钉螺适宜孳生地环境与水情变化响应关系研究

马 巍，廖文根，匡尚富，刘建军，连友喜

（1．中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京 100038；2．湖南省南县茅草街血防站，湖南南县 413201；3．湖南省南县疾病预防控制中心，湖南南县 413200）

钉螺适宜孳生地环境与水情变化响应关系研究

马 巍1，廖文根1，匡尚富1，刘建军2，连友喜3

（1．中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京 100038；2．湖南省南县茅草街血防站，湖南南县 413201；3．湖南省南县疾病预防控制中心，湖南南县 413200）

基于钉螺的生态水力学特性和水情变化对疫区钉螺适宜孳生地环境变化的趋势性影响，提出了表征钉螺适宜孳生地环境变化的水情指标，并以我国目前钉螺分布范围最广且血吸虫病疫情最难防治的洞庭湖为例，分析了湖区水情变化特征，推求了近年来洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境面积大小，揭示了洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境面积与以城陵矶站汛期平均水位为指示性指标的疫区水情变化间的响应关系，结果表明洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境与疫区水情变化线性相关性显著。该成果可为洞庭湖疫区疫情预报预防、血防查螺及水利灭螺等提供技术服务。

钉螺；生态水力学特性；适宜孳生地环境；水情指标；血吸虫病；洞庭湖

1 概 述

钉螺（Oncomelania Hupensis Gredler）是我国流行的日本血吸虫（schistosoma japonicum）的唯一中间宿主，属水陆两栖动物，喜潮湿、荫蔽、水陆交替的湿地环境，适宜孳生地环境的水淹天数一般均介于3～8个月之间，其中水淹时间介于5～6个月时最适宜钉螺孳生与繁衍。目前我国钉螺面积的95．77%均分布在湖南、湖北、安徽、江西、江苏湖区5省［1］，而湖南省钉螺总面积约占全国的47．5%［1］，其绝大部分均分布在洞庭湖区。洞庭湖是目前我国湖沼型疫区适宜钉螺孳生地环境分布最广、现存钉螺面积最大、血吸虫病疫情最严重且极易反复的地区。

洞庭湖属典型的洪道型湖泊，是1个由9大入湖水系（松滋、虎渡、藕池三口，湘、资、沅、澧四水以及汨罗江、新墙河）；3个天然湖盆（东、南、西）；228个堤垸；1个出湖口（七里山）所构成的复杂而庞大的湖泊系统，并通过荆江三口及七里山出口与长江构成复杂的江湖关系。受荆江三口分流分沙及洞庭湖入湖洪道来水来沙影响，湖区水情变化复杂，泥沙淤积严重，湖洲及边滩持续淤涨，致使洞庭湖区钉螺适宜孳生地环境不断扩展，这不仅加重了湖区洪涝灾害频度，而且还为随洪水扩散而至的钉螺提供了适宜孳生地环境，从而造成洞庭湖区钉螺灭而不死、死后复现的严峻局面。本文基于钉螺的生态水力学特性，通过预测分析洞庭湖区近年来适宜钉螺孳生地环境与疫区水情变化，揭示了疫区水情变化与洞庭湖区适宜钉螺孳生地环境间的响应关系，为洞庭湖区疫情预防、血防查螺及水利灭螺等提供技术服务。

2 钉螺的生态水力学特征

钉螺分布于东亚和东南亚国家，在中国大陆主要分布在长江流域及其以南的12个省（市、区），海拔最高为2 400 m（云南省丽江县），最低为0 m（上海）。我国钉螺孳生地大致分为平原水网、山丘沟渠及湖沼洲滩3类。平原水网型钉螺主要沿河道和灌溉系统呈线状分布，山丘沟渠型钉螺往往随山谷和水系呈点状分布，而湖沼洲滩型钉螺多呈带状分布。

钉螺喜潮湿、荫蔽、水陆交替的湿地环境，其生命全过程与水力联系非常紧密。

（1）从钉螺繁殖及发育过程的环境需求来看，钉螺交配地点多在近水潮湿泥土及草根附近，并产卵于半潮湿的小泥洞中，且螺卵必须在水中或潮湿的泥面上才能孵化，幼螺前3周完全生活在水中，密集在水的边缘，第6周以后则和成螺一样，喜居潮湿的地面上。

