北京遙橋峪水庫水生態(tài)健康評價與增殖放流研究

文/喬星曄 李博 趙文 杜迎春 黃豐 尹東鵬 張灣

為了解遙橋峪水庫水質(zhì)、浮游生物群落結(jié)構(gòu)、魚產(chǎn)力及細(xì)鱗鮭放流可行性，作者于2016年～2021年對該庫進(jìn)行了水域資源調(diào)查。該庫為中-富營養(yǎng)型。調(diào)查共檢出浮游植物87種，多樣性指數(shù)2.60，均勻度指數(shù)0.65；浮游動物60種，多樣性指數(shù)1.72，均勻度指數(shù)0.72；鰱鳙魚產(chǎn)力為1.58×10kg?；谒|(zhì)和餌料基礎(chǔ)，遙橋峪水庫仍可作為細(xì)鱗鮭增殖放流水域，但潛在的生態(tài)風(fēng)險仍不容忽視。

遙橋峪水庫位于北京市密云區(qū)，建成于1984年，注入水庫的河流有南峪淘、大溝，下游為安選術(shù)河，其主要功能為灌溉、發(fā)電、旅游。遙橋峪水庫相關(guān)研究較少，1996年～1997年劉學(xué)迅等對遙橋峪水庫的水質(zhì)、浮游生物及香魚增殖開展過研究，近年未見有對其水質(zhì)、浮游生物的報(bào)道，有的研究只集中于大壩設(shè)計(jì)、蓄電站開發(fā)和旅游資源開發(fā)等方面。調(diào)查浮游生物群落物種組成、生物量和物種多樣性等結(jié)構(gòu)特征，能更好理解并調(diào)控該群落在生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的生態(tài)過程，以便更好發(fā)揮水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。

細(xì)鱗鮭（）是國家二級重點(diǎn)保護(hù)水生野生動物，屬陸封型冷水肉食性魚類，喜棲息于水溫較低、水質(zhì)清澈的水體中，是北京地區(qū)物種多樣性最具代表的水生野生動物之一。遙橋峪水庫是滿足北京地區(qū)細(xì)鱗鮭增殖放流的重要水體之一，2012年～2015年進(jìn)行了細(xì)鱗鮭增殖放流工作，取得一定效果。2016年6月和9月對該水庫進(jìn)行了漁業(yè)資源調(diào)查，隨后沒有繼續(xù)實(shí)施細(xì)鱗鮭放流。2021年6月我們再次在此進(jìn)行漁業(yè)資源調(diào)查，旨在探明水庫近年來的餌料基礎(chǔ)和水生態(tài)健康狀況，為在該水庫繼續(xù)開展細(xì)鱗鮭資源恢復(fù)和增殖工作提供一定數(shù)據(jù)支持和科學(xué)參考。

一、材料方法

（一）采樣站點(diǎn)設(shè)置

根據(jù)遙橋峪水庫的水文條件和水庫形態(tài)，全庫共設(shè)置3個采樣站點(diǎn)（見圖1），于2016年6月、9月以及2021年6月進(jìn)行采樣調(diào)查，其中2016年只采集A點(diǎn)一個站位。根據(jù)實(shí)際水深分表、中、底3層采混合樣，一般表層采集深度小于2m，中層采集深度在4m～5m，底層采集深度在8m左右。

圖1 遙橋峪水庫采樣站點(diǎn)設(shè)置示意圖

（二）水體理化因子測定

水體的溫度、pH值當(dāng)場測定，透明度使用Secchi盤測定，水體溶氧含量使用便攜式溶氧儀測定。其他化學(xué)指標(biāo)葉綠素a、化學(xué)需氧量、氮磷含量、堿度、硬度按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》測定。

（三）浮游生物采集和測定

浮游生物與水樣的采集同步進(jìn)行，采樣方法依照《內(nèi)陸水域漁業(yè)資源調(diào)查手冊》和《水和廢水監(jiān)測規(guī)范》（第四版）進(jìn)行。浮游生物密度和生物量計(jì)算公式按照《水生生物學(xué)》進(jìn)行，優(yōu)勢種利用優(yōu)勢度（＞0.02）確定，浮游生物的多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener指數(shù)’、Pielou均勻度指數(shù)。

