劉家峽水庫30年來水質(zhì)及魚產(chǎn)力變化對比

張亞亞，王建福＊，李勤慎，康玉軍，黃進(jìn)強(qiáng)，劉 哲

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省漁業(yè)技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730030）

劉家峽水庫位于黃河上游，甘肅省臨夏州永靖縣縣城西南1 km處，距省會蘭州市75 km，是第一個五年計(jì)劃期間，中國自行設(shè)計(jì)、施工、建造的大型水利工程，于1974年竣工。劉家峽水電站是黃河上游開發(fā)規(guī)劃中的第七個梯級電站，具有發(fā)電、防洪、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等多種功能[1]。劉家峽庫區(qū)面積1.07萬hm2，占甘肅省漁業(yè)水域面積一半以上，水庫地處高原峽谷，水體透明度高，水質(zhì)良好，是省會蘭州城市用水的水源地，也是甘肅省重要的土著魚類種質(zhì)資源庫。對劉家峽水庫的漁業(yè)資源開展較為系統(tǒng)的調(diào)查工作是水庫漁業(yè)利用價值評估的重要基礎(chǔ)。上世紀(jì)80年代和本世紀(jì)的2012年分別進(jìn)行過兩次較為系統(tǒng)的漁業(yè)資源調(diào)查工作，但并未見到根據(jù)漁業(yè)資源調(diào)查的結(jié)果對水庫魚產(chǎn)力開展評估和比較的相關(guān)報(bào)道。本文通過對兩次系統(tǒng)漁業(yè)資源調(diào)查結(jié)果中水化學(xué)指標(biāo)和生物指標(biāo)等的對比，并通過能量流轉(zhuǎn)法和系統(tǒng)評價法對其魚產(chǎn)力進(jìn)行評估，比較30年來劉家峽水庫的水質(zhì)和魚產(chǎn)力變動情況，為相關(guān)漁業(yè)生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

1.1.1 1981～1982年漁業(yè)資源調(diào)查的采樣點(diǎn)設(shè)置情況 劉陽光等[13]分別在1981年5月、6月、10月、11月以及1982年5月、7月、8月、9月和11月共進(jìn)行9次采樣分析，設(shè)置了9個檢測點(diǎn)（圖1），對水化學(xué)指標(biāo)、浮游生物和底棲動物等進(jìn)行了系統(tǒng)檢測。

圖1 1981～1982年劉家峽水庫漁業(yè)資源調(diào)查采樣點(diǎn)設(shè)置情況

1.1.2 2012年漁業(yè)資源調(diào)查的采樣點(diǎn)設(shè)置 2012年李勤慎等在劉家峽水庫上游（S）、中游（Z）、下游（X）、劉家峽水庫漁場網(wǎng)箱場（W）、大夏河口（J）、洮河口（C）設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，并將上游、中游、下游三個斷面每個斷面設(shè)3個采樣點(diǎn)，其余3個監(jiān)測點(diǎn)均設(shè)1個采樣點(diǎn)，共計(jì)12個采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣（圖2），對水化學(xué)指標(biāo)、浮游生物和底棲動物進(jìn)行了系統(tǒng)檢測，相較于30年前采樣點(diǎn)設(shè)置更加全面。

圖2 2012年劉家峽水庫漁業(yè)資源調(diào)查采樣點(diǎn)設(shè)置情況

1.2 鰱鳙魚產(chǎn)力計(jì)算

1.2.1 能量流轉(zhuǎn)換法估測劉家峽水庫魚產(chǎn)力 劉家峽水庫屬巨型水庫，面積較大，水體較深，水質(zhì)較為清瘦，最適合粗放養(yǎng)殖鰱、鳙等濾食性魚類。根據(jù)浮游植物、浮游動物的生物現(xiàn)存量（B）情況，不同浮游生物一般的年周轉(zhuǎn)效率（P/B系數(shù)浮游植物一般取50，浮游動物取20），鰱鳙魚對其一般的利用率(浮游植物一般為20%～30%，本項(xiàng)目取20%，浮游動物一般為25%～50%，本項(xiàng)目取25%)，餌料系數(shù)（鰱魚取30，鳙魚取20）推算出可能的鰱鳙魚魚產(chǎn)潛力[9-12]。

