劉燕山,谷先坤,唐晟凱,李大命,曾慶飛,陸建明,毛志剛,殷稼雯,陳輝輝,沈冬冬,何浩然,張彤晴,*

1 江蘇省淡水水產(chǎn)研究所,南京 210017 2 江蘇省內(nèi)陸水域漁業(yè)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210017 3 中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所,南京 210008 4 江蘇省太湖漁業(yè)管理委員會(huì)辦公室,蘇州 215104

轉(zhuǎn)變漁業(yè)發(fā)展方式,由經(jīng)濟(jì)漁業(yè)向生態(tài)漁業(yè)發(fā)展,是當(dāng)前大水面漁業(yè)正確的發(fā)展方向。東太湖位于太湖東南隅,是太湖的主要出水通道,有蓄積、排泄洪水、供水等重要功能,面積約13125 hm2,是長(zhǎng)江中下游典型的草型淺水湖泊,其年平均水位1.78 m,平均水溫17.1 ℃,水體容積約1.2×108m3,2018年出水量達(dá)31.1×108m3[1-2]。高密度圍網(wǎng)養(yǎng)殖是大水面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)漁業(yè)發(fā)展的有效技術(shù)之一,東太湖湖區(qū)圍網(wǎng)漁業(yè)養(yǎng)殖始于1984年,隨著養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展,規(guī)模不斷擴(kuò)大,至2007年養(yǎng)殖面積達(dá)到東太湖水體面積的85.30%[3]。大規(guī)模的圍網(wǎng)養(yǎng)殖不僅帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展,同時(shí)也帶來(lái)了水域生態(tài)環(huán)境惡化、生物資源破壞等一系列問(wèn)題[4]。2007年5月的“太湖藍(lán)藻事件”后,東太湖圍網(wǎng)面積被縮減至3000 hm2 [5],但仍未從根本上改善湖泊生態(tài)環(huán)境。為貫徹落實(shí)國(guó)務(wù)院和江蘇省人民政府對(duì)太湖水污染防治的重大決策,按照中央環(huán)保督查整改要求,2018年4月,政府決定全面拆除東太湖圍網(wǎng),至2019年4月初,圍網(wǎng)基本全部拆除。因此,為了向生態(tài)漁業(yè)發(fā)展,急需了解圍網(wǎng)拆除后東太湖的漁業(yè)資源狀態(tài),以及漁業(yè)資源與環(huán)境因子的關(guān)系。

生態(tài)系統(tǒng)受損后,其生物多樣性將會(huì)受到嚴(yán)重干擾[6- 7],魚(yú)類可以作為監(jiān)測(cè)的指示生物,通過(guò)魚(yú)類群落來(lái)評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的生物完整性[8- 11]。國(guó)內(nèi)有關(guān)魚(yú)類群落與環(huán)境因子的關(guān)系研究多集中在近海與河口[12- 17],內(nèi)陸江河較少[18- 19],而內(nèi)陸淺水型湖泊更是鮮有報(bào)道。2019年4月、7月和10月對(duì)圍網(wǎng)拆除后第一年內(nèi)的東太湖魚(yú)類群落和主要環(huán)境因子進(jìn)行了監(jiān)測(cè),了解東太湖的魚(yú)類群落結(jié)構(gòu)特征,分析其與主要環(huán)境因子的關(guān)系,以便為今后東太湖漁業(yè)資源的恢復(fù)、保護(hù)和管理等提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位設(shè)置與調(diào)查方法

