围隔在水生态修复中对鱼类的拦截和聚集作用

段昌兵，侯著霞，曾云云，肖 磊，彭香玉

（武汉中科水生生态环境股份有限公司，武汉 430071）

沉水植物是湖泊生态系统的重要组成部分，在水生态系统结构和功能稳定性方面起关键作用［1，2］。随着生态治理的深入，构建以种植沉水植物为主的清水态健康生态系统已成为水体生态治理的重要方法，在浅水湖泊治理中发挥了核心作用［3-5］。生态围隔可以隔绝修复区和未修复区，营造封闭环境、分割治理，成为水生态治理的重要辅助措施，取得了良好效果，已被广泛运用于生态治理［5-8］。

鱼类作为水生态修复的重要影响因子［9］，会啃食沉水植物、扰动底泥增加悬浮物，降低透明度、增加营养释放等［10-15］，对生态修复产生严重威胁。因此，控制鱼类是水生态修复设计中的重要环节［16］，围隔虽已被广泛运用在生态治理中，但鲜有围隔在拦截鱼类方面的研究，以往有关原位科学的研究也只有在部分围隔中设置防护措施，防止影响试验结果［12］，而在水生态治理工程实践中该情况更未引起足够重视，也缺乏科学的认知。为明确地了解该问题，本研究先后用围隔在武汉市墨水湖设计了200 m2的沉水植物种植试验、10 万m2的生态修复试验以及600 m2的拦鱼试验，探讨围隔在控制鱼类中的作用，以期为水生态治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以浮筒、PVC 围隔裙体、沙袋、钢管等构建围隔，围隔高度可随水位改变，与周围水域隔绝开来，形成相对封闭的空间。围隔拦鱼试验中拦鱼围隔为专利产品（一种软性围隔拦鱼系统，ZL202120765706.2），将围隔和渔网结合起来，渔网高出水面100 cm，网孔为1 cm。用探鱼器探测鱼类。

1.2 试验设计

墨水湖公园位于湖北省武汉市汉阳区琴断口街道，水域约10 万m2，平均水深1.5 m，用围隔分成3 个区，分别命名为一区、二区和三区（图1）。一区为生态恢复示范区，内含a、b、c、d 4 个试验组；二区为围隔拦鱼试验区，内含A、B、C 3 个试验组，利用拦鱼围隔和普通围隔进行600 m2的围隔拦鱼试验，具体试验设计见表1。

表1 试验方案设计

图1 研究区域

试验1 在一区进行，分为a、b、c、d 4 个试验区，每个试验区种植50 m2沉水植物，周期10 个月；a、b试验区围隔内进行透明度提升及底质氧化；c 围隔内进行微生物菌剂改良；d 围隔内不做任何措施。1 个月后，c、d 围隔内沉水植物全部死亡，试验结束时测定鱼类生物量。

试验2 为围隔生态修复试验，在3 个区设置3 道围隔，一区为生态修复示范区，种植沉水植物前清鱼，试验期间探鱼和清鱼。

试验3 为围隔拦鱼试验，其中A、B 试验区使用拦鱼围隔，C 试验区使用普通围隔，其中A、C 试验区围隔内种植沉水植物，B 试验区围隔内无种植；试验期间探鱼和清鱼。

1.3 数据分析

采用SPSS 18.0 软件进行数据分析，利用CAD、Origin 软件进行制图。

2 结果与分析

2.1 清鱼结果

试验1 清鱼结果见表2。由表2 可知，2021 年7月底实施清鱼，a、b 围隔内鱼类数量多，鱼普遍较大，平均重量为352 g/尾，主要为鲢鱼和鲤鱼。c、d试验区内鱼类数量少，主要为小鲫鱼、鲢鱼等，平均重量为36 g/尾。

表2 试验1 清鱼结果

试验2 一区清鱼结果见表3。由表3 可知，2021年10 月15 日，种植沉水植物前共清鱼732 kg，主要为鲤鱼、鲢鱼、鲫鱼和鳙鱼。种植沉水植物先后进行5 次清鱼（2022 年3 月2 日至7 月30 日），共清鱼2 485 kg，4—7 月平均每月进鱼量为14.50 g/m2，月进鱼量间没有明显差异，在有3 层围隔阻隔的情况下，每月进鱼量基本一致。在一区围隔顶部加上围网，1 个月后进行清鱼，清鱼量仅36 kg，拦鱼效果得到明显加强。种植沉水植物清除的鱼类主要为鲢鱼、鲤鱼和鲫鱼，还有少量鳙鱼、翘嘴鲌和乌鳢等。

表3 试验2 一区清鱼结果

试验3 清鱼结果见表4。2022 年8 月24 日实施清鱼，结果显示，A、B 围隔内仅有3 条鲫鱼，且鱼重量很小；C 围隔内鱼类较多，有鲢鱼、鲤鱼和鲫鱼等，鱼平均重量为517 g/尾。

表4 试验3 清鱼结果

2.2 鱼探结果

本研究先后在墨水湖公园水域内及其他水体如武汉晒湖、下马湖等进行10 余次鱼类探测，进行“之”字或“井”字走航，共计探测路程超10 km。探测结果显示，鱼类喜欢在有沉水植物的区域游动和聚集（图2）。一区生态恢复示范区、a、b 试验区围隔内，种植沉水植物后，鱼探显示其鱼类明显增多，这与清鱼结果保持一致；根据试验2 结果，一区作为离主湖区最远的生态修复示范区域，中间有3 道围隔阻隔，清鱼后发现每月平均仍有276 kg 的鱼类进入，这也是一区清鱼后探测发现仍有较多鱼类的原因；同时，鱼类探测中发现，围隔区域是鱼类聚集的重要场所，特别是在缺少沉水植物的水体，由此可推断围隔作为水域分割的主体，同时也是鱼类聚集的区域，成为鱼类的庇护场所（图3）。

