劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量估算

蘇子郡，杜巖巖，史小寧，楊濯羽，楊順文，王 太，宋?？?/p>

（甘肅省水產(chǎn)研究所，甘肅 蘭州 730030）

劉家峽水庫位于黃河上游，屬高山峽谷型水庫。黃河、洮河及大夏河匯入其中，總庫容57億m3，有效庫容39.93億m3，庫區(qū)最大長度60 km，最大寬度6 km，水域面積130 km2，最大水深78 m，年交換量6.73次，設(shè)計正常蓄水位1 735 m、死水位1 694 m。水庫有發(fā)電、防洪、灌溉、養(yǎng)殖等多種功能，也是臨夏州、蘭州市重要的飲用水水源。

劉家峽水庫發(fā)展網(wǎng)箱養(yǎng)殖始于20世紀70年代，養(yǎng)殖品種為鯉魚、鰱魚，由于經(jīng)濟效益不明顯，逐漸被淘汰。1988年，劉家峽水庫首次進行網(wǎng)箱養(yǎng)殖虹鱒試驗；1996年，劉家峽水庫推廣虹鱒養(yǎng)殖高產(chǎn)模式，促進了網(wǎng)箱養(yǎng)鱒業(yè)的迅速發(fā)展。2005年以來，劉家峽水庫開發(fā)大型虹鱒養(yǎng)殖，目前已成為國內(nèi)重要的優(yōu)質(zhì)鮭鱒魚生產(chǎn)基地。據(jù)永靖縣漁業(yè)部門2021年12月統(tǒng)計，劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)量3 503.1 t，養(yǎng)殖品種為虹鱒（包括三倍體大型虹鱒，以下均統(tǒng)稱為虹鱒）和鱘魚，產(chǎn)量占比分別為93.1%和6.9%。

網(wǎng)箱養(yǎng)殖主要分布在4個區(qū)域：劉家峽鎮(zhèn)祁家渡口、峴塬鎮(zhèn)劉家村、三塬鎮(zhèn)胥塬村和考勒鄉(xiāng)張家塬養(yǎng)殖區(qū)。截至目前，水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖總面積為14.85 hm2，養(yǎng)殖戶共44戶。

隨著國家生態(tài)環(huán)境保護政策的出臺，加之劉家峽作為飲用水源地，網(wǎng)箱養(yǎng)殖對水體的污染也受到政府和民眾的關(guān)注。如何解決網(wǎng)箱養(yǎng)殖和水庫生態(tài)保護之間的矛盾[1]，是一項緊迫的研究課題。鑒于此，2022年2月—2023年12月，在劉家峽水庫設(shè)置12個點位，每2個月對劉家峽水庫的水環(huán)境、水生生物及網(wǎng)箱養(yǎng)殖情況等進行調(diào)查監(jiān)測。依據(jù)《甘肅省地表水功能區(qū)劃（2012—2030年）》對劉家峽水庫水功能要求，運用《大水面增養(yǎng)殖容量計算方法》（SC∕T 1149—2020）[2]，結(jié)合水庫實際因素，估算水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量，為劉家峽水庫漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 監(jiān)測點位概況

根據(jù)劉家峽水庫的形態(tài)、水文情勢、網(wǎng)箱布局等情況，在劉家峽水庫庫首、庫中、庫尾和壩下共設(shè)置12個采樣點（表1），開展水環(huán)境和水生生物調(diào)查。其中，庫尾設(shè)置3個采樣點（1～3號點，包括黃河入庫口、庫尾庫心、大夏河入庫口）；庫中在中心點、左岸、右岸以及網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)上游各設(shè)置1個采樣點（4～7號點）；網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)設(shè)置2個采樣點（8～9號點），分別在祁家渡口養(yǎng)殖區(qū)上游、祁家渡口養(yǎng)殖區(qū)；庫首設(shè)置2個采樣點（10～11號點），為祁家渡口養(yǎng)殖區(qū)下游、洮河入庫口；在劉家峽大壩的壩下設(shè)置1個采樣點（12號點）。