（四）數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行。

二、結(jié)果

（一）水體理化特征

遙橋峪水庫三個不同時間段水體理化指標(biāo)如表1所示，2021年6月水溫顯著低于其他時間點(diǎn)（＜0.05），pH值顯著高于其他時間點(diǎn)（＜0.05）。2016年9月TN顯著低于其他兩時間點(diǎn)（＜0.05），COD含量顯著高于其他時間點(diǎn)（＜0.05）。2016年6月TP和NH

表1 遙橋峪水庫的水體理化特性

-N顯著高于其他時間點(diǎn)（＜0.05）。其他指標(biāo)在三個時間點(diǎn)無顯著性差異（＞0.05）。

（二）浮游生物群落結(jié)構(gòu)

1.物種組成

遙橋峪水庫浮游植物種類組成如圖2，2016年～2021年3次采樣共鑒定出浮游植物6門87種，硅藻門和綠藻門是主要類群，物種數(shù)分別為44種和26種，占比分別為50.57%和29.88%。其次是藍(lán)藻門9種，占比為10.34%，裸藻門和甲藻門各為3種，占比為3.45%。隱藻門種類最少，鑒定物種數(shù)為2種，占比為2.30%。

圖2 遙橋峪水庫浮游植物種類組成

遙橋峪水庫浮游動物鑒定結(jié)果如圖3，共鑒定出浮游動物4門60種，其中原生動物和輪蟲占主要組成部分，物種數(shù)分別為28種和26種，占比分別為46.67%和43.33%；其次是枝角類和橈足類，物種數(shù)各為3種，占比均為5.00%。

圖3 遙橋峪水庫浮游動物種類組成

2.優(yōu)勢種優(yōu)勢度

遙橋峪水庫不同時間段浮游植物優(yōu)勢種和優(yōu)勢度如表2。2016年6月優(yōu)勢種集中在綠藻和甲藻，分別為普通小球藻s、針形纖維藻、鐮形纖維藻、二角多甲藻、蹄形藻和水華束絲藻，其中針形纖維藻優(yōu)勢度最高為0.676；2016年9月優(yōu)勢種分別為硅藻門的尖脆桿藻、梅尼小環(huán)藻和綠藻門的普通小球藻以及甲藻門的二角多甲藻，其中尖脆桿優(yōu)勢度最高為0.373；2021年6月優(yōu)勢種最多，共有15種。優(yōu)勢種主要集中在藍(lán)藻、硅藻、綠藻和甲藻，水華束絲藻優(yōu)勢度最高為0.535。

表2 遙橋峪水庫浮游植物優(yōu)勢種及其優(yōu)勢度

不同時間段浮游動物優(yōu)勢種和優(yōu)勢度如表3，三個時間段優(yōu)勢種主要集中在輪蟲和原生動物，2016年6月共鑒定優(yōu)勢種7種，其中廣布多肢輪蟲優(yōu)勢度最高為0.43。2016年9月共鑒定優(yōu)勢種14種，其中綠急游蟲和王氏擬鈴蟲、尖尾疣毛輪蟲優(yōu)勢度最高為0.12，2021年6月共鑒定優(yōu)勢種7種，綠急游蟲優(yōu)勢度最高為0.299。

表3 遙橋峪水庫浮游動物優(yōu)勢種及其優(yōu)勢度

3.浮游生物密度和生物量

遙橋峪水庫三次采樣浮游植物平均密度為2.06×10ind/L，平均生物量為5.23mg/L。

遙橋峪水庫浮游植物密度百分組成如圖4所示。2016年6月浮游植物平均密度為0.46×10ind/L，綠藻門占比為91.89%，甲藻門占比為8.10%；2016年9月浮游植物平均密度為3.13×10ind/L，其中藍(lán)藻門占比為54.52%，硅藻門占比為37.5%，硅藻門占比為7.05%，甲藻門和裸藻門總共占比不足1%；2021年6月浮游植物平均密度為2.58×10ind/L，其中硅藻門占比為69.67%，綠藻門占比為13.97%，藍(lán)藻門占比為13.55%，隱藻門占比為1.94%，甲藻門占比為0.86%。

