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過魚對象多維量化體系在南渡江流域的應(yīng)用

2023-04-29 00:44:03劉媛媛金志軍林晨宇譚均軍魏浪單成康石小濤
水生態(tài)學(xué)雜志 2023年5期

劉媛媛 金志軍 林晨宇 譚均軍 魏浪 單成康 石小濤

摘要:過魚對象的確定對于過魚設(shè)施建設(shè)至關(guān)重要。量化評定過魚對象優(yōu)先保護(hù)次序,為南渡江過魚設(shè)施建設(shè)、魚類保護(hù)提供決策依據(jù)?;谶^魚設(shè)施建設(shè)目的及過壩魚類的生境適宜能力,從過壩需求度、生境適應(yīng)度、資源豐富度、物種效用度、物種瀕危度和遺傳損失度等6個維度,建立多指標(biāo)量化的過魚對象選擇體系。采用主客觀結(jié)合的組合權(quán)重,構(gòu)建基于逼近理想排序法的過壩魚類優(yōu)先等級評定模型。以南渡江流域?yàn)閷?shí)例進(jìn)行初步分析,結(jié)合南渡江流域梯級建設(shè),運(yùn)用過魚對象評定體系確定花鰻鱺、鰱、鳙等洄游性魚類為首要過魚對象,?、月鱧、鲇、海南長臀鮠為主要過魚對象;烏塘鱧、紅鰭原鲌、赤眼鱒、蒙古鲌為次要過魚對象;鯪、倒刺鲃、馬口魚、紋唇魚、唇?、翹嘴鲌、東方墨頭魚等魚類為兼顧過魚對象。本研究通過構(gòu)建科學(xué)合理的多指標(biāo)體系對南渡江流域過魚設(shè)施過魚對象優(yōu)先保護(hù)次序進(jìn)行量化,有助于指導(dǎo)過魚設(shè)施效果評價,對過魚設(shè)施建設(shè)具有一定參考價值。

關(guān)鍵詞:過魚設(shè)施;優(yōu)先保護(hù)次序;多指標(biāo)量化;南渡江流域

中圖分類號:X321? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A? ? ? ? 文章編號:1674-3075(2023)05-0009-09

水利水電工程在獲得防洪、發(fā)電等效益同時,對生態(tài)環(huán)境的影響也日益凸顯。大壩建設(shè)破壞了河流連通性,影響魚類繁衍、生存、洄游等生命行為(Li et al,2013; Tao et al, 2012)。因此恢復(fù)河流連通性應(yīng)作為流域開發(fā)的前置條件,而修建過魚設(shè)施成為河流魚類種群恢復(fù)的主要措施之一。但根據(jù)目前已有研究成果,過魚設(shè)施建設(shè)在技術(shù)與管理方面存在不足(Chen et al, 2019),如缺乏對過魚對象的適宜性研究(Shi et al,2015)。過魚設(shè)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以主要過魚對象的生態(tài)習(xí)性、行為學(xué)指標(biāo)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)(侯軼群等,2020),但在過魚設(shè)施建設(shè)中,通常僅考慮洄游習(xí)性或物種保護(hù)等級(Brum et al,2017)等單一指標(biāo)以及專家的經(jīng)驗(yàn)判斷來確定過魚對象(董哲仁等,2020),尚未形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的量化選擇體系(蔡露等,2020a)。而單一指標(biāo)及專家經(jīng)驗(yàn)法忽略了遺傳多樣性受損的魚類物種(Neraas & Spruell,2001)及魚類過壩后對所處河段的適應(yīng)情況(劉思偉,2020;吳丹,2019),具有較大的局限性和主觀性。

