新疆蘑菇湖水库浮游生物种群结构及鲢鳙鱼产力的研究

朱文静，胡文革，张映东，贾文平，马得草，高岩，尤洋，张秀容

（1.石河子大学生命科学学院，新疆 石河子 832000；2.新疆石河子玛纳斯河流域管理处，新疆 石河子 832000；3.天津市水产研究所，天津30022）

浮游生物是水体食物链中的重要成员，在维护水生态平衡、反映水体营养状况及估算鱼产力等方面具有重要作用，但是，过量繁殖又会造成水体发生水华和其他等问题，而科学合理地投放鱼类可以平衡水体的生态。有研究表明，鲢鳙对浮游生物的利用远大于其他鱼种[1]，投放鲢鳙以控制水体中过量的浮游生物，达到以鱼控藻养水的目的是改善水体环境的重要途径。

蘑菇湖水库是新疆石河子最大的用于蓄洪、灌溉的平原人工水库，水库东西宽6.5km、南北长7.4km，水域面积27.84km2，最大库容1.8 亿m3。库水除来源于部分玛纳斯河水、地表融雪水及附近的泉水、井水外，于1964 年开始接纳石河子市的工业废水和生活污水。长期以来，蘑菇湖水库水体状况不容乐观[2-4]。库水呈富营养化状况，每年都有一段时期水库会出现水华，影响到周边的湿地生态。虽然一直以来也通过入库污水增加营养来发展渔业生产[5]，但是，由于对水库生物资源缺少调查，放养鱼类种类和数量随意性大，水库渔业对水生态环境的良好控制作用没有很好发挥。目前对于蘑菇湖水库的研究甚少且集中在水质调查方面，仅1991 年对浮游植物做过调查[6]，并无对浮游生物、鱼产力、水生态环境的有效控制等的相关研究。

本研究通过分析蘑菇湖水库平水期、丰水期、枯水期库水的理化性质、浮游生物种类组成、生物量，估算了在现有天然饵料生物资源基础上的潜在渔产力，推算鲢鳙合理放养量和放养比例，以期能更有效地滤食浮游生物，降低水体过量的营养盐，改善水质，并为水库以鱼养水的可持续生态发展提出建议。

1 材料与方法

1.1 采样点设置

根据蘑菇湖水库的地理形态、水域气候特点、浮游生物采样要求及库水来源等共设5 个采样点：入水口、出水口及库湾设3 个采样点；库中心设2个采样点，于2016 年4 月（丰水期）、7 月（平水期）、11 月（枯水期）调查3 次。

1.2 样品采集及测定

于水体上（距水面0.5m）、中、底（距水底0.5m）层分别采等量水并混匀,即时按照《水和废水监测分析方法》[7]测定水体理化因子，其中不能即时测定的指标带回实验室测定。

图1 蘑菇湖水库采样点分布图Fig.1 The sampling sites in Moguhu Reservoir during the survey

浮游生物的样品采集与处理依据《淡水浮游生物研究方法》[8]，种类鉴定依据《淡水微型生物与底栖动物图谱（第二版）》[9]和《滇池、洱海浮游动植物环境图谱》[10]。

1.3 鱼产力的估算

根据浮游生物现存量估算滤食性鲢鳙的鱼产力。

鲢鱼产力=浮游植物现存量×系数（P/B）×可利用率/饵料系数

鳙鱼产力=浮游动物现存量×系数（P/B）×可利用率/饵料系数

1.4 合理放养量

鲢的合理放养量=（鲢生产潜力/鲢捕捞规格）×（1/鲢回捕率）

鳙的合理放养量=（鳙生产潜力/鳙捕捞规格）×（1/鳙回捕率）

2 结果与分析

2.1 蘑菇湖水库理化因子特征

蘑菇湖水库理化因子测定结果见表1。由表1可知：蘑菇湖水库为低碱性水库，平水期水温和pH最高，枯水期最小；而水深、透明度、溶解氧和硝态氮含量均在丰水期最大；除枯水期水深最低，其余3项理化因子最低值出现在平水期。总磷、氨氮含量及化学需氧量年平均值达到国家Ⅴ类水质标准。

表1 新疆蘑菇湖水库水体环境因子指标Tab.1 Water environmental factors in Moguhu Reservoir,Xinjiang Uygur Autonomous Region

