劉家峽水庫(kù)30年來(lái)水質(zhì)及魚(yú)產(chǎn)力變化對(duì)比

張亞亞，王建福＊，李勤慎，康玉軍，黃進(jìn)強(qiáng)，劉 哲

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省漁業(yè)技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730030）

劉家峽水庫(kù)位于黃河上游，甘肅省臨夏州永靖縣縣城西南1 km處，距省會(huì)蘭州市75 km，是第一個(gè)五年計(jì)劃期間，中國(guó)自行設(shè)計(jì)、施工、建造的大型水利工程，于1974年竣工。劉家峽水電站是黃河上游開(kāi)發(fā)規(guī)劃中的第七個(gè)梯級(jí)電站，具有發(fā)電、防洪、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等多種功能[1]。劉家峽庫(kù)區(qū)面積1.07萬(wàn)hm2，占甘肅省漁業(yè)水域面積一半以上，水庫(kù)地處高原峽谷，水體透明度高，水質(zhì)良好，是省會(huì)蘭州城市用水的水源地，也是甘肅省重要的土著魚(yú)類種質(zhì)資源庫(kù)。對(duì)劉家峽水庫(kù)的漁業(yè)資源開(kāi)展較為系統(tǒng)的調(diào)查工作是水庫(kù)漁業(yè)利用價(jià)值評(píng)估的重要基礎(chǔ)。上世紀(jì)80年代和本世紀(jì)的2012年分別進(jìn)行過(guò)兩次較為系統(tǒng)的漁業(yè)資源調(diào)查工作，但并未見(jiàn)到根據(jù)漁業(yè)資源調(diào)查的結(jié)果對(duì)水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力開(kāi)展評(píng)估和比較的相關(guān)報(bào)道。本文通過(guò)對(duì)兩次系統(tǒng)漁業(yè)資源調(diào)查結(jié)果中水化學(xué)指標(biāo)和生物指標(biāo)等的對(duì)比，并通過(guò)能量流轉(zhuǎn)法和系統(tǒng)評(píng)價(jià)法對(duì)其魚(yú)產(chǎn)力進(jìn)行評(píng)估，比較30年來(lái)劉家峽水庫(kù)的水質(zhì)和魚(yú)產(chǎn)力變動(dòng)情況，為相關(guān)漁業(yè)生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

1.1.1 1981～1982年漁業(yè)資源調(diào)查的采樣點(diǎn)設(shè)置情況 劉陽(yáng)光等[13]分別在1981年5月、6月、10月、11月以及1982年5月、7月、8月、9月和11月共進(jìn)行9次采樣分析，設(shè)置了9個(gè)檢測(cè)點(diǎn)（圖1），對(duì)水化學(xué)指標(biāo)、浮游生物和底棲動(dòng)物等進(jìn)行了系統(tǒng)檢測(cè)。

圖1 1981～1982年劉家峽水庫(kù)漁業(yè)資源調(diào)查采樣點(diǎn)設(shè)置情況

1.1.2 2012年漁業(yè)資源調(diào)查的采樣點(diǎn)設(shè)置 2012年李勤慎等在劉家峽水庫(kù)上游（S）、中游（Z）、下游（X）、劉家峽水庫(kù)漁場(chǎng)網(wǎng)箱場(chǎng)（W）、大夏河口（J）、洮河口（C）設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并將上游、中游、下游三個(gè)斷面每個(gè)斷面設(shè)3個(gè)采樣點(diǎn)，其余3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)均設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)，共計(jì)12個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣（圖2），對(duì)水化學(xué)指標(biāo)、浮游生物和底棲動(dòng)物進(jìn)行了系統(tǒng)檢測(cè)，相較于30年前采樣點(diǎn)設(shè)置更加全面。

圖2 2012年劉家峽水庫(kù)漁業(yè)資源調(diào)查采樣點(diǎn)設(shè)置情況

1.2 鰱鳙魚(yú)產(chǎn)力計(jì)算

1.2.1 能量流轉(zhuǎn)換法估測(cè)劉家峽水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力 劉家峽水庫(kù)屬巨型水庫(kù)，面積較大，水體較深，水質(zhì)較為清瘦，最適合粗放養(yǎng)殖鰱、鳙等濾食性魚(yú)類。根據(jù)浮游植物、浮游動(dòng)物的生物現(xiàn)存量（B）情況，不同浮游生物一般的年周轉(zhuǎn)效率（P/B系數(shù)浮游植物一般取50，浮游動(dòng)物取20），鰱鳙魚(yú)對(duì)其一般的利用率(浮游植物一般為20%～30%，本項(xiàng)目取20%，浮游動(dòng)物一般為25%～50%，本項(xiàng)目取25%)，餌料系數(shù)（鰱魚(yú)取30，鳙魚(yú)取20）推算出可能的鰱鳙魚(yú)魚(yú)產(chǎn)潛力[9-12]。