因此,構(gòu)建科學(xué)合理的多指標(biāo)量化評價體系確定過魚對象是河流連通性恢復(fù)過程中亟待解決的關(guān)鍵問題(蔡露等,2020b)。本研究參考物種優(yōu)先保護(hù)相關(guān)研究成果,從物種瀕危、物種價值、遺傳價值角度對漳衛(wèi)新河口及鄰近海域魚類(彭濤等,2011)、長江上游干流江段魚類(劉軍,2004)、閩江口及附近海域主要拖網(wǎng)魚類(王家樵等,2017)的優(yōu)先保護(hù)量化研究,考慮魚類洄游需求及生境適宜情況,以正在推進(jìn)水利水電工程建設(shè)的南渡江流域?yàn)槔⒑w過壩需求度、生境適應(yīng)度、資源豐富度、物種效用度、物種瀕危度、遺傳損失度等6個維度的多指標(biāo)過魚對象量化評定體系。對南渡江魚類進(jìn)行魚類過壩優(yōu)先等級劃分,量化評定過魚對象優(yōu)先保護(hù)次序,為南渡江過魚設(shè)施建設(shè)、魚類保護(hù)提供決策依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?研究對象

南渡江流域?yàn)槲覈硟?nèi)唯一一條大型熱帶河流,發(fā)源于白沙縣南峰山,干流長334 km,總落差703 m,流域魚類資源豐富(余梵冬等,2018a)。本研究使用的魚類數(shù)據(jù)來自2016年5月的南渡江干流各江段水生生態(tài)調(diào)查及《中國瀕危動物紅皮書:魚類》、《中國物種紅色名錄》等資料?;谝陨蠑?shù)據(jù),南渡江干流共調(diào)查到魚類60種,隸屬于7目18科。由于目前海南島仍屬于我國魚類資源研究的薄弱地區(qū)(李高俊等,2020),大部分魚類的生態(tài)習(xí)性缺乏相應(yīng)的歷史資料記載,棲息習(xí)性、產(chǎn)卵方式等習(xí)性尚未明確(余梵冬等,2018a),同時由于資料限制,部分魚類的經(jīng)濟(jì)價值等指標(biāo)較難判定。因此本文選取有代表性、資料齊全的18種魚類進(jìn)行過魚對象比選(表1)。根據(jù)采集魚類的洄游習(xí)性、產(chǎn)卵方式、食性、瀕危程度等指標(biāo),對18種魚類進(jìn)行過魚對象評定。

1.2? ?過魚對象多維量化評價方法

參考劉軍(2004)和彭濤等(2011)的對魚類優(yōu)先保護(hù)次序評價體系。針對過魚設(shè)施建設(shè)目的,綜合考慮魚類洄游需求以及魚類過壩后對生境的適應(yīng)能力,結(jié)合南渡江流域魚類資源量情況、物種價值、物種瀕危情況及遺傳多樣性價值,構(gòu)建由過壩需求度、生境適應(yīng)度、資源豐富度、物種效用度、物種瀕危度和遺傳損失度這6個維度組成的評價指標(biāo)體系,如圖1。

1.2.1? ?過壩需求度? ?在過魚設(shè)施的設(shè)計(jì)建設(shè)工作中,魚類實(shí)際過壩需求需要優(yōu)先考慮。南渡江流域魚類洄游習(xí)性可分為江湖洄游、江海洄游、定居性魚類3種類型。

1.2.2? ?生境適應(yīng)度? ?生境適應(yīng)度是指根據(jù)魚類的各項(xiàng)生態(tài)習(xí)性,反映工程影響水域內(nèi)魚類的生態(tài)環(huán)境適應(yīng)性。過魚對象過壩后是否適應(yīng)水域生境,完成其生活史,直接影響過魚設(shè)施運(yùn)行效果。因此應(yīng)優(yōu)先選擇對工程影響水域適應(yīng)能力強(qiáng)的魚類作為過魚設(shè)施過魚對象。本文選取魚類棲息習(xí)性、食性、產(chǎn)卵方式3項(xiàng)指標(biāo)作為生境適應(yīng)度評價的基礎(chǔ)指標(biāo)。

