段昌兵，侯著霞，曾云云，肖 磊，彭香玉

（武漢中科水生生態(tài)環(huán)境股份有限公司，武漢 430071）

沉水植物是湖泊生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定性方面起關(guān)鍵作用［1，2］。隨著生態(tài)治理的深入，構(gòu)建以種植沉水植物為主的清水態(tài)健康生態(tài)系統(tǒng)已成為水體生態(tài)治理的重要方法，在淺水湖泊治理中發(fā)揮了核心作用［3-5］。生態(tài)圍隔可以隔絕修復(fù)區(qū)和未修復(fù)區(qū)，營造封閉環(huán)境、分割治理，成為水生態(tài)治理的重要輔助措施，取得了良好效果，已被廣泛運(yùn)用于生態(tài)治理［5-8］。

魚類作為水生態(tài)修復(fù)的重要影響因子［9］，會(huì)啃食沉水植物、擾動(dòng)底泥增加懸浮物，降低透明度、增加營養(yǎng)釋放等［10-15］，對(duì)生態(tài)修復(fù)產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。因此，控制魚類是水生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)［16］，圍隔雖已被廣泛運(yùn)用在生態(tài)治理中，但鮮有圍隔在攔截魚類方面的研究，以往有關(guān)原位科學(xué)的研究也只有在部分圍隔中設(shè)置防護(hù)措施，防止影響試驗(yàn)結(jié)果［12］，而在水生態(tài)治理工程實(shí)踐中該情況更未引起足夠重視，也缺乏科學(xué)的認(rèn)知。為明確地了解該問題，本研究先后用圍隔在武漢市墨水湖設(shè)計(jì)了200 m2的沉水植物種植試驗(yàn)、10 萬m2的生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)以及600 m2的攔魚試驗(yàn)，探討圍隔在控制魚類中的作用，以期為水生態(tài)治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以浮筒、PVC 圍隔裙體、沙袋、鋼管等構(gòu)建圍隔，圍隔高度可隨水位改變，與周圍水域隔絕開來，形成相對(duì)封閉的空間。圍隔攔魚試驗(yàn)中攔魚圍隔為專利產(chǎn)品（一種軟性圍隔攔魚系統(tǒng)，ZL202120765706.2），將圍隔和漁網(wǎng)結(jié)合起來，漁網(wǎng)高出水面100 cm，網(wǎng)孔為1 cm。用探魚器探測魚類。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

墨水湖公園位于湖北省武漢市漢陽區(qū)琴斷口街道，水域約10 萬m2，平均水深1.5 m，用圍隔分成3 個(gè)區(qū)，分別命名為一區(qū)、二區(qū)和三區(qū)（圖1）。一區(qū)為生態(tài)恢復(fù)示范區(qū)，內(nèi)含a、b、c、d 4 個(gè)試驗(yàn)組；二區(qū)為圍隔攔魚試驗(yàn)區(qū)，內(nèi)含A、B、C 3 個(gè)試驗(yàn)組，利用攔魚圍隔和普通圍隔進(jìn)行600 m2的圍隔攔魚試驗(yàn)，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

圖1 研究區(qū)域

試驗(yàn)1 在一區(qū)進(jìn)行，分為a、b、c、d 4 個(gè)試驗(yàn)區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)種植50 m2沉水植物，周期10 個(gè)月；a、b試驗(yàn)區(qū)圍隔內(nèi)進(jìn)行透明度提升及底質(zhì)氧化；c 圍隔內(nèi)進(jìn)行微生物菌劑改良；d 圍隔內(nèi)不做任何措施。1 個(gè)月后，c、d 圍隔內(nèi)沉水植物全部死亡，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測定魚類生物量。

試驗(yàn)2 為圍隔生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)，在3 個(gè)區(qū)設(shè)置3 道圍隔，一區(qū)為生態(tài)修復(fù)示范區(qū)，種植沉水植物前清魚，試驗(yàn)期間探魚和清魚。

試驗(yàn)3 為圍隔攔魚試驗(yàn)，其中A、B 試驗(yàn)區(qū)使用攔魚圍隔，C 試驗(yàn)區(qū)使用普通圍隔，其中A、C 試驗(yàn)區(qū)圍隔內(nèi)種植沉水植物，B 試驗(yàn)區(qū)圍隔內(nèi)無種植；試驗(yàn)期間探魚和清魚。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 18.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用CAD、Origin 軟件進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 清魚結(jié)果

試驗(yàn)1 清魚結(jié)果見表2。由表2 可知，2021 年7月底實(shí)施清魚，a、b 圍隔內(nèi)魚類數(shù)量多，魚普遍較大，平均重量為352 g/尾，主要為鰱魚和鯉魚。c、d試驗(yàn)區(qū)內(nèi)魚類數(shù)量少，主要為小鯽魚、鰱魚等，平均重量為36 g/尾。

