飲用水水源地鹽龍湖魚類群落結構特征及調控策略研究

蔡杏偉，熊 鷹，郭 超，張堂林，李 為，李 林，宋立榮，杜觀超，高 旭，劉家壽

(1.中國科學院水生生物研究所，武漢 430072；2.中國科學院大學，北京100039；3.鹽城市鹽龍湖飲用水源管理處，江蘇鹽城 224005)

魚類是水域生態系統結構和功能改變的主要驅動力[1]。魚類對水域生態系統的影響主要依賴于它們在食物網中的地位和食性[2]。研究表明，不同營養生態位上的魚類具有不同的生態功能，其群落多樣性的改變很容易引起生態系統能流途徑的突變，從而引發生態系統功能的改變，如生態系統中食物網組成結構的變化、生態系統過程的變化[3]。魚類可作為生物學評估監測的理想工具，其群落結構中數量和組成的變化可以反映水域生物群落結構和水質變化，所以現已被看作評價水域生態系統健康狀況的重要指示類群[4]。

為保障飲用水安全，近年來長江中下游地區改造或新挖了許多飲用水湖泊，如昆山的傀儡湖、南通的云湖、鹽城的鹽龍湖、常熟的長江應急水源地等。這些湖泊形成時間短，生態系統結構不完善，了解這類湖泊的魚類群落結構并進行適當的調控有利于生態系統的健康和水質保護。鹽龍湖于2012年6月開挖建成，其與鹽城市蟒蛇河段相連，處于淮河下游，水面面積約203 km2，屬飲用水水源地湖泊。目前，鹽龍湖生態系統處于發育階段，其魚類群落結構合理性直接關系到能否快速形成健康和穩定的生態系統。因此，本研究探明鹽龍湖的魚類群落結構特征，為我國湖泊、水庫飲用水水源地魚類群落調控優化積累基礎資料并提供參考。

1 材料與方法

1.1 魚類調查

2015年10月-2016年10月，在鹽龍湖通過多網目復合刺網(浮性和沉性)和電捕(功率：4 kW)進行魚類群落季度性采樣[5]。根據鹽龍湖不同區域不同生境，全湖共布置4個采樣點(見圖1)。季度采樣時每個采樣點均串聯放置2條沉性多網目復合刺網和1條浮性多網目復合刺網(高：1.5 m，長：30 m)。多網目復合刺網由12種網目類型組成，每種網目的網長為2.5 m，網高1.5 m，每條網的總長度為30 m。12種網目大小(2 a)分別為8.5、4.0、12.5、2.0、11.0、1.6、2.5、4.8、3.1、1.0、7.5、6.0 cm。日落之前放置多網目復合刺網，次日6∶00收網，收集網內所有的漁獲物，且每個季節每個采樣點重復采集三次。除了多網目復合刺網調查外，在湖區的淺水區域還會結合魚類電捕以豐富魚類物種數。采集的所有魚類標本現場鑒定種類，并測量其全長(1 mm)、體重(0.01 g)等生物學數據。根據《中國動物志》和《太湖魚類志》進行魚類種類鑒定和生態學類型劃分[6，7]。

圖1 鹽龍湖采樣布點圖Fig.1 Sampling sites of Yanlong Lake

1.2 生物多樣性指數

采用Shannon-Wiener指數(HN)、Wilhm改進指數(HW)、Margalef指數(D)、Simpson指數(λ)、Pielou指數(J)等多樣性特征值對鹽龍湖魚類多樣性進行描述，群落優勢種成分分析選用Pinkas相對重要性指數IRI進行分析。

各指數計算公式如下：

(1)Shannon-Wiener多樣性指數(HN)：

HN=-∑(PilnPi)

(2)Wilhm改進指數(HW)：

HW=-∑(Wi/W)ln(Wi/W)

(3)Margalef 種類豐富度指數(D)：

D=(S-1)/lnN

(4)Simpson 優勢度指數(λ)：

(5)Pielous 均勻度指數(J)：

J=HN/lnS

(6)Pinkas 相對重要性指數(IRI)：

IRI=(N%+W%)×F%

2 結果與分析

2.1 群落結構組成

表1 鹽龍湖魚類組成及相關參數Tab.1 Fish species composition and related parameters in Yanlong Lake

續表

2.2 鹽龍湖魚類群落生態特征

根據魚類的棲息環境和洄游方式[6]，鹽龍湖的魚類可以分為以下2種生態類型(見表1和圖2)：(1)湖泊定居性魚類31種，該類型魚類的生活史各個階段都可以在湖泊靜水環境中完成，例如鯽、鯉、似鱎、黃顙魚、烏鱧、鱖等。該類群魚類是鹽龍湖中的優勢類群，其種類多，魚類數量密度高，特別是鯽。(2)鹽龍湖具有5種江湖洄游魚類，該類型魚類要在江河流水刺激下完成繁殖，魚卵隨著水流慢慢孵化，然后進入通江湖泊中繼續生長發育，如鰱、鳙、草魚等。