圖4 遙橋峪水庫浮游植物密度百分組成

遙橋峪水庫浮游植物生物量百分組成如圖5所示，2016年6月浮游植物平均生物量0.19mg/L，甲藻門占比為97.48%，綠藻門占比2.51%；2016年9月浮游植物平均生物量為10.51mg/L，其中硅藻門占比為66.85%，藍(lán)藻門占比為32.01%，綠藻門、甲藻門、裸藻門占比較少；2021年6月浮游植物平均生物量為5.50mg/L，其中硅藻門占比為87.97%，藍(lán)藻門占比為5.88%，綠藻門占比為3.03%，甲藻門占比為2.18%，隱藻門占比為0.94%。

圖5 遙橋峪水庫浮游植物生物量百分組成

遙橋域水庫三次采樣浮游動物平均密度為1834.83ind/L，平均生物量為0.92mg/L。

浮游動物密度百分組成結(jié)果如圖6。結(jié)果顯示，2016年6月浮游動物平均密度為1214ind/L，其中原生動物占比為31.41%，輪蟲占比為68.09%，枝角類占比為0.37%，橈足類占比為0.12%；2016年9月浮游動物平均密度為2771ind/L，其中原生動物占比為73.74%，輪蟲占比為25.69%，枝角類占比為0.41%，橈足類占比為0.15%；2021年6月浮游動物平均密度為1518ind/L，其中原生動物占比為86.72%，輪蟲占比為13.19%，橈足類占比為0.09%。因此，浮游動物以原生動物和輪蟲占絕對優(yōu)勢。

圖6 遙橋峪水庫浮游動物密度百分組成

浮游動物生物量百分組成結(jié)果如圖7。結(jié)果顯示，2016年6月浮游動物平均生物量為0.45mg/L，其中原生動物占比9.24%，輪蟲59.48%，枝角類30.27%，橈足類1.01%；2016年9月浮游動物平均生物量為1.63ind/L，其中原生動物占比24.89%，輪蟲51.70%，枝角類21.21%，橈足類2.20%；2021年6月浮游動物平均生物量為0.20mg/L，其中原生動物占比為42.74%，輪蟲55.27%，橈足類1.98%。

圖7 遙橋峪水庫浮游動物生物量百分組成

4.遙橋峪水庫浮游生物的生物多樣性指數(shù)

遙橋峪水庫浮游植物多樣性指數(shù)平均值為2.60，均勻度指數(shù)平均值為0.65，其中2021年6月多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)最高（圖8）；浮游動物多樣性指數(shù)平均值為1.72，均勻度指數(shù)平均值為0.72，其中2016年6月多樣性指數(shù)最高，2016年9月多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)最低（圖9）。

圖8 遙橋峪水庫浮游植物多樣性指數(shù)和均勻多指數(shù)

圖9 遙橋峪水庫浮游動物多樣性指數(shù)和均勻多指數(shù)

三、討論與結(jié)論

（一）遙橋峪水庫水質(zhì)營養(yǎng)化程度

采用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中的單因子評價方法，對遙橋峪水庫水質(zhì)進(jìn)行評價。氮磷指標(biāo)中的氨氮（NH-N）正常，總氮（TN）和總磷（TP）顯著升高，TN由2016年的Ⅱ類～Ⅴ類變化為2021年的Ⅴ類，2021年TN含量遠(yuǎn)超1996年～1997年和2016年的調(diào)查均值，造成TN升高的可能原因是NO-N含量的升高，化學(xué)需氧量（COD）變化不大，溶氧相對充足。葉綠素含量與以往調(diào)查相比，變化不大，但仍處于中高水平，葉綠素含量與TP和TN含量密切相關(guān)，TP和TN含量的升高，也預(yù)示著葉綠素含量的升高，遙橋峪水庫溶氧適宜和氨氮符合Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)，這為細(xì)鱗鮭正常的生長、發(fā)育和繁殖提供優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)，但總氮、總磷和葉綠素對于細(xì)鱗鮭增殖而言存在不容忽視的潛在生態(tài)風(fēng)險。

