生態工程農田水利圳路生態化

渠道生態化的指標生物種類

一、淡水螺類
1. 台灣蜆(Corbicula fluminea)
又稱淡水蜆或蜊仔,早期遍布台灣全島的灌排渠道。許多人認為蜊仔湯可以補肝、明眼,因而常被人們取食,並有「摸蜊仔兼洗褲」――早期在圳路邊洗衣褲兼摸蜊仔――的美好情景。
台灣蜆主要生長在砂質或泥質底床的渠道中,以過濾水中的小藻類與懸浮性有機碎屑為食。台灣蜆必須要在底床上有土質淤積才能生存,因此很難在水泥底床上存活。
渠道底泥中的氨氮(NH4+),在好氧狀態下會轉換成銷酸氮(NO3-),台灣蜆直接吸收水中硝酸氮,可以促進底泥的脫氮,因此台灣蜆必須長在水中溶氧充分的地方;一旦缺氧,台灣蜆就會中氨氮毒害而死亡,這是台灣蜆在台灣灌排圳路中逐漸消失的主因。
台灣蜆是許多水鳥的食物,只要渠道底部有台灣蜆,就會吸引水鳥前來。台灣蜆能忍受30℃的水溫,一旦水溫高於30℃就難以生存。讓台灣蜆重現在灌排水路,是水路生態復育的指標,需要有底泥或砂質、充分的溶氧,以及水流不能停滯(流速不低於0.1m/sec)。

苗栗農田水利會公館姊妹泉生態渠道


2. 壁蜑螺(Septaria porcellana) 壁蜑螺是在河口棲息的淡水螺種,只生存在南太平洋島嶼的溪流,其棲地條件特別,需要在微鹼性、高鈣質、水流湍急、水質乾淨的水域下生存,主要以石壁上的藻類為食,長形壁蜑螺(Septaria lineata)更是喜愛木頭上的附生性藻類。 由於一般的河口,水流較緩,水質較劣,壁蜑螺與長形壁蜑螺的棲地大都被破壞,因此在台灣已少見,在日本更已被列為瀕危保育物種。 北基農田水利會在大屯溪溪口下圳改建攔水堰成魚梯,其水流平均速度為0.63m/sec、溶氧6.5mg/L、pH值7.65、EC值167.1μS/cm、水溫約27.8℃,魚梯的底部採木製材料做成脊骨,讓水流增加多樣性,許多壁蜑螺利用魚梯,使之不只能在河口的廊道移動,更可以在魚梯上棲息。

北基農田水利會在大屯溪溪口下圳魚梯上的壁蜑螺

3. 石蜑螺(Clithon retropictus) 石蜑螺是水域中壽命最久的螺類,雌性的石蜑螺可以存活20年以上。石蜑螺也是溪流最著名的旅行者,終其一生都在水中爬動。大部分的時間都在淡水中,但在其幼齡階段則在海中,而後一直向河川上游爬動,可以爬到溪流上游的源頭,交配、產卵後,卵又隨水流到海洋,孵化後又向河水上溯。因此,石蜑螺出現的水域,代表其溪流—海洋水流生態廊道沒有阻斷;如果水流有中斷,石蜑螺就很難存活。 要證明農田取水沒有影響河川生態的基本流量,石蜑螺在圳路或取水口出現,就是最好的明證。石蜑螺需要在水流較多的水路中移動,也能在攔水堰後的緩流區棲息,各型底質都能爬動、各樣水質狀況都能忍受,唯獨無法忍受水流中斷或水量枯竭,因此要在圳道復育石蜑螺,除非該水路是終年長流水。

北基農田水利會在大屯溪溪口下圳石砌魚道上的石蜑螺

4. 塔蜷(Thiara scabra) 螺類的移動緩慢,並長期在類似的水文—水質區段活動,因此成為水域生態復育的良好指標,塔蜷就是一個例子。塔蜷耐高流速,對於有機污染的水域非常敏感,近年來,在受到污染的渠道中幾乎消失殆盡。因此渠道要生態化,讓塔蜷重現在渠道中,就是成功的指標,不只代表水質有改善,且水路粗糙度增加,讓塔蜷能夠附著,不被水流沖走,以適應較高的流速,也提供渠道生態復育重要的思索。流速快的渠道,較容易營造生態化,是選址的優先所在。 塔蜷需要粗糙的邊坡或底床的附著,因此對於以石砌邊坡而改善的渠道,塔蜷即很容易產生。