2019年4月、7月和10月,在東太湖的近太浦河口、曾經(jīng)的主要養(yǎng)殖區(qū)、出湖口設(shè)置如圖1所示的4個(gè)站位進(jìn)行漁獲物和水樣的采集。在曾經(jīng)的養(yǎng)殖區(qū)(S1和S2)有一定量留存的水草分布,出湖口為敞水區(qū)(S3)幾乎沒(méi)有水草分布,近太浦河口(S4)零星分布,監(jiān)測(cè)站位的平均水深1.53 m,溶解氧7.02 mg/L,pH為7.83,透明度42 cm。每個(gè)站位均設(shè)置一條多目刺網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱刺網(wǎng))和三條地籠(一個(gè)網(wǎng)籠單元)。刺網(wǎng)規(guī)格：全長(zhǎng)300 m,分5種網(wǎng)目,其中有2 cm、3 cm、4 cm、7 cm、10.5 cm網(wǎng)目分別60 m。地籠網(wǎng)規(guī)格：中間部位為60個(gè)30 cm × 35cm的鋼筋框,兩端各有4個(gè)直徑為26.5 cm的鋼筋圈,鋼筋框間距為30 cm,鋼筋圈間距20 cm,進(jìn)魚(yú)口縱深22 cm,網(wǎng)目規(guī)格9 mm,全長(zhǎng)20 m。刺網(wǎng)和地籠均放置12 h(約為19:00至次日7:00)。對(duì)所采集的魚(yú)類進(jìn)行鑒定分類、稱量和計(jì)數(shù)。魚(yú)類的學(xué)名、分類地位及生態(tài)類型等以《太湖魚(yú)類志》[20]、《江蘇魚(yú)類志》[21]為主要依據(jù)。

采集漁獲物的同時(shí),利用哈希HQ40D多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)水溫(Tem)、溶解氧(DO)、pH等,SM- 5(5A)手持式測(cè)深儀測(cè)量水深(Dep),薩克斯盤(pán)測(cè)水體的透明度(SD),測(cè)量總磷(TP)、總氮(TN)、氨氮(NH4-N)、硝態(tài)氮(NO3-N)、磷酸鹽(PO4-P)、化學(xué)需氧量(COD)、和葉綠素a(Chla)等環(huán)境因子,樣品的采集、保存及分析參照《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊(cè)》[22]進(jìn)行。

圖1 東太湖魚(yú)類調(diào)查站位圖Fig.1 Sampling stations for the survey of the fishes in the East Taihu Lake圖中S1,S2,S3,S4代表調(diào)查站位

1.2 數(shù)據(jù)整理與分析

用Primer 5.2軟件,以各月份不同監(jiān)測(cè)站位魚(yú)類的生物量為原始矩陣,進(jìn)行四次方根轉(zhuǎn)換以后,利用等級(jí)聚類(Cluster)[28]和非度量多維尺度排序(NMDS)[29]分析各季節(jié)不同斷面魚(yú)類的組成特征。利用ABC(abundance-biomass comparison)曲線和W統(tǒng)計(jì)(W-statistic)描述群落穩(wěn)定性以及生物量/豐度的優(yōu)勢(shì)地位[30- 31]。采用單因子相似性分析(ANOSIM)研究不同月份組之間的群落種類組成的差異顯著性[29],SIMPER相似性百分比分析魚(yú)類群落的不同月份組內(nèi)相似性和組間差異性的貢獻(xiàn)率,造成各月份組內(nèi)群落結(jié)構(gòu)相似的典型種和造成組間群落結(jié)構(gòu)差異的分歧種,以及各魚(yú)種對(duì)組內(nèi)相似性和組間相異性的貢獻(xiàn)率[32]。

采用CANOCO 4.5軟件對(duì)各月份的魚(yú)類重量組成和環(huán)境因子進(jìn)行梯度分析,首先將各樣方的漁獲量組成數(shù)據(jù)取對(duì)數(shù)后進(jìn)行去趨勢(shì)對(duì)應(yīng)分析(DCA),根據(jù)分析結(jié)果中各排序軸長(zhǎng)度決定排序的模型(如排序軸長(zhǎng)度大于4,選擇單峰模型,反之,則選擇線性模型),由于本研究排序軸長(zhǎng)度均小于3,選擇線性模型的主成分分析(PCA)和冗余分析(RDA)兩種排序方法[13]。在RDA分析過(guò)程中,運(yùn)用蒙特卡羅檢驗(yàn)分析評(píng)價(jià)環(huán)境因子對(duì)魚(yú)類群落變化影響的顯著程度。

使用Excel 2010、SPSS 19.0軟件對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,不同監(jiān)測(cè)月份和站位間的差異利用單因素方差分析,顯著性水平為α=0.05。使用PRIMER 5.2、CANOCO 4.5和Adobe Illustrator CS6軟件繪圖,站位布設(shè)圖在ArcGIS 10.2軟件中完成。