表2 試驗(yàn)1 清魚結(jié)果

試驗(yàn)2 一區(qū)清魚結(jié)果見表3。由表3 可知，2021年10 月15 日，種植沉水植物前共清魚732 kg，主要為鯉魚、鰱魚、鯽魚和鳙魚。種植沉水植物先后進(jìn)行5 次清魚（2022 年3 月2 日至7 月30 日），共清魚2 485 kg，4—7 月平均每月進(jìn)魚量為14.50 g/m2，月進(jìn)魚量間沒有明顯差異，在有3 層圍隔阻隔的情況下，每月進(jìn)魚量基本一致。在一區(qū)圍隔頂部加上圍網(wǎng)，1 個(gè)月后進(jìn)行清魚，清魚量僅36 kg，攔魚效果得到明顯加強(qiáng)。種植沉水植物清除的魚類主要為鰱魚、鯉魚和鯽魚，還有少量鳙魚、翹嘴鲌和烏鱧等。

表3 試驗(yàn)2 一區(qū)清魚結(jié)果

試驗(yàn)3 清魚結(jié)果見表4。2022 年8 月24 日實(shí)施清魚，結(jié)果顯示，A、B 圍隔內(nèi)僅有3 條鯽魚，且魚重量很?。籆 圍隔內(nèi)魚類較多，有鰱魚、鯉魚和鯽魚等，魚平均重量為517 g/尾。

表4 試驗(yàn)3 清魚結(jié)果

2.2 魚探結(jié)果

本研究先后在墨水湖公園水域內(nèi)及其他水體如武漢曬湖、下馬湖等進(jìn)行10 余次魚類探測，進(jìn)行“之”字或“井”字走航，共計(jì)探測路程超10 km。探測結(jié)果顯示，魚類喜歡在有沉水植物的區(qū)域游動(dòng)和聚集（圖2）。一區(qū)生態(tài)恢復(fù)示范區(qū)、a、b 試驗(yàn)區(qū)圍隔內(nèi)，種植沉水植物后，魚探顯示其魚類明顯增多，這與清魚結(jié)果保持一致；根據(jù)試驗(yàn)2 結(jié)果，一區(qū)作為離主湖區(qū)最遠(yuǎn)的生態(tài)修復(fù)示范區(qū)域，中間有3 道圍隔阻隔，清魚后發(fā)現(xiàn)每月平均仍有276 kg 的魚類進(jìn)入，這也是一區(qū)清魚后探測發(fā)現(xiàn)仍有較多魚類的原因；同時(shí)，魚類探測中發(fā)現(xiàn)，圍隔區(qū)域是魚類聚集的重要場所，特別是在缺少沉水植物的水體，由此可推斷圍隔作為水域分割的主體，同時(shí)也是魚類聚集的區(qū)域，成為魚類的庇護(hù)場所（圖3）。

圖2 曬湖魚探結(jié)果

試驗(yàn)1 和試驗(yàn)2 證實(shí)，湖泊中種植沉水植物后會(huì)吸引魚類，與未修復(fù)區(qū)或未種植沉水植物區(qū)域相比，修復(fù)區(qū)和有沉水植物區(qū)域魚類數(shù)量明顯增多，t檢驗(yàn)顯示有極顯著差異（P＜0.01）。攔魚圍隔或普通圍隔加上圍網(wǎng)后，都可有效阻止魚類特別是大魚進(jìn)入圍隔內(nèi)水體，與未加圍網(wǎng)的圍隔相比，進(jìn)魚生物量也存在極顯著差異（P＜0.01），A 圍隔內(nèi)清魚魚類結(jié)果顯示，即便有沉水植物的吸引，由于圍網(wǎng)的存在，外界的魚類也沒能進(jìn)入，證明了魚類進(jìn)入圍隔的方式主要為跳躍跨入，圍隔作為分隔治理的重要方法，雖具有分隔水體的作用，但不能阻擋魚類通過跳躍的方式進(jìn)入，魚類的群聚性可能由于圍隔上的生物膜提供了食物或圍隔的阻隔庇護(hù)作用等原因，導(dǎo)致圍隔成為魚類聚集之處，為魚類躍入圍隔提供了便利條件。因此，即便設(shè)置數(shù)層圍隔，在沉水植物的吸引下，魚類仍可以順利進(jìn)入沉水植物種植區(qū)。

3 討論

鯉魚、鰱魚等都有群居和喜跳躍習(xí)性，鯉魚、鰱魚、翹嘴鲌等有從水面躍出的行為［17，18］，這為魚類跨入圍隔提供了可能。鯉魚、鯽魚等雖會(huì)攪動(dòng)底泥尋找食物，但其對(duì)底泥影響深度有限，一般不足5 cm［19］，在實(shí)際施工中，圍隔底部嵌入底泥，即便是鯉魚也很難從底泥中鉆入圍隔。本研究中普通圍隔沒有實(shí)現(xiàn)有效攔魚，而圍隔加圍網(wǎng)后魚類數(shù)量顯著減少，攔魚試驗(yàn)證實(shí)攔魚圍隔內(nèi)幾乎沒有大魚存在，結(jié)合已有研究，基本可以斷定魚類是以跳躍的方式進(jìn)入圍隔，跳躍進(jìn)入圍隔的以大魚為主，是因?yàn)榇篝~感知能力和跳躍能力更強(qiáng)，并且圍隔的聚集作用使魚類跨入圍隔后，會(huì)繼續(xù)游到圍隔主體附近進(jìn)行聚集，為魚類翻越多層圍隔提供了條件。本研究中3層圍隔也不能有效攔截魚類，每月仍有近300 kg 魚類進(jìn)入一區(qū)圍隔內(nèi)。墨水湖主湖區(qū)非常廣闊，其中的魚類難以調(diào)控和清除，因此，治理區(qū)和非治理區(qū)間的魚類管控尤為重要。

