三河口大坝子午河段人工鱼巢增殖效果研究

吴 悠，张金玲

（1.陕西省引汉济渭工程建设有限公司,陕西 西安 710032；2.陕西省地下水保护与监测中心 ,陕西 西安 710003）

1 引言

水利水电工程建设虽然一方面保障了经济社会发展的用水需求,另一方面也会给河流生态环境带来影响[1],由于大坝建设的阻隔和河段水文情势的改变,可能产生水生生物栖息地减少或丧失、洄游通道阻断、多样性下降、资源衰退等问题,对河道鱼类种群繁殖发展造成不利影响。

引汉济渭工程三河口水利枢纽的施工建设使得原有施工江段的鱼类栖息条件发生改变,阻碍了部分鱼类洄游产卵繁殖,对施工河段鱼类生长、觅食、繁殖和迁移带来不利影响,造成产卵场鱼卵的孵化率及幼苗成活率下降[2]。建库后,水库水位变动频繁,水库泄洪和释放生态流量可造成水位大幅度涨退[3],水位的消落不仅减少了产粘性卵鱼类产卵场的面积,还使产下的粘性鱼卵裸露在水面以外空气中因缺氧曝晒[4]或者沉入水底而死亡,这将直接影响产粘性卵鱼类的繁殖,同时库区江段水文发生较大变化,形成静水为主的库区环境,坝下游河段水量总体减少,这也将导致鱼类栖息、繁殖条件发生改变,影响鱼类种类组成及资源量。为缓解三河口水库运行期对子午河产粘性卵鱼类繁殖的影响,采用构建人工鱼巢的方式维护生境修复。

人工鱼巢作为一种生态手段,是模拟鱼类生态环境,采用替代材料人工建设的、设置在特定水域、供鱼类产卵繁殖和幼鱼栖息生长的设施,可以改善水生生物栖息环境,促进水生生态系统的恢复和稳定[5]。然而,人工鱼巢的建设和应用还存在一些挑战,例如如何选址和布局,如何保证人工鱼巢对水生生态系统的影响是积极的而非负面的,以及人工鱼巢的增殖效果具体如何,如何发挥其最大的生态效益,都是当前亟待解决的问题。

2 研究区域及方法

2.1 研究区域

于2021 年6 月14 日,在三河口水利枢纽子午河段共布设人工鱼巢两处投放点：分别位于子午河右岸下蒲家沟口上游200 m、石佛路子午大桥右岸处水域。该处在三河口大坝下游,在丰水期前河流水位较高,且处于水库泄洪口以下,常进行生态流量调控,水位变化较大,水生境相对于汉江干流较差,但水体透明度高、水体较深且水中杂质较多,枯水期也保持有一定的水流量,环境安静、水质良好、有天然水草生长、流速较缓,适合鱼类的栖息和产卵,就设置人工鱼巢而言水生境相对较好。

2.2 研究方法

（1）鱼巢基质材料的选择

根据建设材料及结构的不同,将人工鱼巢划分为天然植物人工鱼巢、人造水生植物鱼巢、网片人工鱼巢和鱼巢砖等几种类型。结合三河口水利枢纽建设区自然条件和增殖鱼类实际情况,选用人造水生植物鱼巢。

材料包含基质材料及结构材料。结构材料选择竹竿、浮筒圆木等无污染、易漂浮材料作为主结构,用铁丝、绳索等固定,考虑到鱼类初始适应性及生活习性,搭建漂浮式人工鱼巢[6]；基质材料通常可以选用天然植物和人工材料用于鱼类产卵,如尼龙丝、聚乙烯网片、棕片、游草、浮叶植物等无毒、水中不易腐烂、质地柔软、来源广的材料,天然植物一般有金鱼藻、棕榈片、榕树根、杨柳树的须根、鱼漂草、芦竹、芒萁和各种水草等[7]。选用棕榈片、PP 产卵绳为本项目主要基质材料制作人工鱼巢,鱼巢基质材料安装前用5%的食盐水浸泡2 h～3 h。

（2）人工鱼巢制作与布设

三河口水利枢纽下游子午河上共布设建设漂浮式人工鱼巢2 座,单个面积143 m2,漂浮式人工鱼巢主要由浮筒框架、绳索锚固件、护栏等组成,以浮筒连接形成结构体,鱼巢产卵基质材料采用天然棕片或人工产卵绳,将由棕片捆扎成的扎（兜）,绑扎于长4 m 的连接绳上,扎（兜）间隔0.15 m,再将多根连接绳绑扎于浮筒框体内,每根连接绳间隔0.3 m,或将人工产卵绳采用同样的方式,两束一扎,末端绑扎沉球,单扎系于连接绳上,再将多根连接绳绑扎于浮筒框体内,搭建结构示意图见图1。

