饮用水水源地盐龙湖鱼类群落结构特征及调控策略研究

蔡杏伟，熊 鹰，郭 超，张堂林，李 为，李 林，宋立荣，杜观超，高 旭，刘家寿

(1.中国科学院水生生物研究所，武汉 430072；2.中国科学院大学，北京100039；3.盐城市盐龙湖饮用水源管理处，江苏盐城 224005)

鱼类是水域生态系统结构和功能改变的主要驱动力[1]。鱼类对水域生态系统的影响主要依赖于它们在食物网中的地位和食性[2]。研究表明，不同营养生态位上的鱼类具有不同的生态功能，其群落多样性的改变很容易引起生态系统能流途径的突变，从而引发生态系统功能的改变，如生态系统中食物网组成结构的变化、生态系统过程的变化[3]。鱼类可作为生物学评估监测的理想工具，其群落结构中数量和组成的变化可以反映水域生物群落结构和水质变化，所以现已被看作评价水域生态系统健康状况的重要指示类群[4]。

为保障饮用水安全，近年来长江中下游地区改造或新挖了许多饮用水湖泊，如昆山的傀儡湖、南通的云湖、盐城的盐龙湖、常熟的长江应急水源地等。这些湖泊形成时间短，生态系统结构不完善，了解这类湖泊的鱼类群落结构并进行适当的调控有利于生态系统的健康和水质保护。盐龙湖于2012年6月开挖建成，其与盐城市蟒蛇河段相连，处于淮河下游，水面面积约203 km2，属饮用水水源地湖泊。目前，盐龙湖生态系统处于发育阶段，其鱼类群落结构合理性直接关系到能否快速形成健康和稳定的生态系统。因此，本研究探明盐龙湖的鱼类群落结构特征，为我国湖泊、水库饮用水水源地鱼类群落调控优化积累基础资料并提供参考。

1 材料与方法

1.1 鱼类调查

2015年10月-2016年10月，在盐龙湖通过多网目复合刺网(浮性和沉性)和电捕(功率：4 kW)进行鱼类群落季度性采样[5]。根据盐龙湖不同区域不同生境，全湖共布置4个采样点(见图1)。季度采样时每个采样点均串联放置2条沉性多网目复合刺网和1条浮性多网目复合刺网(高：1.5 m，长：30 m)。多网目复合刺网由12种网目类型组成，每种网目的网长为2.5 m，网高1.5 m，每条网的总长度为30 m。12种网目大小(2 a)分别为8.5、4.0、12.5、2.0、11.0、1.6、2.5、4.8、3.1、1.0、7.5、6.0 cm。日落之前放置多网目复合刺网，次日6∶00收网，收集网内所有的渔获物，且每个季节每个采样点重复采集三次。除了多网目复合刺网调查外，在湖区的浅水区域还会结合鱼类电捕以丰富鱼类物种数。采集的所有鱼类标本现场鉴定种类，并测量其全长(1 mm)、体重(0.01 g)等生物学数据。根据《中国动物志》和《太湖鱼类志》进行鱼类种类鉴定和生态学类型划分[6，7]。

图1 盐龙湖采样布点图Fig.1 Sampling sites of Yanlong Lake

1.2 生物多样性指数

采用Shannon-Wiener指数(HN)、Wilhm改进指数(HW)、Margalef指数(D)、Simpson指数(λ)、Pielou指数(J)等多样性特征值对盐龙湖鱼类多样性进行描述，群落优势种成分分析选用Pinkas相对重要性指数IRI进行分析。

各指数计算公式如下：

(1)Shannon-Wiener多样性指数(HN)：

HN=-∑(PilnPi)

(2)Wilhm改进指数(HW)：

HW=-∑(Wi/W)ln(Wi/W)

(3)Margalef 种类丰富度指数(D)：

D=(S-1)/lnN

(4)Simpson 优势度指数(λ)：

(5)Pielous 均匀度指数(J)：

J=HN/lnS

(6)Pinkas 相对重要性指数(IRI)：

IRI=(N%+W%)×F%

2 结果与分析

2.1 群落结构组成

表1 盐龙湖鱼类组成及相关参数Tab.1 Fish species composition and related parameters in Yanlong Lake

续表

2.2 盐龙湖鱼类群落生态特征

根据鱼类的栖息环境和洄游方式[6]，盐龙湖的鱼类可以分为以下2种生态类型(见表1和图2)：(1)湖泊定居性鱼类31种，该类型鱼类的生活史各个阶段都可以在湖泊静水环境中完成，例如鲫、鲤、似鱎、黄颡鱼、乌鳢、鳜等。该类群鱼类是盐龙湖中的优势类群，其种类多，鱼类数量密度高，特别是鲫。(2)盐龙湖具有5种江湖洄游鱼类，该类型鱼类要在江河流水刺激下完成繁殖，鱼卵随着水流慢慢孵化，然后进入通江湖泊中继续生长发育，如鲢、鳙、草鱼等。