表1 劉家水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量估算采樣坐標

1.2 水環(huán)境調(diào)查測定

2022年2月—2023年12月，每2個月調(diào)查監(jiān)測水溫、溶解氧、pH、透明度等指標。采集分層水樣（0.5 m、5 m、10 m）混合后，取5 L水樣送實驗室檢測，按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》要求檢測氨氮、總磷、總氮、硝酸氮、亞硝酸氮等水環(huán)境指標。具體方法見表2。

表2 水環(huán)境采樣及分析測試方法

1.3 網(wǎng)箱養(yǎng)殖參數(shù)和環(huán)境參數(shù)

網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量由兩方面決定，一方面是水體能容納的廢物量，另一方面是外源性營養(yǎng)物質(zhì)的輸入量[3]。水體的營養(yǎng)水平、水深、有效系數(shù)和磷滯留系數(shù)決定水體容納廢物量，網(wǎng)箱的單位產(chǎn)量、魚體流失到水體的廢物量、餌料系數(shù)等與外源性營養(yǎng)物的輸入量有密切關(guān)系。

因此，劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量計算所需參數(shù)有餌料系數(shù)（F）、餌料中的含磷率（Pe）、魚種中的含磷率（Pm）、某種養(yǎng)殖魚類出箱時單位體重的磷含量（Pf）、體重增長倍數(shù)（B）、成活率（h）。

網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量所需的環(huán)境參數(shù)包括有效庫容、水庫面積（S）、平均水深（H）、水體年交換率（r）、水體允許最高磷濃度（Pmax）、磷滯留系數(shù)（R）、磷本底濃度（P0）等。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)現(xiàn)狀

劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)、庫首、庫中、庫尾以及整個庫區(qū)的水體理化指標平均值見表3?？梢钥闯觯W(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)氨氮含量高于庫區(qū)平均值，其余各水質(zhì)指標均與庫區(qū)平均值接近，略高于庫中水域，低于庫首和庫尾水域。這與劉家峽水庫水體交換量大、海拔較高、水溫偏低、養(yǎng)殖規(guī)模和密度較小有關(guān)。

表3 劉家峽水庫不同水域水質(zhì)指標情況

2.2 水體營養(yǎng)物限制因子的選擇

水體中氮、磷等養(yǎng)分的大量增加會導(dǎo)致水藻或其他浮游植物大量生長，水體中溶解氧減少，水質(zhì)惡化，水生生物大量死亡，這種現(xiàn)象稱為水體富營養(yǎng)化。國內(nèi)外進行富營養(yǎng)化防治時，多以控制磷的輸入為主，水生植物細胞和組織中的氮、磷比是7.12∶1[4]，該比值通常不變，浮游植物吸收水中的氮、磷也是根據(jù)該比例進行。當(dāng)水體中氮磷濃度比＜7.12∶1時，氮是限制因子；如果氮磷比值＞7.12∶1時，磷是限制因子。劉家峽水庫總氮平均值是1.19 mg/L，總磷平均值是0.010 mg/L，氮磷比值是119∶1，遠大于通常浮游植物光合作用生化反應(yīng)要求的氮磷比（7.12∶1），故以水體中的總磷作為劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量的評估因子。

2.3 網(wǎng)箱養(yǎng)殖品種磷收支研究

劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖種類有虹鱒和鱘魚，從產(chǎn)量和面積上看，均以虹鱒占絕對優(yōu)勢，故以虹鱒計算結(jié)果來評估劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量。通過實驗室測定和查閱資料，各參數(shù)值見表4。

表4 劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖參數(shù)

2.4 劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量

劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量有效庫容是水庫原有效庫容減去4個飲用水水源地二級保護區(qū)水域范圍后的庫容，磷本底濃度以劉家峽水庫庫區(qū)總磷濃度的平均值作為標準。在本次研究中，磷滯留系數(shù)R取磷與底泥長期結(jié)合45%～55%的平均值，劉家峽水庫執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》II類水標準，所以將II類水指標中水庫總磷濃度限值0.025 mg/L作為劉家峽水庫允許的最高磷濃度（Pmax），劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量計算所需的相關(guān)環(huán)境參數(shù)見表5。