（1）1981～1982年調(diào)查，劉家峽水庫在魚類生長期（5～10月）浮游植物生物量為0.646 mg/L，浮游動物生物量為1.105 mg/L，這個時期水庫平均水深為23 m，則每公頃水面：

浮游植物現(xiàn)存量B1=0.646 mg/L×1 000 L×10 000 m2×23 m÷1 000 mg÷1 000 g =148.58（kg）

浮游動物現(xiàn)存量B2=1.105mg/L×1 000 L×10 000 m2×23 m =254.15（kg）

鰱魚年生產(chǎn)力（F鰱）=浮游植物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=148.58×50×20%÷30=49.53（kg）

鳙魚年生產(chǎn)力（F鳙）=浮游動物現(xiàn)存量×(P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=254.15×20×25%÷20=63.54（kg）

劉家峽水庫1.07萬公頃水體面積理論鰱魚生產(chǎn)力=10 700×49.53=5.3×105（kg）

鳙魚生產(chǎn)力=10 700×63.54=6.8×105（kg）

（2）2012年調(diào)查劉家峽水庫在魚類生長期（5～10月）浮游植物生物量為1.49 mg/L，浮游動物生物量為0.735 6 mg/L，這個時期水庫平均水深20 m，則每公頃水面：

浮游植物現(xiàn)存量B1=1.49 mg/L×1 000 L×10 000 m2×20 m =298（kg）

浮游動物現(xiàn)存量B2=0.7356 mg/L×1 000 L×10 000 m2×20 m =147.12（kg）

鰱魚年生產(chǎn)力（ F鰱）=浮游植物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=298×50×20%÷30=99.33（kg）

鳙魚年生產(chǎn)力（F鳙）=浮游動物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=147.12×20×25%÷20=36.78（kg）

劉家峽水庫1.07萬公頃水體面積理論鰱魚生產(chǎn)力=10 700×99.33=1.06×106（kg）

鳙魚生產(chǎn)力=10 700×36.78=3.94×105（kg）

1.2.2 統(tǒng)評價法估測劉家峽水庫魚產(chǎn)力 根據(jù)基礎(chǔ)因素（第一層次）、水化學(xué)因素（第二層次）、生物因素（第三層次）三個層次的FPIc對魚產(chǎn)力進(jìn)行等級評價。

（1）1981～1982年：

第一層次：集雨區(qū)性狀打分0.24，平均水深大于15 m，平均年水交換率小于0.5。

FPIc=0.50（集雨區(qū)性狀權(quán)值）×0.2（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.20（平均水深權(quán)值）×0.2（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.30（水交換率權(quán)值）×0.2（魚產(chǎn)力分指數(shù)）=0.2（較低）

第二層次：FPIc=0.35（總磷權(quán)值）×0.9（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.30（總氮權(quán)值）×0.25（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.15（化學(xué)耗氧量權(quán)值）×0.3（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.20（總?cè)芙夤腆w或電導(dǎo)率權(quán)值）×0.6（魚產(chǎn)力分指數(shù)）=0.555（中）

第三層次：FPIc=0.60（浮游植物生物量權(quán)值）×0.19（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.40（浮游動物生物量權(quán)值）×0.38（魚產(chǎn)力分指數(shù)）=0.266（較低）

