留住長江「活化石」中華鱘

近日，科研人員在長江葛洲壩下江段再次監測到「活化石」野生中華鱘產卵活動。這從一定程度上緩解了大家對於傳統產卵場是否已經喪失「產床」功能，甚至中華鱘是否已經無法自然繁殖的擔憂，證明葛洲壩下依然具備野生中華鱘繁殖的自然條件，中華鱘的自然繁殖活動並未中斷。

中華鱘自然繁殖水環境需求

「退水」 需求

「退秋」水，即每年秋季的最後一次漲水。在這次漲水的過程中，隨著時間的推移必然伴隨著水溫、流速、含沙量的逐步下降，這就等於給了中華鱘生殖群體一個「信號」。由於長期自然選擇的結果，它們對這一信號有本能的反應，促使它們主動去尋找適於產卵的場所和條件。隨著產卵場環境條件的獲得，又加速了其內部因素——性腺的發育，促使性腺由第Ⅳ期很快地向第Ⅴ期過渡，只要一旦具備產卵條件，即可產卵。

從 1965～1974 年共計 18 次的產卵觀測資料看出，中華鱘產卵時間段在 10 月和 11 月內。除 1965 年的兩次產卵和 1974 年的第二次產卵外，其他都發生在 10 月份內。

而任何一次產卵，都是在「退秋」水之後，水位、水溫、流速、含沙量下降的過程中。當這些水文、水動力學因子下降到一定程度時，中華鱘即行產卵。中華鱘的卵屬黏沉性卵，在「退秋」水之後，產卵場被沖洗乾淨，為鱘卵提供了適宜黏著條件和場所。中華鱘是群集產卵魚類，產卵數量很大，需要大面積黏著場所。如果水位下降得很低，其卵的黏著場所將縮小，受敵害吞吐食的可能性也因此增加。產卵場流速下降過度，泥沙和雜物易於沉積，不利於鱘卵黏著和孵化。含沙量過度下降同時也意味著泥沙和雜物出現大量沉積，水體透明度相反增大，使敵害易於侵襲。上述即為中華鱘產卵須在「 退秋 」 水後各關鍵水文因子下降至一定程度後方才產卵的主要原因。

河床地形及水勢需求

葛洲壩截流前，中華鱘產卵場主要分布在金沙江下游至長江上游，當時在長江中游是否有中華鱘產卵場至今尚未得到證實。

1971～1975 年，我國科技工作者對中華鱘產卵場進行了系統調查，證實中華鱘產卵場分布的範圍至少在長江的合江至金沙江的屏山江段，包括金沙江宜賓至屏山間的三塊石、偏岩子和金堆子產卵場，以及長江瀘州的鐵爐灘、合江的望龍磧，共 5 處產卵場。

四川省長江水產資源調查組（ 1988 ）通過對產卵場河流形態、河床底質和產卵條件的調查，認為中華鱘產卵場條件是：「上有深水急灘，下為寬闊石礫或卵石磧壩淺灘，中有深窪的洄水沱，底質必須具備岩石或卵石；必須具有使河流轉向的峽谷、巨石或磯頭石樑延伸於河中，產卵場必在河流轉彎或轉向的外側，使產出的卵能散布在下段的岩石上或寬廣的磧壩上」；並認為「退秋」水之後，水溫、水位、流速、含沙量均退到一定程度中華鱘開始產卵，而各種因子有一種或兩種未達到一定程度，產卵推遲或停止產卵，並強調了水位的重要作用。

有研究認為葛洲壩下游中華鱘產卵場與長江上遊歷史產卵場存在相似特徵；有學者認為水溫可能是刺激產卵的最重要因素，也有學者認為「刺激中華鱘產卵的外界因素不是水文條件的變化，而是河床的底質狀況」。上述中華鱘產卵場和產卵條件的研究主要基於食卵魚類的監測工作。根據對短吻鱘、高首鱘、海灣鱘等的研究表明，影響這些鱘魚的產卵條件，水文是至關重要的，特別是底層的水流特性。

分析金沙江下游到長江上游各個中華鱘歷史產卵場的基本特點，可以看出構成中華鱘產卵場的基本條件是：

（ 1 ）上有深水急灘，下為寬闊石礫和卵石淺灘，中有深窪的洄水沱，底質必須具備岩石或卵石。

（ 2 ）中華鱘的產卵場還必須具有使河流轉向的峽谷、巨石或磯頭石樑延伸於江中，以造成由寬變窄、河流轉彎的河道水流特點。產卵場必在河流轉彎或轉向的外側，使產出的鱘卵能衝散並散佈於下段的岩石上和寬廣的磧壩上。