表5 劉家峽水庫庫區(qū)環(huán)境參數(shù)

2.4.1 水體對磷的承載力 將總磷濃度0.01 mg/L作為本底濃度（P0），把表5中相關(guān)參數(shù)代入公式（1）和（2）：

式中，P：水體對磷的承載力，單位為kg/a；△P：水體允許磷增加的濃度，單位為mg/L；V：大水面有效庫容，單位為m3；r：水的年交換率，單位為%；R：磷的滯留系數(shù)，取值50%；Pmax：水體允許的最高磷濃度，單位為mg/L；P0：水體中磷的本底濃度，單位為mg/L。

計算得出劉家峽水庫磷承載力（P）約為5.67×105kg/a。

2.4.2 養(yǎng)殖品種（虹鱒）的磷收支 根據(jù)檢測的劉家峽水庫虹鱒魚種含磷率（P1）、出箱成魚單位體重的磷含量（Pf）和魚種的磷含量（P2）等數(shù)據(jù)（表4），根據(jù)公式（3）、（4）和（5）計算磷廢物散失量：

式中，Pj：某種養(yǎng)殖魚類在養(yǎng)殖期間單位體重的磷廢物散失量，單位為kg/kg；P1：養(yǎng)殖單位體重魚類所需苗種的磷廢物含量，單位為kg/kg；P2：養(yǎng)殖單位體重魚類所需餌料（飼料）的磷廢物含量，單位為kg/kg；Pf：某種養(yǎng)殖魚類出箱時單位體重的磷含量，單位為kg/kg；h：養(yǎng)殖魚類的成活率；Pm：魚種中含磷率，單位為%；b：體重增長倍數(shù)；F：餌料系數(shù)；Pe：餌料中的含磷率，單位為%。

計算得出養(yǎng)殖單位體重的虹鱒磷散失量Pj=0.012 72 kg/kg。

2.4.3 網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量 模式一：以《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》II類水質(zhì)總磷限值0.025 mg/L為上限。將前述計算獲得的水庫對磷的承載力（P）、虹鱒單位體重的磷散失量（Pj）和網(wǎng)箱養(yǎng)殖虹鱒磷排放量占承載力的比例（k）等參數(shù)帶入公式：

式中，W：網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量，單位為kg/a；P：水體對磷的承載力，單位為kg/a；k：網(wǎng)箱養(yǎng)殖魚類磷排放量占總承載力的比例；Pj：某種養(yǎng)殖魚類在養(yǎng)殖期間單位體重的磷廢物散失量，單位為kg/kg；綜合考慮城鎮(zhèn)生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染等，預(yù)留磷承載力的85%給其他行業(yè)，漁業(yè)只利用磷承載力的15%，故公式中k取值15%，計算得出劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖虹鱒容量為6 990 t。經(jīng)本次同時進行的水庫增殖容量研究計算得出，發(fā)展鰱、鳙增殖漁業(yè)可移出水體中的總磷6.99 t，利用這部分磷空間可增加網(wǎng)箱養(yǎng)殖虹鱒550 t，因此劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖虹鱒總?cè)萘繛? 540 t。

當(dāng)前劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)量為3 503.1 t，還有4 036.9 t的養(yǎng)殖空間。按照目前劉家峽水庫普遍采用4～6 kg/m3的網(wǎng)箱養(yǎng)鱒密度，計算得出可增網(wǎng)箱養(yǎng)鱒807 380 m3。可增加深水網(wǎng)箱72張（周長100 m×深15 m），約5.7 hm2；可增加普通網(wǎng)箱（6 m×6 m×6 m）4 485張，約16.1 hm2。

