CN108715464A

CN108715464A - 一种基于削减底栖鱼类维持清水型湖泊生态系统的方法

Info

Publication number: CN108715464A
Application number: CN201810580332.XA
Authority: CN
Inventors: 李宽意; 吴庆龙; 韩燕青; 李启升
Original assignee: Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Current assignee: Nanjing Institute of Geography and Limnology of CAS
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2018-10-30

Abstract

本发明提供一种基于削减底栖鱼类维持清水型湖泊生态系统的方法，包括分析湖泊中总氮含量、总磷含量、叶绿素a的浓度、无机悬浮物浓度和总悬浮物浓度，当目标水体同时满足条件一和条件二或者仅满足条件三时，削减水体中底栖鱼类的数量至5g/m³以下；条件一为：总氮大于等于2 mg/L、总磷大于等于150μg/L或叶绿素a的浓度大于50μg/L；条件二为：无机悬浮物浓度大于等于10mg/L；条件三为：无机悬浮物浓度大于等于10mg/L，并且无机悬浮物浓度与总悬浮物的浓度比值大于等于50%。本发明根据湖泊生态系统修复的实际，实现了对生态修复工程中底栖鱼类的及时有效削减，从而达到修复富营养化水体的目的，本方法具有安全、成本低等特点。

Description

一种基于削减底栖鱼类维持清水型湖泊生态系统的方法

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种基于削减底栖鱼类维持清水型湖泊生态系统的方法。

背景技术

浅水湖泊生态修复的大量实践表明，在湖泊达到清水态后，由于沉水植物群落不够稳定，生态系统尚不健全，导致各类鱼类数量的迅速增加，从而削弱乃至造成生态修复失败。

浅水湖泊的生态修复常用技术手段是适当降低水位、清除水体鱼类后，再移栽沉水植物。由于沉水植物在移栽时植物体上不可避免带入鲤鲫鱼的粘性卵，或者在补水期间携带的鲤鲫幼鱼进入，造成生态修复施工结束后鲤鲫幼鱼逐步恢复，大量暴发后造成水质恶化，水体透明度大大降低，抑制沉水植物生长与种群扩张，从而导致生态修复的最终失败。

有关草食性鱼类如草鱼对生态系统修复工作的负面影响，研究得较为透彻。其实底栖鱼类的负面效应也不小，其觅食活动不仅使沉积物营养盐释放，促进浮游藻类生长，更重要的是，还能使沉积物发生悬浮，降低水体透明度，抑制沉水植物，甚至有可能导致清水态向浊水态的转变。然而，也有一些研究表明，底栖杂食性鱼类能促进沉水植物生长，如，王晓平等（湖泊科学，2016）研究发现，鲫鱼处理组中沉水植物生物量增长12.5%。这其中的争议，可能主要与鱼类的密度有关。

因此，在生态修复后，如何迅速、及时地采取措施控制底栖食性鱼类所带来的负面效应、维持清水型生态系统的稳定，具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明就此提出一种基于削减底栖鱼类维持清水型湖泊生态系统的方法。思路如下：首先，是干扰因素的排除，为下一步措施打基础，其次是水环境指标的测定，包括TN、TP、叶绿素、TSS与ISS等指标，再其次是对测定的各类指标进行综合分析，判断是否要清除底栖鱼类，最后确定清除底栖食性鱼类的种类与规格。从而达到降低底栖食性鱼类负面影响，维持目标水体清水系统稳定的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于削减底栖鱼类维持清水型湖泊生态系统的方法，包括如下步骤：

（1）分析湖泊中总氮含量（TN）、总磷含量（TP）、叶绿素a的浓度（Chl a）、无机悬浮物浓度（ISS）和总悬浮物浓度（TSS）；

（2）当目标水体同时满足条件一和条件二或者仅满足条件三时，削减水体中底栖鱼类的数量至5g/m³以下；

所述条件一为：所述总氮大于等于2 mg/L、所述总磷大于等于150μg/L或所述叶绿素a的浓度大于50μg/L；

所述条件二为：所述无机悬浮物浓度大于等于10mg/L；

所述条件三为：所述无机悬浮物浓度大于等于10mg/L，并且所述无机悬浮物浓度与所述总悬浮物的浓度比值大于等于50%。

所述的方法在实施前，还包括排除干扰因素的步骤。

所述的干扰因素为：大雨天气、入湖的洪水事件、风浪事件或人类活动。

所述的风浪事件为：风速大于等于5m/s的风浪事件。

所述的人类活动为：种植水生植物或捕鱼。

所述的削减水体中底栖鱼类的数量的方法为：捕捞。

所述的底栖鱼类为鲤鱼或鲫鱼。

所述的削减水体中底栖鱼类的数量为：削减水体中单尾重量大于等于5g的鱼类。

本发明的有益效果在于：

发明根据湖泊生态系统修复的实际，迅速、及时地控制底栖食性鱼类所带来的负面效应、维持清水型生态系统的稳定，从而达到改善修复富营养化水体水质的目的。本方法具有安全、成本低等特点。