苗栗農田水利會穿龍圳邊坡石砌生態改善的塔蜷

5. 川蜷(Semisulcospira libertina) 川蜷是近代渠道生態營造著名的物種,因為許多種螢火蟲的幼蟲皆以川蜷為食,因此川蜷多的農田圳道,便很容易成為螢火蟲的復育區、吸引眾人觀賞。川蜷多的水域,也是圳路生物多樣性營造良好的指標。 川蜷生長在水質乾淨、流速大於0.05m/sec的水中,不耐污染,尤其對殺蟲劑、殺草劑敏感,要以川蜷來營造生態水路,必須在嚴禁農藥使用、水量豐富、有長流水灌溉的水路田區。

二、淡水蟹類

淡水螃蟹是淡水生態系的「關鍵物種」(keystone species),其存在能夠增加其他物種存在的機會,因為淡水螃蟹不只能夠加速水中大型有機物的分解,而且擔任消費者,攝食水中的蛙類、小魚、水生昆蟲,減少優勢物種占據水域,是水域生物多樣性的關鍵角色。 淡水螃蟹有高度的遷移性,合適作為其棲地的水域,最主要的特徵在於具有「多樣空間變異」,包括流速、水深、與底床礫石等,可供螃蟹複雜的生活習性所需。太規則、均勻的斷面,或三面光的渠道,很難為螃蟹棲息。要營造農田圳路成為螃蟹的棲息環境,是生態復育的成功指標之一。

 1. 拉氏清溪蟹(Candidiopotamon rathbunae) 為台灣特有種生物,其交配多在4-6月間,雌蟹有抱幼蟹行為,一隻母蟹可以抱上百隻幼蟹,保持幼蟹的高存活率;到了6月底,台灣進入豐水期,增加了幼蟹的活動空間,幼蟹才離開母蟹。拉氏清溪蟹是最適應台灣溪流水文變動,並分布最廣的物種。 渠道要營造成可供拉氏清溪蟹棲息,水流需要多變化,尤其需要亂流(turbulent flow);渠道有水澗—水潭(riffle-pool);圳底、邊坡、堤腳有粒徑5~15公分的石頭作為微棲地,因拉氏清溪蟹經常需要在石縫下覓食。

拉氏清溪蟹在石縫下棲息

苗栗農田水利會私礐圳拉氏清溪蟹棲息流況

2. 日本絨螯蟹(Eriocheir japonicus) 又稱為毛蟹,原產於中國、日本、台灣等地,並非日本原產。早期日本絨螯蟹常見於台灣的圳路,後來很少見到,主要原因是日本絨螯蟹會在黏土或坋質土的邊坡上挖洞,洞深約20cm,經常造成土堤漏水;密集的洞穴在土堤的基腳,更易造成土堤不穩定。將土堤改建成混凝土堤後,日本絨螯蟹就完全沒有生存的機會了。 日本絨螯蟹在淡水中生長,卻在海水下約10公分深度產卵。一般是在10-11月到海口產卵,卵孵化後再上溯河口。絨螯蟹可以溯溪450-1,200公里之遠,一般上溯到上游的數目少,但是體積較大。上溯的過程,河溪中的攔水堰、水庫常成阻斷通道的結構物,因此絨螯蟹活動的水域代表水流有連續性,絨螯蟹成為水域生態復育成功的生物指標。 在台灣復育絨螯蟹最成功的案例,是在北基農田水利會大屯溪與八連溪取水攔水堰改建成一連串的魚梯,可供絨螯蟹的移動廊道,這包括合適的坡度(約8~9.1)。在河床上,1公尺的垂直落差,就會顯著增加絨螯蟹的掉落傷亡;2m以上的垂直落差,50%以上的絨螯蟹就很難越過。此外,流動的水流,穩定的基腳,以及絨螯蟹生長的最適水溫15-18℃,都是絨螯蟹棲地的條件。水溫使得絨螯蟹向上游水溫低處活動,水溫若高於30℃就會抑制絨螯蟹活動,所以水流較緩的地方,需要有較深的水潭供其避熱。

