2.5 钉螺对水生态环境要素变化的适应机制^[1]

2.5.1 钉螺对表层土壤含水率的适应性试验

2.5.1.1 试验方法

将一定数量的钉螺放入事先置有不同厚度泥土层（厚度分别为15cm、30cm、60cm）的托盘中，经过一定时间（分别为30d、60d、90d、120d）后观测钉螺生存情况，试验装置如图2.5.1所示。

2.5.1.2 试验结果分析

试验时间为2009年9月至2010年1月，试验室内自然温度平均为27.8℃。室内第一次测量泥土含水率为41.1%～43.0%，30d后，泥面开裂，泥层从薄到厚其含水率分别下降61.8%、51.3%和46.7%，钉螺死亡率分别为23.33%、16.67%和13.33%；60d后，平均室温18.8℃，泥层从薄到厚其含水率分别下降78.8%、77.6%和73.7%，钉螺死亡率分别为83.33%、63.67%和66.67%；90d后，泥面从薄到厚其含水率分别下降90.0%、86.8%和85.6%，钉螺死亡率分别为100.0%、90.00%和90.00%；120d钉螺全部死亡（表2.5.1）。对照组泥土平均含水率45.0%以上，钉螺自然平均死亡率6.45%。表明土层越薄水分越易蒸发，含水率越低，钉螺死亡率越高（图2.5.2）。从而进一步印证了现场不同高程洲土含水率钉螺分布差异的现象。

图2.5.1 钉螺对表层土壤含水率变化适应性试验装置

图2.5.2 表层土壤含水率与钉螺死亡率关系图

2.5.2 钉螺对水压的适应性试验

开展钉螺对水压适应性研究，有助于确定钉螺扩散范围，同时对阻螺工程设计有一定指导作用。例如，当确定钉螺可以承受的最大水深（即水压）后就可以确定其在河道和湖区水域的扩散范围，同样对水淹灭螺的水位控制、沉螺池池深和中层取水取水口的位置等参数的确定也可提供参考依据。

2.5.2.1 试验方法

试验在高1m，直径10cm的圆柱玻璃管内进行 （图2.5.3、图2.5.4）。试验室温维持在25℃左右 （适宜钉螺生活）。采用10个玻璃管，每个玻璃管定为一组，水深分别为0cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm，观察时间分别为钉螺投入后的10min、20min、30min、40min、50min、60min、80min、100min，同时记录每一组钉螺最早爬出水面的时间。每个容器内均投入30个钉螺。

图2.5.3 钉螺对水压适应性试验装置

图2.5.4 研究人员进行投螺试验

2.5.2.2 试验结果分析

试验数据的采集、整理使用Excel软件，数据分析采用SPSS统计软件包完成。静水中钉螺空间分布采用频数分布图拟合；水中压强等级与钉螺上爬速度、玻璃管水深与钉螺距水面高度的方程拟合采用线性回归模型；钉螺水中不同压强等级上爬速度、不同水深玻璃管钉螺距水面高度的差异采用单因素方差分析进行比较，两两比较采用SNK法进行检验。采用卡方检验比较静水中不同光照强度、水流速度、介质表面性质对钉螺运动情况的影响。所有检验均取0.05为检验水准，进行双尾检验。

1.静水中钉螺空间分布

对照组（无水组）钉螺大部分停留于玻璃管底部；水深为30cm、60cm和90cm的三组钉螺多分布于静水的水表和水底两层。水深为80cm时不同观测时间钉螺在静水中的分布如图2.5.5所示。

2.不同水深情况下钉螺平均上爬速度

静水不同水深钉螺上爬速度统计如表2.5.2所示，图2.5.6给出了钉螺爬升速度与水深关系。可以看出，随着水深增加钉螺上爬速度明显下降，从0.1m水深时的0.81cm/min下降至0.9m水深的0.35cm/min，钉螺上爬速度与水深具有线性关系，具体关系式为

图2.5.5 静水深度为80cm时钉螺上爬高度频数分布

式中：y为钉螺上爬速度，cm/min；x为水深，m。

式（2.5.1）表明，本次试验中钉螺最大上爬速度为0.87cm/min，当水深为1.51m时钉螺上爬速度为零，即当水深大于1.51m时，由于水压作用，钉螺不能从水底爬出水面。

