三河口大壩子午河段人工魚巢增殖效果研究

吳 悠，張金玲

（1.陜西省引漢濟渭工程建設有限公司,陜西 西安 710032；2.陜西省地下水保護與監測中心 ,陜西 西安 710003）

1 引言

水利水電工程建設雖然一方面保障了經濟社會發展的用水需求,另一方面也會給河流生態環境帶來影響[1],由于大壩建設的阻隔和河段水文情勢的改變,可能產生水生生物棲息地減少或喪失、洄游通道阻斷、多樣性下降、資源衰退等問題,對河道魚類種群繁殖發展造成不利影響。

引漢濟渭工程三河口水利樞紐的施工建設使得原有施工江段的魚類棲息條件發生改變,阻礙了部分魚類洄游產卵繁殖,對施工河段魚類生長、覓食、繁殖和遷移帶來不利影響,造成產卵場魚卵的孵化率及幼苗成活率下降[2]。建庫后,水庫水位變動頻繁,水庫泄洪和釋放生態流量可造成水位大幅度漲退[3],水位的消落不僅減少了產粘性卵魚類產卵場的面積,還使產下的粘性魚卵裸露在水面以外空氣中因缺氧曝曬[4]或者沉入水底而死亡,這將直接影響產粘性卵魚類的繁殖,同時庫區江段水文發生較大變化,形成靜水為主的庫區環境,壩下游河段水量總體減少,這也將導致魚類棲息、繁殖條件發生改變,影響魚類種類組成及資源量。為緩解三河口水庫運行期對子午河產粘性卵魚類繁殖的影響,采用構建人工魚巢的方式維護生境修復。

人工魚巢作為一種生態手段,是模擬魚類生態環境,采用替代材料人工建設的、設置在特定水域、供魚類產卵繁殖和幼魚棲息生長的設施,可以改善水生生物棲息環境,促進水生生態系統的恢復和穩定[5]。然而,人工魚巢的建設和應用還存在一些挑戰,例如如何選址和布局,如何保證人工魚巢對水生生態系統的影響是積極的而非負面的,以及人工魚巢的增殖效果具體如何,如何發揮其最大的生態效益,都是當前亟待解決的問題。

2 研究區域及方法

2.1 研究區域

于2021 年6 月14 日,在三河口水利樞紐子午河段共布設人工魚巢兩處投放點：分別位于子午河右岸下蒲家溝口上游200 m、石佛路子午大橋右岸處水域。該處在三河口大壩下游,在豐水期前河流水位較高,且處于水庫泄洪口以下,常進行生態流量調控,水位變化較大,水生境相對于漢江干流較差,但水體透明度高、水體較深且水中雜質較多,枯水期也保持有一定的水流量,環境安靜、水質良好、有天然水草生長、流速較緩,適合魚類的棲息和產卵,就設置人工魚巢而言水生境相對較好。

2.2 研究方法

（1）魚巢基質材料的選擇

根據建設材料及結構的不同,將人工魚巢劃分為天然植物人工魚巢、人造水生植物魚巢、網片人工魚巢和魚巢磚等幾種類型。結合三河口水利樞紐建設區自然條件和增殖魚類實際情況,選用人造水生植物魚巢。

材料包含基質材料及結構材料。結構材料選擇竹竿、浮筒圓木等無污染、易漂浮材料作為主結構,用鐵絲、繩索等固定,考慮到魚類初始適應性及生活習性,搭建漂浮式人工魚巢[6]；基質材料通常可以選用天然植物和人工材料用于魚類產卵,如尼龍絲、聚乙烯網片、棕片、游草、浮葉植物等無毒、水中不易腐爛、質地柔軟、來源廣的材料,天然植物一般有金魚藻、棕櫚片、榕樹根、楊柳樹的須根、魚漂草、蘆竹、芒萁和各種水草等[7]。選用棕櫚片、PP 產卵繩為本項目主要基質材料制作人工魚巢,魚巢基質材料安裝前用5%的食鹽水浸泡2 h～3 h。

（2）人工魚巢制作與布設

三河口水利樞紐下游子午河上共布設建設漂浮式人工魚巢2 座,單個面積143 m2,漂浮式人工魚巢主要由浮筒框架、繩索錨固件、護欄等組成,以浮筒連接形成結構體,魚巢產卵基質材料采用天然棕片或人工產卵繩,將由棕片捆扎成的扎（兜）,綁扎于長4 m 的連接繩上,扎（兜）間隔0.15 m,再將多根連接繩綁扎于浮筒框體內,每根連接繩間隔0.3 m,或將人工產卵繩采用同樣的方式,兩束一扎,末端綁扎沉球,單扎系于連接繩上,再將多根連接繩綁扎于浮筒框體內,搭建結構示意圖見圖1。

