梯级开发鱼类洄游通道恢复决策支持系统构建-以湘江干流梯级开发为例

河流梯级水电开发是我国在未来一段时间应对能源需求与结构问题的重要手段,如何缓解其对渔业资源的影响成为决策者不能回避的难题。本研究尝试将决策支持系统技术应用到这一领域,为鱼类洄游通道的恢复工作提供决策辅助。研究以湘江干流梯级开发为例,分析了梯级开发鱼类洄游通道恢复所面临的问题,构建了以空间基础数据库、决策模型库、知识库以及人机交互平台为基础的湘江干流鱼类洄游通道恢复决策支持系统。系统通过对湘江干流梯级开发的辅助决策,展现了良好的实用性。     

长江中下游干流环境DNA样本鱼类物种检测的初步研究

为开发适用于长江鱼类的环境DNA检测体系,在长江中下游干流24个采样点同步采集水样,抽滤后提取环境DNA,利用线粒体细胞色素B简并引物进行PCR扩增,扩增产物克隆测序得到419条序列,通过在Gen Bank核酸序列数据库进行BLAST序列比对确定物种信息,从来源于17个采样点的115条匹配成功的序列中,共检测到10种鱼类序列,代表15种鱼类。     

长江中下游生态护坡坡面植被分布特征

基于防洪、安全、生态等方面的考虑,长江中下游航道整治工程中大多数采用生态护坡结构,达到了稳定航道兼顾生态保护的目的,但工程运行后期的坡面植被并没有呈现出预想状态。为探究施工后的坡面植被分布特征及其成因,于2019年5月（洪水来临前）和10月（洪水淹没后）开展了2次系统调查,设置9个生态护坡样地,每个样地内按坡面高程划分3个高程区域（护坡下缘、中间高程、护坡上缘）。结果表明,坡面植被多呈斑块化,尤其是生态护坡下缘区域。共调查到维管束植物77种,其中禾本科、菊科、豆科植物种类数较多。植物群落以草本植物为主,一年生草本植物和多年生草本植物种类数相近,分别为35种和32种。不同高程区域,生态护坡植被种类差异明显,生态护坡下缘区域,以双穗雀稗、蒌蒿、水蓼等为主,生态护坡上缘区域以芦苇、狗牙根、牛鞭草等为主。洪水淹没前后植物优势度发生了很大变化。洪水淹没后,低高程区域植被覆盖度下降明显,很多样地优势种尤其是一年生草本植物优势度下降或消失。生态护坡工程是否成功,如何筛选植物和滞留土壤是关键。建议优先选用狗牙根、牛鞭草、双穗雀稗和芦苇等既耐水淹且根系发达的植物。与生态护坡砖型护坡相比,钢丝网格型护坡缝隙复杂、数量多、微生境复杂度更高。     

鄱阳湖通江水道翘嘴鲌(Culter alburnus)的生物学参数估算

利用2012年3月-2013年2月在鄱阳湖通江水道进行的定置网渔获物调查的数据,运用软件FiSAT II对翘嘴鲌(Culter alburnus)的生长参数以及种群补充模式进行了估算。结果显示,鄱阳湖通江水道翘嘴鲌体长范围为93-645 mm;体长(L, mm)和体重(W, g)的关系式为W = 0.9×10-5L3.029 (R2=0.975, n = 317),von Bertalanffy生长方程的各参数：渐近体长L∞= 677.25 mm,生长系数K= 0.140,理论生长起点年龄t0 = -0.854。总死亡系数Z=1.514/a,自然死亡系数M=0.173/a,捕捞死亡系数F = 1.341/a。鄱阳湖通江水道翘嘴鲌开发率E=0.886,资源处于过度利用状态。种群补充模式表明,鄱阳湖通江水道翘嘴鲌种群补充期在4–8月。因此,建议适当延长鄱阳湖的禁渔期,以利于其资源的恢复与保护。     