（2）从钉螺栖息地环境特征分析，钉螺适宜孳生在半干半湿、水陆交替频繁的湿生环境，其适宜孳生地环境水淹时间一般均介于3～8个月之间，其中水淹时间介于5～6个月的区间环境最适宜钉螺孳生与繁衍，水淹时间少于3个月的干燥环境和多于8个月的湿生或水生环境基本均为无螺地带。

（3）从钉螺生存的水力需求分析，钉螺喜生活在水深较浅（＜1 m）的静水（或缓流）环境，当水深超过1 m时，水深压力将对钉螺生存构成威胁［2］，从而迫使钉螺通过其自身爬行或吸附于漂浮物上以适宜水压力环境；同时当钉螺孳生地环境水流受水情变化影响流速显著增大时，钉螺将无法吸附于固定物体而被动呈漂移状态并随水流漂移至他处。

（4）钉螺孳生的其他水文需求还包括水温、水质2方面。温度是钉螺地域性分布的主要限制性因素，在1月份平均气温低于0℃及年平均气温低于14℃的地方均没有钉螺分布。水温对钉螺孳生、繁衍、开厣及活动能力都有较大影响，最适宜温度是20～25℃，低温（＜5℃）和高温（＞35℃）都将对钉螺的生存构成威胁（苏德隆，1963）。钉螺喜淡水而非咸水，喜清水而非污水，一般钉螺孳生地的水质为中性或微酸、微碱，pH值介于6．8～7．8之间均适合钉螺生存。

3 表征钉螺适宜孳生地环境变化的水情指标

3．1 洞庭湖水情变化特征

受洞庭湖湘、资、沅、澧等入湖来水及江湖关系持续调整变化影响，洞庭湖水情呈现了一些趋势性变化特征［3，4］：①受长江与洞庭湖水沙关系调整变化影响，经荆江三口分流入湖的水沙量逐渐减少，尤其是入湖泥沙量减少幅度较大，从而导致洞庭湖汛期入湖径流量、泥沙量及其湖泊泥沙淤积量均呈减少趋势；②受洞庭湖泥沙淤积、围垦及湖泊环境系统功能变化的综合影响，洞庭湖区主汛期水位普遍抬高；③长江与洞庭湖水沙关系的持续调整变化改变了洞庭湖七里山出流与荆江出流的顶托关系，且随着江湖关系的进一步调整变化，荆江出流对洞庭湖出流的顶托作用逐渐加强，对洞庭湖七里山出流、出口洪道泥沙淤积及湖泊水位抬高均带来不利影响。洞庭湖区出现这一新的水情，正是近些年来洪涝灾害频繁发生和疫区钉螺面积逐年增加的根本所在，不仅使湖区人民在较长时间内承受巨大的防洪抢险压力和血吸虫病感染风险，同时也造成了湖区疫情回升、疫区扩大的局面。

3．2 表征钉螺适宜孳生地环境变化的水情指标

表征钉螺适宜孳生地环境变化的水情指标，不仅要能反映水情变化与钉螺适宜孳生地环境变化间的关系，同时还要能真实反映疫区水情变化规律。根据钉螺的生态水力学特性分析，钉螺适宜孳生地环境主要受大洪水冲淤变化、疫区水位变化、特定高程的淹没及出露时间等水情因子影响。其中，水情因子基本均与水位、流量有关，且水位与流量之间关系密切，同时水位变化可充分反映洲边滩钉螺适宜孳生地环境的干湿变化，故选取汛期及其它特征时段水位的各种变化特征作为水情表征指标来研究钉螺适宜孳生地环境与疫区水情变化响应关系。

从水文学角度分析汛期水位变化特征主要从汛期平均水位、汛期最高水位及出现时间、汛期高水位持续时间（如超过警戒水位）等指标进行分析；但从洪水对钉螺适宜孳生地环境淹没影响考虑，表征钉螺适宜孳生地环境变化的水情指标主要包括汛期平均水位、淹没时间＜3个月的水位、淹没时间＜5个月的水位、淹没时间＞6个月的水位、淹没时间＞8个月的水位、水淹时间介于3～8个月的水位波动区间及水淹时间介于5～6个月的水位波动区间这7个指标，水情指标中各指标对钉螺适宜孳生地环境变化的影响见表1。

表1 表征钉螺适宜孳生地环境影响的水情指标特征分析Table 1 Flow regime index and feature analysis of oncomelania breeding grounds