2 結(jié)果和分析

2.1 魚(yú)類群落種類組成及優(yōu)勢(shì)種

調(diào)查期間,共監(jiān)測(cè)到東太湖魚(yú)類4目10科31屬39種,鯉形目魚(yú)類27種,占69.23%,鱸形目8種,占20.51%,鲇形目3種,占7.69%,鯡形目1種,占2.56%；鯉科魚(yú)類有26種,占據(jù)66.67%,優(yōu)勢(shì)明顯,其它各科種類數(shù)均不超過(guò)3種。魚(yú)類的生態(tài)類型：按洄游方式,定居性魚(yú)類分別占總數(shù)量和總質(zhì)量的52.64%和48.79%,河湖洄游性魚(yú)類分別占31.16%和28.17%,江海洄游性魚(yú)類分別占16.2%和23.04%；按棲息水層,中上層魚(yú)類分別占總數(shù)量和總質(zhì)量的59.19%和62.89%,中下層魚(yú)類分別占28.79%和27.04%,底層魚(yú)類分別占12.02%和10.07%；按食性,肉食性魚(yú)類分別占總數(shù)量和總質(zhì)量的32.87%和38.30%,雜食性分別占32.87%和28.38%,植食性分別占19.24%和18.82%,浮游生物食性分別占13.40%和11.49%,碎屑食性分別占1.62%和3.01%。魚(yú)類種類及生態(tài)類型詳見(jiàn)表1。

表1 調(diào)查中出現(xiàn)的魚(yú)類名錄及生態(tài)類型

2.2 東太湖魚(yú)類群落特征

各監(jiān)測(cè)站位在4月、7月、10月的魚(yú)類種類數(shù)、漁獲量、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)結(jié)果見(jiàn)表3。單因素方差分析表明,監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)不同站位間魚(yú)類的種類數(shù)、漁獲量、豐富度指數(shù)、均勻度指數(shù)和多樣性指數(shù)差異均不顯著(P>0.05)；除均勻度指數(shù)外,3個(gè)監(jiān)測(cè)月份間魚(yú)類的種類數(shù)、漁獲量、豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)均差異顯著(P<0.05),為4月>7月>10月。

表2 東太湖主要魚(yú)類Pinkas相對(duì)重要性指數(shù)

對(duì)魚(yú)類群落進(jìn)行等級(jí)聚類分析(Cluster)和非度量多維尺度排序(NMDS)分析(圖2)。Cluster分析結(jié)果表明,除10月份的1號(hào)點(diǎn)和3號(hào)點(diǎn)外,各樣方間的相似度在46.75%以上。相似性最高的兩個(gè)樣方為4月份的1號(hào)點(diǎn)和3號(hào)點(diǎn),相似度達(dá)到76.19%。NMDS分析結(jié)果與聚類分析相似度在50%以上的結(jié)果一致。Stress系數(shù)用來(lái)檢驗(yàn)NMDS結(jié)果的可信度[29]：當(dāng)Stress<0.1時(shí)結(jié)果具有較好的解釋意義,0.1≤Stress<0.2時(shí)結(jié)果具有一定的解釋意義,Stress≥0.2時(shí)結(jié)果不具解釋意義。本次檢驗(yàn)的Stress值為0.15,具有一定的解釋意義。

圖2 東太湖魚(yú)類群落結(jié)構(gòu)聚類和NMDS排序分析Fig.2 The dendrogram and the NMDS for the similarity matrix of fish community of the East Taihu LakeS1-04：4月S1站位 S1 in April；S2-04：4月S2站位 S2 in April；S3-04：4月S3站位 S3 in April；S4-04：4月S4站位 S4 in April；S1-07：7月S1站位 S1 in July；S2-07：7月S2站位 S2 in July；S3-07：7月S3站位 S3 in July；S4-07：7月S4站位 S4 in July；S1- 10：10月S1站位 S1 in October；S2- 10：10月S2站位 S2 in October；S3- 10：10月S3站位 S3 in October；S4- 10：10月S4站位 S4 in October

圖3 東太湖魚(yú)類豐度/生物量曲線 Fig.3 Abundance-biomass comparison curves of the fish in the East Taihu Lake