采用葉綠素a含量（Chla）、透明度（SD）以及總磷（TP），計(jì)算加權(quán)卡爾森綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（），結(jié)果顯示，2021年遙橋峪水庫的=48.7，這表明遙橋峪水庫為中營養(yǎng)狀態(tài)，污染程度尚輕，與2016年該水庫TLI值為52.3～56.8相比，2021年該水庫營養(yǎng)化有著減輕的趨勢，而水質(zhì)中的總氮總磷可以側(cè)面反映水質(zhì)有變壞的趨勢，且葉綠素含量仍較高，作為細(xì)鱗鮭重要增殖放流基地，水體營養(yǎng)狀態(tài)變化應(yīng)引起重視。

（二）遙橋峪水庫水生生物群落現(xiàn)狀與歷史資料比較

2021年浮游生物密度和生物量與2016年數(shù)據(jù)相比（見表4），浮游植物的密度大于2016年的調(diào)查，而生物量則變化不大，浮游動物密度和生物量均有所減少，浮游動物密度和生物量呈現(xiàn)密度大生物量低的趨勢，這可能預(yù)示著其小型化趨勢。浮游植物優(yōu)勢種以硅藻門和綠藻門為主，且大多數(shù)為優(yōu)質(zhì)藻類，這從側(cè)面反映遙橋峪水庫對于細(xì)鱗鮭增殖放流具有一定優(yōu)良餌料基礎(chǔ)。

表4 遙橋峪水庫浮游生物指標(biāo)

浮游動物優(yōu)勢種均以原生動物為優(yōu)勢種，這也從側(cè)面說明其存在著一定的小型化趨勢，同時潛在富營養(yǎng)化風(fēng)險在增加。

（三）基礎(chǔ)餌料法估算遙橋峪水庫魚產(chǎn)力

細(xì)鱗鮭為冷水性肉食性魚類，幼魚喜食浮游生物和其他小型水生生物，而成魚則需攝食以鰱鳙為代表的大型水生生物，因此，本文采用浮游植物、浮游動物、底棲動物和腐質(zhì)（腐質(zhì)計(jì)算按照牧食鏈的一半計(jì)算）數(shù)據(jù)來計(jì)算理論上遙橋峪水庫的鰱鳙魚產(chǎn)力，通過實(shí)際調(diào)查遙橋峪水庫水面為61.2ha，計(jì)算得出其鰱鳙魚產(chǎn)力為1.58×10kg，反映了該水庫魚產(chǎn)潛力，也證明了餌料基礎(chǔ)能滿足放流增殖細(xì)鱗鮭的攝食需要。

（四）遙橋峪水庫增殖放流工作展望

1.控制外界污染源，大力持續(xù)優(yōu)化水質(zhì)

水質(zhì)理化因子對水生生物生長和生存起著至關(guān)重要的作用，水質(zhì)的好壞和污染程度往往可以通過理化特征來反映，因此，理化特征成為水質(zhì)監(jiān)測的重要環(huán)節(jié)。細(xì)鱗鮭喜居水質(zhì)清澈的水體中，最適水溫為9℃～22℃，溶氧至少保持在6mg/L以上，遙橋峪水庫在水溫、溶氧以及透明度方面可以達(dá)到細(xì)鱗鮭最適生存環(huán)境要求。

遙橋峪水庫氮磷升高則可能與地表徑流有關(guān)，作為細(xì)鱗鮭重要增殖放流基地，這對于增殖放流和旅游觀光來說均不利，因此進(jìn)一步控制遙橋峪水庫氮磷和加強(qiáng)水生態(tài)保護(hù)宣傳仍十分必要?？刂频滓欢ㄒM量控制水庫的外界污染源，減少污染物進(jìn)入水體的量。比如水庫周邊的山體土壤中大量營養(yǎng)鹽通過的表徑流進(jìn)入水體，會造成水中營養(yǎng)物質(zhì)增加，容易使水體富營養(yǎng)化，所以必須改善周邊生態(tài)環(huán)境，加大植樹造林，減少土壤徑流對水體的污染。在污染源減少的基礎(chǔ)上，大力優(yōu)化水質(zhì)。通過鰱鳙的放養(yǎng)，每年可從水中提出大量的氮磷。所以鰱鳙的合理放養(yǎng)，對減輕水體富營養(yǎng)化有很大的作用。同樣鰱鳙幼魚可為肉食性的細(xì)鱗鮭提供一定的餌料基礎(chǔ)。

