太湖鲤山湾水生植被修复前后鱼类资源恢复效果.pdf
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1、太湖鲤山湾系太湖青虾、中华绒螯蟹国家级水产种质资源保护区,为进一步提升保护区鱼类资源养护与环境修复效果,于 2015 年在该区域内实施水生植物修复工程,分别于 2015 年(修复前)和 2021 年(修复后)对该水域鱼类资源进行调查。结果表明:两次调查共采集鱼类 42 种,其中,2015、2021 年分别采集 27、39 种,基于栖息水层、繁殖习性和摄食特征等生态类型划分显示,该区域以栖息于中上层、喜水草上产卵的杂食性鱼类为主,优势类群为大鳍鱊(Acheilognathus macropterus)、麦穗鱼(Pseudorasbora par-va)、兴凯鱊(Acheilognathus ch
2、ankaensis)和刀鲚(Coilia nasus)等;修复前后优势种并未发生明显变动,但修复后主要种数量有所增加,如蛇鮈(Saurogobiodabryi)、花(Hemibarbus maculatus)和黄尾鲴(Xe-nocypris davidi)等。研究表明,水生植被修复后,鱼类群落结构趋于稳定,且整体鱼类资源量呈上升趋势,其中偏好水草区域生活的鱼类资源量升高,水生植物资源量的恢复对渔业资源养护起到了良好的效果。关键词:鱼类群落;时间格局;生态修复;生物多样性中图分类号:S 932.4 文献标志码:A 水生植物作为湖泊生态系统的重要构建单元,是浅水湖泊生态系统主要的初级生产者,其兴衰
3、对湖泊生态系统的结构和功能有着重要影响,在湖泊生态系统的稳态转化中,沉水植被的衰退被认为是湖泊由清水稳态转化成浊水稳态的主要驱动力之一1。因此,湖泊内水生植被的生态修复和水质净化是能够逆转湖泊的富营养化进程,使湖泊由浊水稳态转化为清水稳态的有效手段之一2。国内外学者围绕水生植物恢复和水质净化进行了较多的实践研究3-5,这些研究较好地分析和比较了植被重建过程中湖泊生态系统内部营养盐指标的降低、浮游动植物群落的变化及水质改善的长期效应等。鉴于水生植物在湖泊生态系统中的重要作用,常采用多种水生植物组合对富营养化水体进行生态修复,以期改善水体理化环境。植物修复旨在建立特定生境,为水生生物提供饵料资源和
4、栖息场所,并通过吸收、转运和降解水体污染物质,维持水生态系统的可持续发展6。研究表明,大型水生植物物种和结构多样性所引起的高栖息地异质性会对其他生物群落的多样性起到积极影响,能够为鱼类提供多样化的饵料资源和栖息环境,从而使鱼类多样性和资源量得到提高7。太湖作为中国第三大湖泊,在水资源供应、渔业及旅游业等方面都发挥着重要作用,由于太湖水体水位稳定、饵料资源丰富,有利于各类水生生物的生长繁殖,湖内水产资源十分丰富8。据记载,历史上太湖共有鱼类 107 种,朱松泉等9在20022006 年的调查中共监测到 60 种,毛志刚等10于 20092010 年捕获到鱼类 50 种。但随着太湖水体环境的不断恶
5、化及人类活动的过度干扰,太湖水体中鱼类资源迅速衰减。20 世纪 70 年代,东太湖作为太湖水域中的典型草型湖区,其生态条件良好,适宜水草生长,加上受人类活动干扰较小,故区域内经济鱼类资源量丰富,其中以杂食性和草食性鱼类为主,主要原因是茂盛的植物为鱼类提供了良好的索饵和繁殖场所11。随后,网围养殖逐渐兴起,且养殖面积明显超出水域的最大养殖容量12。在 2014 年的调查中发现,东太湖内鱼类种类急速下降,仅采集到 8 种鱼类13;2019 年该区域围网拆除后,水生植物得以恢复,并采集到鱼 收稿日期:2022-08-20 基金项目:国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”项目(2020YFD090050
6、3);中国水产科学研究院基本科研业务费(2020XT13,2020TD61);中国水产科学研究院淡水渔业研究中心基本科研业务费(2021JBFM16)作者简介:崔伟(1996),男,硕士研究生。E-mail:m18438615393 163.1com 通信作者:徐跑(1963),男,博士,研究员。E-mail:xup 类 39 种,显著高于 2014 年的调查结果14,可见水生植物的存在对于鱼类资源量具有显著影响。位于太湖东岸的鲤山湾水域,曾作为河蟹主要养殖区域,2008 年拆除网围后随即确立该区域为生态保护区,并于 2011 年由中国农业农村部批复成立太湖青虾、中华绒螯蟹国家级水产种质资源保