（1）1981～1982年調(diào)查，劉家峽水庫(kù)在魚(yú)類生長(zhǎng)期（5～10月）浮游植物生物量為0.646 mg/L，浮游動(dòng)物生物量為1.105 mg/L，這個(gè)時(shí)期水庫(kù)平均水深為23 m，則每公頃水面：

浮游植物現(xiàn)存量B1=0.646 mg/L×1 000 L×10 000 m2×23 m÷1 000 mg÷1 000 g =148.58（kg）

浮游動(dòng)物現(xiàn)存量B2=1.105mg/L×1 000 L×10 000 m2×23 m =254.15（kg）

鰱魚(yú)年生產(chǎn)力（F鰱）=浮游植物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=148.58×50×20%÷30=49.53（kg）

鳙魚(yú)年生產(chǎn)力（F鳙）=浮游動(dòng)物現(xiàn)存量×(P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=254.15×20×25%÷20=63.54（kg）

劉家峽水庫(kù)1.07萬(wàn)公頃水體面積理論鰱魚(yú)生產(chǎn)力=10 700×49.53=5.3×105（kg）

鳙魚(yú)生產(chǎn)力=10 700×63.54=6.8×105（kg）

（2）2012年調(diào)查劉家峽水庫(kù)在魚(yú)類生長(zhǎng)期（5～10月）浮游植物生物量為1.49 mg/L，浮游動(dòng)物生物量為0.735 6 mg/L，這個(gè)時(shí)期水庫(kù)平均水深20 m，則每公頃水面：

浮游植物現(xiàn)存量B1=1.49 mg/L×1 000 L×10 000 m2×20 m =298（kg）

浮游動(dòng)物現(xiàn)存量B2=0.7356 mg/L×1 000 L×10 000 m2×20 m =147.12（kg）

鰱魚(yú)年生產(chǎn)力（ F鰱）=浮游植物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=298×50×20%÷30=99.33（kg）

鳙魚(yú)年生產(chǎn)力（F鳙）=浮游動(dòng)物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=147.12×20×25%÷20=36.78（kg）

劉家峽水庫(kù)1.07萬(wàn)公頃水體面積理論鰱魚(yú)生產(chǎn)力=10 700×99.33=1.06×106（kg）

鳙魚(yú)生產(chǎn)力=10 700×36.78=3.94×105（kg）

1.2.2 統(tǒng)評(píng)價(jià)法估測(cè)劉家峽水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力 根據(jù)基礎(chǔ)因素（第一層次）、水化學(xué)因素（第二層次）、生物因素（第三層次）三個(gè)層次的FPIc對(duì)魚(yú)產(chǎn)力進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)。

（1）1981～1982年：

第一層次：集雨區(qū)性狀打分0.24，平均水深大于15 m，平均年水交換率小于0.5。

FPIc=0.50（集雨區(qū)性狀權(quán)值）×0.2（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.20（平均水深權(quán)值）×0.2（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.30（水交換率權(quán)值）×0.2（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）=0.2（較低）

第二層次：FPIc=0.35（總磷權(quán)值）×0.9（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.30（總氮權(quán)值）×0.25（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.15（化學(xué)耗氧量權(quán)值）×0.3（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.20（總?cè)芙夤腆w或電導(dǎo)率權(quán)值）×0.6（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）=0.555（中）

第三層次：FPIc=0.60（浮游植物生物量權(quán)值）×0.19（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.40（浮游動(dòng)物生物量權(quán)值）×0.38（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）=0.266（較低）

由以上三個(gè)層次的計(jì)算結(jié)果，兩個(gè)較低一個(gè)中等，綜合可得1981～1982年劉家峽水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力屬于IV-即較低中較高的類型。

（2）2012年：

第一層次：集雨區(qū)性狀打分0.24，平均水深大于15m，平均年水交換率小于0.5。FPIc=0.50（集雨區(qū)性狀權(quán)值）×0.2（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.20（平均水深權(quán)值）×0.2（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.30（水交換率權(quán)值）×0.2（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）=0.2（較低）