图1 人工鱼巢结构示意图

人工鱼巢搭建完成后,采用绳索、锚固件等将人工鱼巢固定于指定水域。

（3）鱼卵采集及处理

人工鱼巢主要为鲤、鲫、鲴、鲂、鲶等产草粘性卵的鱼类营造人工产卵场,促进鱼类产卵繁殖。人工鱼巢设置好后,应在实施水域安装警示标志,设置专人看护,负责24 小时巡查,鱼类繁殖高峰期应加强夜间巡查强度,记录天气、水温、鱼类产卵情况,统计鱼卵数量[8],每日视情况对网箱清洗4 次或以上,并及时将采集的鱼卵和粘附物同时运送至三河口上游库尾处设置的小型仔幼鱼孵化、培育网箱内进行人工培育,至鳞片出现及鳍条形成后,依据鳍式和鳞式鉴定种类,再放流三河口坝上游天然河道。应分析比较不同人工鱼巢基质材料和安置水域的鱼卵数量,总结鱼类产生的高峰期和适宜温度,及时改进鱼巢设置和运行方式。

子午河人工鱼巢运行流程见图2。

图2 子午河人工鱼巢运行流程图

（4）抽样记录方法

抽样量：按（1～2） %的扎（兜）数量,计数扎（兜）产卵量及受精率：或按五分法抽样（2～3）%面积的鱼巢,计数单位面积产卵量及受精率。自然水体鱼苗的孵化率按照 30%计算。

计算公式：

式中：n 为产卵批次；Pi为第i 批次产卵量,粒或万粒；ki为第i 批次受精率,%；qi为第i 批次鱼苗量,尾或万尾；M 为总产卵量,粒或万粒；Q为总鱼苗量,尾或万尾。

（5） 鱼类增殖统计方法

步骤1：每年3 月～8 月每月监测 2 次鱼巢实施水域的水温、溶解氧等情况。

步骤2：根据河水温度,查阅相关文献确定主要鱼类的出膜时间,并制定项目实施期间对鱼巢抽样检查的间隔时间（但不少于每个月3 次）[9]。每次在鱼巢方阵的前部、中部和后补随机抽取5 个点对人工鱼巢进行鱼卵的数量统计,计数单位面积上的受精卵数量,乘以每个人工鱼巢的数量,计算总的受精卵数量。当有大量鱼卵附着时,取出附着鱼卵的鱼巢放置在事先准备好的孵化网箱中进行孵化,以便确认孵化率和鱼卵的种类。

步骤3：根据不同的水温条件下各种鱼孵化出膜所需的时间,对各个实施水域鱼巢附着鱼卵数据进行批次划分,以免重复统计[10]。各个批次鱼巢附着的鱼卵总量相加获得鱼巢增殖效果,进而根据孵化率和附着的鱼卵量估算增殖鱼苗量。

步骤4：人工鱼巢项目监测期间,采用渔获物调查的方式对在人工鱼巢附近水域鱼类资源状况进行调查,统计渔获物的种类及数量,分析对比哪些鱼类在人工鱼巢产卵。通过实施期间鱼巢粘附鱼卵数量及同期鱼类资源状况调查对其增殖效果进行评价。

3 结果与分析

3.1 人工鱼巢附着鱼卵数量

子午河人工鱼巢在2021 年采用了棕片和PP 产卵绳为主要基质材料,共计210 个pp 绳扎（兜）和1225 个棕榈扎（兜）,选择投放时间为6 月～8 月,河段水深1.5 m～2 m, 面积总计286 m2。2021 年产卵情况记录内容及表格见表1。

表1 2021 年子午河人工鱼巢产卵情况记录表

从表2 中可知,2021 年共监测记录了6 月21 日至7 月5 日之间人工鱼巢产卵情况,发现6 月21 日～27 日,每日随机抽样5 个棕榈扎及5 个PP 绳监测,未发现鱼卵附着。6 月29 日,随机抽样20 个棕榈扎,有19 个扎兜上有鱼卵附着,数量在450 粒/片～800 粒/片,平均640 粒/片,受精率约90%,孵化率40%,批苗成活率30%；随机抽样20 个pp 绳扎,有18 个扎兜上有鱼卵附着,数量在50 粒/片～90粒/片,平均75 粒/片,受精率约80%,孵化率40%,批苗成活率30%。6 月30 日,随机抽样20 个棕榈扎,有19 个扎兜上有鱼卵附着,数量在900 粒/片～1600 粒/片,平均1350粒/片,受精率约90%,孵化率40%,批苗成活率30%；随机抽样20 个pp 绳扎,有18 个扎兜上有鱼卵附着,数量在100粒/片～180 粒/片,平均160 粒/片,受精率约80%,孵化率40%,批苗成活率30%。7 月1 日至5 日,经随机抽样后发现卵粒未增加,但死亡较多,7 月5 日随机抽样发现卵粒孵化出膜,合计总产卵量1687350 粒。

表2 2022 年子午河人工鱼巢产卵情况记录表

经对比发现棕榈片附着黏性卵效果比PP 产卵绳较好,因此在2022 年的鱼巢的建设中为提高鱼类产卵量,取消了PP产卵绳,统一设置棕榈片为产卵基质,共布置棕榈片616～728扎 （兜）,6 月 20 日又增加 了560 片棕榈扎,以增加鱼类产卵附着数量,从而达到遗传物质交流的目的,产卵情况记录内容及表格见表2。