7、护区。由于受天气、水位和人类活动等影响,保护区内水生植被严重退化,为改善太湖水域鱼类产卵场和渔业资源现状,相关部门自 2015 年起在该水域实施水生植被恢复试验,采用挺水植物和沉水植物混合种植。水草种植区域即为修复区,位于保护区的核心区,截至 2021 年,保护区内水生植被覆盖度约为 20%,本课题组于 2015、2021 年分别对该区域进行渔业资源调查。本研究中,对水生植被修复前后鱼类资源的恢复效果进行了评价,以期为该区域的鱼类资源保护和恢复提供科学参考。1 材料与方法1.1 调查区域与站位分别于 2015、2021 年对鲤山湾水域进行渔业资源调查,参照 内陆水域渔业自然资源调查手册15,将
8、整个保护区划分为修复区和对照区,其中,1、2、7、8 为修复区调查站位,3、4、5、6为对照区调查站位。于每年 3、6、9、12 月分别进行一次鱼类资源调查,调查水域及站位见图 1。本图基于自然资源部标准地图服务网站 GS(2019)4345 号标准地图为底图,底图边界无修改。The figure is based on the standard map GS(2019)4345 in the Standard Map Service website of Ministry of Natural Resources of the Peoples Republic of China,with n
9、o modifications of the boundaries in the standard map.图 1 采样点分布Fig.1 Sampling sites distribution利用定置多目刺网(具 7 种网目:1.2、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、14.0 cm,网长 125.0 m,网高 1.5 m)和定置串联笼壶(长 10.0 m,网宽和网高为 0.4 m,网目 1.6 cm)开展季度采样。选择无雨天气进行样品采集,当天 18:00 下网,次日 6:00 收网,放网时长为 12 h。每个点位放置3 条刺网和 3 条笼壶。收集所有渔获物,参照 太湖鱼类志8进行种类
10、鉴定,并测定其全长、体长(精确到 0.01 mm)和体质量(精确到 0.01 g)。1.2 方法1.2.1鱼类生态类型将采集到的鱼类按以下生态类型划分:按栖息水层划分为中上层(upper,U)、中下层(lower,L)和底层鱼类(demersal,D)3 种类型;按食性分为杂食性(omnivore,O)、肉食性(carnivore,C)和草食性(herbivorous,E)3 种类型;参照 鱼类生态学16,按产卵生境分为喜植物性鱼类(phytophilous fish,P)、喜砂性鱼类(amanthophiulous fish,A)、喜石性鱼类(lithophilous fish,I)、喜水层
11、性鱼类(hydrophilic fish,Y)和喜贝性鱼类(shell-loving fish,F)。1.2.2鱼类多样性采用 Shannon-Wiener 多样性指数(H)、Margalef 种类丰富度指数(D)和相对重要性指数(IRI)对鱼类数据进行分析。计算公式如下:D=(S-1)/lnN,(1)H=-(ni/N)ln(ni/N),(2)IRI=(N+W)F,(3)b=Ki/(qt),(4)a=Mi/(qt)。(5)式中:S 为总物种数;N 为所有物种的个体数;ni为第 i 个物种的数量(i=142);IRI为相对重要性指数(IRI);N为各种类鱼数量占总渔获数量的百分比(%);W为各种
12、类生物量占总渔获生物量的百分比(%);F 为各种类在当年各时段所有采样次数中出现的频率(%);b 为 相 对 生 物 量(g/h);a 为相对密度(ind./h);Ki为一年内所捕获的第 i 个物种总质量(g);q 为点位总数量;t为网具放置总时长(h);Mi为一年内所捕获第 i个物种总数量(ind.)。IRI 大于 1 000 时定为优势种,IRI 为 1001 000 时为重要种,IRI 为 10100时为常见种,IRI 小于10 时为少见种。其中,将优势种和重要种统称为主要种17。1.3 数据处理利用 Primer 5 中的等级聚类(Cluster)法和单因子相似性分析(ANOSIM)法