(1)棲息習(xí)性:根據(jù)魚類的棲息特點(diǎn)及其完成生活史對生境條件的需求,分為3類。第一類是非流水依賴型,此類群種對流水生境無依賴度,整個生命史都可在靜緩流生境中完成,也可在流水生境中完成;第二類是半流水依賴型,此類群既能適應(yīng)流水生境,又能適應(yīng)于靜緩流生境中,但生命史的部分階段需要在流水生境中完成;第三類是流水依賴性,此類群只能生活在流水生境中。

(2)食性:根據(jù)魚類食性劃分原則,將魚類劃分為雜食性、植食性、浮游生物食性和肉食性(Tang et al,2013)。由于食物鏈、食物網(wǎng)的能量傳遞效率限制,單一食性物種的生境適應(yīng)性相對而言較差(劉思偉,2020)。

(3)產(chǎn)卵方式:魚的產(chǎn)卵方式有產(chǎn)浮性卵、沉性卵、黏沉性卵、漂流性卵以及其他產(chǎn)卵類型。依據(jù)所選魚類的不同繁殖方式分為2類進(jìn)行評分(宋一清等,2018)。一類是產(chǎn)沉黏性卵,此類魚對產(chǎn)卵場要求不嚴(yán)格,受精卵一般黏附于水草和礫石或沉于礫石縫中孵化;一類是產(chǎn)漂流性卵,流水生境面積要求相對較大,對產(chǎn)卵場要求較高。

1.2.3? ?資源豐富度? ?資源豐富度表示某種魚類占該流域資源量的大小,由相對數(shù)量比例和種群規(guī)模2項(xiàng)定量評價指標(biāo)表示。

(1)相對數(shù)量比例:根據(jù)漁獲物中某種魚類數(shù)量占總數(shù)量的比例劃分為5個等級,進(jìn)行評分。相對數(shù)量比例[a≥10]%記5分;5% [≤a<10]%記4分;1% [≤a<5]%記3分;0.5%? [≤a<1]%記2分;[a≤]0.5%記1分。

(2)種群規(guī)模:利用相對重要性指數(shù)(index of relative importance, IRI),對研究魚類的種群資源進(jìn)行定量評價,公式如下。

[IRI=N+W×F×104] ①

式中:IRI為相對重要性指數(shù);[N]為某種魚的尾數(shù)百分比;[W]為某種魚的重量百分比;[F]為發(fā)現(xiàn)某種魚的站點(diǎn)數(shù)占總調(diào)查站點(diǎn)數(shù)的百分?jǐn)?shù)。參考魚類優(yōu)勢種劃分原則(張改等,2021),將[IRI≥500]的物種定為優(yōu)勢種,100[≤IRI<500]為常見種,[10≤IRI<100]為一般種,[IRI<10]為劣勢種。

1.2.4? ?物種效用度? ?物種效用是指某種魚所具有的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)價值量。該項(xiàng)指標(biāo)通過生態(tài)價值、經(jīng)濟(jì)價值(蔡露等,2020a)2個基本指標(biāo)進(jìn)行定量評價。

(1)生態(tài)價值:參考李雷等(2019)對裂腹魚類生態(tài)價值的評定,選擇魚類生態(tài)學(xué)特性和魚類所屬功能群的營養(yǎng)級高低進(jìn)行評價。若某種魚的營養(yǎng)級較高,則其生態(tài)價值較高;某種魚營養(yǎng)級較低,則生態(tài)價值較低。

(2)經(jīng)濟(jì)價值:參考蔡露等(2020a)的評定方法,根據(jù)魚的市場經(jīng)濟(jì)價值,將魚分為3個等級。若某魚類的性成熟個體體重[≥]1 kg且價格[≥]50元/kg,則其經(jīng)濟(jì)價值判定為高;若某魚類的性成熟個體體重[≤]1 kg且價格[≥]50元/kg,或魚類的性成熟個體體重[≥]1 kg且價格[≤]50元/kg,則其經(jīng)濟(jì)價值判定為中;若某魚類的性成熟個體體重<1 kg且價格<50元/kg,則其經(jīng)濟(jì)價值判定為低。

