻類爆發風險更多地取決于于橋水庫水質的好壞。

4.3 魚類的作用

草魚可以有效地控制水庫菹草的持有量，同時爾王莊水庫不存在水草的生物多樣性，投放草魚也不會對沉水植物的種群造成破壞，另外調水期間還會有新的菹草種源進入爾王莊水庫。所以，投放草魚的方法比打撈水草更簡單，而且還有一定的經濟效益。

鰱魚和鳙魚具有攝食浮游生物的食性，可以降低藻類的生物量，是降低藍藻種源的重要手段。

5 建議

在爾王莊水庫現狀水質、生物條件下，投放草魚可以有效地控制菹草的生物量，進而降低菹草死亡腐爛對水體造成二次污染的風險，建議投放草魚4萬尾。盡管目前爾王莊水庫爆發藍藻的可能性不大，但是投放鰱鳙魚可以很好地降低藻類的持有量，這對控制藍藻種源、降低藍藻的爆發風險有很大幫助，建議投放鰱鳙魚120.8萬尾。

現階段爾王莊水庫僅有菹草一種優勢沉水植物，相對簡單而且便于管理，但缺乏量化管理。菹草在“魚-草-藻”關系中起到重要作用，所以必須予以科學的管理。建議每年春季通過分區采樣的方式估算當年水庫菹草可能達到的總量，進而決定是否需要打撈，建議購置駁船，以便統計出菹草的實際打撈量。

爾王莊水庫的漁業管理專設了水庫管理崗，其優勢在于可以有效地保障魚類投放和捕撈，不會出現少投魚、濫捕魚的現象；但是，缺點在于沒有量化的管理。建議管理部門對每年的魚類投放品種、投放量、捕撈量開展調查，以便進行量化管理，并與水草、藻類的監測數據相結合，綜合考慮，制定出捕撈和投放計劃，科學控制水庫魚-草-藻的平衡，確保天津市城市供水安全。

Research On the Balance of the Ecological System of Erwangzhuang Reservoir

WANG Li-lin，HU Yan-wei
（Luan River to Tianjin Project Management Office of Erwangzhuang，Tianjin 301802，China）

It is introduced of the present situation of the ecological environment in Erwangzhuang reservoir.Based on the research about the relationship of the reservoir fish-grass-algae，the balance method of fish-grass-algae was identified，and the measures of improving water quality by using ecological balance method was proposed，which provided an important basis for scientific improvement of reservoir water quality.

Erwangzhuang；reservoir；relationship；water quality

TV697.3+9

A

1004-7328（2014）01-0012-03

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.01.004

2013-09-05

王立林（1966-），男，高級工程師，主要從事水利工程、輸水調度及信息工程管理工作。