馬卓犖,胡良和, 蔣任飛,王 賽

(1.中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)有限公司,廣東 廣州 510610;2.水利部珠江水利委員會(huì)水生態(tài)工程中心,廣東 廣州 510610;3.海南大學(xué)南海海洋資源利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,海南 ?？?570228)

關(guān)鍵字：魚類;群落健康;河流健康評(píng)價(jià);東江下游

東江是珠江水系干流之一,是粵港澳大灣區(qū)重要的水源地和生態(tài)廊道。東江干流自博羅縣觀音閣起為下游河段,至東莞市石龍鎮(zhèn)分北干流和南支流,經(jīng)東江三角洲入獅子洋,最終匯入珠江口,沿程有增江、石馬河等支流匯入。增江是東江右岸一級(jí)支流,發(fā)源于新豐縣七星嶺,于廣州市增城區(qū)官海口匯入東江,全長203 km;派潭河為增江一級(jí)支流,河長36 km。石馬河是東江左岸一級(jí)支流,發(fā)源于深圳寶安大腦殼山,河長73.5 km,于東莞市橋頭鎮(zhèn)匯入東江。東江三角洲由東江沖積發(fā)育而成,以主要水道河汊為骨架,現(xiàn)已建成多個(gè)聯(lián)圍,圍內(nèi)水系發(fā)達(dá)、河網(wǎng)密布,內(nèi)河涌多通過水閘與外江水道相連。

東江下游地貌以丘陵、平原和三角洲為主,由于地勢平緩、土地肥沃,歷史上是著名的魚米之鄉(xiāng)。近現(xiàn)代以來,東江下游區(qū)域發(fā)展迅速,現(xiàn)已成中國重要的制造業(yè)基地。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人口聚集的同時(shí),由于未足夠重視環(huán)境問題,大量污水未經(jīng)處理直接排放,導(dǎo)致東江下游區(qū)域內(nèi)的河流普遍受到了污染[1],甚至出現(xiàn)了較多的黑臭水體[2]。與此同時(shí),水利工程建設(shè)和城鎮(zhèn)化開發(fā)等人為活動(dòng)破壞了河流天然生境,造成河流生態(tài)系統(tǒng)急劇退化。魚類作為河流生態(tài)系統(tǒng)的頂級(jí)群落,受到了水質(zhì)污染和生境被破壞的劇烈沖擊[3]。

通過開展河流魚類群落調(diào)查,可以摸清河流水生態(tài)健康狀況,為制定水生態(tài)修復(fù)對(duì)策提供基礎(chǔ)參考。近年來東江水系魚類群落的研究主要集中在干流[4-5],而對(duì)支流尤其是受人類活動(dòng)影響較大的東江下游區(qū)域內(nèi)的支流關(guān)注較少。本次對(duì)東江下游區(qū)域河流的魚類群落開展調(diào)查,評(píng)價(jià)群落健康狀況,并分析其與水質(zhì)因子的關(guān)系,找出影響魚類群落健康的關(guān)鍵因素,以期為制定流域魚類群落恢復(fù)計(jì)劃和生態(tài)環(huán)境治理策略提供參考。

1 材料與方法

1.1 采樣位點(diǎn)

2020年3月,調(diào)查了東江下游區(qū)域內(nèi)15個(gè)河流位點(diǎn),涵蓋東江三角洲、增江、石馬河、茅洲河等小流域,涉及廣州、深圳、東莞3地(圖1)。15個(gè)調(diào)查位點(diǎn)所屬的河流(河段)代表了不同程度的污染和開發(fā)建設(shè)強(qiáng)度,同時(shí)也包含了山區(qū)、平原、河網(wǎng)等不同類型的地理屬性(表1)。

表1 各采樣位點(diǎn)基本情況

注:S1—增江;S2—派潭河大封門;S3—派潭河?xùn)|洞村;S4—派潭河派潭鎮(zhèn);S5—觀瀾河;S6—廈坭河;S7—龍尾河;S8—沙涌;S9—新民排渠;S10—大沙河;S11—鷗涌;S12—冼沙五支渠;S13—利是陂水;S14—清溪河;S15—鹿嘴河。