1.2.5? ?物種瀕危度? ?根據(jù)《中國瀕危動物紅皮書:魚類》將物種保護(hù)等級分為5個等級,分別是極危(CN)、瀕危(EN)、易危(VU)、近危(NE)、無危(LC)。

1.2.6? ?遺傳損失度? ?遺傳損失是指魚類滅絕對魚類資源多樣性遺傳基因庫可能產(chǎn)生損失的程度,是對其潛在遺傳價值的定量評價(毛夏等,1994)。該項(xiàng)指標(biāo)由種型情況、特有情況2個基本指標(biāo)組成。

(1)種型情況:指該魚類所在的科、屬所含種的數(shù)量情況,體現(xiàn)其潛在的遺傳值,可分為3類。單型屬或特有屬,即所在科僅1屬1種;少型屬種即所在屬含2~3種;多型屬種,即所在屬含3種以上。

(2)特有情況:指魚類的流域分布情況。分為流域特有種、2~3個水域分布、分布廣泛3類。

根據(jù)構(gòu)建的評價體系,結(jié)合魚類生態(tài)習(xí)性和資源調(diào)查,對南渡江流域代表性魚類進(jìn)行賦分評價,形成過魚設(shè)施過魚對象評價標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

1.3? ?評價指標(biāo)權(quán)重確定

為提高過魚設(shè)施過魚對象評價指標(biāo)權(quán)重評定的準(zhǔn)確性,本文采取基于博弈論的組合賦權(quán)法得出過魚設(shè)施過魚效果評價各指標(biāo)的綜合權(quán)重,從而避免單一賦權(quán)法的缺陷,賦權(quán)步驟如下:

1.3.1? ?層次分析法確定主觀權(quán)重? ?主要有以下4個步驟。

(1)參照劉軍(2004)、宋一清等(2018)魚類物種保護(hù)優(yōu)先等級評定的權(quán)重分配,確定指標(biāo)相對重要性從大到小依次為過壩需求度、生境適應(yīng)度、物種瀕危度、遺傳損失度、物種效用度、資源豐富度。根據(jù)相對重要性排序,采用層次分析法,構(gòu)建判斷矩陣[Α]。

(2)根據(jù)相對重要性矩陣,計(jì)算出其判斷矩陣最大特征值[λmax],特征向量[w]。

運(yùn)用量化評價模型,對過魚對象進(jìn)行定序分析,劃分過魚對象評定的優(yōu)先等級。[0.4≤f<1],為首要過魚對象;[0.15≤f<0.4],為主要過魚對象;[0.1≤f<0.15],為次要過魚對象;[f<0.1],為兼顧過魚對象。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?過魚對象評價指標(biāo)權(quán)重

分別運(yùn)用層次分析法與熵權(quán)法確定過魚對象評定體系權(quán)重,對6個一級指標(biāo)和11個二級指標(biāo)進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重計(jì)算。結(jié)果見表3。

根據(jù)博弈論的利弊權(quán)衡,以參考魚類優(yōu)先保護(hù)評價系統(tǒng)的權(quán)重設(shè)定的主觀賦權(quán)Mi為主,依靠過魚對象評價標(biāo)準(zhǔn)賦分的客觀權(quán)重Ni對主觀權(quán)重Mi進(jìn)行修正,得出過魚對象評定的綜合權(quán)重Wi。過魚對象評定準(zhǔn)則層指標(biāo)的相對重要性由大到小排序?yàn)椋哼^壩需求度(A1)、生境適應(yīng)度(A2)、資源豐富度(A3)、物種效用度(A4)、物種瀕危度(A5)、遺傳損失度(A6)。指標(biāo)層的相對重要性由大到小排序?yàn)椋轰в瘟?xí)性(A11)、棲息習(xí)性(A21)、保護(hù)級別(A51)、種型情況(A61)、食性(A22)、經(jīng)濟(jì)價值(A42)、生態(tài)價值(A41)、相對數(shù)量比例(A31)、特有情況(A62)、繁殖方式(A23)、種群規(guī)模(A32)。