2.定期監(jiān)測，建立富營養(yǎng)化預(yù)警機(jī)制及水質(zhì)預(yù)測模型

通過定期監(jiān)測、富營養(yǎng)化預(yù)警機(jī)制及水質(zhì)預(yù)測模型，能快速了解和掌握水體的動態(tài)，找出富營養(yǎng)化的原因，以便科學(xué)治理。水體富營養(yǎng)化是由于水中氮、磷等營養(yǎng)元素的大量進(jìn)入，導(dǎo)致水中浮游植物過量生長的現(xiàn)象，所以采用葉綠素a作為水體富營養(yǎng)化評價的基本因子，將水質(zhì)管理的目標(biāo)定為達(dá)到并保證Ⅱ類水體標(biāo)準(zhǔn)，即葉綠素濃度低于0.0lmg/L的水平。

針對以上分析，對增殖放流水庫制訂了分級預(yù)警方案，如表5所示。本研究顯示，遙橋峪水庫浮游植物葉綠素a含量平均值為0.00975mg/L（9.75μg/L），根據(jù)預(yù)警機(jī)制分級，遙橋峪水庫預(yù)警等級為無警，雖然目前無警，但葉綠素含量是水體富營養(yǎng)化預(yù)警機(jī)制的重要組成部分，且處于較高水平，應(yīng)引起重視。

表5 水庫水體富營養(yǎng)化預(yù)警機(jī)制

3.科學(xué)指導(dǎo)增殖放流

通過本調(diào)查結(jié)果，并結(jié)合以往數(shù)據(jù)分析，遙橋峪水庫餌料基礎(chǔ)可滿足細(xì)鱗鮭正常增殖放流，而群落結(jié)構(gòu)反映的生態(tài)風(fēng)險仍然存在，對于細(xì)鱗鮭增殖放流仍存在一定的影響。

針對遙橋峪水庫增殖放流地點(diǎn)而言，從浮游植物群落結(jié)構(gòu)綜合考慮，C點(diǎn)優(yōu)于A點(diǎn)，A點(diǎn)優(yōu)于B點(diǎn)；從浮游動物群落結(jié)構(gòu)綜合考慮，B點(diǎn)優(yōu)于A點(diǎn)，A點(diǎn)優(yōu)于C點(diǎn)，因此結(jié)合以往的水質(zhì)理化狀況，全盤考慮建議增殖放流地點(diǎn)選擇在遙橋峪A點(diǎn)。

此外，建議今后增殖放流工作應(yīng)結(jié)合魚類資源繁殖學(xué)角度進(jìn)行，亦應(yīng)探明細(xì)鱗鮭的繁殖區(qū)、洄游區(qū)、越冬區(qū)，根據(jù)研究結(jié)果和魚類繁殖特性，進(jìn)一步優(yōu)化細(xì)鱗鮭繁殖場所，如在有需要的繁殖區(qū)域栽植大型水生植物，在繁殖場所清除特定有害野雜魚，保證孵化率。此外，在探明洄游路線基礎(chǔ)上，保護(hù)春冬魚類洄游路線；另一方面，在探明越冬區(qū)域的基礎(chǔ)上，對冬季細(xì)鱗鮭極其重要的越冬場所，采用大型機(jī)械設(shè)備清雪、鑿冰、破除烏冰，并進(jìn)行冬季特定區(qū)域增氧，也可在探明冬季浮游生物資源的基礎(chǔ)上，采用生物增氧，保證細(xì)鱗鮭存活、生長和繁殖。

綜上所述，從本次調(diào)查結(jié)果顯示，遙橋峪水庫開發(fā)利用應(yīng)堅(jiān)持走生態(tài)、綠色的可持續(xù)發(fā)展道路，才能確保水生態(tài)健康以及細(xì)鱗鮭增殖放流的有效進(jìn)行，同時對面臨的新問題仍需通過科技創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研合作加以解決。