日本絨螯蟹

三、淡水沼蝦

沼蝦是繁殖力強、分布廣的淡水無脊椎動物,在水域中以濾食過篩水中的懸浮性藻類,或水底附生性的藻類為生,其攝食量大,對水中的藻類含量有抑制功效。沼蝦也攝食水生昆蟲,擔任初級分解者的角色。 長期以來,沼蝦存活在台灣的灌排水路中,不同的水流、水深、水溫、底質、豐枯水期,都有不同的沼蝦生存,是呈現圳路生物多樣性的生物。 台灣部分的農田、池埤也以養殖沼蝦供為食用,這些養殖沼蝦的農田,也皆引灌溉農業用水,所以圳路相通,成為農田—圳路共同增加沼蝦的良好生態復育系統。 例如,粗糙沼蝦(Macrobrachium asperulum (Von Martens).)又稱黑殼蝦,喜好在水溫低、岸邊有植生遮蔭的水域活動,以藻類為主食,適合低流速的水域,所以圳路的岸邊有停滯水流區(dead zone),或流速小於0.05m/cm處,粗糙沼蝦便較易生存其間。 粗糙沼蝦對污染敏感,都市污水或農藥使用都會減少其生存機會,所以粗糙沼蝦也是良好水質的生物指標。

粗糙沼蝦

宜蘭農田水利會灌排區粗糙沼蝦養殖場

四、淡水魚類

 1. 台灣石(Acrossocheilus paradoxus) 又稱「石班」,在幼魚時期,身體側邊有78條黑色橫斑,非常顯目。其屬名為「Across」與「socheilus」的合字,「Across」意為「橫越」,「socheilus」為「黑色」,表示其身體的顏色;但到成魚時期,這樣的顏色特徵就會消失。 台灣石是台灣的特有種,一般活動於高溶氧、低濁度、並尤其在底床多礫石的湍流水中。在早期,就以農田圳路為棲地,由於極度不耐污染,所以要復育台灣農田水利生態的多樣性,水質乾淨是基本的要求。 一般刮食石頭表面的藻類,也攝食水生昆蟲、小魚,是水中高級的消費者,對於食物鏈的穩定非常重要。其身長可到20公分,是以渠道為棲地的最大型本土魚種,也是許多人喜愛垂釣的魚種,封溪護漁也常以石為對象,極具保育價值。

2. 台灣馬口魚(Candidia barbatus) 1920年著名的日本魚類學者大島正滿(Masamitsu Oshima, 1884-1965)就在美國「費城自然科學會」(Natural Science of Philadelphia)提出台灣馬口魚。大都棲息在低溫、清澈、水流速快的水域,以附生水中石礫上的藻類,與石縫裡的水生昆蟲為主食。馬口魚的側邊有一藍黑色橫班,非常醒目,又稱為「一枝花」。 馬口魚是台灣特有種魚類,是乾淨溪流的生物指標之一,其棲地需要的水域是快速湍流的澗(riffle)與水深較深的水潭(pool);但是台灣在7-9月的颱風暴雨期,徒然增加的流量,水平沖刷的地方形成水澗,垂直沖刷的地方形成水潭,若不是暴雨所帶來的大量沖刷,台灣溪流不會以如此多的水澗—水潭互相串連,成為台灣特有種馬口魚與石 的生存條件。 1960年代以後,由於山地過度開發、破壞水土保持,使颱風暴雨挾帶大量的泥沙進入溪流,雖然仍然能產生水澗,卻不易產生水潭,水潭大都被泥沙淤積,甚至形成沙洲。天然棲地的破壞,使得馬口魚與石進入河邊取水的農田渠道,尋找深水或湍流之處,甚至進出農田渠道與天然溪流,使農田渠道成為這兩種魚種的避難所。 尤其是馬口魚,只要有急流與水潭,即使是狹小的水路,也能生存,因此馬口魚經常在台灣給水路與周邊積水農田間游動進出,是台灣特有的現象,馬口魚與石經常以灌溉渠道為棲地,成為台灣灌溉渠道中最常見的兩種魚類。在這基礎上,營造農田渠道生態化,更可增進這兩種特有魚種的生存,使其滋生更多,間接幫助在天然水域的族群數目。