2.2? ?過魚對象評定

2.2.1? ?準(zhǔn)則層評價指標(biāo)分析? ?南渡江流域18種魚類6項(xiàng)單項(xiàng)評價指標(biāo)結(jié)果如表4,可以看出不同魚類準(zhǔn)則層指標(biāo)的差距較大。

2.2.1.1? ?過壩需求度? ?在選取的18種魚類中,花鰻鱺為河海洄游性魚類,性成熟時洄游至海洋產(chǎn)卵繁殖。其洄游距離較遠(yuǎn),過壩需求度最高;其次是鳙、鰱河湖洄游性魚類,性成熟時由湖泊洄游至江河產(chǎn)卵,具有一定的過壩需求;蒙古鲌、鯪、翹嘴鲌、唇?、月鱧、?等淡水定居性魚類,無洄游需求,過壩需求度不高。

2.2.1.2? ?生境適宜度? ?在選取的18種魚類中,月鱧、?、烏塘鱧、蒙古鲌等魚類生境適應(yīng)度最高。

(1)棲息習(xí)性

?、月鱧、鲇等為非流水依賴性魚類,整個生命史既可在靜水生境中完成,也可在流水生境中完成,因此該類型魚類的生境適應(yīng)性較高。而鳙、鰱、草魚等為半流水依賴性魚類,既生命史的部分階段必須依賴于流水生境,比如產(chǎn)卵繁殖時需要有水流刺激。倒刺鲃、東方墨頭魚、赤眼鱒、鯪、紋唇魚等魚類為流水依賴性魚類,即該類群魚類依賴于流水生境,主要或完全生活在流水生境中。但由于梯級水電開發(fā),河流破碎化,流水生境萎縮,流水依賴性魚類的生存空間被壓縮。

(2)食性

?、赤眼鱒、烏塘鱧等為雜食性魚類;翹嘴鲌、紋唇魚、鯪、倒刺鲃、東方墨頭魚等為植食性魚類;鳙、鰱、海南長臀鮠為浮游生物食性;唇?、蒙古鲌、紅鰭原鲌、月鱧等為肉食性魚類。由于單一食性魚類在生態(tài)系統(tǒng)中更脆弱,因此雜食性魚類的生境適應(yīng)能力強(qiáng)于植食性魚類、肉食性魚類等單一食性魚類。

(3)產(chǎn)卵方式

鳙、鰱、倒刺鲃、花鰻鱺等為產(chǎn)漂流性卵魚類,產(chǎn)卵時需要有湍急水流刺激,并需要較大范圍的流水生境,保證受精卵的漂流孵化,因此該類型魚類對產(chǎn)卵生境的要求較高。?、蒙古鲌、翹嘴鲌、月鱧、紅鰭原鲌等魚類產(chǎn)粘性卵,對產(chǎn)卵生境的要求不高,卵多粘附于水草或其他水生植物上發(fā)育孵化。

2.2.1.3? ?資源豐富度? ?從相對數(shù)量比例和種群規(guī)模綜合考慮,本次選取的南渡江流域18種魚類中,?資源豐富度最高,其次是蒙古鲌、紅鰭原鲌、唇?等魚類;倒刺鲃、花鰻鱺、東方墨頭魚等魚類的資源豐富度較低。

(1)相對數(shù)量比例

根據(jù)某種魚類占總漁獲物數(shù)量的比例可得,?的相對數(shù)量比例最大,為26.55%;其次是馬口魚,為5.23%;蒙古鲌、紅鰭原鲌、唇?、海南長臀鮠、紋唇魚、鯪、烏塘鱧的相對數(shù)量比例為1%~5%;月鱧、翹嘴鲌、鲇、赤眼鱒、東方墨頭魚、鳙、倒刺鲃、鰱、花鰻鱺等魚類的相對數(shù)量比例均小于1%。