3.2 孵化率及种类、孵化与鉴定

通过投放人工鱼巢对三河口水库子午河段流域产黏性卵鱼类资源进行增殖,2021 年共监测到2 批次鱼类产卵现象,总计产卵约169 万粒,受精率棕片90%、PP 绳80%,孵化率为40%,出苗约61 万尾,按照自然水体鱼苗成活率30%估算,2021 年人工鱼巢可增殖鱼苗约18 万尾。 发现粘附的鱼卵绝大多数为鲤、少部分为鲫,2022 年共监测到9 批次鱼类产卵现象,出苗约 123520 尾,按鱼苗成活率30%估算,2022 年人工鱼巢可增殖鱼苗约3.7 万尾。根据根据形态学和分子生物学对收集鱼的卵现场鉴定及孵化培育仔鱼后鉴定,人工鱼巢经过孵化培育鱼苗,鉴定鱼巢附着鱼卵基本上为鲤鱼、鲫鱼,有少量䱗,没有汉江陕西段流域特有鱼类。

3.3 人工鱼巢增殖效果对比分析

（1）实施材料对增殖效果的影响

2021 年三河口枢纽人工鱼巢获得的鱼卵约169 万粒,受精卵棕片90%,PP 绳80%,产卵结果的对比见图3,经人工鱼巢通过棕榈片和PP 绳产卵结果的对比发现,棕榈片作为产卵基质对鱼类的诱集作用比较明显,对鱼卵的粘附效果较PP绳好。

图3 子午河人工鱼巢棕榈片和PP 绳平均鱼卵附着数量对比

（2）水温对增殖效果的影响

在人工鱼巢投放期间对投放点水温的变化进行了监测,由于2021 年产卵批次少,不易分析增殖效果与水温环境的影响,因此选取2022 年5 月20 日至7 月15 日鱼类集中产卵时间段为实验对象,水温变化范围为 16.5℃～25℃。人工鱼巢粘附鱼卵数量与水温的相关性分析见图4,结果显示2022 年6 月中旬,当河道水温上升到 20℃时,有卵粒出现,当水温上升到 23℃并稳定时,人工鱼巢粘附的鱼卵数最多,鱼巢河道附近的鱼类产卵效果最好。

图4 子午河人工鱼巢鱼卵附着量与水温的关系

3.4 人工鱼巢增殖效果评价

经统计记录发现2022 年人工鱼巢产卵情况较2021 年较差 。2022 年鱼巢棕榈片上附着卵粒较少,统计结果显示在297440 粒,查阅2021 年鱼巢运行报告,可知鱼巢产卵数据为1687350 粒。因此,2022 年人工鱼巢增殖鱼类数量比2021 年少。具体数据见表3。

表3 2021 年和2022 年人工鱼巢产卵、出苗、增殖情况

由表3 中可知,可看出2022 年鱼巢卵粒、出苗、增殖效果较2021 年较差。表明人工鱼巢的安装设置,对产黏性卵的鲤、鲫、泥鳅、麦穗鱼类等繁殖有利,但2022 年度鱼巢卵粒、出苗、增殖效果较2021 年较差。经总结分析其主要原因为：受三河口水利枢纽大坝的正式投入运行,通过大坝进行对下泄流量进行调节,未达到去年同时期的下泄流量,可造成以下情况,导致鱼巢产卵数量减少。

1）下泄流量的减少,导致大坝下游库区,可产粘性鱼类数量的减少。

2）在鱼巢附近,长期有垂钓爱好者进行垂钓,导致鱼类资源量减少。

3）大坝下泄水体都是处于库区中下层水,导致鱼巢河段水温长时间较低,影响鱼类性腺的发育,从而错过鱼类的繁殖产卵期。

4）根据2021 年、2022 年对三河口库区下游水体流量的监测,2022 年鱼巢河道的水量和流速明显低于2021 年,而产黏性卵的鱼类在繁殖季节,在水量较大的水体中能自行产卵,2022 年该河道产黏性卵的鱼类缺乏了这个必要的条件,从而导致鱼类不产或少产卵。

4 结论

经研究发现,在子午河段布设的人工鱼巢,产卵基质为棕榈片及河道水温为23℃时,可为人工鱼巢增殖提供最佳实验环境。三河口水库子午河段人工鱼巢的设置,为减免三河口水利枢纽建设对子午河鱼类阻隔影响,解决鱼类种群遗传交流,维护物种多样性,提供了良好的场所,保障了三河口坝下鱼类与坝上库区鱼类的遗传物质交流。同时持续开展人工鱼巢工作,在2023 年人工鱼巢运行期间,加强日常维护的管理,并在该区域设置禁渔区和禁渔期,防止人为活动对鱼类繁殖的不利影响。