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三峡水库控藻渔业模式的构建与应用

2014-10-24

三峡水库2003年建坝蓄水成库以来,最大水面面积扩大到1084m2,总库容增加到393亿m3,水库区域的水量增加了约200亿m3,水域生态系统也从河流生态系统迅速转变为深水河道型水库生态系统。受三峡蓄水引起的水文情势改变影响,水库范围内的全部支流水域从物理形态、化学结构和生态功能均发生了剧变,回水顶托作用使得支流的中下游彻底从河流形态快速地向库湾形态演变。作为三峡水域生态系统中重要的初级生产者,藻类是水生食物链的基础,在水体物质循环和能量流动中发挥着重要作用同时,藻类个体小,细胞结构简单,对栖息环境变化敏感,其群落演变与水生态环境关系密切;三峡水库支流水域的藻类群落结构与功能快速地对三峡水文情势和生态系统变迁发生了响应。自蓄水当年的7月,坝前的若干库湾就爆发了“水华”,随后水华问题成为三峡水库支流水域的主要生态环境问题,受到国内外广泛关注。

在水华成为支流严峻的生态环境问题的同时,支流水域的鱼类种群也逐渐响应水文情势和生境的变迁,原有喜流水性鱼类逐步退居到库尾或者支流上游,喜静水性鱼类种群还尚未壮大;栖息产卵生境的剧变还导致产漂流性卵鱼类早期资源锐减,使得支流水体食物网的上层结构发生萎缩;水库成库初期动荡的外部干扰导致新的生态系统难以在短时间稳定,水体初级生产力不能及时被利用和转化。“藻–鱼”关系的紊乱一定程度上加剧了支流的水华状况。为有效防控支流水华,修复三峡支流生态系统,改善三峡水域环境质量,在中国长江三峡集团总公司的支持下,中国科学院三峡野外生态试验站副站长毕永红博士主持了“三峡水库控藻渔业模式的研究”,通过多年卓有成效的工作,取得了突出成绩。

一、主要成果

“控藻渔业”主要是基于生物操纵和下行效应的基本原理,依据三峡支流的具体实际情况,研发适宜的渔业模式开展支流库湾水华防控和生态修复,有效利用支流库湾丰富的水体渔业饵料资源,实现水体初级生产力的高效转化,加速水域物质循环和能量流动过程,改善和提升水域生态环境质量,进而抑制和减缓水华,获取人类需要的动物蛋白质,确保“保水、养鱼、致富”三位一体的目标实现。

1.移动式高效生物滤藻平台

三峡蓄水初期,在充分利用三峡渔业资源、确保移民安稳致富的政策引导下,三峡绝大部分的支流库湾被开发从事网箱养殖,过度疯狂的网箱养殖加剧了三峡支流水域的污染负荷,为改善支流库湾生态环境状况,减少水体污染负荷,近年来网箱养殖被严令取缔。项目从调控藻类群落和抑制水华的目的出发,依托被取缔的网箱设施,改变养殖对象,以滤食性生物(鲢鳙鱼、河蚌、螺蛳等)为主养物种,搭配养殖刮食性鱼类;依据水体的浮游生物现存量核算滤食性鱼类承载力,依据网片面积与藻类附生情况核算刮食性鱼类的放养密度,合理的放养密度确保放养对象对浮游藻类和附生藻类的摄食利用,改变投饵养殖模式,构建一种全新的生态型放养渔业模式;同时通过种植水生植物营造良好的鱼类栖息生存环境并通过遮光抑制藻类增殖,外力拖曳可以将平台移动到拟处置的目标水域。总体上将原有的网箱设施改造成一个移动式生物滤藻平台,依据支流库湾的藻类生物量分布情况以及水华敏感性,可将生物滤藻平台灵活地拖曳到藻类生物量大、水华敏感水域进行控藻处置。该平台就地取材,具有成本低廉、操作简便、控藻效果好、社会经济效益高等优点,是三峡库湾水华防控的良好渔业生产方式。

2.开放式滤食性鱼类增殖放流技术

针对多年来固定的水华频发的支流库湾水域,要获取显著的藻类调控和水华防治效果,需要大尺度开展藻类调控,基于控藻渔业的设计理念,研发了局部水域的开放式滤食性鱼类增殖放流技术。

