新疆蘑菇湖水庫浮游生物種群結構及鰱鳙魚產力的研究

朱文靜，胡文革，張映東，賈文平，馬得草，高巖，尤洋，張秀容

（1.石河子大學生命科學學院，新疆 石河子 832000；2.新疆石河子瑪納斯河流域管理處，新疆 石河子 832000；3.天津市水產研究所，天津30022）

浮游生物是水體食物鏈中的重要成員，在維護水生態平衡、反映水體營養狀況及估算魚產力等方面具有重要作用，但是，過量繁殖又會造成水體發生水華和其他等問題，而科學合理地投放魚類可以平衡水體的生態。有研究表明，鰱鳙對浮游生物的利用遠大于其他魚種[1]，投放鰱鳙以控制水體中過量的浮游生物，達到以魚控藻養水的目的是改善水體環境的重要途徑。

蘑菇湖水庫是新疆石河子最大的用于蓄洪、灌溉的平原人工水庫，水庫東西寬6.5km、南北長7.4km，水域面積27.84km2，最大庫容1.8 億m3。庫水除來源于部分瑪納斯河水、地表融雪水及附近的泉水、井水外，于1964 年開始接納石河子市的工業廢水和生活污水。長期以來，蘑菇湖水庫水體狀況不容樂觀[2-4]。庫水呈富營養化狀況，每年都有一段時期水庫會出現水華，影響到周邊的濕地生態。雖然一直以來也通過入庫污水增加營養來發展漁業生產[5]，但是，由于對水庫生物資源缺少調查，放養魚類種類和數量隨意性大，水庫漁業對水生態環境的良好控制作用沒有很好發揮。目前對于蘑菇湖水庫的研究甚少且集中在水質調查方面，僅1991 年對浮游植物做過調查[6]，并無對浮游生物、魚產力、水生態環境的有效控制等的相關研究。

本研究通過分析蘑菇湖水庫平水期、豐水期、枯水期庫水的理化性質、浮游生物種類組成、生物量，估算了在現有天然餌料生物資源基礎上的潛在漁產力，推算鰱鳙合理放養量和放養比例，以期能更有效地濾食浮游生物，降低水體過量的營養鹽，改善水質，并為水庫以魚養水的可持續生態發展提出建議。

1 材料與方法

1.1 采樣點設置

根據蘑菇湖水庫的地理形態、水域氣候特點、浮游生物采樣要求及庫水來源等共設5 個采樣點：入水口、出水口及庫灣設3 個采樣點；庫中心設2個采樣點，于2016 年4 月（豐水期）、7 月（平水期）、11 月（枯水期）調查3 次。

1.2 樣品采集及測定

于水體上（距水面0.5m）、中、底（距水底0.5m）層分別采等量水并混勻,即時按照《水和廢水監測分析方法》[7]測定水體理化因子，其中不能即時測定的指標帶回實驗室測定。

圖1 蘑菇湖水庫采樣點分布圖Fig.1 The sampling sites in Moguhu Reservoir during the survey

浮游生物的樣品采集與處理依據《淡水浮游生物研究方法》[8]，種類鑒定依據《淡水微型生物與底棲動物圖譜（第二版）》[9]和《滇池、洱海浮游動植物環境圖譜》[10]。

1.3 魚產力的估算

根據浮游生物現存量估算濾食性鰱鳙的魚產力。

鰱魚產力=浮游植物現存量×系數（P/B）×可利用率/餌料系數

鳙魚產力=浮游動物現存量×系數（P/B）×可利用率/餌料系數

1.4 合理放養量

鰱的合理放養量=（鰱生產潛力/鰱捕撈規格）×（1/鰱回捕率）

鳙的合理放養量=（鳙生產潛力/鳙捕撈規格）×（1/鳙回捕率）

2 結果與分析

2.1 蘑菇湖水庫理化因子特征

蘑菇湖水庫理化因子測定結果見表1。由表1可知：蘑菇湖水庫為低堿性水庫，平水期水溫和pH最高，枯水期最小；而水深、透明度、溶解氧和硝態氮含量均在豐水期最大；除枯水期水深最低，其余3項理化因子最低值出現在平水期。總磷、氨氮含量及化學需氧量年平均值達到國家Ⅴ類水質標準。

表1 新疆蘑菇湖水庫水體環境因子指標Tab.1 Water environmental factors in Moguhu Reservoir,Xinjiang Uygur Autonomous Region