台灣馬口魚

3. 短吻紅斑吻鰕虎(Rhinogobius rubromaculatus) 「鰕」是中國的古文字,在甲骨文中就出現,與現在的用字完全一致,當時以魚身上有紅色小斑點的小魚,稱為「鰕」。其實,鰕虎的顏色還有很多種,與石 、馬口於所適應的水域環境相似,都需要乾淨的水質,唯水流速不同,鰕虎適應較低的流速區,許多灌溉渠道的水域環境均能提供鰕虎所需的流況。 除此之外,鰕虎是肉食性,以水生昆蟲為食,灌溉渠道周邊回滯水,使水中營養份增多,增加水生昆蟲的數目,間接促使鰕虎進入農田渠道,增加覓食的機會,在這基礎上,渠道的生態化能顯著增加鰕虎的種類與數目。

農田灌溉渠道出現的鰕虎種類有短吻紅班吻鰕虎、明彈吻鰕虎(Rhinogobius candidianus)、日本禿頭鯊(Sicyopterus japonicus)等,前兩種為台灣特有種。 渠道生態工程的營造,若要配合鰕虎的特性,底床所鋪石頭需平坦,供鰕虎貼在平坦處棲息,石頭周邊不要有水泥漿,鰕虎常在石頭下挖穴作為交配之用。

短吻紅班吻鰕虎(設於北基農田水利會山豬堀上圳)

4. 鱸鰻(Anguilla marmorata) 普世性分布的魚種,壽命有20~40年之久,大部份時間在淡水域,以魚蝦、蛙類為食,是淡水生態系統的高級消費者。 產卵時,自溪降海,能在深於1,000公尺的水深處產卵,卵孵化後,鰻苗又自海的溪頭上溯,能上溯百公里之遠。由於受到棲地破壞與人為過度捕捉,族群數目持續減少,已列為保育類魚種。 鱸鰻的棲地需要深水潭,而且潭邊有植物,增加其隱密性。當溪流有過多泥砂淤積,使深潭消失,是近代鱸鰻棲地劣化的主要原因之一,這得鱸鰻進入農田渠道,農田渠道有幹線—支線—分水路—給水路的系統,鱸鰻經常進入給水路,在溝灌或土壤邊尋找深潭作為棲地。 鱸鰻是普世性水利生態(hydroecology)的生物指標,也是農田渠道高難度的生態化營造,復育關鍵在深潭與植物性覆蓋。

鱸鰻(攝於桃園農田水利會後村圳)

5. 泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus) 是水田生態化結合圳路生態化最重要的生物指標,泥鰍能夠重現在水田,是水利灌溉生態化成功的明證。泥鰍以泥質地、水流緩慢,水淺處為棲地,與水稻田的環境相似。稻田停灌期間,泥鰍仍然可自淺水處或泥地表面,直接自空氣中吸呼氧氣;水稻收割後,田間數個月處於休耕狀態,表土逐漸乾涸,泥鰍可以鑽洞進入底土,直到下一期作灌溉,田間滯水之時,又到表土活動。 泥鰍的生態習性唯一與水稻田環境較不相同的是,當水溫大於25℃。泥鰍的覓食活動就會劇減,而到水田埂邊的草區底下,或是田間水流溝渠活動。混凝土內溝渠的水溫較高,更難以給泥鰍鑽洞,是泥鰍消失的原因,因此台灣老一輩的農民說:「泥鰍怕水泥」。 泥鰍是雜食性,水生昆蟲、螺類,腐爛的葉、根、土壤中的藻類,皆可攝食。泥鰍對農藥、重金屬毒害敏感,只要有殺草劑、殺蟲劑、殺螺劑等使用,泥鰍便難以生存。泥鰍適合中性或微鹼性的水質,施用化肥很容易降低農田水土的pH值,抑制了泥鰍生存,因此泥鰍很少出現在農田與水路系統。 復育泥鰍是近代農田與水路一體生態營造的生物指標。泥鰍更具文化鄉土性,台灣諺語有「田間提籃揀泥鰍」;台灣歌謠「天黑黑」有「阿公阿婆為將泥鰍煮鹹或煮甜而爭吵」;台灣傳統食譜「泥鰍燉紅杷是補品」;台灣有機栽培也標榜泥鰍的重現。請泥鰍重現必須依著灌溉水路系統,以灌區為單位,而非以農田坵塊來作生態營造,否則灌區上游的農藥流到灌區下游,又會將泥鰍殺滅。所以,泥鰍成為農田-水路一起生態營造的良好指標。