第二層次：FPIc=0.35 （總磷權(quán)值）×1（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.30（總氮權(quán)值）×0.25（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.15（化學(xué)耗氧量權(quán)值）×0.32（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.20（總?cè)芙夤腆w或電導(dǎo)率權(quán)值）×0.61（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）=0.595（中）

第三層次：FPIc=0.60（浮游植物生物量權(quán)值）×0.25（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）+0.40（浮游動(dòng)物生物量權(quán)值）×0.3（魚(yú)產(chǎn)力分指數(shù)）=0.27（較低）

由以上三個(gè)層次的計(jì)算結(jié)果，兩個(gè)較低一個(gè)中等，綜合可得2012年劉家峽水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力屬于IV-即較低中較高的類型。

1.3 鯉鯽魚(yú)產(chǎn)力計(jì)算

根據(jù)底棲動(dòng)物生物現(xiàn)存量（B）情況，生長(zhǎng)期底棲動(dòng)物一般的年周轉(zhuǎn)效率P/B系數(shù)取5，鯉、鯽魚(yú)對(duì)其一般的利用率為25%，餌料系數(shù)為5[13]。利用能量流轉(zhuǎn)換法來(lái)推算出可能的鯉、鯽魚(yú)產(chǎn)力。

（1）1981～1982年調(diào)查，劉家峽水庫(kù)在魚(yú)類主要生長(zhǎng)期（5～10月）底棲動(dòng)物生物量為0.292 g/m2，則每公頃水面：

底棲動(dòng)物現(xiàn)存量=0.292 g / m2×10 000 m2=2.92（kg）

鯉、鯽魚(yú)年生產(chǎn)力=底棲動(dòng)物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=2.92×5×25%÷5=0.73（kg）

劉家峽水庫(kù)1.07萬(wàn)公頃水體面積理論鯉、鯽魚(yú)魚(yú)產(chǎn)力=10 700×0.73=7.8×103（kg）

（2）2012年調(diào)查，劉家峽水庫(kù)在魚(yú)類主要生長(zhǎng)期（5～10月）底棲動(dòng)物生物量為20.48g/m2，則每公頃水面：

底棲動(dòng)物現(xiàn)存量=20.48g/m2×10 000m2=204.80（kg）

鯉、鯽魚(yú)年生產(chǎn)力=底棲動(dòng)物現(xiàn)存量×（P/B）×可利用率÷餌料系數(shù)=204.8×5×25%÷5=51.2（kg）

劉家峽水庫(kù)1.07萬(wàn)公頃水體面積理論鯉、鯽魚(yú)魚(yú)產(chǎn)力=10 700×51.2=5.48×105（kg）

2 調(diào)查結(jié)果對(duì)比分析

2.1 水體理化性質(zhì)的對(duì)比分析

1981～1982年和2012年劉家峽水庫(kù)水質(zhì)理化性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。可以看出，相比20世紀(jì)80年代，劉家峽庫(kù)水的平均溫度下降2℃，平均深度增加2 m，溶解氧含量有所增加，這可能主要與溫度的下降有關(guān)；重碳酸鹽有所減少，硫酸鹽含量增加較多；透明度有較為明顯的提高；氨氮、亞硝酸氮、硝酸鹽氮、總磷、總鐵等營(yíng)養(yǎng)鹽類的含量有所增加；總堿度有所增加，但鈣、鎂含量明顯減少，庫(kù)水的總硬度也相應(yīng)降低。

2.2 浮游生物的對(duì)比分析

1981～1982年和2012年劉家峽水庫(kù)浮游生物生物量調(diào)查結(jié)果如表2所示。由浮游生物量來(lái)看，浮游植物兩次都以硅藻所占比例最大，浮游動(dòng)物兩次都以枝角類所占比例最大，其他種類的生物量有略微變化。相較于1981年，30年里浮游植物生物量增加較多，而浮游動(dòng)物生物量有明顯減少，這可能與水庫(kù)附近環(huán)境條件的改變，庫(kù)水富營(yíng)養(yǎng)化的趨勢(shì)以及水庫(kù)浮游植物的利用率小于浮游動(dòng)物等[5]有關(guān)。一般認(rèn)為，硅藻和甲藻是中營(yíng)養(yǎng)型水體的優(yōu)勢(shì)種群，而綠藻和藍(lán)藻是富營(yíng)養(yǎng)型水體的優(yōu)勢(shì)種群[6-8]，劉家峽水庫(kù)屬于巨型貧營(yíng)養(yǎng)型水庫(kù)，但其水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的增加和浮游藻類生物量的增加，預(yù)示其水體可能有向富營(yíng)養(yǎng)化的危險(xiǎn)。