1.2 樣品采集與鑒定

在采樣位點(diǎn)上下游各500 m的河長范圍內(nèi),采用三重流刺網(wǎng)(網(wǎng)口孔徑3、2、1 cm,各5張,網(wǎng)長50 m,網(wǎng)高1.2 m)、定置陷阱網(wǎng)(網(wǎng)孔口徑1 cm,網(wǎng)長15 m,網(wǎng)高和網(wǎng)寬均為0.3 m)對(duì)調(diào)查區(qū)域魚類樣品進(jìn)行采集,每個(gè)位點(diǎn)連續(xù)3 d不再發(fā)現(xiàn)新種后更換采樣點(diǎn)。采樣區(qū)域包括不同的生境條件,如淺灘、急流、深潭、水生植物密集區(qū)等,以增加魚類采樣的代表性。魚類標(biāo)本采集后,種類鑒定參考《廣東淡水魚類志》[6]《珠江魚類志》《東江流域水環(huán)境與水生態(tài)研究》[8]《東江魚類生態(tài)及原色圖譜》[9]《珠江水系魚類原色圖集(廣東段)》[10]和《珠江魚類圖鑒》[11]等文獻(xiàn)資料。在每個(gè)位點(diǎn)同步進(jìn)行了水質(zhì)采樣,使用有機(jī)玻璃采水器采集表層和底層混合水樣,運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后4℃保存,于24 h內(nèi)開展監(jiān)測分析實(shí)驗(yàn)。監(jiān)測分析方法按照《水和廢水監(jiān)測方法》(第四版)[12],指標(biāo)有化學(xué)需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH3-N)和總磷(TP),水質(zhì)類別評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。

1.3 分析評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)魚類群落健康的指標(biāo)參考相關(guān)研究及指南[13-15],采用反映魚類群落結(jié)構(gòu)特征的生物多樣性指數(shù),包括豐富度指數(shù)(dM)和香農(nóng)-威納指數(shù)(H′)。

1.3.1豐富度指數(shù)

(1)

式中S——采樣位點(diǎn)內(nèi)剔除外來物種后的魚類種數(shù);N——采樣位點(diǎn)內(nèi)所有魚類個(gè)體的數(shù)量。

1.3.2香農(nóng)-威納指數(shù)

(2)

式中n——總個(gè)體數(shù);S——種類數(shù);ni——第i種魚類個(gè)體數(shù)。

1.3.3評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參考《廣東省2021年河湖健康評(píng)價(jià)技術(shù)指引》[15],根據(jù)指標(biāo)結(jié)果劃分為健康、亞健康、不健康、劣態(tài)4種狀態(tài),見表2。

表2 魚類群落健康狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.4數(shù)據(jù)處理

文中所用統(tǒng)計(jì)分析在SPSS 23中完成,繪圖分析采用Origin Pro 9.1和Microsoft Excel 2013。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)

水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明:S1、S2、S3、S4、S11、S14、S15的水質(zhì)良好,屬于地表水Ⅱ—Ⅲ類;S5、S6、S13水質(zhì)一般,屬于地表水Ⅳ—Ⅴ類;S7、S8、S9、S10、S12水質(zhì)較差,全部為劣Ⅴ類,尤其是S12位點(diǎn),水體表觀黑臭,各項(xiàng)污染物濃度均很高。劣Ⅴ類水體中,最普遍的超標(biāo)因子為TP(表3)。

表3 各采樣位點(diǎn)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果 單位:mg/L

2.2 魚類種類組成

本次調(diào)查共發(fā)現(xiàn)魚類50種,隸屬于7目19科43屬,魚類物種組成見圖2和表4。其中鯉形目2科21屬25種,占本次調(diào)查魚類物種總數(shù)的50%;脂鯉目1科1屬1種,占本次調(diào)查魚類物種總數(shù)的2%;鱸形目7科10屬15種,占本次調(diào)查魚類物種總數(shù)的30%;鲇形目4科4屬5種,占本次調(diào)查魚類物種總數(shù)的10%;鳉形目為2科2屬2種,占本次調(diào)查魚類物種總數(shù)的4%;合鰓魚目為1科1屬1種,占本次調(diào)查魚類物種總數(shù)的2%;鯡形目為1科1屬1種,占本次調(diào)查魚類物種總數(shù)的2%。外來魚類有10種,分別為麥瑞加拉鯪Cirrhinusmrigala、露斯塔野鯪Labeorohita、條紋鯪脂鯉Prochiloduslineatus、齊氏羅非魚Coptodonzillii、尼羅羅非魚Oreochromisniloticus、莫桑比克羅非魚Oreochromismossambicus、大口黑鱸Micropterussalmoides、下口鲇Hypostomusplecostomus、革胡子鯰Clariasgariepinus、食蚊魚Gambusiaaffinis。