图2.5.6 钉螺爬升速度与水深关系图

3.玻璃管水深和钉螺距水面高度的关系

钉螺爬出水面后继续上爬。钉螺爬出水面后距水面高度的试验结果如图2.5.7、图2.5.8和表2.5.3所示。从试验结果可以看出，钉螺距水面高度随着水深的增大而变小。但所有钉螺距水面的高度均在13.34cm左右。根据试验结果拟合得到静水中钉螺距水面高度与静水水深的关系式：

式中：y为钉螺爬出水面距水面高度，cm；x为水深，m。

图2.5.7 静水不同水深钉螺爬出水面后距水面高度

综合以上研究结果可知，静水水压 （水深）对钉螺的环境适应能力有一定影响。不同水深的玻璃管中，试验开始100min之后，钉螺主要分布在水体底层和表层，说明钉螺静水中的分布具有两端密，中间稀的特点。钉螺平均上爬速度随着水深的增大而变小，在本次试验的条件下，钉螺最大上爬速度为0.87cm/min，当水深大于1.51m时，由于水压作用，钉螺上爬速度为零，即钉螺不能从水底爬出水面。不同水深钉螺最终爬出水面之后，大部分聚集于距水线同一高度的区域。这些结果可为研制新的防止钉螺扩散措施和药物灭杀钉螺提供参考依据。

图2.5.8 钉螺在水面分布情况

2.5.3 钉螺对环境要素适应性的现场试验

2.5.3.1 试验概况

1.现场试验地点

分别在东洞庭湖选择了东口和丁字堤两个现场进行调查试验。两个监测现场位置见图2.5.9，基本情况如下：

（1）东口现场。位于东洞庭湖，E113°00.571′、N29°22.476′，高程27.00m以上种植芦苇的面积约3万亩，距大堤的直线距离约4km。观察区域位于濠河东面，从白泥洲—莎草区—芦杂区共划分9条等高线，现场湖洲长393m，宽150m，面积50950m²。东口现场地貌及植被状况见图2.5.10。

（2）丁字堤现场。位于东洞庭湖，E112°49.166′、N29°30.896′，隶属东洞庭湖湿地保护区。距离东口湖外洲直线距离约30km，水位与东口湖外洲基本处于同一平面。从白泥洲—草杂区，长500m，宽250m，面积125000m²。划分为9条等高线，等差为0.50m。丁字堤现场地貌及植被状况见图2.5.11。

图2.5.9 洞庭湖试验点位置示意图

图2.5.10 东口现场地貌及植被状况

2.植被调查

每年退水前后，每月对不同等高线内植被种类、高度（cm）和密度（株/0.11m²）进行10m×10m机械抽样测量，求平均高度和密度。

3.洲土含水率测量

每月对不同等高线内的洲土，使用钢制取样器 （内径5m×5cm）进行10m×10m机械抽样，样本体积98.13cm³。现场称重后，带回室内用250℃烤箱烘烤4h，降温至60℃左右称重，再置烤箱中在同样温度下，再烤1h称重，至样本2次重量差小于0.1g为止。计算不同时间不同等高线洲土样本的平均含水率。

图2.5.11 丁字堤现场地貌及植被状况

4.现场微环境温湿度测量

使用佐格温湿度仪（D58-THEXT-UA）对不同高程现场微环境测量温度、湿度，探头距离地面5cm，探头置防水、防阳光直射罩内。退水后每月测量一次，每次连续记录72h，每3h自动记录一次温度和湿度。

5.现场钉螺调查

（1）成螺调查。现场23.50～29.00m高程之间，在每个等高区域内，以10m×10m设框，用常规方法各调查10框钉螺。退水前后定期调查。查获的钉螺带回室内计数，用水养法分别测定死活，所有活螺用压碎法在解剖镜下识别感染螺；其余钉螺再通过敲击法鉴定死活，计算各等高线钉螺总数、活螺数、自然死亡率、感染螺数和感染率。

（2）螺卵调查。每年3月下旬，在不同高程内，按线等距确定取样点，用平口铁铲（16.5cm×16.5cm）取出厚2cm湖洲表层泥土（体积544.5cm³），装入编号布袋中。在室内按线、点分别用内筛16目，外筛80目套筛淘洗样本，收集所有钉螺螺卵。