泥鰍(攝於宜蘭農田水利會枕山圳)

6. 唇(Hemibarbus labeo)又稱「竹篙頭」,是台灣農田渠道生長的最大魚種之一,長度可達40公分。唇的頭部長,為下滑的弧形,口吻向下,經常在底床為粗質礫石的深潭棲息,為雜食類,攝食蝦子、水生昆蟲,與礫石上的藻類。

有在河溪有高度的回流性,為了覓食,經常由河川上中游進入農田圳路,甚至由灌溉渠道游進排水路,再由排水路進入河川下游,所以,唇 在農田圳路存活的前提是「灌排不分離」,即灌溉與排水水路相通,這是近代圳路生態化復育大型魚類的前提。大型魚類如沒有足夠的回流空間,不會在灌排水路出現。

(攝於北基農田水利會八連圳)

7. 鯰魚(Parasilurus asotus) 鯰魚又稱為鯰仔,早期是台灣農田灌溉溝渠常見的魚種,經常在雨季進入水稻田產卵,藉由雨水將魚卵排到其他水域,其生存棲地經常是以深於30公分的溝渠作為深水域,夜間爬到淺水域覓食,淺水域包括水稻田,芋頭田或筊白筍田等,所以鯰魚是在水田—灌排水路間移動的物種,是農田水利生態營造具代表性的指標物種。 鯰魚的生命力強,身上有黏液蛋白,具抗菌性,夜間覓食,水管也鑽進去,甚至連量水堰都會進入,所以建造讓鯰魚前來的水路並不困難。白天,鯰魚大都潛伏在緩流區的水底下,尤其愛好泥質底床,水岸邊有挺水性植物,增加其隱蔽性。鯰魚是肉食性,以其他魚類為食物,腐爛性的肉類、內臟也都愛吃。

鯰魚(攝於桃園農田水利會後村圳取水口)

8. 董氏異鰭鱵(Zenarchopterus dunckeri) 農田圳路的生態化營造,不一定為水質優良的灌溉渠道專屬,水質較差的排水路也能進行。配合周遭的水體環境與水路特徵,都可以建構出合宜的生態功能,董氏異鰭鱵就是可以特別注意的魚種。 「鰭」是魚體的運動骨頭,較硬;「鱵」則與「針」同音同義,指魚嘴形狀尖且突出,鰭與鱵都是中國的古字。大部分的尖嘴魚都是海魚,但異鰭鱵是生存在半鹹淡水域的魚種,經常進入排水溝渠。由於魚的下唇比上唇長,主要攝食水面或淺水處的藻類與浮游性動物(zooplankton),是雜食類魚種。 異鰭鱵是稀有魚種,對劣化的水質敏感,這反而是呈現排水溝水質自然淨化成效理想的魚種。使排水能不影響承受水體的生態,是近代普世渠道生態化的重點之一。台灣也有成功的案例,在高雄九曲堂邊的水質惡劣的排水,但流入舊鐵橋人工溼地後,水質獲得改善,成為董氏異鰭鱵在河口與人工溼地間回流的所在。

 

董氏異鰭鱵(攝於高雄舊鐵橋人工溼地)

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