表4 各位點(diǎn)魚類樣品種類名錄

圖2 魚類種數(shù)組成

與20世紀(jì)80年代東江魚類調(diào)查資料相比[16],有27種為本次調(diào)查新增,除9種為外來魚類外,新增非外來魚類較多屬于喜好生活在溪流環(huán)境的種類,如鰕虎魚科、銀鮈、大眼卷口魚、月鱧和越南隱鰭鯰等。這主要因?yàn)?0世紀(jì)80年代調(diào)查的范圍為東江干流,而本次調(diào)查的位點(diǎn)屬于東江下游的支流或山溪,因此相比前者新發(fā)現(xiàn)了多種棲息于小河溪流中的魚類。

從各位點(diǎn)的魚類物種豐度來看(圖3),S4發(fā)現(xiàn)的魚類種數(shù)最多,共有20種;其次為S11和S14,分別有19種和18種;S10僅發(fā)現(xiàn)有1種魚類,黑臭水體位點(diǎn)S12則未發(fā)現(xiàn)有魚類存在。從各類群的分布情況來看,鯉形目、鱸形目、鲇形目和鳉形目廣泛分布于各個(gè)位點(diǎn);合鰓魚目僅在S4位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)1種,為黃鱔;脂鯉目僅在S8位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)1種,為條紋鯪脂鯉;鯡形目僅在S15位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)1種,為斑鰶。在有魚類存在的14個(gè)位點(diǎn)中,有13個(gè)位點(diǎn)出現(xiàn)了外來魚類,只有S2位點(diǎn)未發(fā)現(xiàn)外來魚類。通過計(jì)算外來魚類個(gè)體數(shù)量占該位點(diǎn)全部漁獲數(shù)量的比例可知(圖4),S1、S2、S3、S4、S6、S11、S15的外來魚類個(gè)體數(shù)量占比較低,均不超過40%。S5、S7、S8、S9、S10、S13、S14的外來魚類個(gè)體數(shù)量占比較高,均超過60%,其中S10位點(diǎn)采集的魚類全部為外來物種,未發(fā)現(xiàn)有本土魚類。

圖3 各位點(diǎn)魚類物種豐度

注:由于S12位點(diǎn)未采集到魚類,故未統(tǒng)計(jì)其外來魚類個(gè)體數(shù)量占比。

2.3 魚類多樣性指數(shù)

香農(nóng)-威納指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明多個(gè)位點(diǎn)魚類群落的健康狀況不佳(表5),僅S3、S4、S11和S14共4個(gè)位點(diǎn)為健康。而豐富度指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明各位點(diǎn)魚類群落的健康狀況更差,只有S4為健康,劣態(tài)的位點(diǎn)則有7個(gè),不健康或劣態(tài)的位點(diǎn)占比達(dá)到73.3%。其中S7、S8、S9、S10、S12這幾個(gè)位點(diǎn)的水質(zhì)均為劣Ⅴ類,其豐富度指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果全部為劣態(tài)。

表5 魚類多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果

2.4 魚類多樣性指數(shù)與水質(zhì)因子關(guān)系

將各位點(diǎn)魚類豐富度指數(shù)和香農(nóng)-威納指數(shù)與主要水質(zhì)污染因子進(jìn)行相關(guān)性分析(表6),結(jié)果表明:豐富度指數(shù)與CODCr、BOD5和TP呈現(xiàn)出極顯著的負(fù)相關(guān)性(P<0.01);香農(nóng)-威納指數(shù)與CODCr呈現(xiàn)出極顯著的負(fù)相關(guān)性(P<0.01),與BOD5和TP呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)性(P<0.05);而NH3-N與豐富度指數(shù)、香農(nóng)-威納指數(shù)均未表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性。

表6 魚類多樣性指數(shù)與水質(zhì)因子的相關(guān)性分析

2.5 外來魚類與水質(zhì)因子關(guān)系

外來魚類個(gè)體數(shù)量占比與TP呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性(P<0.01),與CODCr、BOD5和NH3-N呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性(P<0.05),見表7。這揭示了在污染水體中,外來魚類相比本土魚類更具競爭優(yōu)勢。