4 洞庭湖钉螺适宜孳生地环境面积估算

4．1 洞庭湖水位-面积关系

洞庭湖钉螺主要分布在湖区垸外洲边滩上，沿湖岸线呈带状分布，其钉螺密度及空间分布趋势性变化与湖泊水位及湖泊水面积关系密切。总体而言，当湖泊水位周期性上涨、湖水面积扩大时，洞庭湖区钉螺将随上涨的湖水向上、向外移动；当湖泊水位持续下降、湖水面积缩小时，钉螺也将向相对较为潮湿的低位洲边滩移动，其迁移范围一般均局限在适宜的孳生地环境（水淹时间介于3～8个月）内。因此，可根据洞庭湖水位-面积关系，推求不同水位条件下的湖泊水面积，从而可获得不同水情条件下洞庭湖外洲钉螺适宜孳生地面积及其变化趋势。

彭定志等（2004）［5］结合传统的湖区面积测算，利用MODIS遥感数据免费、较高时间分辨率（同一地区每天至少2张影像）等特点计算不同时间洞庭湖的面积，同时对应相应时间的湖泊水位（以城陵矶水位为代表），即可得出较新的洞庭湖水位面积曲线。通过对2002年4月至2003年4月洞庭湖面积变化进行监测，并考虑到汛期水位变化大，对汛期多取几幅影像，共13个时相的MODIS影像进行分析，以此建立了洞庭湖水位-面积关系（见图1），并运用2阶多项式进行曲线拟合，得到洞庭湖最新（2002年）水位-面积曲线A2（z）。

图1 洞庭湖水位-面积曲线（2002年）Fig．1 Curve of water level vs．area curve in Donting Lake（2002）

4．2 洞庭湖钉螺适宜孳生地环境面积估算

根据钉螺栖息地环境特征分析可知，钉螺适宜孳生在水陆交替变化的潮湿湿生环境，钉螺孳生环境的水淹时间一般均介于3～8个月之间，其中水淹时间介于5～6个月的区间环境最适宜其孳生繁殖，淹没时间过长（＞8个月）或太短（＜3个月）均不适宜钉螺的孳生和繁衍。故洞庭湖区钉螺适宜孳生地面积可根据其水情代表站位（城陵矶站）的年水位变化过程，统计各年份的不同特征水位值（即淹没时间＞3个月、＞5个月、＜6个月及＜8个月的水位值），推求不同特征水位条件下的湖泊水面积大小，从而可获得近年来不同水情条件下洞庭湖区水淹时间介于3～8个月（5～6个月）的洲边滩面积大小，即为洞庭湖区外洲滩适宜钉螺孳生的面积范围和大小。

通过对城陵矶站1995－2006年逐日8时水位进行统计频率分析，得到近年来汛期平均水位、水淹天数等于3个月、5个月、6个月及8个月的多年平均水位值，并以此为基准，统计得到近年来洞庭湖区水淹时间介于3～8个月、5～6个月的水位区间（见图2［3］），并结合彭定志等人最新测算的洞庭湖水位面积曲线A2（z），可计算得到近年来洞庭湖区外洲滩适宜钉螺孳生繁衍的面积及其年际变化过程分别见表2及图3所示。

图2 近年来洞庭湖区可能的钉螺孳生区间变化过程Fig．2 Possible change process of oncomelania breeding grounds in Donting Lake in recent years

图3 近年来洞庭湖区外洲钉螺适宜孳生地面积变化Fig．3 Area variation of oncomelania breeding grounds in the sand bar and beach of the Donting Lake

表2 近年来洞庭湖外洲滩钉螺适宜孳生地面积统计Table 2 Recent areas of oncomelania breeding grounds in the sand bar and beach of the Donting Lake

5 洞庭湖钉螺适宜孳生地环境与水情变化

5．1 水情变化对洞庭湖适宜钉螺孳生地环境影响分析

从近年来洞庭湖区适宜钉螺孳生的水位变化区间（见图2）与湖区水情变化对洞庭湖适宜钉螺孳生地面积变化影响（见图3）对比分析结果来看，洞庭湖外洲滩适宜钉螺孳生地范围及最适宜钉螺孳生地环境均随水情呈现一些规律性变化，湖区水情变化对洞庭湖外洲滩适宜钉螺孳生地范围和面积影响十分显著，综合归纳起来，主要体现在以下几个方面：

（1）丰水年份（如1998，1999，2002年），受湖区整体水位上涨、湖泊水面面积扩大影响，洞庭湖区适宜钉螺孳生的范围和面积均较平、枯水年有显著扩大趋势，但最适宜钉螺孳生与繁衍的空间范围和面积并无显著变化，其中钉螺最低生存线与最高生存线均向上移动，钉螺最高生存线向上移动最为明显，移动幅度与当年水情密切相关；

