生態調度控制漢江中游入侵沉水植物過度生長效果研究

摘要：針對漢江中游江段入侵沉水植物伊樂藻（Elodea nuttallii）過度生長的問題，以2019年調查監測為基礎，采用生物量、分布面積、流速、流量等指標，于2020-2021年在漢江丹江口水庫聯合王甫洲水利樞紐開展了控制伊樂藻過度生長的生態調度試驗并評估其生態效果。結果表明：（1）丹江口?王甫洲區間適宜入侵沉水植物伊樂藻生長的水域面積達16.8 km2，主要分布在壩前兩岸淺水區、泄水閘上游洲灘、水岸新城、中洲島、木排港、羊皮灘等區域；（2）生態調度的控制效果顯著，伊樂藻生物量和分布面積呈逐年減少趨勢，其年度峰值生物量變化與春季萌發期1?3 月流量極值比（r=-0.997）和生長旺盛期4?8月平均流量（r=-0.963）的相關系數均大于0.9，與全年平均流量（r=-0.748）和4?8月平均水溫（r=0.732）的相關系數大于0.7，流量（流速）和水溫是影響伊樂藻生物量的關鍵因子；（3）根據王甫洲壩前漂浮伊樂藻日打撈量與入庫流量統計，可以對伊樂藻成熟團聚體產生明顯沖刷影響的王甫洲入庫流量（即丹江口水庫下泄流量）條件為不小于1 500m3/s；丹江口水庫峰值流量為3 500m3/s的單次汛期調度過程，可減少研究區間內約40%的伊樂藻生物量。

關鍵詞：沉水植物；生長控制；生態調度；伊樂藻；漢江中游

中圖分類號：X171.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-3075（2024）03-0045-07

外來沉水植物入侵是當前面臨的全球性生態問題（許光耀等，2019；Hussner et al，2021），大多數入侵物種具有適應能力強、生長擴散速度快等特點，嚴重侵占本地沉水植物的生長空間，導致生物多樣性降低和群落結構改變，水生態平衡遭受破壞，同時還會阻塞水道，給航運、發電、灌溉等造成損失（Houlahanamp; Findlay，2010）。研究表明，中國水生植物外來種已達62 科158 屬478 種，其中沉水植物186 種，占外來種總數的38.9%（于海澔，2017）。沉水植物伊樂藻（Elodea nuttallii）與鳳眼蓮（Eichhornia crassipes）、喜旱蓮子草（Alternanthera philoxeroides）等水生植物并列為當前中國發現的嚴重入侵種。伊樂藻為水鱉科伊樂藻屬，原產地為北美洲，目前在歐洲、亞洲等多個國家和地區繁殖擴散，形成了入侵危害。中國的伊樂藻最早從日本引入太湖，后來作為草魚、螃蟹、龍蝦的養殖飼料被大量種植，現已擴散至長江流域大部分區域（許經偉等，2006）。由于伊樂藻具有耐寒能力和潛在光合作用力強、斷枝生根率高等特點，現已在長江流域部分水域形成優勢種群，并帶來一些新的水生態問題。

流速、水溫、水深和魚類攝食等影響伊樂藻在河流中的生長（李建等，2023）。有研究發現，適宜伊樂藻生長的水域臨界流速約為0.14 m/s，大于該流速水域的伊樂藻蓋度低于10%，流速較大水域的水流剪切作用力使其無法正常生長（Heidbüchel amp; Huss?ner，2020）。2013 年丹江口水庫完成大壩加高任務，下泄至漢江中下游的水量相對減少且過程也趨于均勻化，峰值流量的減少導致下游河道水動力條件減弱，為伊樂藻等沉水植物過度生長提供了有利條件。伊樂藻對低溫具有較強的耐受性但不耐高溫，3～7 ℃的低溫條件下仍然可以生長（許經偉，2006），水溫超過10℃時伊樂藻由慢速向快速生長轉變，水溫持續高于30℃ 時伊樂藻極易衰亡（王亞林等，2015）。丹江口水庫抬高水位運行后，下泄水溫由2000-2014 年平均約16℃下降至2015-2020 年的約14℃，11 月至次年3 月丹江口水庫下泄水溫平均升高1℃，4?10 月下泄水溫平均降低4.4℃，水溫最高月份由2014 年之前的8 月約25℃降低并推遲至10 月的約20℃，這種水溫變化向更有利于伊樂藻生長的溫度區間發展，為伊樂藻跨年度生長提供了有利條件；此外，伊樂藻形成單一優勢群落的臨界水深為3.0～3.5 m，丹江口至王甫洲區間因為挖沙和河道整治等原因，河岸和洲灘的地形發生較大變化，挖沙后剩余的鵝卵石堆積形成大片沙洲和丁壩，附近水域淹沒水深較適合伊樂藻生長，同時亂石堆阻擋了水流對沉水植物的沖刷剪切作用，也進一步為伊樂藻的過度生長提供了有利條件。