13、分别对鱼类群落结构的时空格局变化及鱼类群落相似性进行分析。574第 3 期崔伟,等:太湖鲤山湾水生植被修复前后鱼类资源恢复效果2 结果与分析2.1 鱼类种类组成及生态类型划分两次调查共采集鱼类 42 种,其中,2015、2021 年分别采集 27、39 种,分别隶属于 4 目 6 科21 属 27 种和 6 目 8 科 31 属 39 种(表 1)。其中,鲤科占比最高,共 29 种,占总种类数的 69.05%,其次是虾虎鱼科 4 种,鳅科和银鱼科各 2 种,鲿科、刺鳅科、沙塘鳢科、鳀科和鱵科各 1 种。另外,贝氏、细鳞鲴、须鳗虾虎鱼和陈氏短吻银鱼等鱼类仅在 2021 年的修复区水体中发现。鲤山
14、湾水域修复前后鱼类组成并未发生明显变化,均以栖息于中上层和杂食性鱼类为主,如鲢、鳙、大鳍鱊和兴凯鱊等(表 1)。另外,相较于2015 年,2021 年鱼类总种类数增长 44.44%,杂食性鱼类增长 31.25%,肉食性鱼类增长 71.43%,植食性鱼类增长 50.00%。同 2015 年渔获物相比,喜砂性鱼类、喜石性鱼类种类数未发生变化,而喜贝性鱼类、喜水层性鱼类和喜植物性鱼类则表现出上升趋势,增长比例分别为 20%、37.5%和 77.78%(图 2)。图 2 2015、2021 年不同产卵生境的鱼类种类数Fig.2 Number of fish species in different s
15、pawning habitats in 2015 and 20212.2 鲤山湾鱼类主要种及其资源量变动两年间共有的主要种(IRI100)有鲢、鳙、兴凯鱊、大鳍鱊、麦穗鱼、刀鲚、红鳍原鲌和鲫等,其中,纹缟虾虎鱼仅为 2015 年主要种;而仅为 2021 年主要种的鱼类有蛇鮈、花、大银鱼、黄尾鲴和泥鳅(表 2)。2015 年修复区和对照区中的鱼类渔获物数量分别为 378、325 尾,生物量分别为 55 340.96、34 674.45 g;2021 年修复区和对照区的鱼类数量分别为 1 572、636 尾,生物量分别为 58 967.55、48 607.79 g。相较于修复前的2015 年同区域
16、,2021 年修复区渔获物中的鱼类数量增长 315.87%,生物量增长 6.55%;对照区鱼类数量增长 95.69%,生物量增长 40.18%;2021年渔获物中的鱼类数量总计增长 214.08%,总生物量增长为 19.51%。除个别鱼类外,主要种的相对生物量和相对丰度均呈上升趋势(表 3)。2.3 鱼类群落结构变动特征2015 年修复区和对照区鱼类的丰富度指数分别为 2.263.32 和 1.883.29,而 2021 年修复区和对照区丰富度指数分别为 2.413.78 和 2.353.31。单因素方差分析显示,2015 年各季度的鱼类种类数、渔获量、丰富度指数和多样性指数整体上低于 202
17、1 年相同季节指标,但无显著性差异(P0.05),2021 年修复区各项指标基本上均高于对照区,表明该水域鱼类群落结构在水生植物恢复的情况下得到一定程度地改善(图 3、图 4)。图 3 Margalef 种类丰富度指数Fig.3 Margalef species richness index图 4 Shannon-Wiener 多样性指数Fig.4 Shannon-Wiener diversity index对鱼类群落结构进行聚类分析显示,2015、2021 年的鱼类群落结构各为一支,表明随时间变化鱼类群落结构变动较大(图 5)。单因子相似性分析显示,2015 年修复区和对照区平均相似度指数为
18、 61.17%,贡献度较高的是大鳍鱊(22.33%)、兴凯鱊(20.47%)和麦穗鱼674大连海洋大学学报 第 38 卷表 1 鲤山湾鱼类组成Tab.1 Composition of fish in Lishan Bay目order科family物种species生态类型ecological type2015 年2021 年修复区restoration area对照区control area修复区restoration area对照区control area鲤科(Cyprinidae)青鱼属(Mylopharyngodon)青鱼(M.piceus)Y、C、L+草鱼属(Ctenopharyngo