（2）枯水年份（如2001，2006年），洞庭湖整体水位较正常年份偏低，湖泊水面面积相对较小，故湖区外洲滩适宜钉螺孳生的范围和面积均较平水年呈向下缩窄趋势，其中钉螺最低生存线及最高生存线均向下移动，钉螺最高生存线向下移动最为明显，同时最适宜钉螺孳生繁殖的范围相对最窄，面积也相对最小；

（3）平水年份（如2000，2003，2004，2005年），洞庭湖区外洲滩适宜钉螺孳生的范围均介于丰水年钉螺最高生存线以下、枯水年钉螺最低生存线以上区间，其适宜钉螺孳生地面积也分别介于丰（大）水年和枯（小）水年之间，但平（中）水年最适宜钉螺孳生繁殖的范围和面积相对最大。

5．2 钉螺适宜孳生地环境与水情变化响应关系

汛期平均水位的年际变化过程不仅能较好地反映年际间汛期水情的变化过程，而且可总体反映疫区钉螺适宜孳生地范围及最适宜钉螺孳生环境的趋势性变化特征，故汛期平均水位能综合反映不同年份水情变化对钉螺适宜孳生地环境变化的影响，可作为洞庭湖区水情变化的特征指标，分析钉螺适宜孳生地环境与疫区水情变化间的响应关系［3］。

响应关系分析是用近年来城陵矶站的汛期水位与洞庭湖适宜钉螺孳生地面积间的相关系数来描述汛期平均水位与适宜钉螺孳生地面积间相关关系的密切程度和方向，同时判断疫区汛期平均水位与洞庭湖适宜钉螺孳生地面积是否具有因果关系。

根据表2所示的1998－2006年洞庭湖适宜钉螺孳生地面积计算结果与城陵矶站汛期平均水位统计成果，可对洞庭湖区汛期平均水位与适宜钉螺孳生地面积进行相关性分析。通过线性相关分析结果（见图4）可知，洞庭湖区适宜钉螺孳生地面积与以城陵矶站为代表的洞庭湖汛期平均水位线性相关系数R城陵矶为0．764 1，其相关关系式为A＝122．31z城陵矶－2 191．3，其中A为洞庭湖区适宜钉螺孳生地面积，单位km2，z城陵矶为城陵矶站汛期平均水位，单位m。

图4 洞庭湖区适宜钉螺孳生地面积与湖区汛期平均水位相关关系Fig．4 Correlativity between areas of oncomelania breeding grounds and average water level in flood season in Donting Lake

利用相关系数检验表检验适宜钉螺孳生地面积与汛期平均水位的相关显著性。查阅相关系数检验表可知，当样本数为8时，如果在95%置信区间内相关系数R8＞0．707，则洞庭湖区适宜钉螺孳生地面积与汛期平均水位线性相关性显著。由图4可知，洞庭湖区适宜钉螺孳生地面积与以城陵矶站为代表的洞庭湖汛期平均水位相关分析中的样本数为8，两者的线性相关系数R城陵矶＝0．764 1＞R8＝0．707，由此说明洞庭湖区适宜钉螺孳生地面积与以城陵矶站为代表的洞庭湖汛期平均水位线性相关性显著，洞庭湖适宜钉螺孳生地环境与疫区水情变化具有线性响应关系。

6 结 论

（1）洞庭湖是我国湖沼型疫区适宜钉螺孳生地环境分布最广、现存钉螺面积最大的地区，受频繁的洪溃灾害及发达的涵闸渠系引排水调度影响，洞庭湖血吸虫病疫区分布广泛、疫情严重、钉螺扩散难以有效控制且极易反复，从而形成了目前洞庭湖疫区钉螺灭而不死、疫情极易反复的严峻局面。

（2）提出了表征钉螺适宜孳生地环境变化的水情指标，主要包括汛期平均水位、淹没时间少于3个月的水位、淹没时间少于5个月的水位、淹没时间大于6个月的水位、淹没时间大于8个月的水位、水淹时间介于3～8个月的水位波动区间及水淹时间介于5～6个月的水位波动区间等7个指标。