ABC法可以通過(guò)比較生物量和豐度曲線來(lái)分析不同干擾情況下魚(yú)類群落的反應(yīng)[30- 31]：在未受干擾的狀態(tài)下,生物量?jī)?yōu)勢(shì)度曲線在上方；中等干擾狀態(tài)時(shí),兩條曲線將相交；當(dāng)生物量的優(yōu)勢(shì)度曲線在下方,表明群落處于嚴(yán)重干擾。魚(yú)類ABC曲線顯示(圖3),東太湖魚(yú)類生物量和豐度曲線有不同程度的交叉重疊,W值為-0.006,故魚(yú)類群落處于中度干擾狀態(tài)。

表3 東太湖魚(yú)類種類、重量、豐富度、均勻度和多樣性指數(shù)

2.3 東太湖魚(yú)類群落與環(huán)境因子的關(guān)系

DCA排序結(jié)果如表4所示,第一軸最長(zhǎng)為2.39,解釋的物種變化率為21.3%,第一軸與環(huán)境因子的相關(guān)性較高(96.5%),四個(gè)排序軸的長(zhǎng)度均小于3,因此東太湖魚(yú)類群落參數(shù)對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)呈線性關(guān)系,適用線性模型[33]。

對(duì)群落進(jìn)行PCA分析(表5),前兩軸為主成分軸,解釋了53.3%的物種變化,利用10個(gè)環(huán)境因子的變化能解釋94.1%的魚(yú)類群落總變化。根據(jù)PCA分析結(jié)果,做物種—環(huán)境因子的排序圖4,可以看出總磷、溶解氧與第一軸正相關(guān)性較強(qiáng),溶解氧、pH與第二排序軸負(fù)相關(guān)性較強(qiáng)。

表4 魚(yú)類群落的DCA分析結(jié)果

表5 魚(yú)類群落的PCA分析結(jié)果

圖4 物種與環(huán)境因子的PCA雙序圖Fig.4 PCA graph of species and environment factorsTem(水溫),DO(溶解氧),Dep(水深),SD(透明度),TP(總磷),TN(總氮),磷酸鹽(PO4-P)、COD(化學(xué)需氧量),Chla(葉綠素a)

圖5 基于RDA分析的總磷對(duì)主要魚(yú)類分布影響圖Fig.5 TP-main species biplot based on RDA analysis

圖6 除總磷外的其它環(huán)境因子與魚(yú)類群落關(guān)系圖 Fig.6 Other environment factors-main species biplot based on RDA analysis with TP as covariable

3 討論

3.1 魚(yú)類群落結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)記載,歷史上太湖共有魚(yú)類107種[20],朱松泉等[34]在2002—2006年的調(diào)查中共監(jiān)測(cè)到60種,毛志剛等[35]于2009—2010年捕獲到魚(yú)類50種。然而,針對(duì)東太湖魚(yú)類的調(diào)查,未見(jiàn)報(bào)道。本文采集到東太湖魚(yú)類39種,其中鯉科魚(yú)類種類數(shù)占比66.67%,均為太湖常見(jiàn)魚(yú)類物種。魚(yú)類種類數(shù)遠(yuǎn)低于20紀(jì)90年代的60多種[36],僅為太湖歷史魚(yú)類總種類的36.44%,且低于2013—2014年太湖流域河流的46種[35]；鯉科種類占比與太湖魚(yú)類相當(dāng)(64%)[35],高于太湖流域河流的56.52%[37]。定居性魚(yú)類為東太湖的主要魚(yú)類,而受建造閘壩等的影響,洄游性魚(yú)類非常少,未發(fā)現(xiàn)尖頭鲌(Culteroxycephaloides)、鱤(Elopichthysbambusa)等河湖洄游性魚(yú)類,以及日本鰻鱺(Anguillajaponica)等江海洄游性魚(yú)類,而僅有的江海洄游性魚(yú)類刀鱭、子陵吻蝦虎魚(yú)(Rhinogobiusgiurinus)和須鰻蝦虎魚(yú)(Taenioidescirratus)也適應(yīng)了這里的生態(tài)環(huán)境并能夠繁殖,演變成了次生的定居性魚(yú)類[20,27,34- 35]。從食性上看,主要為雜食性和肉食性魚(yú)類,可能是因?yàn)殡s食性魚(yú)類食物種類多樣,生態(tài)位較寬,適應(yīng)環(huán)境能力較強(qiáng)[38]；而肉食性魚(yú)類中主要是刀鱭、紅鰭原鲌、黃顙魚(yú)等攝食小魚(yú)、小蝦、小型軟體動(dòng)物、水生昆蟲(chóng)等的種類[20- 21],這也與東太湖的資源現(xiàn)狀相適應(yīng)。