2.3 鰱鳙魚(yú)產(chǎn)力的對(duì)比分析

根據(jù)能量流轉(zhuǎn)換法估測(cè)魚(yú)產(chǎn)力的結(jié)果可以看出（表3），在1982～2012年的30年間劉家峽水庫(kù)鰱魚(yú)魚(yú)產(chǎn)力明顯增加，鳙魚(yú)魚(yú)產(chǎn)力明顯降低，但總魚(yú)產(chǎn)力變化不大。

通過(guò)系統(tǒng)評(píng)價(jià)法得出前后兩次調(diào)查評(píng)價(jià)劉家峽水庫(kù)的魚(yú)產(chǎn)力等級(jí)一致，可以看出在這30年間劉家峽水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力的類型并未發(fā)生較大的變化，保持在IV-（較低中較高）類型。劉家峽水庫(kù)在基礎(chǔ)因素，水化學(xué)因素和生物因素三個(gè)層次的指標(biāo)并未發(fā)生大的變化。

表1 1981-1982年和2012年劉家峽水庫(kù)水質(zhì)理化指標(biāo)對(duì)比

表2 1981-1982年和2012年劉家峽水庫(kù)浮游生物變化情況

表3 1981-1982年和2012年劉家峽水庫(kù)鰱鳙魚(yú)產(chǎn)力對(duì)比

2.4 底棲動(dòng)物產(chǎn)量對(duì)比分析

由底棲動(dòng)物的生物量來(lái)看（表4），1981年調(diào)查搖蚊幼蟲(chóng)的生物量最多，占所發(fā)現(xiàn)的底棲動(dòng)物生物量的82.9%；2012年調(diào)查所得寡毛綱的生物量最多，占所發(fā)現(xiàn)的底棲動(dòng)物生物量的80.22%。底棲動(dòng)物是湖泊，水庫(kù)的重要生態(tài)組成，也是某些魚(yú)類的餌料來(lái)源之一。底棲動(dòng)物為底層雜食性魚(yú)類如鯉魚(yú)等提供了良好的食物條件，豐富的底棲動(dòng)物量可以有效提高鯉、鯽魚(yú)的魚(yú)產(chǎn)力。

2.5 鯉、鯽魚(yú)產(chǎn)力的對(duì)比分析

對(duì)比1981～1982年和2012年劉家峽水庫(kù)鯉、鯽魚(yú)的魚(yú)產(chǎn)力（表5），可以看出在這30年間劉家峽水庫(kù)鯉、鯽魚(yú)的魚(yú)產(chǎn)力增長(zhǎng)明顯，水庫(kù)底層水體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，底層魚(yú)類有良好的生產(chǎn)潛力。

表4 1981～1982年和2012年劉家峽水庫(kù)底棲動(dòng)物變化情況

表5 1981～1982年和2012年劉家峽水庫(kù)鯉、鯽魚(yú)魚(yú)產(chǎn)力對(duì)比

3 討論

目前，有關(guān)水庫(kù)漁業(yè)資源的調(diào)查較多，但通過(guò)相隔幾年，幾十年的漁業(yè)資源調(diào)查結(jié)果來(lái)對(duì)比和評(píng)估水庫(kù)魚(yú)產(chǎn)力的報(bào)道還略顯不足。水庫(kù)的水體化學(xué)指標(biāo)、生物指標(biāo)以及與之對(duì)應(yīng)的魚(yú)產(chǎn)力指標(biāo)等的現(xiàn)狀及其變化規(guī)律對(duì)內(nèi)陸水體的漁業(yè)開(kāi)發(fā)利用具有重要意義。劉家峽水庫(kù)在1981～2012年期間，水體的營(yíng)養(yǎng)鹽類有所增加，有向富營(yíng)養(yǎng)化方向進(jìn)一步發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)，浮游植物的生物量有所增加，而浮游動(dòng)物的生物量有所降低，鰱魚(yú)魚(yú)產(chǎn)力明顯提高，鳙魚(yú)魚(yú)產(chǎn)力下降，濾食性魚(yú)類的總魚(yú)產(chǎn)力有增加的趨勢(shì)，底棲動(dòng)物的生物量有明顯增加，鯉魚(yú)、鯽魚(yú)魚(yú)產(chǎn)力有明顯提高。