(2)種群規(guī)模

根據(jù)本次南渡江流域漁獲物調(diào)查結(jié)果得出18種魚類的相對重要性指數(shù)IRI(表5)。

相對重要性指數(shù)從高到低依次為?、鯪、蒙古鲌、紅鰭原鲌、紋唇魚、唇?、馬口魚、烏塘鱧、海南長臀鮠、鳙、翹嘴鲌、鲇、倒刺鲃、赤眼鱒、鰱、月鱧、花鰻鱺、東方墨頭魚。其中,?、鯪的IRI分別為1 823.09、908.55,為優(yōu)勢種;蒙古鲌、紅鰭原鲌、紋唇魚、唇?、馬口魚、烏塘鱧、海南長臀鮠、鳙的IRI為100~500,為常見種;倒刺鲃、赤眼鱒、鰱、月鱧、花鰻鱺為一般種;東方墨頭魚的IRI指數(shù)最低,為劣勢種。

2.2.1.4? ?物種效用度? ?(1)生態(tài)價值

參考李雷等(2019)的魚類生態(tài)價值評判原則,對選取的18種南渡江流域魚類進(jìn)行生態(tài)價值判定。其中唇?、蒙古鲌、馬口魚、紅鰭原鲌、鲇的營養(yǎng)級位置較高,具有較高的生態(tài)價值;鳙、鰱、翹嘴鲌、倒刺鲃等魚類的營養(yǎng)級位置偏低,生態(tài)價值偏低。

(2)經(jīng)濟(jì)價值

鰱、鳙、蒙古鲌、鯪、倒刺鲃等為主要經(jīng)濟(jì)魚類;馬口魚、?、東方墨頭魚等為中小型經(jīng)濟(jì)魚類。

2.2.1.5? ?物種瀕危度? ?花鰻鱺、海南長臀鮠的得分較高,其中花鰻鱺為國家II級保護(hù)魚類,列入《中國瀕危動物紅皮書:魚類》瀕危物種;海南長臀鮠列入《中國瀕危動物紅皮書魚類》易危物種。

2.2.1.6? ?遺傳損失度? ?(1)種型情況

選取的18種魚類隸屬于4目6科19屬,以鯉形目鯉科魚類為主。其中赤眼鱒、紅鰭原鲌、烏塘鱧其均為特有屬物種,即所在科僅1屬1種。鳙、鰱、海南長臀鮠為少型屬種,其中鳙、鰱為鯉形目鯉科鰱屬,所在屬包含3種物種;海南長臀鮠為鲇形目長臀鮠科長臀鮠屬,所在屬包含2種物種。其余魚類均為多型屬,即所在屬包含的物種數(shù)大于3種。