表7 外來魚類個(gè)體數(shù)量占比與水質(zhì)因子的相關(guān)性分析

3 討論

本次魚類群落健康評(píng)價(jià)結(jié)果表明,東江下游河流大部分位點(diǎn)健康狀況不佳,并且魚類群落健康狀況與CODCr、BOD5、TP等水質(zhì)污染因子呈現(xiàn)出顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)性。水體污染會(huì)導(dǎo)致魚類的性腺、胚胎發(fā)育及神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育受到嚴(yán)重影響[17-18],從而使得部分魚類從污染的河流中消失,魚類多樣性減少。河流中的污染物主要來自于生活污水、工業(yè)廢水、畜禽養(yǎng)殖排放及農(nóng)業(yè)面源[19],加強(qiáng)城鄉(xiāng)污染管控、削減入河污染物量,是恢復(fù)河流魚類群落健康的有效措施。

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn),在河流渠化、硬質(zhì)化較嚴(yán)重的位點(diǎn),即使水質(zhì)未受到明顯污染,其魚類種類數(shù)和群落健康狀況也均不如保留較多天然生境的河流位點(diǎn)。這可能是因?yàn)檫m宜且多樣性的棲息地對(duì)魚類群落健康同樣重要,而水利工程建設(shè)、城鎮(zhèn)化開發(fā)等人為活動(dòng)侵占了河流生態(tài)空間[20],對(duì)駁岸、河床進(jìn)行了硬質(zhì)化改造,修建的水壩、閘等設(shè)施阻斷了棲息地的連通性[21],均會(huì)導(dǎo)致魚類群落健康受損。因此,為了促進(jìn)河流魚類多樣性恢復(fù),既要削減入河污染物量,同時(shí)也需要消除閘壩阻隔效應(yīng)[22],恢復(fù)多樣性的魚類棲息地。

外來魚類在本次調(diào)查的大部分位點(diǎn)均有發(fā)現(xiàn),甚至個(gè)別位點(diǎn)采集到的樣品全部為外來魚類。對(duì)比歷史魚類調(diào)查結(jié)果,20世紀(jì)80年代東江僅發(fā)現(xiàn)1種外來魚類(食蚊魚),在21世紀(jì)10年代東江惠州段發(fā)現(xiàn)有5種[4],東莞段發(fā)現(xiàn)有9種[23],而本次發(fā)現(xiàn)有10種,外來魚類種類數(shù)量呈現(xiàn)出上升的趨勢。本次調(diào)查還發(fā)現(xiàn)外來魚類個(gè)體數(shù)量占比與水質(zhì)污染因子存在顯著或極顯著的正相關(guān)性,推測是由于部分外來魚類耐受污染能力較強(qiáng),在水體受污染的情況下更具有競爭力,從而進(jìn)一步擠占了本土魚類的生存空間。面對(duì)外來魚類對(duì)東江流域水生態(tài)系統(tǒng)入侵愈發(fā)嚴(yán)重的問題,亟需采取科學(xué)的手段進(jìn)行管理和防控[24]。

魚類多樣性指數(shù)近年來在河湖健康評(píng)價(jià)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用[25],本次參考相關(guān)研究及指南,選用了豐富度指數(shù)和香農(nóng)-威納指數(shù)2種評(píng)價(jià)方法。其中豐富度指數(shù)在計(jì)算時(shí)剔除了外來物種,實(shí)際參與計(jì)算的種類數(shù)減少,使得豐富度指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果比香農(nóng)-威納指數(shù)較差,但也正因?yàn)榕懦送鈦砦锓N的干擾,能更真實(shí)地反映出本地魚類群落健康狀況。

4 結(jié)論

a)調(diào)查了東江下游區(qū)域15個(gè)河流位點(diǎn),共發(fā)現(xiàn)魚類50種。魚類多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示大部分位點(diǎn)的魚類群落健康狀況不佳。水質(zhì)污染影響到魚類群落健康,其中CODCr、BOD5、TP的影響較顯著。此外,河流被侵占、硬質(zhì)化改造、建設(shè)閘壩攔河設(shè)施等破壞棲息地的行為也對(duì)魚類群落造成了不利影響。

b)大部分調(diào)查位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有外來魚類,種類共計(jì)有10種,且在受污染河流中外來魚類更占據(jù)優(yōu)勢。

c)下一步需要從改善河流水質(zhì)、恢復(fù)魚類棲息地多樣性與連通性以及加強(qiáng)外來魚類管理防控等多方面入手,制定科學(xué)的治理對(duì)策及管理措施,推動(dòng)流域魚類保護(hù)與恢復(fù)工作。