6.室内钉螺存活时间测定

在底面积为3620cm²、高65cm的长方形桶状木框中放置现场取回的洲土，按外洲现场坡度设置泥面湿度，用玻璃板分隔成三等分，设置土层厚度分别为15cm、30cm、60cm及对照组（15cm），除对照组正常加水外，试验组均不再加水。各投入活螺300只，雌雄各半共1200只。钉螺采自当年9月的健康成螺。上述模拟现场装置置室内。48h后第1次用取土器取样，测量表层土壤含水率，以后每月取土样1次，测量含水率。同时取钉螺30只，用敲击法测定其死活。

2.5.3.2 试验结果

1.植被变化

（1）东口现场。2009年5—9月，该现场水位为25.00～30.80m，在淹水期间，苔草属和禾本植物全部死亡。10月初，东口外洲水位退至22.50m。在水位逐步下降的过程中，先行外露的洲滩上植被迅速生长，25.00m以上高程的区域，苔草属植物平均高度达29.30cm。现场全部外露30d后，高程24.00～25.00m的区域，植被平均高度达45.24cm；12月后，不同高程洲滩区间苔草属植物生长达到最高水平，但26.00m高程以上苔草属植物因缺水和虫害而呈衰退状，凋谢至22.80cm左右，高程27.00m芦苇在收割前的平均高度为188cm（图2.5.12）。

图2.5.12 东口现场退水后不同时间不同高程植被变化情况

（2）丁字堤现场。该现场等高线23.50～24.00m为白泥洲，24.00～26.50m为草洲，26.50m以上为柳林与杂草区，共设8条等高线。退水后30d左右，25.00m高程以下洲滩杂草均低于13cm；25.50m高程以上杂草平均高为38cm。12月，25.50m高程以上植被平均高度下降到28cm；25.00m高程以下洲滩植被平均高度为13～18cm。各高程植被平均高度显著低于东口现场（图2.5.13）。

图2.5.13 丁字堤现场不同时间不同高程植被生长变化

2.洲土含水率测定结果

（1）东口现场。水位退至有螺线后30d，洲土含水率随着湖洲高程增高而下降。90d后，除白泥洲（23.50m）植被较低外，高程24.00～25.50m之间植被生长茂盛且倒伏，实测现场洲土的含水率维持在34.06%～48.12%之间，直到次年涨水淹没。高程26.00m以上洲土含水率低于30%以下而且随着高程升高而下降。2010年退水时间比2009年推迟45d，但不同高程洲土含水率至60d后相当于2009年11月的水平，植被的茂密程度与洲土的含水率正相关。

（2）丁字堤现场。水位退至原有螺区域30d后，高程23.50～24.50m区域洲土平均含水率33.5%～45.5%；高程25.00～27.50m区域洲土坚硬，含水率平均为27.86%。2009年与2010年之间只有退水时间不同，洲土含水率不呈现年间差异，植被高度和洲土含水率显著低于东口现场同等高程水平，全年无高秆植物生长。

3.不同高程洲滩环境温度湿度变化

2009年10月和2010年3月，使用佐格温湿度仪（D58-THEXT-UA）分别对东口不同高程洲滩微环境的温度和湿度进行了72h连续测量。2009年10月芦苇收割前，高程27.00m芦洲平均温湿度高于草洲；而次年3月芦苇收割后，27.00m高程芦洲平均湿度显著低于草洲，见图2.5.14和图2.5.15。

丁字堤现场采取同样方法同期检测微环境温湿度，由于不同高程植被种类、高度和密度相同，2009年秋季和2010年春季温度和湿度比较，不同高程洲滩间无明显差别，与自然昼夜温度基本一致。

4.洲滩钉螺分布

东口现场钉螺分布见图2.5.16，不同高程钉螺（卵）分布与土壤含水率、植被高度的关系见图2.5.17和图2.5.18，三峡运行前后不同高程螺卵分布的变化见图2.5.19。