(2)特有情況:從魚類的流域分布情況考慮,選取的18種魚類中,海南長臀鮠為海南島特有種,分布于南渡江及昌化江流域。鳙、鰱、唇?、?等其余魚類均分布廣泛。

2.2.2? ?過魚對象優(yōu)先等級評定? ?考慮南渡江建設(shè)實(shí)際情況,根據(jù)過魚對象優(yōu)先等級評價結(jié)果(表6)可知,花鰻鱺得分最高,其次是鳙、鰱?;狑~、鰱、鳙為首要過魚對象,均具有洄游需求,其中花鰻鱺為河海洄游魚類,鰱、鳙為河湖洄游魚類。主要過魚對象有4種,占22%,分別為?、月鱧、鲇、海南長臀鮠。這4種過魚對象均不完全依賴于流水生境,能良好適應(yīng)筑壩后的魚類生境變化。將其作為過魚對象,能促進(jìn)上下游魚類基因交流,豐富魚類資源,改善河流水生生態(tài)系統(tǒng)。其中?、月鱧、鲇均為非流水依賴性魚類,在流水、靜水環(huán)境下均能完成生活史,且產(chǎn)沉粘性卵,生境適宜度高,且均為重要經(jīng)濟(jì)魚類,具有較高的物種價值;海南長臀鮠為《中國瀕危動物紅皮書:魚類》易危物種,且為海南島特有種,為少型屬種,遺傳多樣性貧乏,具有較高的遺傳價值,同時其肉質(zhì)鮮美,為名貴的經(jīng)濟(jì)魚類,具有較高經(jīng)濟(jì)價值。次要過魚對象有4種,分別為烏塘鱧、紅鰭原鲌、赤眼鱒、蒙古鲌。其中烏塘鱧、紅鰭原鲌、赤眼鱒均為特有屬物種,遺傳價值高。這4種魚類具有良好生境適應(yīng)能力,且均為經(jīng)濟(jì)魚類,有一定經(jīng)濟(jì)價值。鯪、倒刺鲃、馬口魚、紋唇魚、唇?、翹嘴鲌、東方墨頭魚等8種魚類為兼顧過魚對象,占本研究魚類的44%。該類型魚均依賴于流水生境,需在流水環(huán)境下完成生活史。由于工程建設(shè),導(dǎo)致河流破碎化,流水生境萎縮,該類型魚可能較難適應(yīng)建壩后的水生生境,較難完成其生活史。因此若將其作為過魚對象,并不能改善其生存困境。對此應(yīng)從根本考慮,恢復(fù)魚類適宜生境,方能幫助流水依賴型魚類完成生活史。次要及兼顧過魚對象,雖沒有特殊的洄游需求,但作為過魚對象可根據(jù)需要自由通過過魚設(shè)施,以促進(jìn)魚類種群交流。

3? ?討論

過魚設(shè)施建設(shè)需要根據(jù)流域魚類資源調(diào)查結(jié)果以及魚類生態(tài)習(xí)性,合理確定過魚對象。目前過魚設(shè)施建設(shè)目的僅考慮棲息地連通性,并未考慮過壩魚類的棲息地適應(yīng)性,從而導(dǎo)致過魚設(shè)施性能效果較低。如南渡江龍?zhí)翂蜗逻^魚設(shè)施以日本鰻鱺、花鰻鱺、七絲鱭及四大家魚(鰱、鳙、草魚、青魚)為過魚對象(菅宇翔等,2021)。其過魚對象的選取主要考慮魚類洄游需求、瀕危程度及經(jīng)濟(jì)價值,忽略了水利工程建設(shè)對魚類生境的影響和魚類對于受損生境的適應(yīng)能力。本研究重點(diǎn)考慮魚類洄游需求以及魚類對所在河段的適應(yīng)情況,通過組合賦權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重,一定程度上避免主觀隨意性。

本研究將花鰻鱺、鳙、鰱等洄游魚類列入過魚設(shè)施首要過魚對象符合工程實(shí)際情況。水庫蓄水后,淹沒的植被降解釋放的營養(yǎng)物質(zhì),為非流水依賴型的魚類提供良好的棲息地。像?、月鱧、鲇等非流水依賴型魚類,鳙、鰱、鯪、烏塘鱧、紅鰭原鲌半流水依賴型魚類具有良好的生境適應(yīng)性,應(yīng)選擇此魚類作為主要過魚對象。且該類型魚類生境適應(yīng)性高,過壩后的存活率較高,護(hù)魚效果較顯著。將倒刺鲃、翹嘴鲌、東方墨頭魚等魚類評定為兼顧過魚對象,是因?yàn)樵擃愋汪~類主要或完全生活在流水生境中。水利樞紐工程建成運(yùn)行后,流水生境萎縮,對該類型魚類的生存空間產(chǎn)生較大影響(余梵冬,2018b),若將其作為過魚設(shè)施的過魚對象,將由于缺乏適宜生境,不能有效完成生活史,導(dǎo)致過魚效果不顯著或者過壩后存活率較低。因此對該類型魚類的保護(hù)措施,不應(yīng)局限于過魚設(shè)施建設(shè),應(yīng)從全流域角度考慮(董哲仁等,2020),采取針對性措施進(jìn)行魚類生境恢復(fù),滿足魚類生長及繁殖需求。