赣江中下游浮游植物群落结构及其水质生物学评价

为了探究赣江中下游浮游植物群落结构的季节变化,为渔业资源可持续利用、水质监测及生物多样性保护提供参考,2016年10月(秋季)、2017年1月(冬季)、4月(春季)和7月(夏季),对赣江中下游浮游植物群落结构进行季度调查。结果表明,赣江中下游共记录浮游植物5门、55属、95种。其中,绿藻门44种,占总浮游植物种类的46.0%;硅藻门29种,占30.5%;蓝藻门15种,占16.0%。浮游植物密度为82.3×104~906.0×104个/L,平均值为315.0×104个/L。生物量为0.43~1.26mg/L,平均值为0.69mg/L。赣江支流浮游植物的平均密度和生物量(546.0×104个/L,1.07mg/L)均高于干流(212.0×104个/L,0.52mg/L)。干流主要优势种为小席藻(Phormidium tenue)、颗粒直链藻(Melosira granulata)、卵形隐藻(Cryptomonas ovata)和尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta);支流主要优势种为小席藻、微小平裂藻(Merismopedia tenuissima)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)和水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)。浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Margalef丰富度指数(D)的年均值分别为1.87和0.94,干流的H′值高于支流,而干流的D值低于支流。研究显示,赣江中下游水域均受到不同程度的污染,干流的污染程度比支流更为严重。     

长江下游浅水湖泊石臼湖鱼类资源现状及变化趋势

根据2012-2013年对石臼湖水质和鱼类资源开展的2次调查数据,研究石臼湖水质、鱼类资源现状及演变趋势。采用水质单因子评价方法、营养状态质量指数,结合经济合作与发展OECO富营养湖泊判断标准,研究石臼湖、姑溪河、塘沟河、清水河的水质和富营养化状况;通过商业捕捞的渔获物调查,收集石臼湖和姑溪河鱼类资源数据,分析河网区鱼类种类组成、渔获物结构等渔业资源现状。结果表明,石臼湖及毗邻水域存在一定程度的水污染,且湖区受水量变化影响低于河流区,总体水质状况符合地表水环境质量Ⅲ~Ⅳ类,为富营养状态。石臼湖分布鱼类110种,2012-2013年共调查到54种;其中,石臼湖38种,固城湖33种,姑溪河51种。石臼湖、固城湖和姑溪河主要经济鱼类(数量和重量均超过1%的种类)分别有13、11和9种。石臼湖鱼类主要以鲤[Cyprinus(Cyprinus)carpio]、鲫(Carassius auratus)、鲇(Silurus asotus)等适应静、缓流生境的鱼类为主,并以歺又鱼(Hemiculter leucisculus)、鲫、棒花鱼(Abbotina rivularis)等小型鱼类或小规格个体鱼类(1 000 g)为主;湖区天然渔业资源呈衰退趋势,由于和长江下游干流相通,姑溪河鱼类种类数高于湖区,但其生物量远低于湖区;渔业资源的分布状况与水质状况无明显相关性,与河湖的连通性有关;受枯水期水量偏少、上游和周边来水污染以及高密度水产养殖的影响,石臼湖水质出现氮、磷和有机污染物超标等问题。宜采取源头控污、限制养殖、渔民转产以及人工增殖等措施,保护石臼湖水质,恢复天然渔业资源。     

湟水流域水生态保护与修复研究

研究湟水流域水生态现状和保护与修复措施,加强湟水流域水生态保护,维持黄河尤其是黄河上游流域及青藏高原和黄土高原-川滇生态屏障生态安全。湟水干流、大通河梯级开发集中,河流纵向连通性遭到严重破坏,且大部分水电站是引水式小水电站,枯水期水电站下游河道脱流现象严重,河流水流连续性及横向连通性遭到破坏,河流生态功能严重下降。根据国家及黄河流域对湟水流域生态保护定位及要求,在湟水流域水生态状况评价及问题识别的基础上,明确各区域(河段)水生态保护目标,提出了湟水上中下游水生态保护与修复总体布局、重要断面生态需水指标及保障措施和重要湿地、重要鱼类栖息地等保护与修复措施体系。     