图2.5.14 东口现场不同高程微环境昼夜温度变化图

图2.5.15 东口现场不同高程微环境昼夜湿度变化图

图2.5.16 东口现场不同月份不同高程洲滩钉螺分布

图2.5.17 东口现场不同高程钉螺（卵）分布与土壤含水率关系

图2.5.18 东口现场不同高程钉螺密度与植被高度关系

图2.5.19 三峡工程运行前后不同高程螺卵分布的变化

2.5.3.3 钉螺分布与各要素的关系分析

1.钉螺分布与水位、洲土含水率和植物的关系

东口现场2009年最高水位30.86m，从4月26日淹没25.00m有螺洲滩，维持时间141d。冬季有螺草洲高程23.50～26.00m区域，植被高度21.75～56.33cm；含水率35.62%～50.80%。现场监测，在23.50～24.50m高程区域获得钉螺和螺卵数量构成比分别占48.45%和35.5%，24.50～25.50m高程之间钉螺和螺卵构成比分别占75.30%和78.98%，26.00m高程钉螺和螺卵构成比分别为0.87%和8.80%，高程26.50m以上未发现钉螺和螺卵；枯水季节该区域植被高度、密度、微环境温湿度和洲土含水率均保持最恒定和最高的水平。2010年水位33.30m，淹没有螺洲滩197d，密螺带分布于24.50～26.00m。高程24.00m以下钉螺分布显著低于2009年，高程27.00m以上无钉螺分布。2010年水位持续上涨且维持时间长，幼螺随水向上漂移，退水时间比2009年迟34d，因此，成螺分布较2009年上移了1～2个等高线（1个等高线为0.50m）。涨水期间，当年草植被全部因水淹死亡，死亡植物被水流冲走或被鱼类取食；退水后，洲土由于植被未生长，在阳光照射下，水分蒸发加强，钉螺不适合在此环境生存，有向高程24.00～25.50m区域迁徙的趋势。同样原因，上下稀螺带钉螺死亡率均显著高于密螺带。

2.东口现场外洲淤积厚度与钉螺分布高程变化的关系

1979年东口现场设置的水泥桩尚有高程25.50m固定标志，与本次测量同一高程相隔10m直线距离，30年间洲滩约淤长了0.35m。1980—1981年螺情调查，高程24.00m及以下为白泥洲，无钉螺分布，密螺带分布于25.50～27.50m；2009—2010年23.50m高程区域均有钉螺分布，而且24.50m高程已成为密螺带和螺卵高产区域，高程26.00m以上为上稀螺带，27.00m以上无活螺。30年间洲滩泥沙淤积速度减缓、春季水位淹没有螺洲滩时间的推迟与三峡工程运行后控制长江水位、降低水体含沙量等因素，是导致东口外洲钉螺分布下移的重要原因。湖洲的淤积只是抬高了高程扩大了湖洲的面积，为钉螺新一轮的繁殖和孳生提供了场地，引起钉螺分布区域的改变和位移，对钉螺种群和数量没有根本性的影响。

3.钉螺繁殖与植被种类、覆盖度和洲土含水率的关系

东口现场莎草科苔属植物密集分布于23.50～25.50m高程，具有很好的保温保湿作用，同时是钉螺分布最密集的区域。三峡工程对洞庭湖湿地植物的影响是枯水期大于丰水期，除了4月和5月对洞庭湖湿地植物的生长产生不利的影响外，其他月份有着有利的影响或影响不大。2009—2010年螺卵高峰区（65.6%和63.7%）均集中在高程24.50～25.00m草洲，分布高程低于1980—1981年的螺卵高峰区高程25.00～26.00m的草洲（70.6%和86.9%）。当洪水淹没有螺区后，植被全部死亡，螺卵孵化成幼螺后在水中生活，随洪水向上高程岸边漂浮，并逐步生长发育为青螺和成螺；退水后，25.00m以下因无植被遮阴，在太阳照射和高温下，洲滩水分蒸发量大，故在23.50m以下高程的钉螺难以生存；先期退水高程较高的区域，莎草科苔属植物生长迅速，形成新的植被，低高程钉螺有向24.50～25.00m高程植被区域迁徙定居的趋势，证实了以往研究中关于钉螺在温度9～11℃爬行速度为13.78cm/h的结论；退水30d后该区域植被高度、密度和洲土含水率非常适合钉螺生存、冬眠、交配和繁殖，微环境温度和湿度相对恒定，从而形成新的密螺带，此分布高程比30年前下移了1.00～1.50m。26.00m及以上高程植被在退水60d后因洲土含水率降低而停止生长并退化。可见钉螺分布高程主要取决于当年水位的稳定上升和持续的时间。