1)拦网设计:基于成本、效果以及方便管理等原则,比选确定拦网作为适宜的拦鱼设施;依据库湾地形、水深、河面宽度确定拦网的规格,拦网高度至少比库湾最大水深高1.01.5m,确保水库蓄水和高水位运行时拦网下端紧贴河床,拦网长度至少比设置拦网处最大河宽长3.05.0 m,保证拦鱼效果;设计适用的绞车用于拦网高度的调节,确保水库水位变动时拦网可随之调整,确保拦网不碍航。

2)鱼类选择与密度确定:选择鲢鳙鱼作为增殖放流的主要对象,依据生长摄食特性确定适宜的放流规格为812cm,基于放流水域的浮游动物浮游植物现存量,计算滤食性鱼类的理论承载量,与水域滤食性鱼类现存量比较确定放养密度,该密度可确保浮游生物能被滤食性鱼类有效利用。

3)鱼类标记技术:选择荧光耳石标记技术开展放养鱼类的标记,为放养效果监测提供服务。

4)放流方式:比选优化后确定活鱼车运输、放流水域暂养适应后放流为适宜的放流方式,该方式比充氧鱼苗袋节省成本,比运输到现场直接放流成活率高。

5)渔业管理和效果监测评估:开展有效的渔业管理是确保控藻效果的关键,依托有关部门开展水域管理,坚持巡查制度,杜绝滥捕、电鱼、炸鱼等恶劣破坏行为,同时开展放流成活率、鱼类摄食、藻类群落结构和水环境监测,核算鱼类生长情况、藻类摄食利用情况、控藻效果和水环境的改善效果。

3.基于生态复杂度的局部生境恢复和土著鱼类资源保护技术

研究发现,作为水域的初级生产者,藻类的快速增殖并形成暴发性水华是由于生态系统结构的缺陷导致;增加生态系统的复杂度、恢复水域生境和水体生物多样性将有助于改变水华频发的状况。为此,研发了局部生境恢复技术和土著鱼类资源保护技术,以增加生态系统的结构复杂性,提升系统的稳定性,开拓更多的物质交换和能量流动途径,从系统的尺度实现对藻类群落的调控和水华的防治。局部生境恢复技术是基于对库湾历史资料的搜集整理,获取该区域曾经生存过的水生和湿生植物,依托人工设施构建生态浮岛,营造良好的生物栖息环境,改善土著鱼类的生存条件;吸收水体营养,削减污染负荷;遮蔽强光,抑制藻类增殖;同时,为产粘性卵鱼类提供天然的卵依附基质,有助于产粘性卵鱼类的资源恢复。土著鱼类资源保护技术除上述生境恢复技术外,还包括人工鱼巢构建敷设技术和水下集鱼技术,通过人工鱼巢的敷设帮助土著鱼类产卵繁殖,通过水下设施的构建,帮助土著鱼类获得新的栖息地。以上技术的实施将从生态系统的尺度延长食物链(网),改变水体单一的营养流通状况,提升系统结构的复杂度和稳定性,拓展系统的物质循环和能量流动通道,增加初级生产力的利用环节层次,实现对初级生产力的高效转化,抑制藻类优势种形成,获得良好的生态效益和经济效益。

二、应用情况

1.该项目的实施有效防控了支流库湾的水华,项目实施水域香溪河典型库湾高岚河的藻类生物量比以往同期降低了74%以上,水华暴发频次同比下降了85%以上,实现了对藻类群落的调控和水华的防治,生态效益明显。

2.项目实施以来,高岚河水域的水体营养负荷显著削减,TNTP分别比以往同期平均值降低了27%36%;水体同期的营养状况综合指数显著下降,全年富营养断面的比例同比减少了70%;水体综合评价的营养类型转变为中营养。

3.项目实施以来,单产5.44 kg/m2,收入43.52/m2,利润31.32/m2,折合208921.76/亩,项目成本低廉,经济效益良好。

 

 

专家简介

毕永红,男,197410月生,中国科学院水生生物研究所水工程藻类生态学学科带头人,研究生导师,中国科学院三峡野外生态试验站副站长。研究方向为藻类生理生态学、水域生态学,参与或主持国家支撑计划、国家973计划、国家水专项、国家星火计划以及其他省部级研究项目十多项,全面深入研究了三峡建坝成库过程中藻类群落结构动态及其对蓄水成库的响应,揭示了水文情势改变导致三峡支流水华暴发的内在机理,探讨了河流藻类群落演替的生态竞争机制,研究成果受到国内外同行重视。已发表论文50余篇。