长江中下游地区湖泊中蓝藻及其与氮磷浓度的关系

根据对长江中下游地区30个浅水湖泊的调查,分析了蓝藻的群落结构特征及其与环境中氮磷浓度的关系。研究显示蓝藻生物量生长季节比非生长季节高很多,生长季节最大值出现在三角湖(5.719 mg/L),最小值出现在天鹅洲(0.001 mg/L)。半通江湖泊蓝藻生物量高于其他类型湖泊;生长季节,蓝藻生物量占浮游植物总生物量比例在半通江湖泊和城郊湖泊均大于40%,而在通江湖泊和城市湖泊均不到20%;半通江湖泊最大,之后依次为城郊湖泊、通江湖泊和城市湖泊。氮磷比无论生长季节还是非生长季节在大部分湖泊均低于40。对蓝藻优势类群与氮磷浓度进行Pearson相关性分析结果显示,在生长季节仅集胞藻属(Synechocystis)与总磷极显著正相关(P0.01);在非生长季节,集胞藻属与氨氮、亚硝酸盐氮、总磷极显著正相关(P0.01),与硝酸盐氮显著相关(P0.05),蓝纤维藻属(Dactylococcopsis)与氨氮、亚硝酸盐氮、总磷极显著正相关(P0.01)。     

汉江中下游河流健康综合评价研究

汉江中下游地处湖北省经济社会发展的核心地带,是受水利工程建设开发影响较突出的区域。以该河流为研究区域,针对水电梯级开发程度较高以及地域社会经济发展所带来的生态环境影响,采用资料调查与现场监测的方法,整理分析了2011年前后研究河流水文水资源、物理结构、水质状况、水生生物以及社会经济等方面的相关资料,从水文情势、水环境、水生态及社会服务等方面综合诊断河流健康存在的问题,提出了受人类活动强烈干扰河流的健康评估体系。参考河流健康评价相关研究成果,结合河流生态环境特点,在对比分析了多种河流生态完整性状况和社会服务功能评价因子类型的基础上,确定了具体评价指标及其指数,利用层次分析原理和方法确定参评指标的权重。结果表明,研究河段生态完整性赋分为63.7分,虽然处于健康状态,但已接近亚健康,其中物理结构和水生生物健康状况相对较差,主要环境影响因素为河流连通阻隔较严重、河岸带状况欠佳以及底栖动物种类较为稀少;社会服务功能赋分为78.3分,基本处于较理想状态,河流综合健康赋分为67.8分,总体处于健康状态。经敏感性分析,该综合评价体系在河流研究中具有较好的适用性。     

汉江中下游底栖动物群落结构特征研究

2011年7月(丰水期)、10月(平水期)和2012年4月(枯水期)对汉江中下游段底栖动物进行调查。共采集到底栖动物57种,隶属4门7纲15目31科,其中水生昆虫31种、寡毛类3种、软体动物13种、其他类群10种。常见种为钩虾(Gammaridae sp)、长臂虾种1(Palaemonidae sp1)、匙指虾(Atyidae sp)、苏氏尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi)、梨形环棱螺(Bellamya purificata)、方格短沟蜷(Semisulcospira cancellata)和椭圆萝卜螺(Radix swinhoei)。检出物种数排序为枯水期丰水期平水期,中游段检出的物种数(50种)明显多于下游段(22种),中下游出现频率均大于30%的物种有方格短沟蜷、椭圆萝卜螺和长臂虾种1。汉江中、下游的底栖动物群落结构差异不显著(P=0.1423),方格短沟蜷、长臂虾种1、梨形环棱螺、多足摇蚊、钩虾和匙指虾对中下游底栖动物群落结构差异的贡献率均超过5%,累计贡献率达57.55%。底栖动物群落结构组成上枯水期和丰水期(P=0.0961)、枯水期和平水期(P=0.1261)差异均不显著,丰水期和平水期差异达到显著水平(P=0.002)。钩虾和方格短沟蜷对枯水期和丰水期之间底栖动物群落结构差异的贡献率超过10%,长臂虾种1、方格短沟蜷和栉水虱对枯水期和平水期以及丰水期和平水期之间底栖动物群落结构差异的贡献率均超过11%。底栖动物平均密度枯水期199.71个/m2,丰水期168.45个/m2,平水期160.71个/m2;平均生物量平水期45.59 g/m2,丰水期40.7981 g/m2,枯水期37.0052 g/m2。底栖动物的密度和生物量在各时期的差异均不显著(P0.05),但在空间分布上中游(丹江口-皇庄)高于下游(皇庄以下)(P=0.0813)。Shannon-Wiener指数枯水期1.6121,丰水期1.5197,平水期0.7868,从中游往下,生物多样性逐渐降低。