由以上三個層次的計(jì)算結(jié)果，兩個較低一個中等，綜合可得1981～1982年劉家峽水庫魚產(chǎn)力屬于IV-即較低中較高的類型。

（2）2012年：

第一層次：集雨區(qū)性狀打分0.24，平均水深大于15m，平均年水交換率小于0.5。FPIc=0.50（集雨區(qū)性狀權(quán)值）×0.2（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.20（平均水深權(quán)值）×0.2（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.30（水交換率權(quán)值）×0.2（魚產(chǎn)力分指數(shù)）=0.2（較低）

第二層次：FPIc=0.35 （總磷權(quán)值）×1（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.30（總氮權(quán)值）×0.25（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.15（化學(xué)耗氧量權(quán)值）×0.32（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.20（總?cè)芙夤腆w或電導(dǎo)率權(quán)值）×0.61（魚產(chǎn)力分指數(shù)）=0.595（中）

第三層次：FPIc=0.60（浮游植物生物量權(quán)值）×0.25（魚產(chǎn)力分指數(shù)）+0.40（浮游動物生物量權(quán)值）×0.3（魚產(chǎn)力分指數(shù)）=0.27（較低）

由以上三個層次的計(jì)算結(jié)果，兩個較低一個中等，綜合可得2012年劉家峽水庫魚產(chǎn)力屬于IV-即較低中較高的類型。

1.3 鯉鯽魚產(chǎn)力計(jì)算

根據(jù)底棲動物生物現(xiàn)存量（B）情況，生長期底棲動物一般的年周轉(zhuǎn)效率P/B系數(shù)取5，鯉、鯽魚對其一般的利用率為25%，餌料系數(shù)為5[13]。利用能量流轉(zhuǎn)換法來推算出可能的鯉、鯽魚產(chǎn)力。

（1）1981～1982年調(diào)查，劉家峽水庫在魚類主要生長期（5～10月）底棲動物生物量為0.292 g/m2，則每公頃水面：

底棲動物現(xiàn)存量=0.292 g / m2×10 000 m2=2.92（kg）

鯉、鯽魚年生產(chǎn)力=底棲動物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=2.92×5×25%÷5=0.73（kg）

劉家峽水庫1.07萬公頃水體面積理論鯉、鯽魚魚產(chǎn)力=10 700×0.73=7.8×103（kg）

（2）2012年調(diào)查，劉家峽水庫在魚類主要生長期（5～10月）底棲動物生物量為20.48g/m2，則每公頃水面：

底棲動物現(xiàn)存量=20.48g/m2×10 000m2=204.80（kg）

鯉、鯽魚年生產(chǎn)力=底棲動物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=204.8×5×25%÷5=51.2（kg）

劉家峽水庫1.07萬公頃水體面積理論鯉、鯽魚魚產(chǎn)力=10 700×51.2=5.48×105（kg）

2 調(diào)查結(jié)果對比分析

2.1 水體理化性質(zhì)的對比分析

1981～1982年和2012年劉家峽水庫水質(zhì)理化性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。可以看出，相比20世紀(jì)80年代，劉家峽庫水的平均溫度下降2℃，平均深度增加2 m，溶解氧含量有所增加，這可能主要與溫度的下降有關(guān)；重碳酸鹽有所減少，硫酸鹽含量增加較多；透明度有較為明顯的提高；氨氮、亞硝酸氮、硝酸鹽氮、總磷、總鐵等營養(yǎng)鹽類的含量有所增加；總堿度有所增加，但鈣、鎂含量明顯減少，庫水的總硬度也相應(yīng)降低。

2.2 浮游生物的對比分析

1981～1982年和2012年劉家峽水庫浮游生物生物量調(diào)查結(jié)果如表2所示。由浮游生物量來看，浮游植物兩次都以硅藻所占比例最大，浮游動物兩次都以枝角類所占比例最大，其他種類的生物量有略微變化。相較于1981年，30年里浮游植物生物量增加較多，而浮游動物生物量有明顯減少，這可能與水庫附近環(huán)境條件的改變，庫水富營養(yǎng)化的趨勢以及水庫浮游植物的利用率小于浮游動物等[5]有關(guān)。一般認(rèn)為，硅藻和甲藻是中營養(yǎng)型水體的優(yōu)勢種群，而綠藻和藍(lán)藻是富營養(yǎng)型水體的優(yōu)勢種群[6-8]，劉家峽水庫屬于巨型貧營養(yǎng)型水庫，但其水體中營養(yǎng)物質(zhì)的增加和浮游藻類生物量的增加，預(yù)示其水體可能有向富營養(yǎng)化的危險(xiǎn)。