葛洲壩截流後，由於大壩的阻隔效應，大壩上游的產卵場逐漸消失，目前僅在葛洲壩壩下 4km 以內發現新的中華鱘產卵場。通過對新產卵場長期、系統的調查、觀測和分析研究，發現該產卵場的底質類型以較大型卵石和岩石為主，江底的高低起伏較大，平坦的卵石急灘和深潭交錯布置，河道轉向，江底高程陡降，形成回水沱，水流流態十分複雜。這剛好符合上述分析的中華鱘繁殖所需的外部條件。

水質及水動力環境需求

通過動態監測中華鱘繁殖期間水文及水動力特徵，結合多年長江中華鱘繁殖期間的水文資料，分析得出中華鱘繁殖具有一定的水質及水動力條件需求。

水溫

中華鱘的自然產卵發生在一定範圍的水溫幅度內，根據長江科學院歷時 20 年共 35 次自然產卵當日記錄的水溫數據，中華鱘的自然產卵水溫變動在 16.1～20.6 ℃之間，其平均水溫為18.6 ℃，中位數為 18.8 ℃，眾數為 18.0 ℃。

水位及水深

統計， 1983～2002 年期間，在中華鱘自然產卵當日，長江宜昌江段的水位變動在40.69 ～47.32m 之間，產卵時的最高水位和最低水位相差有 6.63m ，其平均水位為 44.01m ，中值為 44.00m ，眾數值為 44.24m 。根據 1996～1998 年中華鱘自然產卵期間宜昌江段的逐日水位及中華鱘產卵日前後水位的變化說明，長江中華鱘的自然產卵活動基本發生在水位逐漸下降，也即江水 「 漲水 」 後的 「 退水 」 階段，而當水位處於 42.0～45.0m 時中華鱘產卵的概率較大。

流速

水體流速是中華鱘產卵的一個重要水文因子，在中華鱘產卵中主要從三個方面發揮作用。中華鱘產卵繁殖前，一定水體流速的刺激可促進中華鱘親鱘性腺發育，同時還起到清理產卵場環境的作用，水流對產卵場底質如卵石、岩石表面及其縫隙間泥沙和雜物的沖刷作用，將有利於受精卵的黏附，降低泥沙及雜物對受精卵的損害，從而可以降低受精卵的受損程度，提高其成活率。而一定流速的水流，也是刺激中華鱘產卵排精行為發生的重要因素。當中華鱘產卵排精完成後，黏附於江底卵石或岩石上的受精卵孵化時也需要適宜流速來維持較高溶解氧水平和優良孵化環境。

根據 1996～1999 年中華鱘繁殖期間在葛洲壩下產卵場測得的流速數據，中華鱘產卵期間表層江水平均流速為 2.00m/s ，底層平均流速為 1.42m/s 。表層流速變化範圍為0.66～3.20m/s ，底層為 0.64～2.36m/s 。

流量

針對適宜中華鱘繁殖需求的生態流量研究，主要基於葛洲壩下中華鱘產卵場特定時段的流量觀測。

根據相關研究，在 1982 年 11 月 10 日中華鱘產卵時，宜昌市基本斷面流量為

12 000 m3/s。楊德國等 根據葛洲壩截流後 1983～2004 年期間的中華鱘產卵日的37次監測，得出平均流量範圍為 7170～26 000m3/s，均值 13 908m3/ss ，較適宜中華鱘產卵的流量為14 100m3/s。另有文獻認為中華鱘產卵時生態流量為 10 000～17 000m3/s，上閾流量為24 826m3/s，下閾流量為 7112m3/s。長江科學院根據 1991～2000 年監測數據，得出中華鱘產卵時宜昌江段日平均流量 7170～23 800m3/s，平均為 14 052m3/s，眾數為 14 100m3/s。根據 1983～2004 年曆年 10～11 月的日平均流量歷時曲線，在特徵流量 10 000～17 000m3/s的天數為 782 天，約佔總歷時的53.4% ，可得出中華鱘產卵所需的生態流量為10 000～17 000m3/s，上閾值為 26 000m3/s，下閾值為 7112m3/s。

含沙量

一般情況下，江水含沙量與流量和水位相關聯，而在葛洲壩壩下中華鱘自然繁殖期間，葛洲壩電廠的泄洪、沖沙對江水含沙量的瞬間影響也是該江段含沙量變化的重要原因。

據統計，在 1983 ～ 2000 年期間發生多次中華鱘產卵，其江水含沙量的平均值為0.46kg/m3，變化範圍為 0.10～1.32kg/m3，中值為 0.33kg/m3，眾數為 0.28kg/m3。結果還顯示，江水含沙量在 0.2～0.3kg/m3時，發生中華鱘產卵的概率較高，佔了記錄總數的 42% 。綜合四川省長江水產資源調查組於 1975 年提出的中華鱘產卵期產卵場河道含沙量（ 0.715～0.915kg/m3），得出適宜中華鱘產卵的水體含沙量為 0.2～0.4kg/m3，上閾值為 1.32kg/m3，下閾值為 0.1kg/m3。根據 1996～2000 年長江宜昌江段江水的逐日含沙量數據圖，一般在每次中華鱘產卵發生前，江水含沙量均有較明顯的下降過程，而且親鱘的產卵基本都在江水含沙量較為穩定時才能正常進行。