圖2 鹽龍湖魚類群落生態類型Fig.2 Ecological guilds of fish community in Yanlong Lake

參照魚類食性文獻資料和食性類型劃分方法[7]將鹽龍湖的36種魚類分為以下5種食性：(1)食魚性魚類9種，如：鱖、烏鱧、鳡、翹嘴鲌等，占總數的25.0%；(2)無脊椎動物食性魚類7種，如似刺鳊鮈、青魚等，占總數的19.4%；(3)雜食性魚類10種，如：鯽、銀鮈和泥鰍等，種類最多，占總數的27.8%；(4)草食性魚類6種，如：草魚、團頭魴和長春鳊等，占總數的16.7%；(5)浮游生物食性魚類4種，如：鰱、鳙和高體鳑鲏等，占總數的11.1%(見圖2)。

2.3 密度和生物量

通過對鹽龍湖多網目復合刺網單網單日漁獲物數據分析，結果顯示四個季度中優勢魚類種類在漁獲物的生物量和數量都是占有絕對優勢的。鹽龍湖不同季度間多網目復合刺網漁獲物魚類數量密度(CPUEN)，冬季>夏季>秋季>春季；其生物量(CPUEB)，夏季>冬季>秋季>春季。多網目復合刺網中冬季魚類密度大于夏季，但生物量水平上夏季大于冬季。

圖3 鹽龍湖多網目復合刺網單網單日漁獲物數量Fig.3 Number of catch per unit effort (CPUEN) from multi-mesh gillnet in Yanlong Lake

圖4 鹽龍湖多網目復合刺網單網單日漁獲物生物量Fig.4 Biomass of catch per unit effort (CPUEB) from multi-mesh gillnet in Yanlong Lake

2.4 鹽龍湖魚類生物多樣性指數

根據魚類多樣性指標的計算公式(個體數)計算出鹽龍湖魚類群落的物種豐富度(D)為4.49，多樣性指數(HN)為 2.08、均勻度指數(J)為0.58和優勢度(λ)為0.21，相對稀有數(R)為63.89%，其中物種多樣性指數同時也采用生物量計算(HW)為2.30。鹽龍湖夏季和秋季的物種多樣性指數、豐富度指數和均勻度指數均高于春季和冬季。

表2 鹽龍湖魚類不同季節的魚類生物多樣性指數Tab.2 Seasonal variations of species diversity of fish community in Yanlong Lake

3 討論

3.1 鹽龍湖魚類群落結構特征

3.3 鹽龍湖魚類群落多樣性

魚類群落結構多樣性及其影響因子研究是魚類群落生態學的一個重要方面[12]。鹽龍湖魚類群落基于個體數計算的多樣性指數HN(2.08)小于基于生物量計算的多樣性指數HW(2.30)。在其他的一些水體中也出現這樣的現象，以生物量為計算單位的魚類群落多樣性高于以個體數為單位的計算的多樣性指數[13，14]。鹽龍湖出現這種現象的主要原因可能與其魚類群落優勢種類均為小型魚類有關。鹽龍湖魚類群落結構多樣性現階段處于較低水平，四個季度和全年的物種多樣性指數都低于3，其中春季和冬季的指數小于2。其原因可能與鹽龍湖魚類種類較少有關，在周年季度調查中就有三個季度的魚類種類數低于20種。此外，各種類數量分布不均勻，優勢種的優勢度明顯，也可能是造成了鹽龍湖魚類種類多樣性指數值偏低的原因。

3.4 鹽龍湖魚類群落小型化及其影響

3.5 鹽龍湖魚類群落調控策略

魚類是一個健康水體生態系統中重要及必不可少的一環，在控制浮游藻類，移除湖內營養鹽等方面起到重要作用[23]。尤其是以保障飲用水質安全為目的的魚類群落更應該具有協調平衡水體生態系統中物質和能量流動的重要功能。本研究發現，鹽龍湖魚類優勢種類均為小型魚類，食魚性魚類如鱖、鳡和翹嘴鲌等在漁獲物數量和生物量上占很小的比例，且雜食性魚類生物量比例高于食魚性魚類和其他食性魚類類群。鹽龍湖目前的魚類群落結構不利于水質改善和生態系統健康。然而，水質保護又是鹽龍湖主要的服務功能，因此根據其魚類群落結構的特征提出以下幾點調控建議：(1)通過合理放流不同種類的食魚性魚類(如鱖、翹嘴鲌、烏鱧和鯰等)擴大食魚性魚類的種群，提高對小型魚類的控制作用，在充分利用餌料生物的同時，可通過食物網的下行效應改善水質，提高餌料生物的轉化效率。(2)控制浮游動物食性魚類的密度，降低對大型浮游動物的攝食，提高浮游動物對浮游植物的捕食壓力。(3)加大對鯉、鯽等底層擾動性魚類的捕撈力度，降低其密度和生物量，降低它們對底層沉積物的擾動，提高水體透明度，以利于水草的繁衍。

致謝：本工作得到鹽城市鹽龍湖飲用水源管理處大力支持，野外調查得到黃耿、喻記新和熊滿堂協助，在此表示由衷的感謝。