图2 晒湖鱼探结果

试验1 和试验2 证实，湖泊中种植沉水植物后会吸引鱼类，与未修复区或未种植沉水植物区域相比，修复区和有沉水植物区域鱼类数量明显增多，t检验显示有极显著差异（P＜0.01）。拦鱼围隔或普通围隔加上围网后，都可有效阻止鱼类特别是大鱼进入围隔内水体，与未加围网的围隔相比，进鱼生物量也存在极显著差异（P＜0.01），A 围隔内清鱼鱼类结果显示，即便有沉水植物的吸引，由于围网的存在，外界的鱼类也没能进入，证明了鱼类进入围隔的方式主要为跳跃跨入，围隔作为分隔治理的重要方法，虽具有分隔水体的作用，但不能阻挡鱼类通过跳跃的方式进入，鱼类的群聚性可能由于围隔上的生物膜提供了食物或围隔的阻隔庇护作用等原因，导致围隔成为鱼类聚集之处，为鱼类跃入围隔提供了便利条件。因此，即便设置数层围隔，在沉水植物的吸引下，鱼类仍可以顺利进入沉水植物种植区。

3 讨论

鲤鱼、鲢鱼等都有群居和喜跳跃习性，鲤鱼、鲢鱼、翘嘴鲌等有从水面跃出的行为［17，18］，这为鱼类跨入围隔提供了可能。鲤鱼、鲫鱼等虽会搅动底泥寻找食物，但其对底泥影响深度有限，一般不足5 cm［19］，在实际施工中，围隔底部嵌入底泥，即便是鲤鱼也很难从底泥中钻入围隔。本研究中普通围隔没有实现有效拦鱼，而围隔加围网后鱼类数量显著减少，拦鱼试验证实拦鱼围隔内几乎没有大鱼存在，结合已有研究，基本可以断定鱼类是以跳跃的方式进入围隔，跳跃进入围隔的以大鱼为主，是因为大鱼感知能力和跳跃能力更强，并且围隔的聚集作用使鱼类跨入围隔后，会继续游到围隔主体附近进行聚集，为鱼类翻越多层围隔提供了条件。本研究中3层围隔也不能有效拦截鱼类，每月仍有近300 kg 鱼类进入一区围隔内。墨水湖主湖区非常广阔，其中的鱼类难以调控和清除，因此，治理区和非治理区间的鱼类管控尤为重要。

鱼类是水生态修复的重要影响因子，也是水生态系统中的重要组成部分［9］，鱼类群落调控在优化湖泊生态系统结构方面也有重要作用［20］。在水生态治理方案中会有清鱼或鱼类调控，以防止啃食沉水植物和扰动底泥等。本研究中跃入围隔的鱼类以大鱼为主，其扰动能力更强，鱼类的进入会增加水体浑浊，也会给鱼类群落构建造成较大影响，给沉水植物带来不利影响，a 和b 试验区围隔内沉水植物虽成活，但其内浑浊度较高，鱼类是其重要的影响因素。而一区的生态示范修复区，清鱼种植沉水植物后，仍有鱼类不断进入，又增加了鱼类对墨水湖底泥的持续扰动和对沉水植物的啃食，因此一区生态示范修复区实施过程中需要进行多次清鱼并进行较大规模补种。水生植被重建初期是最脆弱的时期［21］，滤食性鱼类白鲢的存在也会增加水体营养盐和悬浮物浓度［22］，影响和抑制沉水植物生长，在沉水植物覆盖率达到75%时，对鱼类扰动引起的再悬浮抑制作用达到最强［23］。

本研究中进入围隔内的鱼类主要是鲢鱼、鲫鱼及少数鲤鱼，更多的干扰是扰动，但对于重污染湖泊墨水湖而言，增加水体营养盐和悬浮物浓度容易产生水华，使得原本脆弱的生态系统修复变得更加困难，若此时外部有大量草鱼进入，更会迅速导致修复失败。鱼类在水生态修复期间的管控很重要，特别是沉水植物种植初期，需防止其他区域鱼类进入修复区。拦鱼试验证实，在水生态修复实践中围隔顶部加围网，可有效拦截鱼类。在原位围隔试验中，主要通过加高围隔［19］、覆盖围网［24］等刚性方式控制鱼进入或外逃。本研究中拦鱼围隔由于其独特设计，安装和使用方便、费用更低，更利于在水生态修复工程中推广和应用。虽部分项目采用围隔分区治理取得较好的治理效果［25］，但沉水植物的吸引作用和围隔的聚集作用，使鱼类跳跃进入围隔成为常态，对鱼类群落和沉水植物等都会产生较大影响，进而影响生态修复的效果和系统的稳定性。对重污染湖泊的水生态治理必须引起重视，大湖分区治理难以实现全湖清鱼，鱼类跳跃跨入围隔，会对沉水植物生境产生更严重的影响，直接威胁水生态修复，对该类水体治理时，更应该增加拦鱼措施，切断鱼类跨越途径。

4 结论

在水生态治理中，围隔内修复区治理后会吸引未修复区鱼类进入围隔，单层或数层围隔都难以有效拦截鱼类，且围隔也会成为鱼类聚集场所，为鱼类翻越围隔提供了便利。本研究中的拦鱼围隔及围隔顶部加围网的方式都可以有效拦截鱼类，为水生态修复项目提供了科学参考，该研究结果为围隔的使用、鱼类的管理提供重要的参考，为水生态系统调控和修复提供科学依据。