圖1 人工魚巢結構示意圖

人工魚巢搭建完成后,采用繩索、錨固件等將人工魚巢固定于指定水域。

（3）魚卵采集及處理

人工魚巢主要為鯉、鯽、鲴、魴、鯰等產草粘性卵的魚類營造人工產卵場,促進魚類產卵繁殖。人工魚巢設置好后,應在實施水域安裝警示標志,設置專人看護,負責24 小時巡查,魚類繁殖高峰期應加強夜間巡查強度,記錄天氣、水溫、魚類產卵情況,統計魚卵數量[8],每日視情況對網箱清洗4 次或以上,并及時將采集的魚卵和粘附物同時運送至三河口上游庫尾處設置的小型仔幼魚孵化、培育網箱內進行人工培育,至鱗片出現及鰭條形成后,依據鰭式和鱗式鑒定種類,再放流三河口壩上游天然河道。應分析比較不同人工魚巢基質材料和安置水域的魚卵數量,總結魚類產生的高峰期和適宜溫度,及時改進魚巢設置和運行方式。

子午河人工魚巢運行流程見圖2。

圖2 子午河人工魚巢運行流程圖

（4）抽樣記錄方法

抽樣量：按（1～2） %的扎（兜）數量,計數扎（兜）產卵量及受精率：或按五分法抽樣（2～3）%面積的魚巢,計數單位面積產卵量及受精率。自然水體魚苗的孵化率按照 30%計算。

計算公式：

式中：n 為產卵批次；Pi為第i 批次產卵量,?；蛉f粒；ki為第i 批次受精率,%；qi為第i 批次魚苗量,尾或萬尾；M 為總產卵量,?；蛉f粒；Q為總魚苗量,尾或萬尾。

（5） 魚類增殖統計方法

步驟1：每年3 月～8 月每月監測 2 次魚巢實施水域的水溫、溶解氧等情況。

步驟2：根據河水溫度,查閱相關文獻確定主要魚類的出膜時間,并制定項目實施期間對魚巢抽樣檢查的間隔時間（但不少于每個月3 次）[9]。每次在魚巢方陣的前部、中部和后補隨機抽取5 個點對人工魚巢進行魚卵的數量統計,計數單位面積上的受精卵數量,乘以每個人工魚巢的數量,計算總的受精卵數量。當有大量魚卵附著時,取出附著魚卵的魚巢放置在事先準備好的孵化網箱中進行孵化,以便確認孵化率和魚卵的種類。

步驟3：根據不同的水溫條件下各種魚孵化出膜所需的時間,對各個實施水域魚巢附著魚卵數據進行批次劃分,以免重復統計[10]。各個批次魚巢附著的魚卵總量相加獲得魚巢增殖效果,進而根據孵化率和附著的魚卵量估算增殖魚苗量。

步驟4：人工魚巢項目監測期間,采用漁獲物調查的方式對在人工魚巢附近水域魚類資源狀況進行調查,統計漁獲物的種類及數量,分析對比哪些魚類在人工魚巢產卵。通過實施期間魚巢粘附魚卵數量及同期魚類資源狀況調查對其增殖效果進行評價。

3 結果與分析

3.1 人工魚巢附著魚卵數量

子午河人工魚巢在2021 年采用了棕片和PP 產卵繩為主要基質材料,共計210 個pp 繩扎（兜）和1225 個棕櫚扎（兜）,選擇投放時間為6 月～8 月,河段水深1.5 m～2 m, 面積總計286 m2。2021 年產卵情況記錄內容及表格見表1。

表1 2021 年子午河人工魚巢產卵情況記錄表

從表2 中可知,2021 年共監測記錄了6 月21 日至7 月5 日之間人工魚巢產卵情況,發現6 月21 日～27 日,每日隨機抽樣5 個棕櫚扎及5 個PP 繩監測,未發現魚卵附著。6 月29 日,隨機抽樣20 個棕櫚扎,有19 個扎兜上有魚卵附著,數量在450 粒/片～800 粒/片,平均640 粒/片,受精率約90%,孵化率40%,批苗成活率30%；隨機抽樣20 個pp 繩扎,有18 個扎兜上有魚卵附著,數量在50 粒/片～90粒/片,平均75 粒/片,受精率約80%,孵化率40%,批苗成活率30%。6 月30 日,隨機抽樣20 個棕櫚扎,有19 個扎兜上有魚卵附著,數量在900 粒/片～1600 粒/片,平均1350粒/片,受精率約90%,孵化率40%,批苗成活率30%；隨機抽樣20 個pp 繩扎,有18 個扎兜上有魚卵附著,數量在100粒/片～180 粒/片,平均160 粒/片,受精率約80%,孵化率40%,批苗成活率30%。7 月1 日至5 日,經隨機抽樣后發現卵粒未增加,但死亡較多,7 月5 日隨機抽樣發現卵粒孵化出膜,合計總產卵量1687350 粒。

