四大家魚自然繁殖對水文過程的響應關系研究

王 珂，周 雪，陳大慶，劉紹平，段辛斌，汪登強

(中國水產科學研究院長江水產研究所，武漢 430223)

青魚(Mylopharyngodonpiceus)、草魚(Ctenopharynodonidellus)、鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)和鳙(Aristichthysnobilis)合稱“四大家魚”(以下簡稱“家魚”)作為我國特有的經濟魚類，是我國淡水漁業捕撈的主要對象和養殖基石。長江干流是家魚的主要棲息和繁殖場所，魚類的繁殖行為、胚胎孵化發育已與長江流域生態條件相適應[1-2]。研究表明，隨著經濟的發展，長江干流水利水電工程的興建，導致自然生境特別是水文情勢發生變化[3-6]，致使家魚繁殖活動所需要的水文條件不能得到滿足。經調查，從2003年開始，家魚資源逐漸減少[7-8]，亟需關注和保護。

為了保護魚類資源，保證家魚在長江正常繁殖，國內學者對家魚的棲息地和生活習性影響因素進行了大量的研究。目前，利用IHA水文變化法[9-10]、相關分析法[11]、遺傳規劃法[12]等方法，研究家魚產卵行為對生態水文指標的響應和生態水文目標的確認，得出漲水過程數、漲水持續時間等生態水文指標和水溫指標對家魚自然繁殖的影響。趙越等[13]、許可等[14]提出利用三峽大壩進行生態調度，制造“人造洪峰”為家魚繁殖提供原有的自然水文生境，研究表明生態調度對家魚產卵有促進作用[15]。本研究以長江中游監利斷面的家魚卵苗為研究對象，就已有的生態水文過程指標與家魚自然繁殖進行關聯性分析，為三峽大壩生態調度和家魚資源保護提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 相關數據獲取

魚類卵苗采樣斷面選取長江中游監利縣三洲鎮斷面(E 112°55′，N 29°32′)(圖1)，樣本采集依據《內陸水域漁業自然資源調查手冊》，同時參考易伯魯等[2]的相關文獻開展調查工作。監測時間為2014—2016年的5-7月。斷面由南到北設置3個采集點，在長江表層及中底層進行卵苗采集，每次采集時間為10～15 min。同時在江兩岸設置弶網進行24 h晝夜監測。漂流經過斷面的魚卵、仔魚總量的計算方法參照易伯魯等[2]調查方法。水文要素采用湖北水利網每日公布的監利水文站數據，環境要素監測與魚卵監測同步，利用便攜式YSI 550A儀器測水溫。

圖1 四大家魚卵苗采樣斷面Fig 1 Four major Chinese carps sampling section

1.2 生態水文指標確定

依據監利斷面2014—2016年對應監測時段水文變化過程，實驗選用徑流量變化來反映漲水過程，選取有效漲水過程的漲水持續時間、流量(水位)的增長率等生態水文指標進行研究。因為水溫是家魚自然繁殖的關鍵因子[16，17]，本研究除對生態水文指標進行分析，同時也對水溫因子進行了分析。

2 結果與分析

2.1 水溫對家魚自然繁殖的影響

2014—2016年監利斷面水溫見表1。由表1可知首次出現家魚卵苗時期，水溫均在20 ℃(20.40～21.35 ℃)以上，其中卵苗高峰期水溫均在22 ℃以上(22.80～23.53 ℃)，說明每年5～7月，長江中游水溫在20～24 ℃時。

表1 監利斷面3年水溫與家魚卵苗統計情況Tab.1 The statistical status of water temperature and spawn of four major Chinese carps in Jianli during three years

有研究認為15～20 ℃的水溫對于四大家魚性腺從3期發育至4期有重要影響，超過20 ℃之后，甚至更高21 ℃以后，家魚的性腺發育將快速完成，性成熟的四大家魚親魚開始集中繁殖[17]。根據家魚繁殖期監利斷面水溫可知，長江監利斷面水溫在20～24 ℃時，家魚會集中繁殖，出現家魚卵苗高峰，與已有研究結論一致。但并不是溫度越高越有利于魚類的繁殖。

2.2 家魚繁殖過程與漲水過程響應關系

2.2.1 漲水過程次數與家魚卵苗徑流關系

2014年家魚卵苗采集結果估算調查期間流經監利斷面的卵苗徑流為3.55×108ind，與流量關系如圖2。調查期間，監利江段有5次有效漲水過程，6月2日首次出現家魚卵苗，6月21日首次出現家魚苗汛，此次卵苗汛前有3次有效漲水過程。其中家魚卵苗日發生量最大值為0.43×108ind，最低值為0.09×108ind。

圖2 2014年監利日流量和家魚卵苗徑流量圖Fig 2 Daily flow and spawning amount in Jianli section in 2014

2015年采集結果估算調查期間流經監利斷面的卵苗徑流為5.06×108ind，與流量關系如圖3。調查期間，監利江段有6次有效漲水過程，5月25日首次出現家魚卵苗，6月22日出現家魚卵苗汛，此次家魚卵苗汛前有3次有效漲水過程。其中家魚卵苗日發生量最大有0.85×108ind，最低有0.04×108ind。