2.2 浮游植物

調查期間，共鑒定出浮游植物90 種（屬），其中綠藻門44 種，藍藻門22 種，硅藻門18 種，裸藻門、隱藻門各2 種，金藻門和甲藻門各1 種。由此可見，水庫浮游植物群落結構類型為藍藻-綠藻型。不同時期浮游植物種類數由高到低為：平水期（7 門89種）＞豐水期（4 門38 種）=枯水期（4 門38 種），庫灣和入水口種類明顯少于其他位點，浮游植物優勢種（屬）（Y＞0.02）有舟形藻Navicula、小球藻Chlorella、微囊藻Microcystis 等12 種，其中三次采樣均為優勢種的有小球藻Chlorella、魚腥藻Anabaena、土球藻Chlorococcum、微囊藻Microcystis。

調查期間水庫浮游植物平均生物量為（6.72±5.88）mg/L，各時期生物量差異顯著（P＜0.05），為平水期（14.79±0.75）＞豐水期（2.90±6.44）＞枯水期（2.46±2.63）；除豐水期生物量最大值出現在位點3外，其余時期生物量最大值均出現在位點1，最小值均出現在位點5。

2.3 浮游動物

調查期間，共鑒定浮游動物36 種，其中輪蟲18種，橈足類和原生動物各7 種，枝角類4 種。不同時期浮游動物種類數由高至低為：平水期（35 種）＞豐水期（30 種）＞枯水期（25 種），種類數最多的位點為庫中心東側和出水口，均33 種，種類數最少位點為庫灣，24 種。浮游動物優勢種共8 種，分別為萼花臂尾輪蟲Brachionus calyciflorus、剪形臂尾輪蟲Brachionus forficula、嚢形單趾輪蟲Monostyla bulla、螺形龜甲輪蟲Keratella cochlearis、長三肢輪蟲Filinia longiseta、僧帽溞Daphnia cucullata、長額象鼻溞Bosmina longirostris 和廣布中劍水蚤Microcyclops leuckarti。

水庫浮游動物平均生物量為3.79mg/L，各時期浮游動物的生物量差異顯著（P＜0.05），不同時期游動物平均生物量由高至低依次為：平水期（5.29mg/L）＞豐水期（3.34mg/L）＞枯水期2.74mg/L。各物種所占浮游動物生物量為：橈足類（1.62mg/L）＞枝角類（1.11mg/L）＞輪蟲（0.94mg/L）＞原生動物（0.12mg/L）。

2.4 魚產力估算

何志輝在《湖泊水庫魚產力的估祘》中對P/B系數、可利用率及餌料系數的取值提出了建議，蘑菇湖水庫為北方地區，富營養型湖泊，主要放養鰱鳙，對浮游生物利用率較高，故估算時P/B 系數、餌料系數和餌料利用率時，浮游植物分別為110%、40%和20%，浮游動物分別為30%、10%和50%。

蘑菇湖水庫水域面積27.84km2，平均水深4.55m，得出蘑菇湖水庫浮游植物生物量為851235.84kg，提供的魚產力為468.18t；浮游動物生物量為480086.88kg，提供的魚產力為720.13t。

2.5 合理放養量

鰱、鳙、鯉、鯽的出水平均體質量分別為4.27kg、5.12kg、1.53kg、0.13kg。據2012—2017 年的投放量與捕撈量，鰱與鳙的回捕率分別為40%和20%。

根據合理放養量公式，蘑菇湖水庫鰱和鳙理論合理最大放養量分別為27.41 萬尾和70.33 萬尾，鰱∶鳙放養比例約為1∶2.57。

3 討論

新疆蘑菇湖水庫屬溫帶大陸性氣候，日照充足，降水量少，浮游生物量與溫度呈顯著相關性，平水期生物量大，枯水期生物量小，有明顯的季節性差異（P＜0.05），但每年平水期蘑菇湖水庫都會爆發水華現象[3,11]。

李明德[12]提出了根據平均生物量評估水質級別的方法：小于1.1mg/L 為貧營養型，1.1～3.4mg/L為中營養型，3.5～8mg/L 為富營養型，8mg/L 以上為超富營養型，蘑菇湖水庫浮游植物和浮游動物采樣期間平均生物量分別為6.72mg/L、3.79mg/L，因此為富營養型水庫。