2.2 浮游植物

调查期间，共鉴定出浮游植物90 种（属），其中绿藻门44 种，蓝藻门22 种，硅藻门18 种，裸藻门、隐藻门各2 种，金藻门和甲藻门各1 种。由此可见，水库浮游植物群落结构类型为蓝藻-绿藻型。不同时期浮游植物种类数由高到低为：平水期（7 门89种）＞丰水期（4 门38 种）=枯水期（4 门38 种），库湾和入水口种类明显少于其他位点，浮游植物优势种（属）（Y＞0.02）有舟形藻Navicula、小球藻Chlorella、微囊藻Microcystis 等12 种，其中三次采样均为优势种的有小球藻Chlorella、鱼腥藻Anabaena、土球藻Chlorococcum、微囊藻Microcystis。

调查期间水库浮游植物平均生物量为（6.72±5.88）mg/L，各时期生物量差异显著（P＜0.05），为平水期（14.79±0.75）＞丰水期（2.90±6.44）＞枯水期（2.46±2.63）；除丰水期生物量最大值出现在位点3外，其余时期生物量最大值均出现在位点1，最小值均出现在位点5。

2.3 浮游动物

调查期间，共鉴定浮游动物36 种，其中轮虫18种，桡足类和原生动物各7 种，枝角类4 种。不同时期浮游动物种类数由高至低为：平水期（35 种）＞丰水期（30 种）＞枯水期（25 种），种类数最多的位点为库中心东侧和出水口，均33 种，种类数最少位点为库湾，24 种。浮游动物优势种共8 种，分别为萼花臂尾轮虫Brachionus calyciflorus、剪形臂尾轮虫Brachionus forficula、嚢形单趾轮虫Monostyla bulla、螺形龟甲轮虫Keratella cochlearis、长三肢轮虫Filinia longiseta、僧帽溞Daphnia cucullata、长额象鼻溞Bosmina longirostris 和广布中剑水蚤Microcyclops leuckarti。

水库浮游动物平均生物量为3.79mg/L，各时期浮游动物的生物量差异显著（P＜0.05），不同时期游动物平均生物量由高至低依次为：平水期（5.29mg/L）＞丰水期（3.34mg/L）＞枯水期2.74mg/L。各物种所占浮游动物生物量为：桡足类（1.62mg/L）＞枝角类（1.11mg/L）＞轮虫（0.94mg/L）＞原生动物（0.12mg/L）。

2.4 鱼产力估算

何志辉在《湖泊水库鱼产力的估祘》中对P/B系数、可利用率及饵料系数的取值提出了建议，蘑菇湖水库为北方地区，富营养型湖泊，主要放养鲢鳙，对浮游生物利用率较高，故估算时P/B 系数、饵料系数和饵料利用率时，浮游植物分别为110%、40%和20%，浮游动物分别为30%、10%和50%。

蘑菇湖水库水域面积27.84km2，平均水深4.55m，得出蘑菇湖水库浮游植物生物量为851235.84kg，提供的鱼产力为468.18t；浮游动物生物量为480086.88kg，提供的鱼产力为720.13t。

2.5 合理放养量

鲢、鳙、鲤、鲫的出水平均体质量分别为4.27kg、5.12kg、1.53kg、0.13kg。据2012—2017 年的投放量与捕捞量，鲢与鳙的回捕率分别为40%和20%。

根据合理放养量公式，蘑菇湖水库鲢和鳙理论合理最大放养量分别为27.41 万尾和70.33 万尾，鲢∶鳙放养比例约为1∶2.57。

3 讨论

新疆蘑菇湖水库属温带大陆性气候，日照充足，降水量少，浮游生物量与温度呈显著相关性，平水期生物量大，枯水期生物量小，有明显的季节性差异（P＜0.05），但每年平水期蘑菇湖水库都会爆发水华现象[3,11]。

李明德[12]提出了根据平均生物量评估水质级别的方法：小于1.1mg/L 为贫营养型，1.1～3.4mg/L为中营养型，3.5～8mg/L 为富营养型，8mg/L 以上为超富营养型，蘑菇湖水库浮游植物和浮游动物采样期间平均生物量分别为6.72mg/L、3.79mg/L，因此为富营养型水库。