附图说明

图1是实施例1中在不同底质水体中实施本发明后TSS的变化情况对比图。

图2是实施例1中在不同底质水体中实施本发明后ISS的变化情况对比图。

图3是实施例1中在不同底质水体中实施本发明后TN的变化情况对比图。

图4是实施例1中在不同底质水体中实施本发明后TP的变化情况对比图。

图5是实施例1中在不同底质水体中实施本发明后Chl a的变化情况对比图。

具体实施方式

实施例1

实验于2017年8月3日至9月2日在中科院太湖站进行。实验共设计2个环境因子，即底质（岸泥、湖泥），鲫鱼规格为每尾5-8克。实验没有风浪，人为干扰等其他影响。

实施时采用以下步骤：

（1）分析目标水体中总氮含量（TN）、总磷含量（TP）、叶绿素a的浓度（Chl a）、无机悬浮物浓度（ISS）和总悬浮物浓度（TSS）；

（2）当ISS大于等于10mg/L且无机悬浮物浓度与总悬浮物的浓度比值大于等于50%时，削减水体中鲤鱼和鲫鱼中单尾重量大于等于5g的数量至5g/m³以下。

结果表明：在水体ISS浓度高于10mg/L时，表明底栖鱼类作用强烈，同时ISS浓度也与底质条件关系密切。不同处理对水体氮磷含量产生显著影响，在湖泥底质下，有鱼组的TN、DTN、TP、DTP均高于无鱼组，24g/m³、12g/m³、7g/m³密度鲫鱼水体TN浓度比无鱼组高70.67%、43.85%、36.65%，DTN浓度分别比无鱼组高30.46%、9.18%、9.82%，TP浓度分别升高111.75%、106.05%、86.25%，DTP分别升高95.38%、55.03%、76.6%，而岸泥底质中有鱼组的TN和TP显著高于无鱼组，DTN和DTP则差异不明显，岸泥底质下24g/m³、12g/m³、7g/m³密度鲫鱼水体TN浓度分别比无鱼组升高12.87%、47.7%、44.83%，TP分别升高40.74%、80.83%、105.64%。在有鱼处理中，随着鲫鱼密度升高，湖泥底质水体TN、DTN、TP、DTP浓度逐渐升高，岸泥底质水体TN、TP浓度呈降低趋势，鲫鱼扰动对岸泥水体DTN和DTP变化无明显影响；在不同底质方面，湖泥底质水体的TN、DTN、TP、DTP浓度均明显高于岸泥，这与湖泥氮磷含量高于岸泥，鲫鱼扰动更多氮磷释放到水体中有关。不同处理对水体叶绿素含量产生显著影响。在湖泥和岸泥底质中，有鱼处理下的水体叶绿素含量均高于无鱼，在有鱼处理中，随着鲫鱼密度升高，湖泥底质水体叶绿素浓度逐渐升高，岸泥底质水体叶绿素浓度呈降低趋势，湖泥底质24g/m³、12g/m³、7g/m³密度鲫鱼水体叶绿素浓度分别比无鱼水体升高239.81%、132.2%、122.56%，岸泥分别比无鱼升高138.65%、232.74%、264.03%；在不同底质方面，湖泥底质水体的叶绿素浓度高于岸泥，湖泥24g/m³、12g/m³、7g/m³密度鲫鱼及无鱼水体叶绿素分别高于岸泥201.86%、47.94%、29.61%、112%，这与湖泥水体营养盐浓度高于岸泥水体有关。

实施例2

实验设计为单因素实验，设置3组鲫鱼处理，无鱼对照；小规格组（2g/尾）、水体密度6g/m³；大规格组（5 g/尾）、水体密度6 g/m³。每组处理3个重复。每个桶顶部使用5 mm纱网进行遮盖，以防止幼鱼从桶中跳出。实验开始前1周，选取15株颜色亮绿、初始重量基本一致的苦草幼苗（每株叶片约5-6片，株高约为27±0.31 cm，总生物量为25±0.11 g）移植到每个桶中。各桶中放置一块聚乙烯（PE）板（8×10 cm）用以采集苦草叶片上的附着生物，PE板用细绳和螺帽垂直悬挂在水下35 cm处，与苦草方向一致。在实验过程中，水温保持在25.1℃至27.4℃的范围内，每个桶之间的最大温差不超过2℃。每隔三天用软质毛刷轻刷桶壁以抑制附着生物的生长，防止其与PE板上的附着生物和水中的浮游植物竞争光照和营养盐。每次采样结束后补加自来水（TN: 0.43 ± 0.05 mg L−1，TP: 0.006 ± 0.001 mg L−1）至初始水位，以补偿由于采样或蒸发造成的损失，保证稳定的水位。