魚類是水生態(tài)修復(fù)的重要影響因子，也是水生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分［9］，魚類群落調(diào)控在優(yōu)化湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面也有重要作用［20］。在水生態(tài)治理方案中會(huì)有清魚或魚類調(diào)控，以防止啃食沉水植物和擾動(dòng)底泥等。本研究中躍入圍隔的魚類以大魚為主，其擾動(dòng)能力更強(qiáng)，魚類的進(jìn)入會(huì)增加水體渾濁，也會(huì)給魚類群落構(gòu)建造成較大影響，給沉水植物帶來不利影響，a 和b 試驗(yàn)區(qū)圍隔內(nèi)沉水植物雖成活，但其內(nèi)渾濁度較高，魚類是其重要的影響因素。而一區(qū)的生態(tài)示范修復(fù)區(qū)，清魚種植沉水植物后，仍有魚類不斷進(jìn)入，又增加了魚類對(duì)墨水湖底泥的持續(xù)擾動(dòng)和對(duì)沉水植物的啃食，因此一區(qū)生態(tài)示范修復(fù)區(qū)實(shí)施過程中需要進(jìn)行多次清魚并進(jìn)行較大規(guī)模補(bǔ)種。水生植被重建初期是最脆弱的時(shí)期［21］，濾食性魚類白鰱的存在也會(huì)增加水體營養(yǎng)鹽和懸浮物濃度［22］，影響和抑制沉水植物生長，在沉水植物覆蓋率達(dá)到75%時(shí)，對(duì)魚類擾動(dòng)引起的再懸浮抑制作用達(dá)到最強(qiáng)［23］。

本研究中進(jìn)入圍隔內(nèi)的魚類主要是鰱魚、鯽魚及少數(shù)鯉魚，更多的干擾是擾動(dòng)，但對(duì)于重污染湖泊墨水湖而言，增加水體營養(yǎng)鹽和懸浮物濃度容易產(chǎn)生水華，使得原本脆弱的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)變得更加困難，若此時(shí)外部有大量草魚進(jìn)入，更會(huì)迅速導(dǎo)致修復(fù)失敗。魚類在水生態(tài)修復(fù)期間的管控很重要，特別是沉水植物種植初期，需防止其他區(qū)域魚類進(jìn)入修復(fù)區(qū)。攔魚試驗(yàn)證實(shí)，在水生態(tài)修復(fù)實(shí)踐中圍隔頂部加圍網(wǎng)，可有效攔截魚類。在原位圍隔試驗(yàn)中，主要通過加高圍隔［19］、覆蓋圍網(wǎng)［24］等剛性方式控制魚進(jìn)入或外逃。本研究中攔魚圍隔由于其獨(dú)特設(shè)計(jì)，安裝和使用方便、費(fèi)用更低，更利于在水生態(tài)修復(fù)工程中推廣和應(yīng)用。雖部分項(xiàng)目采用圍隔分區(qū)治理取得較好的治理效果［25］，但沉水植物的吸引作用和圍隔的聚集作用，使魚類跳躍進(jìn)入圍隔成為常態(tài)，對(duì)魚類群落和沉水植物等都會(huì)產(chǎn)生較大影響，進(jìn)而影響生態(tài)修復(fù)的效果和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)重污染湖泊的水生態(tài)治理必須引起重視，大湖分區(qū)治理難以實(shí)現(xiàn)全湖清魚，魚類跳躍跨入圍隔，會(huì)對(duì)沉水植物生境產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響，直接威脅水生態(tài)修復(fù)，對(duì)該類水體治理時(shí)，更應(yīng)該增加攔魚措施，切斷魚類跨越途徑。

4 結(jié)論

在水生態(tài)治理中，圍隔內(nèi)修復(fù)區(qū)治理后會(huì)吸引未修復(fù)區(qū)魚類進(jìn)入圍隔，單層或數(shù)層圍隔都難以有效攔截魚類，且圍隔也會(huì)成為魚類聚集場所，為魚類翻越圍隔提供了便利。本研究中的攔魚圍隔及圍隔頂部加圍網(wǎng)的方式都可以有效攔截魚類，為水生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目提供了科學(xué)參考，該研究結(jié)果為圍隔的使用、魚類的管理提供重要的參考，為水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。