2.3 鰱鳙魚產(chǎn)力的對比分析

根據(jù)能量流轉(zhuǎn)換法估測魚產(chǎn)力的結(jié)果可以看出（表3），在1982～2012年的30年間劉家峽水庫鰱魚魚產(chǎn)力明顯增加，鳙魚魚產(chǎn)力明顯降低，但總魚產(chǎn)力變化不大。

通過系統(tǒng)評價法得出前后兩次調(diào)查評價劉家峽水庫的魚產(chǎn)力等級一致，可以看出在這30年間劉家峽水庫魚產(chǎn)力的類型并未發(fā)生較大的變化，保持在IV-（較低中較高）類型。劉家峽水庫在基礎(chǔ)因素，水化學(xué)因素和生物因素三個層次的指標(biāo)并未發(fā)生大的變化。

表1 1981-1982年和2012年劉家峽水庫水質(zhì)理化指標(biāo)對比

表2 1981-1982年和2012年劉家峽水庫浮游生物變化情況

表3 1981-1982年和2012年劉家峽水庫鰱鳙魚產(chǎn)力對比

2.4 底棲動物產(chǎn)量對比分析

由底棲動物的生物量來看（表4），1981年調(diào)查搖蚊幼蟲的生物量最多，占所發(fā)現(xiàn)的底棲動物生物量的82.9%；2012年調(diào)查所得寡毛綱的生物量最多，占所發(fā)現(xiàn)的底棲動物生物量的80.22%。底棲動物是湖泊，水庫的重要生態(tài)組成，也是某些魚類的餌料來源之一。底棲動物為底層雜食性魚類如鯉魚等提供了良好的食物條件，豐富的底棲動物量可以有效提高鯉、鯽魚的魚產(chǎn)力。

2.5 鯉、鯽魚產(chǎn)力的對比分析

對比1981～1982年和2012年劉家峽水庫鯉、鯽魚的魚產(chǎn)力（表5），可以看出在這30年間劉家峽水庫鯉、鯽魚的魚產(chǎn)力增長明顯，水庫底層水體營養(yǎng)物質(zhì)豐富，底層魚類有良好的生產(chǎn)潛力。

表4 1981～1982年和2012年劉家峽水庫底棲動物變化情況

表5 1981～1982年和2012年劉家峽水庫鯉、鯽魚魚產(chǎn)力對比

3 討論

目前，有關(guān)水庫漁業(yè)資源的調(diào)查較多，但通過相隔幾年，幾十年的漁業(yè)資源調(diào)查結(jié)果來對比和評估水庫魚產(chǎn)力的報(bào)道還略顯不足。水庫的水體化學(xué)指標(biāo)、生物指標(biāo)以及與之對應(yīng)的魚產(chǎn)力指標(biāo)等的現(xiàn)狀及其變化規(guī)律對內(nèi)陸水體的漁業(yè)開發(fā)利用具有重要意義。劉家峽水庫在1981～2012年期間，水體的營養(yǎng)鹽類有所增加，有向富營養(yǎng)化方向進(jìn)一步發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)，浮游植物的生物量有所增加，而浮游動物的生物量有所降低，鰱魚魚產(chǎn)力明顯提高，鳙魚魚產(chǎn)力下降，濾食性魚類的總魚產(chǎn)力有增加的趨勢，底棲動物的生物量有明顯增加，鯉魚、鯽魚魚產(chǎn)力有明顯提高。