其他環境因子需求

除了水文及水動力對中華鱘產卵行為有影響以外，中華鱘自然繁殖對產卵場水流狀態、產卵地氣候條件、地形及底質也有一定需求。眾多學者普遍認為中華鱘產卵場水流狀態比較複雜。四川省長江水產資源調查組通過調查認為，中華鱘產卵場水流的基本特徵是亞急流的二流水，亦稱「 八字水 」 。中華鱘在 「 二流水 」 中生殖，卵黏附在下段的磧石上，孵化出苗。胡德高等通過對葛洲壩下產卵場的調查，發現葛洲壩二江泄水閘至胭脂壩江段河道寬窄相間、潭礁交錯，時而翻花水，時而泡漩水，流態十分複雜。張輝等認為中華鱘產卵前棲息的位置一般位於流速較紊亂的位置，特殊的流態可能是刺激中華鱘性腺發育成熟的主要因素。

四川省長江水產資源調查組認為中華鱘盛產期多在連續陰雨天，而後天氣轉晴溫度上升的時候，或在連續晴天即將降雨的前夕。張輝等對中華鱘歷史及現存產卵場共 55 次自然繁殖活動發生起始日的天氣類型和氣象要素（包括風、降水量、氣溫、氣壓、日照時數、濕度和雲）狀況及其變化進行了統計分析。結果表明，中華鱘自然繁殖行為對陰雨天有一定的選擇性，而對多雲天氣則有一定的迴避性，產卵起始日前後天氣類型的劇烈變化是誘導中華鱘自然繁殖行為發生的一個有利因素。現存產卵場內連續晴天天氣也較容易誘發中華鱘自然繁殖行為的發生；與歷史產卵場不同，現存產卵場產卵起始日的日照時數與水位和含沙量之間並不具有相互制約和補充的關係。

四川省長江水產資源調查組提出，中華鱘產卵場底質以卵石或亂石為主，中華鱘卵黏附在磧石上，孵化出苗。胡德高等調查得出，葛洲壩下中華鱘產卵場底質由沙質、卵石和礁石組成，產卵場上自泄水閘消力池，下至廟咀，長約 2km 範圍內，且主要集中在南岸筆架山江段的 1km 以內；張輝等對葛洲壩下中華鱘產卵場地形進行了分析，認為中華鱘產卵前棲息的位置一般位於高程較高、地勢較複雜、流速較紊亂的區域，這種區域有利於刺激中華鱘性腺發育成熟。產卵時，中華鱘主要停留於下游江段存在負坡的位置，以利於受精和受精卵的黏附。張輝等調查表明，負坡地形和下遊河道轉向水流減緩處黏附的受精卵較多；杜浩等對葛洲壩下中華鱘產卵場地形開展了水下視頻觀察，結果顯示葛洲壩至廟咀江段表層河床質主要是卵圓、扁圓形卵石及沙粒組成，其中卵石長徑 20～50cm 的占 50% ，卵石長徑 10～20cm 的占 30% ，卵石長徑 10cm 以下的占 20% 。視頻觀察同時顯示，中華鱘產卵場需要有河床逐漸抬升的地形，中華鱘受精卵的散播區主要為沖刷乾淨的卵石空隙和卵石夾縫中，有少量沙粒填塞或大量被沙覆蓋區域沒有卵附著。

本文摘編自戴會超、毛勁喬、蔣定國、王煜、戴凌全著《水利水電工程生態環境效應與多維調控技術及應用》第8章，內容有刪減。

水利水電工程生態環境效應與多維調控技術及應用

戴會超、毛勁喬、蔣定國、王煜、戴凌全

北京：科學出版社2016.11

ISBN 978-7-03-050418-0

水利水電工程在發揮巨大綜合效益的同時，也會使上下游水文情勢發生改變，引起庫區支流富營養化、重要水生生物生境脅迫、通江湖泊江湖關係變化等生態環境問題，成為水利水電工程發展的瓶頸。《水利水電工程生態環境效應與多維調控技術及應用》緊密結合重大工程實踐，通過多學科交叉研究，形成了水利水電工程生態環境效應與多維調控技術，研究成果包括：河道型水庫富營養化及水華的模擬與調控、水利水電工程對重要水生生物的脅迫與調控、水利水電工程對通江湖泊生態環境的影響與調控。本書旨在闡述水利水電工程影響下典型水域生態環境變化機理，探討適應於多時空維、多層次、多目標的多維調控技術，為水利工程影響下的流域生態環境保護提供科技支撐。

（本期編輯：安靜）

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