19、don)草鱼(C.idellus)Y、E、U+鲢属(Hypophthalmichthys)鲢(H.molitrix)Y、O、U+鳙属(Aristichthys)鳙(A.snobilis)Y、O、U+鲤属(Cyprinus)鲤(C.carpio)P、O、L+鲫属(Carassius)鲫(C.auratus)P、O、L+鲂属(Megalobrama)团头鲂(M.amblycephala)P、E、U+棒花鱼属(Abbottina)棒花鱼(A.rivularis)A、O、B+属(Hemiculter)贝氏(H.bleekeri)P、O、U+(H.leucisculus)P、O、U+鲌属(Culter)
20、蒙古鲌(C.mongolicus)P、C、U+翘嘴鲌(C.alburnus)P、C、U+达氏鲌(C.dabryi)P、C、U+原鲌属(Cultrichthys)红鳍原鲌(C.erythropterus)P、C、U+鲤形目(Cypriniformes)鱊属(Acheilognathus)大鳍鱊(A.macropterus)F、O、U+革条鱊(A.himantegus)F、O、U+彩鱊(A.imberbis)F、O、U+兴凯鱊(A.chankaensis)F、O、U+鳑鲏属(Rhodeus)高体鳑鲏(R.ocellatus)F、O、L+属(Hemibarbus)花(H.maculatus)P、O、
21、L+鲴属(Xenocypris)黄尾鲴(X.davidi)P、E、L+细鳞鲴(X.microlepis)P、O、L+麦穗鱼属(Pseudorasbora)麦穗鱼(P.parva)P、O、L+鳈属(Sarcocheilichthys)黑鳍鳈(S.nigripinnis)F、O、L+华鳈(S.sinensis)F、O、L+似鳊属(Pseudobrama)似鳊(P.simoni)Y、E、L+鳊鮈属(Paracanthobrama)似刺鳊鮈(P.guichenoti)Y、E、L+似鱼乔属(Toxabramis)似鱼乔(T.swinhonis)Y、O、U+蛇鮈属(Saurogobio)蛇鮈(S.dabr
22、yi)Y、E、B+鳅科(Cobitidae)副泥鳅属(Paramisgurnus)大鳞副泥鳅(P.dabryanus)P、O、B+泥鳅属(Misgurnus)泥鳅(M.anguillicaudatus)P、O、B+鲇形目鲿科(Bagridae)(Siluriformes)黄颡鱼属(Pelteobaggrus)黄颡鱼(P.fulvidraco)I、O、B+刺鳅科(Mastacembelidae)刺鳅属(Mastacembelus)中华刺鳅(M.aculeatus)P、O、B+沙塘鳢科(Odontobutidae)鲈形目(Perciformes)沙塘鳢属(Odontobutis)河川沙塘鳢(O.o
23、bacurus)I、O、B+虾虎鱼科(Gobiidae)鳗虾虎鱼属(Taenioides)须鳗虾虎鱼(T.cirratus)A、C、B+虾虎鱼属(Rhinogobius)子陵吻虾虎鱼(R.giurinus)A、C、B+黏皮鲻虾虎鱼(M.myxodermus)A、C、B+纹缟虾虎鱼(T.trigonocephalus)A、C、B+鲱形目鳀科(Engraulidae)(Clupeiformes)鲚属(Coilia)刀鲚(C.nasus)Y、C、U+银鱼科(Salangidae)胡瓜鱼目(Osmeriformes)银鱼属(Neosalanx)陈氏短吻银鱼(N.taihuensis)Y、C、U+大银鱼
24、属(Protosalanx)大银鱼(P.hyalocranius)Y、C、U+颌针鱼目鱵科(Hemirhamphiade)(Beloniformes)鱵属(Hyporhamphus)间下鱵(H.intermedius)P、C、U+注:P喜植物性鱼类,Y喜水层性鱼类,F喜贝性鱼类,A喜砂性鱼类,I喜石性鱼类;O杂食性,C肉食性,E植食性;U中上层,L中下层,B底层;+出现。Note:Pphytophilous fish,Yhydrophilic fish,Fshell-loving fish,Aamanthophiulous fish,Ilithophilous fish;Oomnivorous
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