表2 2022 年子午河人工魚巢產卵情況記錄表

經對比發現棕櫚片附著黏性卵效果比PP 產卵繩較好,因此在2022 年的魚巢的建設中為提高魚類產卵量,取消了PP產卵繩,統一設置棕櫚片為產卵基質,共布置棕櫚片616～728扎 （兜）,6 月 20 日又增加 了560 片棕櫚扎,以增加魚類產卵附著數量,從而達到遺傳物質交流的目的,產卵情況記錄內容及表格見表2。

3.2 孵化率及種類、孵化與鑒定

通過投放人工魚巢對三河口水庫子午河段流域產黏性卵魚類資源進行增殖,2021 年共監測到2 批次魚類產卵現象,總計產卵約169 萬粒,受精率棕片90%、PP 繩80%,孵化率為40%,出苗約61 萬尾,按照自然水體魚苗成活率30%估算,2021 年人工魚巢可增殖魚苗約18 萬尾。 發現粘附的魚卵絕大多數為鯉、少部分為鯽,2022 年共監測到9 批次魚類產卵現象,出苗約 123520 尾,按魚苗成活率30%估算,2022 年人工魚巢可增殖魚苗約3.7 萬尾。根據根據形態學和分子生物學對收集魚的卵現場鑒定及孵化培育仔魚后鑒定,人工魚巢經過孵化培育魚苗,鑒定魚巢附著魚卵基本上為鯉魚、鯽魚,有少量?,沒有漢江陜西段流域特有魚類。

3.3 人工魚巢增殖效果對比分析

（1）實施材料對增殖效果的影響

2021 年三河口樞紐人工魚巢獲得的魚卵約169 萬粒,受精卵棕片90%,PP 繩80%,產卵結果的對比見圖3,經人工魚巢通過棕櫚片和PP 繩產卵結果的對比發現,棕櫚片作為產卵基質對魚類的誘集作用比較明顯,對魚卵的粘附效果較PP繩好。

圖3 子午河人工魚巢棕櫚片和PP 繩平均魚卵附著數量對比

（2）水溫對增殖效果的影響

在人工魚巢投放期間對投放點水溫的變化進行了監測,由于2021 年產卵批次少,不易分析增殖效果與水溫環境的影響,因此選取2022 年5 月20 日至7 月15 日魚類集中產卵時間段為實驗對象,水溫變化范圍為 16.5℃～25℃。人工魚巢粘附魚卵數量與水溫的相關性分析見圖4,結果顯示2022 年6 月中旬,當河道水溫上升到 20℃時,有卵粒出現,當水溫上升到 23℃并穩定時,人工魚巢粘附的魚卵數最多,魚巢河道附近的魚類產卵效果最好。

圖4 子午河人工魚巢魚卵附著量與水溫的關系

3.4 人工魚巢增殖效果評價

經統計記錄發現2022 年人工魚巢產卵情況較2021 年較差 。2022 年魚巢棕櫚片上附著卵粒較少,統計結果顯示在297440 粒,查閱2021 年魚巢運行報告,可知魚巢產卵數據為1687350 粒。因此,2022 年人工魚巢增殖魚類數量比2021 年少。具體數據見表3。

表3 2021 年和2022 年人工魚巢產卵、出苗、增殖情況

由表3 中可知,可看出2022 年魚巢卵粒、出苗、增殖效果較2021 年較差。表明人工魚巢的安裝設置,對產黏性卵的鯉、鯽、泥鰍、麥穗魚類等繁殖有利,但2022 年度魚巢卵粒、出苗、增殖效果較2021 年較差。經總結分析其主要原因為：受三河口水利樞紐大壩的正式投入運行,通過大壩進行對下泄流量進行調節,未達到去年同時期的下泄流量,可造成以下情況,導致魚巢產卵數量減少。

1）下泄流量的減少,導致大壩下游庫區,可產粘性魚類數量的減少。

2）在魚巢附近,長期有垂釣愛好者進行垂釣,導致魚類資源量減少。

3）大壩下泄水體都是處于庫區中下層水,導致魚巢河段水溫長時間較低,影響魚類性腺的發育,從而錯過魚類的繁殖產卵期。

4）根據2021 年、2022 年對三河口庫區下游水體流量的監測,2022 年魚巢河道的水量和流速明顯低于2021 年,而產黏性卵的魚類在繁殖季節,在水量較大的水體中能自行產卵,2022 年該河道產黏性卵的魚類缺乏了這個必要的條件,從而導致魚類不產或少產卵。

4 結論

經研究發現,在子午河段布設的人工魚巢,產卵基質為棕櫚片及河道水溫為23℃時,可為人工魚巢增殖提供最佳實驗環境。三河口水庫子午河段人工魚巢的設置,為減免三河口水利樞紐建設對子午河魚類阻隔影響,解決魚類種群遺傳交流,維護物種多樣性,提供了良好的場所,保障了三河口壩下魚類與壩上庫區魚類的遺傳物質交流。同時持續開展人工魚巢工作,在2023 年人工魚巢運行期間,加強日常維護的管理,并在該區域設置禁漁區和禁漁期,防止人為活動對魚類繁殖的不利影響。