图2 盐龙湖鱼类群落生态类型Fig.2 Ecological guilds of fish community in Yanlong Lake

参照鱼类食性文献资料和食性类型划分方法[7]将盐龙湖的36种鱼类分为以下5种食性：(1)食鱼性鱼类9种，如：鳜、乌鳢、鳡、翘嘴鲌等，占总数的25.0%；(2)无脊椎动物食性鱼类7种，如似刺鳊鮈、青鱼等，占总数的19.4%；(3)杂食性鱼类10种，如：鲫、银鮈和泥鳅等，种类最多，占总数的27.8%；(4)草食性鱼类6种，如：草鱼、团头鲂和长春鳊等，占总数的16.7%；(5)浮游生物食性鱼类4种，如：鲢、鳙和高体鳑鲏等，占总数的11.1%(见图2)。

2.3 密度和生物量

通过对盐龙湖多网目复合刺网单网单日渔获物数据分析，结果显示四个季度中优势鱼类种类在渔获物的生物量和数量都是占有绝对优势的。盐龙湖不同季度间多网目复合刺网渔获物鱼类数量密度(CPUEN)，冬季>夏季>秋季>春季；其生物量(CPUEB)，夏季>冬季>秋季>春季。多网目复合刺网中冬季鱼类密度大于夏季，但生物量水平上夏季大于冬季。

图3 盐龙湖多网目复合刺网单网单日渔获物数量Fig.3 Number of catch per unit effort (CPUEN) from multi-mesh gillnet in Yanlong Lake

图4 盐龙湖多网目复合刺网单网单日渔获物生物量Fig.4 Biomass of catch per unit effort (CPUEB) from multi-mesh gillnet in Yanlong Lake

2.4 盐龙湖鱼类生物多样性指数

根据鱼类多样性指标的计算公式(个体数)计算出盐龙湖鱼类群落的物种丰富度(D)为4.49，多样性指数(HN)为 2.08、均匀度指数(J)为0.58和优势度(λ)为0.21，相对稀有数(R)为63.89%，其中物种多样性指数同时也采用生物量计算(HW)为2.30。盐龙湖夏季和秋季的物种多样性指数、丰富度指数和均匀度指数均高于春季和冬季。

表2 盐龙湖鱼类不同季节的鱼类生物多样性指数Tab.2 Seasonal variations of species diversity of fish community in Yanlong Lake

3 讨论

3.1 盐龙湖鱼类群落结构特征

3.3 盐龙湖鱼类群落多样性

鱼类群落结构多样性及其影响因子研究是鱼类群落生态学的一个重要方面[12]。盐龙湖鱼类群落基于个体数计算的多样性指数HN(2.08)小于基于生物量计算的多样性指数HW(2.30)。在其他的一些水体中也出现这样的现象，以生物量为计算单位的鱼类群落多样性高于以个体数为单位的计算的多样性指数[13，14]。盐龙湖出现这种现象的主要原因可能与其鱼类群落优势种类均为小型鱼类有关。盐龙湖鱼类群落结构多样性现阶段处于较低水平，四个季度和全年的物种多样性指数都低于3，其中春季和冬季的指数小于2。其原因可能与盐龙湖鱼类种类较少有关，在周年季度调查中就有三个季度的鱼类种类数低于20种。此外，各种类数量分布不均匀，优势种的优势度明显，也可能是造成了盐龙湖鱼类种类多样性指数值偏低的原因。

3.4 盐龙湖鱼类群落小型化及其影响

3.5 盐龙湖鱼类群落调控策略

鱼类是一个健康水体生态系统中重要及必不可少的一环，在控制浮游藻类，移除湖内营养盐等方面起到重要作用[23]。尤其是以保障饮用水质安全为目的的鱼类群落更应该具有协调平衡水体生态系统中物质和能量流动的重要功能。本研究发现，盐龙湖鱼类优势种类均为小型鱼类，食鱼性鱼类如鳜、鳡和翘嘴鲌等在渔获物数量和生物量上占很小的比例，且杂食性鱼类生物量比例高于食鱼性鱼类和其他食性鱼类类群。盐龙湖目前的鱼类群落结构不利于水质改善和生态系统健康。然而，水质保护又是盐龙湖主要的服务功能，因此根据其鱼类群落结构的特征提出以下几点调控建议：(1)通过合理放流不同种类的食鱼性鱼类(如鳜、翘嘴鲌、乌鳢和鲶等)扩大食鱼性鱼类的种群，提高对小型鱼类的控制作用，在充分利用饵料生物的同时，可通过食物网的下行效应改善水质，提高饵料生物的转化效率。(2)控制浮游动物食性鱼类的密度，降低对大型浮游动物的摄食，提高浮游动物对浮游植物的捕食压力。(3)加大对鲤、鲫等底层扰动性鱼类的捕捞力度，降低其密度和生物量，降低它们对底层沉积物的扰动，提高水体透明度，以利于水草的繁衍。

致谢：本工作得到盐城市盐龙湖饮用水源管理处大力支持，野外调查得到黄耿、喻记新和熊满堂协助，在此表示由衷的感谢。