苔草属植物对维持微环境温度湿度与洲滩含水率具有重要作用，而该植物必需一定的生长环境和条件。丁字堤现场退水后，由于隔离沟与洞庭湖最低水位相通，及时排除了或沥干了洲滩积水并降低了湖洲地下水，致使洲土含水率迅速下降，与未遭破坏的东口外洲相比，显著低于东口外洲同一高程的含水率。表层土壤含水率的变化同时导致植被变化，生长低矮，禾本科植物与莎草科植物相间生长，并逐步形成优势，没有高秆植物生长，这些可能是钉螺自然消亡的主要因素，致使160km²面积的丁字堤和建新外洲持续12年未发现活螺。有研究表明，嘉兴河岸钉螺分布与草量有明显关系，在有草的环境中，钉螺能获得适宜的温度、湿度和食物等条件，而在夏季可避免阳光直射，在冬季聚集在草根附近可避严寒。因此，结合水利工程取土吹填形成沿大堤的隔离沟的方法可在东洞庭湖沿大堤外洲有螺区域广泛推广应用。

4.钉螺分布及数量消长规律

草洲是密螺带和主要产卵、繁殖区域，本次钉螺和螺卵分布调查，从退水到次年涨水期间，24.50～25.50m高程草洲是活螺密度最高区域，平均死亡率小于10%，显著低于26.00m高程以上区域，洲土含水率和植被是决定钉螺生存和繁殖的主要环境要素；密螺带产卵量最高，涨水后，幼螺随水位呈动态分布，成活率与水位稳定性与持续时间和自然环境因素密切相关；洞庭湖区鱼类水产资源的下降，也减少了幼螺的天敌，有利于幼螺生长和提高了存活率；7月是新老钉螺交替时期，这与左家铮等的报告一致。1980—1981年高程24.50～27.50m 区域的直线距离约169m为密螺带，其高程差为3.00m；2009—2010年高程为23.50～26.00m区域的直线距离约188m为密螺带，其高程差为2.50m。二者比较，后者的高差小而面积比前者更大，钉螺繁殖区域相对比较集中。由此可见，湖洲因坡度小，基本呈平面状，0.50m的高差可以涵盖相当辽阔的面积，钉螺在湖洲上呈现出一种面状分布，有其自身的特点，与河网型的“三带三线”密集靠拢，钉螺分布面积小而集中截然不同。

钉螺是以当年春季大量繁殖幼螺来保持种群延续的，4月中旬水位淹没密螺带并持续稳定上升到7—8月，大大提高了幼螺成活率。因此，钉螺的剧增或剧减取决于5—6月繁殖季节水位的变化。春汛水位上涨时间、速度和波及范围对钉螺的分布具有重要影响，一退一涨对幼螺成活的影响最大。2010年4月19日水位达到25.00m后，持续上涨并维持197d，因此，退水后该区域上下高程的钉螺平均密度显著高于2009年、1980年和1981年。而各年获得的螺卵数却无显著性差异。说明钉螺的繁殖力没有变化，关键是螺卵孵出率和幼螺成活率决定了当年的钉螺数量。

5.水位持续时间对钉螺密度和分布范围的影响

1999—2009年东洞庭湖水位极少时间超过警戒水位32.50m，2009年最高水位仅30.80m，5月25日至9月15日27.00m以上水位维持114d，密螺带（高程25.00m）被淹没141d，10月5日水退到23.50m以下。从9月至次年4月上旬，钉螺分布在高程23.50～26.50m区域，密螺带分布在24.50～25.50m高程的草洲，最高平均密度61.4只/0.11m²（在高程24.00m处）。2010年最高水位33.30m，4月17日至10月31日维持27.00m以上水位达165d，淹没密螺带（高程25.00m）达197d，钉螺分布在高程23.50～27.00m区域，密螺带分布在24.50～26.00m高程的草洲。密螺带最高平均钉螺密度（195.25只/0.11m²）显著高于2009年，但高程24.00m及以下稀螺带钉螺分布显著低于2009年，上稀螺带分布比2009年上升0.50m高程。说明11月9日水退到23.50m，与1981年时间相当，退水月份越迟，钉螺滞留在芦杂区和芦苇区的时间也越长，幼螺、青螺附着在该区域高秆植物上并能获得丰富的食物，故生长迅速，9月中下旬多数已发育为成螺，体重增加后沉降或滞留于此区域及邻近的草洲，使密螺带向上偏移。2010年退水时间比2009年推迟了30多天而且水位稳定，故有螺分布高程和钉螺平均密度均高于2009年；2009—2010年钉螺分布高程低于1980—1981年，主要是由于上游来水和相关工程影响，使得水位下降，湖区26.50m高程以上洲滩含水率下降，钉螺分布高程也随之下移。

---

[1] 长江水利委员会长江科学院，三峡工程运用对下游洲滩血吸虫病扩散影响研究，2011。