圖3 2015年監利日流量和家魚卵苗徑流量圖Fig 3 Daily flow and spawning amount in Jianli section in 2015

2016年采集結果估算調查期間流經監利斷面的卵苗徑流為13.36×108ind，與流量關系如圖4。調查期間，監利江段有7次有效漲水過程，家魚卵苗最早出現在5月26日，6月26日出現家魚卵苗汛，首次家魚卵苗汛出現前有5次有效漲水過程。其中家魚卵苗日發生量最大有3.80×108ind，最低有0.27×108ind。

圖4 2016年監利日流量和家魚卵苗徑流量圖Fig 4 Daily flow and spawning amount in Jianli section in 2016

綜合3年調查期間家魚卵苗，監利江段家魚卵苗汛集中在6月下旬-7月上旬，首次家魚卵苗汛前，需3次以上漲水過程。另外調查期間，2016年有效漲水次數為7次，2015年的有效漲水過程次數有6次，2014年的有效漲水過程次數只有5次，相應的家魚卵苗總規模分別為13.36×108ind、5.06×108ind、3.55×108ind，故調查期間有效漲水次數較多時，家魚卵苗規模相對較大。

2.2.2 流量(水位)增長率與家魚繁殖過程的關系

由于流量和水位變化趨勢較一致，故僅分析流量指標與家魚卵苗量的關系。由表2可知，3年家魚卵苗高峰期均在6月下旬～7月初。2014年有2次漲水過程，采集到家魚卵苗，此2次漲水過程的流量增長率為1 125～1 500 m3s-1d-1，水位日增長率為0.3 m以上。2015年調查期間有4次漲水過程采集到家魚卵苗，漲水過程流量增長率1 550～2 800 m3s-1d-1，水位日增長率為0.28～0.52 m。2016年調查期間有3次漲水過程采集到家魚卵苗，此3次漲水過程除第7次漲水過程流量增長率僅為660 m3s-1d-1，其余2次漲水過程的流量增長率為1 300～2 833.33 m3s-1d-1，漲水持續時間3～5 d，水位日增長率為0.30～0.38 m。其中第7次漲水過程的漲水時間為5 d，在第7次漲水過程能有家魚產卵行為，很有可能是第6、7次漲水過程連續進行，時間僅1 d，說明增長率較小時，有2次連續的漲水過程，也可刺激家魚繁殖。

表2 2014—2016年調查期間有效漲水過程生態水文指標Tab.2 Ecological hydrology index of hydrological process during 2014—2016

2.2.3 漲水時間與家魚繁殖過程的關系

由表2可知，2014、2015、2016年采集到家魚卵苗，其漲水過程的漲水持續時間分別為4～5 d、2～5 d、3～5 d。其中2015年第4次漲水過程，其流量增長率為1 550 m3s-1d-1，但漲水時間僅為2 d，第4次與第3次漲水過程連續進行，之間漲水過程間隔時間僅為1 d，刺激了家魚在第4次張水過程繁殖，說明漲水時間較短時，有2次連續的漲水過程，也可刺激家魚繁殖。

由2可知，家魚集中繁殖需要有效漲水過程刺激，在家魚繁殖期，有效漲水次數較多時，家魚卵苗規模相對較大。根據表2和表3可知，有效漲水過程需要滿足其流量增長率1 125 m3s-1d-1及以上，水位增長率0.3 m及以上，漲水持續時間3 d及以上，不過也存在兩種特殊情況，流量增長率較小時或漲水時間較短，有2次連續的漲水過程，其時間間隔僅為1 d時，也可刺激家魚繁殖。

3 結論

依據2014—2016年監利江段的魚類早期資源監測結果，并結合江段的水溫、漲水過程的特征分析表明，長江中游監利江段，家魚卵苗高峰期時間在6月下旬—7月上旬，水溫20～24 ℃，若在一定漲水過程的驅動下，家魚得以正常繁殖。而驅動四大家魚自然繁殖的漲水過程，其水文指標漲水次數、漲水持續時間、流量增長率是影響家魚規模的有效指標。水溫達到20～24 ℃，有效漲水次數較多時，對家魚產卵行為刺激效果越佳，其中2016年7次漲水過程，家魚卵苗規模達到了13.36×108ind；同時流量增長率為1 125 m3s-1d-1及其以上，漲水持續時間為3 d以上的漲水過程，即此漲水過程對家魚產卵行為刺激效果更佳；但當持續2次漲水過程即兩次漲水過程間隔僅為1 d時，漲水持續時間和流量增長率無論高低，如持續時間僅為2 d或者流量增長率僅600 m3s-1d-1的漲水過程，在連續2次漲水過程情況下，均會刺激家魚產卵。

對漲水過程的水文指標進行細致研究及再進一步量化指標范圍，將成為家魚自然繁殖生態水文學研究和生態調度實際應用的方向和重點。

致謝：感謝參與監利采樣調查的郭國忠、陳會娟等研究生和工作人員。