多指標(biāo)量化評定體系是科學(xué)合理確定過魚設(shè)施過魚對象的依據(jù)。但由于南渡江流域魚類眾多,區(qū)系構(gòu)成復(fù)雜,大部分魚類缺乏詳細(xì)生態(tài)信息,較難進(jìn)行過魚對象評定,部分反映種類生活特性的指標(biāo)如相對懷卵量、繁殖成功率等未納入評價指標(biāo)具體分析。由于缺乏魚類生態(tài)價值評定相關(guān)研究,本研究參考李雷等(2019)的生態(tài)價值評定方法,通過魚類的營養(yǎng)級判定生態(tài)價值。但該方法存在片面性和局限性,對部分魚類生態(tài)價值評估略顯不當(dāng)。因此建議加強(qiáng)魚類生物習(xí)性調(diào)查研究,為過魚設(shè)施的過魚對象評定提供更為準(zhǔn)確和全面的參考依據(jù)。

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(責(zé)任編輯? ?鄭金秀)

Application of a Multi-Dimensional Quantization System for

Targeting Fish Species in Nandu River Basin

LIU Yuan‐yuan1, JIN Zhi‐jun2, LIN Chen‐yu3, TAN Jun‐jun1, WEI Lang2, SHAN Cheng‐kang2, SHI Xiao‐tao1

(1. College of hydraulic and Environmental Engineering, China Three Gorges University,

Yichang? ?443002, P.R. China;

2. Power China Guiyang Engineering Corporation Limited, Guizhou? ?550081, P.R. China;

3. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering,

Hohai University, Nanjing? ?210098, P.R. China)

Abstract:The design and technical features of fish passage facilities are determined by biological indicators of target fish species, so determining the target species is the first task in constructing a fish passage. At present, there is not a comprehensive evaluation system for setting species priority for conservation. In this study, Nandu River was selected for a case study, and a multi-index quantitative selection system for targeting fish species was developed to determine species priority for fish passage facilities. The multi-index quantitative selection system consisted of 11 evaluation indices from 6 dimensions: fish migration pattern, habitat suitability, fishery resource richness, species value, degree of endangerment, and genetic loss. The dimensions were selected based on fish passage design requirements and habitat suitability for fish passing the dam. The weight of each evaluation index for the selection system was obtained using a combined subjective-objective weighting method that avoids the subjective limitation of single weighting method. In this research, 18 representative fish species of Nandu River were quantitatively analyzed for conservation priority using the Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS). Results show that the fish in Nandu River fall into four levels of priority: (1) Target fish species of absolute priority include Anguilla marmorata, Hypophthalmichthys molitrix and Hypophthalmichthys nobilis; (2) primary target fish species include Hemiculter leucisculus, Channa asiatica, Silurus asotus and Cranoglanis bouderius multiradiatus; (3) Species of secondary importance include Bostrychus sinensis, Cultrichthys erythropterus, Squaliobarbus curriculus, and Culter mongolicus Basilewsky; (4) species of least importance include Cirrhinus molitorella, Spinibarbus denticulatus denticulatus, Opsariichthys bidens and Osteochilus salsburyi. In conclusion, we developed a rational, science based multi-index system to quantify the conservation priority of potential target fish species for fish passage facilities on Nandu River that will support fish passage construction and fish resource conservation in Nandu River.

Key words: fish passage facilities; conservation priority for fish species; multi-index quantitative selection system; Nandu River basin

收稿日期:2021-12-28? ? ? 修回日期:2023-08-21

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目(51922065);國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51679126)。

作者簡介:劉媛媛,1997年生,女,碩士研究生,主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)工程管理。E-mail: liuyy80123@163.com

通信作者:石小濤,1981年生,男,教授,主要從事生態(tài)水利學(xué)研究。E-mail: fishlab@163.com

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