模式二：在保持庫區(qū)總磷濃度不超過現(xiàn)有濃度（0.01 mg/L）的情況下，在現(xiàn)有網(wǎng)箱養(yǎng)殖規(guī)模的基礎(chǔ)上，利用鰱、鳙增殖所移出的總磷6.99 t空間發(fā)展網(wǎng)箱養(yǎng)殖，可增加養(yǎng)鱒產(chǎn)量550 t，加上現(xiàn)有的網(wǎng)箱養(yǎng)殖量3 503.1 t，劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)鱒的總?cè)萘繛? 053.1 t。

利用鰱、鳙增殖所移出的總磷6.99 t空間發(fā)展網(wǎng)箱養(yǎng)殖，可增加養(yǎng)鱒產(chǎn)量550 t，可增加網(wǎng)箱養(yǎng)鱒110 000 m3。計算得出可增加深水網(wǎng)箱10張，約0.73 hm2，可增加普通網(wǎng)箱611張，約2.2 hm2。

3 討論

3.1 網(wǎng)箱養(yǎng)殖規(guī)模

在劉家峽水庫所處的水資源環(huán)境條件下，可養(yǎng)殖的冷水魚品種較少，劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖容量基本是固定的，必須對其進行準確測算，以確定養(yǎng)殖規(guī)模。

本次研究兩種模式計算的網(wǎng)箱養(yǎng)殖面積，是以4～6 kg/m3網(wǎng)箱養(yǎng)殖密度為基礎(chǔ)計算得出的網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)量，從而計算得出養(yǎng)殖面積。普通網(wǎng)箱產(chǎn)量約為165 t，與深水網(wǎng)箱產(chǎn)量約705 t相比，差距較大。故養(yǎng)殖面積不是一成不變的，而是隨養(yǎng)殖戶采用養(yǎng)殖網(wǎng)箱類型的變化而變化，是一個動態(tài)數(shù)據(jù)。

3.2 劉家峽水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖發(fā)展建議

對養(yǎng)殖水域?qū)嵤拜喐敝贫?。從本次研究調(diào)查的底棲生物來看，10年以上網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)域底部殘餌及魚類排泄物沉積較多，建議政府給予政策支持，對養(yǎng)殖時間較長的養(yǎng)殖水域?qū)嵭小拜喐?，通過水體自凈功能恢復(fù)老養(yǎng)殖區(qū)水生態(tài)環(huán)境，增加水體網(wǎng)箱養(yǎng)殖承載力。

3.2.1 加強魚病防治 當(dāng)前傳染性造血器官壞死病毒（IHNV）等病毒是鮭鱒魚致病致死的主要原因，本著魚病“防重于治”的原則，建議養(yǎng)殖戶（企業(yè)）從無疫病苗種場購買體質(zhì)健壯生長快的苗種，避免在病毒高發(fā)期引入魚種。同時，在飼料中添加提高免疫力和抗病毒的中草藥，增強魚體抗病能力，定期對養(yǎng)殖水體潑灑石灰水消毒。最大限度地減少使用化學(xué)藥品，減少死魚及漁藥對劉家峽水庫水體的影響[5]。

3.2.2 鼓勵環(huán)保技術(shù)創(chuàng)新 逐步將劉家峽水庫現(xiàn)有網(wǎng)箱升級換代為生態(tài)環(huán)保網(wǎng)箱[6]，在網(wǎng)箱底部加裝V型密網(wǎng)制成的排泄物收集裝置。定期收集排泄物，經(jīng)過環(huán)保處理后還田利用，從而有效減少網(wǎng)箱養(yǎng)殖排泄物對水環(huán)境的影響，實現(xiàn)水庫網(wǎng)箱養(yǎng)殖健康發(fā)展。

3.2.3 利用大水面資源 合理投放濾食性魚類鰱、鳙等魚類，消化吸收養(yǎng)殖殘餌和排泄物，有效凈化水庫水質(zhì)。增殖放流土著魚類黃河裸裂尻魚等，維護水庫生物多樣性，改善水庫生態(tài)環(huán)境，確保劉家峽水庫水環(huán)境關(guān)鍵指標不斷優(yōu)化，也為現(xiàn)有網(wǎng)箱養(yǎng)殖提供良好環(huán)境。