实验一个月后，收集各桶内的苦草样品，并用清水彻底冲洗，以测定各个系统中苦草生物量，计算相对生长率，同时分析水体总氮、总磷、叶绿素、TSS与ISS。为使各处理间测定苦草湿重时的含水量保持一致，在称重之前，先将冲洗过的植物在吸水纸上放置10 min，之后用纸轻轻按压植物直到纸上再没有水印出现为止。

结果发现，水质指标方面：无鱼对照组中，总氮（1.1mg/L）、总磷（88μg/L）、叶绿素（15μg/L）、TSS（13.5mg/L）、ISS （4.1 mg/L），各指标与小规格鱼类组接近，总氮（1.3mg/L）、总磷（93μg/L）、叶绿素（11μg/L）、TSS（12.3mg/L）、ISS （4.3 mg/L），以及显著低于大规格鱼类组，总氮（2.1mg/L）、总磷（117μg/L）、叶绿素（45μg/L）、TSS（19.5mg/L）、ISS （12.3 mg/L）。水生植物生长指标方面：大规格组的苦草相对生长率为15.4±4.1 mg g-1 d-1，比小规格组（18.4±4.1 mg g-1 d-1）显著降低了16％和23％（p < 0.05）；无鱼组苦草相对生长速率（17.9±2.1 mg g-1 d-1）稍微小规格组，但统计分析无显著差别。因此，本研究表明，大规格鱼类组中，底栖杂食性鱼类对水质指标负面作用显著，小规格组对水质没有明显影响；对沉水植物生长的影响与鱼类规格有关，在一定鱼类密度条件下，小规格鱼类对植物生长有微弱促进作用，鱼类规格较大时抑制作用明显。

实施例3

无锡五里湖的生态修复示范工程，示范工程面积50000平方米，2010年5月开始施工，7月份生态修复区出现水体浑浊。在天气晴朗、无风、无人为干扰时测得水体TSS浓度为28mg/L，ISS浓度17mg/L，叶绿素浓度为25μg/L，TP浓度为100μg/L，TN浓度为2.3mg/L，水体透明度仅30厘米。随即，实施底栖鱼类削减，渔获物百分之九十为鲤鲫鱼（其中鲫鱼约60%），在鱼类削减结束12天后，水体透明度改善到90厘米以上，水质良好。

第二年7月份，再次发生水体浑浊现象，一个月后也就是8月份水体更加浑浊，并发现有水草残片漂浮。赶紧采集水样，测得水体ISS为25 mg/L与TSS为35 mg/L，ISS/TSS比值远大于50%。实施底栖鱼类削减，渔获物百分之九十为鲤鲫鱼（其中鲫鱼约70%），在鱼类削减结束35天后，沉水植物才得以恢复，水质逐渐好转。

可见，在发现水质变化后，应立即采样分析，并尽早采取正确的措施，才能尽快恢复水生态系统。

实施例4

无锡五里湖的生态修复示范工程，示范工程面积50000平方米，2010年5月开始施工，7月份生态修复区出现水体浑浊。在天气晴朗、无风、无人为干扰时测得水体TSS浓度为35mg/L，ISS浓度17mg/L，叶绿素浓度为60μg/L，TP浓度为170μg/L，TN浓度为2.6mg/L，水体透明度仅20厘米。随即，实施底栖鱼类削减，渔获物百分之九十为鲤鲫鱼，在鱼类削减结束15天后，水体透明度改善到80厘米以上，水质良好。

实施例5

泰州溱湖的生态修复示范工程，示范工程面积80000平方米，水深2米。2011年8月开始施工，到10月份时水质良好，透明度达到100cm左右。2012年4月份生态修复区出现水体浑浊，水色发绿。随即采集水样，测得水体TSS浓度为25 mg/L，ISS浓度11mg/L，ISS/TSS比值小于50%，水体透明度仅30厘米。随即，实施底栖鱼类削减，渔获物百分之三十为鲤鲫鱼（其中鲫鱼约50%）。在鱼类削减结束后，水体透明度改善有限，仅达到40厘米。

Claims

1.一种基于削减底栖鱼类维持清水型湖泊生态系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）分析湖泊中总氮含量、总磷含量、叶绿素a的浓度、无机悬浮物浓度和总悬浮物浓度；

所述条件二为：所述无机悬浮物浓度大于等于10mg/L；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法在实施前，还包括排除干扰因素的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述的干扰因素为：大雨天气、入湖的洪水事件、风浪事件或人类活动。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的风浪事件为：风速大于等于5m/s的风浪事件。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的人类活动为：种植水生植物或捕鱼。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的削减水体中底栖鱼类的数量的方法为：捕捞。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的底栖鱼类为鲤鱼或鲫鱼。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的削减水体中底栖鱼类的数量为：削减水体中单尾重量大于等于5g的鱼类。