（3）基于钉螺的生态水力学特性，并结合洞庭湖最新的水位-面积曲线成果，提出了洞庭湖钉螺适宜孳生地环境面积的推求方法，估算了洞庭湖钉螺适宜孳生地环境面积及其年际变化趋势，揭示了水情变化对洞庭湖钉螺适宜孳生地环境面积变化的规律性影响。

（4）洞庭湖区钉螺适宜孳生地面积与洞庭湖区代表站位的汛期平均水位线性相关性显著，洞庭湖适宜钉螺孳生地环境与疫区水情变化具有线性响应关系。该成果可为洞庭湖疫区疫情预报预防、血防查螺及水利灭螺等提供技术服务。

［1］ 郝 阳，吴晓华，郑 浩，等．2007年全国血吸虫病疫情通报［J］．中国血吸虫病防治杂志，2008，20（6）：401－406．（HAO Yang，WU Xiao-hua，ZHEN Hao，et al．Schistosomiasis situation in People’s Republic of Chi-na in 2007［J］．China Journal of Schistosomiasis Control，2008，20（6）：401－405．（in Chinese））

［2］ 李大美，詹才华，胡重民．水中钉螺的迁移研究［J］．水科学进展，1997，8（3）：270－274．（LIDa-mei，ZHAN Cai-hua，HUChong-min．Studies onmoving ofoncomela-nia in water［J］．Advances in Water Science，1997，8（3）：270－274．（in Chinese））

［3］ 马 巍，廖文根，匡尚富，等．洞庭湖钉螺扩散与水情变化规律研究［J］．长江流域资源与环境，2009，18（3）：264－269．（MA Wei，LIAO Wen-gen，KUANG Shan-fu，et al．A study on the response of the oncomela-nia hupensis gredler diffusion to the flow regime of Dongting Lake［J］．Resources and Environment in the Yangtze Basin，2009，18（3）：264－269．（in Chinese））

［4］ 李景保，秦建新，王克林，等．洞庭湖环境系统变化对水文情势的响应［J］．地理学报，2004，59（2）：239－248．（LI Jing-bao，QIN JIan-xin，WANG Ke-lin，et al．The response of environment system changes of Dongting Lake to Hydrological Situation［J］．ACTA Geographica SINICA，2004，59（2）：239－248．（in Chinese））

［5］ 彭定志，徐高洪，胡彩虹，等．基于MODIS的洞庭湖面积变化对洪水位的影响［J］．人民长江，2004，35（4）：

14－16，48．（PENG Ding-zhi，XU Gao-hong，HU Cai-xia，etal．Analysis of the influence of Dongting Lake＇s ar-ea variationmeasured by MODISon flood level［J］．Yan-gtze River，2004，35（2）：14－16，48．（in Chinese））

（编辑：赵卫兵）

Study on Response of Suitable Environment for Oncomelania Breeding Grounds to Variation of Flow Regime

MAWei1，LIAOWen-gen1，KUANG Shang-fu1，LIU Jian-jun2，LIAN You-xi3
（1．Department ofWater Environment，CIWHR，Beijing 100038，China；2．Maocaojie Office of Schistosomiasis Control，Nanxian 413201，China；3．Nanxian Centers for Disease Control and Prevention，Nanxian 413200，China）

On the basis of the trend influence of ecological hydraulics characteristics of Oncomelania and variation of flow regime on the environment variation of Oncomelania breeding grounds in epidemic area，the flow regime in-dices are put forward to characterize the breeding environmental conditions of Oncomelania Hupensis Gredler．Tak-ing the Dongting Lake withmostwidely distributed Oncomelania Hupensis Gredler and most serious schistosomiasis epidemic situation in China as an example，the size of Oncomelania Hupensis Gredler breeding grounds in recent years is deduced from analysing the variation of flow regime in Dongting Lake，and the response relation between the area of Oncomelania Hupensis Gredler breeding grounds in Dongting Lake and themean water level at Chen-glingji Station during flood season is revealed．The research shows that the relation is remarkably linear．The results are not only helpful for the forecast and prevention of schistosomiasis epidemic situation，but also for the technical service of the spot check and kill off of Oncomelania Hupensis Gredler．

Oncomelania；ecological hydraulics characteristics；suitable environment for breeding grounds；flow regime index；schistosomiasis；Dongting Lake

R184．38；Q178．5

A

1001－5485（2010）10－0065－05

2010-08-27

马 巍（1976-），男，四川平昌人，高级工程师，主要从事环境水力学和血吸虫病防治研究，（电话）010-68781792（电子信箱）ma-wei＠iwhr．com。