根據《地表水環境質量標準》的分級標準，透明度小于50cm、總磷大于0.2mg/L、化學需氧量大于10mg/L、氨氮含量大于1.5mg/L 為富營養型水庫，蘑菇湖水庫各時期上述理化指標均超過富營養型水庫標準，因此蘑菇湖水庫屬于富營養型水庫，且化學需氧量大大超過標準值，所以水庫有超富營養化趨勢。

水體中氮磷含量過量時，可以利用生態學手段來恢復，如“生物操控”來治理水體。生物操控來治理，即放養兇猛的肉食性魚類對食浮游生物的魚類進行控制，達到利用浮游動物對浮游植物的控制，而經武漢東湖高密度放養鰱鳙促使藍藻消失后，國內多采用非經典的生物操縱技術來達到水體凈化的目的[13,14]。

而判斷水庫可否用放養鰱鳙治理水體時，首先要判斷此水庫的鰱鳙魚產力。魚產力是魚類將水中各種營養物質轉化為魚產品的能力，分實際魚產力和潛在魚產力。目前國內常根據能量轉化原理，通過浮游生物生物量估算鰱鳙潛在魚產力[15,16]，如金顯文[17]對淮北南湖塌陷區水域的魚產力評估、王玉鳳[18]對渾江水庫的魚產力評估等。也有一些學者[15,19]認為此方法有一定的局限性，并不能很好反映水庫魚產力，應通過綜合分析環境因素對水體的魚產力進行分類。

焦念志[19]結合國內外研究狀況將水庫魚產力劃分為若干等級。根據水深（4.55m）和總磷（0.29 mg/L）蘑菇湖水庫屬高魚產力；根據浮游生物生物量（浮游植物和浮游動物生物量分別為6.72mg/L、3.79mg/L）可劃分為較高等級。而根據能量轉化原理，蘑菇湖水庫浮游植物和浮游動物提供的魚產力分別為468.18t 和720.13t。綜合水庫水體理化因子指標及浮游生物量，蘑菇湖水庫魚產力等級屬較高水平，因此理論上可以用投放鰱鳙來達到對水庫的生態治理。但6 年蘑菇湖近所有經濟魚類平均捕獲量僅為533.835t，遠小于估算的魚產力。

實際魚產力遠小于估算魚產力的原因可能有以下幾點：①本次調查采樣不包括冰封期；②本次調查估算的是以浮游生物為食的魚類魚產力，而鯉等主要以底棲動物為食，且投放了大量的鯉，對鰱鳙造成了一定的競爭，抑制了鰱鳙生長；③所用的浮游生物量為各物種的平均值，而鰱鳙不能利用所有種類，如鳙對橈足類利用率較高，而此研究中橈足類生物量占浮游動物生物量的一半左右，故魚產力估算可稍微較低；④利用現存生物量來估算魚產力還存在缺陷，國外主要用來估算底棲或營養級別較高的魚類，而國內多用來估算鰱和鳙，且P/B 系數、餌料系數和餌料利用率的確定也不能統一；⑤漁業資源沒有開發徹底。

為了蘑菇湖水庫的可持續發展，結合本次研究得出以下建議：①處理好城鎮污水和工業廢水是水庫環境治理的關鍵。完善法律法規，加強對水污染的監管，妥善處理污水的排放進行，繼續探索污水處理的新方法、新技術；②對水庫的生態進行修復。蘑菇湖水庫浮游植物過多，可以定期進行水華的處理，捕撈浮游植物；加強周圍濕地建設，退耕還葦，水處理過后先流入蘆葦田再流入蘑菇湖；③制定合理捕撈及投放計劃、規定起水規格。放養魚種以鰱鳙為主并按合理放養比例放養，選擇體長13～14cm 的魚[20]，且捕撈要及時；④先治理好蘑菇湖的生態環境，再談經濟效益。近幾年可以少投甚至不投鯉。

本研究通過對水質及魚產力的評價判斷蘑菇湖水庫可以通過合理放養鰱鳙來降氮磷、改水質，為水庫生態治理和水環境可持續發展提供了參考意見。但是，本研中魚產力評估的方法都有一定的局限性，目前尚未有適合我國絕大多數水庫的方法，按照李德尚的研究[15]給我國各水庫分類的工作量太大，難以進行，因此本研究結果只能作為參考。