魚(yú)類小型化已成為內(nèi)陸江河、水庫(kù)、湖泊等的一種常態(tài)[27,35,37- 41],按照初次性成熟小于2齡、最大體長(zhǎng)小于24 cm的魚(yú)類劃為小型魚(yú)類的標(biāo)準(zhǔn)[39],東太湖主要種魚(yú)類中除鳙、鯉外,均為小型魚(yú)類,表明東太湖魚(yú)類呈現(xiàn)小型化。這可能是由于湖區(qū)長(zhǎng)期大范圍的高密度圍網(wǎng)養(yǎng)殖等人類活動(dòng)擠壓了魚(yú)類在自然水域的生存空間,以及受水質(zhì)污染、湖泊沼澤化、藍(lán)藻水華等水環(huán)境問(wèn)題的影響[1,42]。

4月、7月和10月東太湖的平均多樣性指數(shù)分別為3.257,2.340和2.135,在一般指數(shù)范圍(1.5—3.5)之內(nèi)[43],說(shuō)明魚(yú)類群落多樣性處于一般水平。4月魚(yú)類的種類數(shù)、漁獲量、豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)均較大,這是由于4月采樣正值東太湖圍網(wǎng)基本拆除之后,魚(yú)類生存空間增大,活動(dòng)增強(qiáng),被捕獲幾率增加,故捕獲種類和漁獲量也較多,至7月和10月逐漸趨于平穩(wěn)。此外,捕撈漁具的使用也會(huì)相應(yīng)的影響監(jiān)測(cè)魚(yú)類的多樣性指數(shù)[27,35],主動(dòng)型漁具(如拖網(wǎng)、高踏網(wǎng)等)多捕撈游泳能力較弱的魚(yú)類(如刀鱭),而被動(dòng)型漁具(魚(yú)籪、地籠、刺網(wǎng)等)更容易受水流、天氣等外界因素的影響,而本研究所用漁具均屬被動(dòng)型網(wǎng)具。

3.2 魚(yú)類群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子關(guān)系

去除總磷,分析其它環(huán)境因子對(duì)魚(yú)類群落的影響,表明pH和溶解氧對(duì)魚(yú)類群落的第一軸和第二軸影響最大。監(jiān)測(cè)期間東太湖水體的pH值在7.06—8.20之間,呈中性至弱堿性,刀鱭與東太湖pH的變化呈正相關(guān),而長(zhǎng)須黃顙魚(yú)、黃顙魚(yú)、興凱鱊等呈負(fù)相關(guān)。有研究表明水體的pH值變化會(huì)對(duì)魚(yú)類的攝食、生長(zhǎng)等造成一定的影響,也會(huì)影響魚(yú)類的感官、代謝、呼吸等生理過(guò)程[50- 51]。溶解氧與東太湖似鳊、鯉、紅鰭原鲌等相關(guān)性較強(qiáng)。受季節(jié)、圍網(wǎng)拆除等因素影響,湖區(qū)4月水草植被較少,7月較繁茂,10月一般,然而7月水溫較高(30.8℃)、水中含有大量藍(lán)藻,而4月(21.9℃)和10月(20.5℃)水溫較適宜,再加上圍網(wǎng)養(yǎng)殖殘留在沉積物中的有機(jī)物降解消耗等,導(dǎo)致水中溶解氧的含量在7月較低(5.2 mg/L)、4月最高(8.6 mg/L)。因此,溶解氧也是季節(jié)、水溫、底質(zhì)沉積物等因素綜合影響的表現(xiàn)。

4 結(jié)論與建議