根据《地表水环境质量标准》的分级标准，透明度小于50cm、总磷大于0.2mg/L、化学需氧量大于10mg/L、氨氮含量大于1.5mg/L 为富营养型水库，蘑菇湖水库各时期上述理化指标均超过富营养型水库标准，因此蘑菇湖水库属于富营养型水库，且化学需氧量大大超过标准值，所以水库有超富营养化趋势。

水体中氮磷含量过量时，可以利用生态学手段来恢复，如“生物操控”来治理水体。生物操控来治理，即放养凶猛的肉食性鱼类对食浮游生物的鱼类进行控制，达到利用浮游动物对浮游植物的控制，而经武汉东湖高密度放养鲢鳙促使蓝藻消失后，国内多采用非经典的生物操纵技术来达到水体净化的目的[13,14]。

而判断水库可否用放养鲢鳙治理水体时，首先要判断此水库的鲢鳙鱼产力。鱼产力是鱼类将水中各种营养物质转化为鱼产品的能力，分实际鱼产力和潜在鱼产力。目前国内常根据能量转化原理，通过浮游生物生物量估算鲢鳙潜在鱼产力[15,16]，如金显文[17]对淮北南湖塌陷区水域的鱼产力评估、王玉凤[18]对浑江水库的鱼产力评估等。也有一些学者[15,19]认为此方法有一定的局限性，并不能很好反映水库鱼产力，应通过综合分析环境因素对水体的鱼产力进行分类。

焦念志[19]结合国内外研究状况将水库鱼产力划分为若干等级。根据水深（4.55m）和总磷（0.29 mg/L）蘑菇湖水库属高鱼产力；根据浮游生物生物量（浮游植物和浮游动物生物量分别为6.72mg/L、3.79mg/L）可划分为较高等级。而根据能量转化原理，蘑菇湖水库浮游植物和浮游动物提供的鱼产力分别为468.18t 和720.13t。综合水库水体理化因子指标及浮游生物量，蘑菇湖水库鱼产力等级属较高水平，因此理论上可以用投放鲢鳙来达到对水库的生态治理。但6 年蘑菇湖近所有经济鱼类平均捕获量仅为533.835t，远小于估算的鱼产力。

实际鱼产力远小于估算鱼产力的原因可能有以下几点：①本次调查采样不包括冰封期；②本次调查估算的是以浮游生物为食的鱼类鱼产力，而鲤等主要以底栖动物为食，且投放了大量的鲤，对鲢鳙造成了一定的竞争，抑制了鲢鳙生长；③所用的浮游生物量为各物种的平均值，而鲢鳙不能利用所有种类，如鳙对桡足类利用率较高，而此研究中桡足类生物量占浮游动物生物量的一半左右，故鱼产力估算可稍微较低；④利用现存生物量来估算鱼产力还存在缺陷，国外主要用来估算底栖或营养级别较高的鱼类，而国内多用来估算鲢和鳙，且P/B 系数、饵料系数和饵料利用率的确定也不能统一；⑤渔业资源没有开发彻底。

为了蘑菇湖水库的可持续发展，结合本次研究得出以下建议：①处理好城镇污水和工业废水是水库环境治理的关键。完善法律法规，加强对水污染的监管，妥善处理污水的排放进行，继续探索污水处理的新方法、新技术；②对水库的生态进行修复。蘑菇湖水库浮游植物过多，可以定期进行水华的处理，捕捞浮游植物；加强周围湿地建设，退耕还苇，水处理过后先流入芦苇田再流入蘑菇湖；③制定合理捕捞及投放计划、规定起水规格。放养鱼种以鲢鳙为主并按合理放养比例放养，选择体长13～14cm 的鱼[20]，且捕捞要及时；④先治理好蘑菇湖的生态环境，再谈经济效益。近几年可以少投甚至不投鲤。

本研究通过对水质及鱼产力的评价判断蘑菇湖水库可以通过合理放养鲢鳙来降氮磷、改水质，为水库生态治理和水环境可持续发展提供了参考意见。但是，本研中鱼产力评估的方法都有一定的局限性，目前尚未有适合我国绝大多数水库的方法，按照李德尚的研究[15]给我国各水库分类的工作量太大，难以进行，因此本研究结果只能作为参考。