碑壩河魚類資源的調(diào)查及建設(shè)電站的影響

張建祿 ，邊坤 ，茍妮娜 ，葉忠臣 ，許濤清 ，王開鋒

（1.陜西省動物研究所，陜西省秦嶺珍稀瀕危動物保育重點實驗室，陜西 西安 710032；2.漢中市南鄭縣碑壩水利管理站，陜西 漢中 723106）

碑壩河位于陜西省漢中地區(qū)，是嘉陵江一級支流渠江的發(fā)源地，全長52.1km，多年平均流量22.2m3/s，海拔高程 1 829m，流域面積 699km2，河道比降18.38‰，河床寬30～50m。碑壩河沿途匯集若干大小支流后，流入平昌縣的雙江區(qū)與巴河匯合后稱渠江，繼續(xù)南流進入嘉陵江。目前，碑壩河自上而下規(guī)劃了5級水電站（圖1），隸屬于陜西水務(wù)集團。2016年3月開工建設(shè)的在建攔馬山水電站,計劃2017年底開工建設(shè)的老龍嘴電站，以及已建成的茶園電站、中南電站及朱家壩電站，均為小型水電站。以老龍嘴電站為例，設(shè)計最大壩高27.0m，壩頂長度85.8m，回水長度為1.7km，電站裝機容量3 130kW，年發(fā)電量948萬kW·h。

電站建成后，河流水沙情勢變化，水庫淹沒，河流非連續(xù)化，大壩阻隔了魚類洄游通道，對水生生物尤其是魚類的生存與繁衍帶來一些不利影響，甚至導致某些物種消失[1-3]。碑壩河魚類資源缺乏歷史資料，通過當?shù)厮块T和群眾的反應(yīng)，碑壩河分布有國家二級保護動物大鯢Andrias davidianus和陜西省重點保護魚類齊口裂腹魚Schizothorax prenanti。

本研究旨在調(diào)查明確渠江源頭碑壩河的魚類資源現(xiàn)狀，分析碑壩河已建成梯級電站對魚類資源的影響，以及在建和擬建的兩座電站對魚類資源的影響，以期為恢復碑壩河的魚類資源、保護生物多樣性、修復水生生態(tài)提供基礎(chǔ)資料。

圖1 碑壩河梯級電站位置示意圖Fig.1 The location of hydropower stations on Beiba River

1 材料與方法

1.1 研究方法

2016年4月和2017年4月，參照《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊》[4]調(diào)查采樣方法，調(diào)查碑壩河的魚類資源。在正在建設(shè)的攔馬山電站和擬建的老龍嘴電站就近選擇100m河段，用電捕器來回電捕，盡量將魚捕盡。在已建成的茶園電站、中南電站及朱家壩電站岸邊淺水區(qū)用電捕器捕魚，同時在庫區(qū)深水區(qū)以單層刺網(wǎng)和地籠網(wǎng)為捕撈工具，隔夜收網(wǎng)后統(tǒng)計漁獲物。魚體長精確到1mm，體質(zhì)量精確到0.1g。漁獲物中保留少量標本于10%的福爾馬林溶液中，其余活體就地放生。魚種鑒定參考相關(guān)資料[5,6]。第一次調(diào)查時采用HORIBA-U52多功能水質(zhì)分析儀現(xiàn)場測定各采樣點水質(zhì)參數(shù)。

1.2 數(shù)據(jù)分析

魚類多樣性采用以下公式進行統(tǒng)計分析：

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H'[7]，

Pielou 均勻度指數(shù) J[8]，J=H'/log2S；

Simpson多樣性指數(shù)D[9]，

式中，S為物種總數(shù)，Pi為物種i的個體數(shù)Ni占群落總個體數(shù)的比例，N為所有物種個體總數(shù)。

采用相對重要性指數(shù)（Index of relative importance，IRI）研究碑壩河魚類群落的優(yōu)勢種[10]：

式中，Wi為物種i的重量占總重量（W）的比值；Ni為物種i個體數(shù)占總個體數(shù)（N）的比值；Fi物種i出現(xiàn)的站數(shù)占調(diào)查總站數(shù)的百分比。IRI≥0.10為優(yōu)勢種，0.01≤IRI＜0.10 為一般種，IRI＜0.01 為稀有種。

2 結(jié)果與分析

2.1 各采樣點水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

五個采樣點自然環(huán)境相似，均為峽谷型河流，兩岸植被良好，河流底質(zhì)略有差異。水體水質(zhì)與魚類的分布密切相關(guān)，碑壩河水質(zhì)一定程度上反映了秦巴山區(qū)水體的水質(zhì)。由表1可知，碑壩河流域水體pH介于7.24～7.42之間，呈弱堿性；溶解氧含量高，濁度和總?cè)芙夤腆w值均較低，顯示碑壩河水體清澈無污染。氧化還原電位（Oxidation reduction potential，ORP）反映水體的自凈能力或“水質(zhì)活力”，代表水體處理有機物的能力[11]。碑壩河水體溶氧量和ORP均較高，有較強的氧化活力。

2.2 漁獲物組成及瀕危魚種類

調(diào)查未采集到大鯢，共捕獲魚類439尾，隸屬2目4科12屬12種，以小型鯉科魚類為主。其中，鯉形目2科10屬10種，占總種數(shù)83.33%；鲇形目2科2屬2種，占總種數(shù)16.67%。棒花Gobio rivuloides尾數(shù)占比最高，占23.69%；唇魚骨Hemibarbus labeo和白甲魚Onychostoma sima尾數(shù)占比最小，均為0.46%；而陜西省重點保護魚類齊口裂腹魚尾數(shù)比僅為0.91%?？梢?，小型魚類在碑壩河魚類種類和數(shù)量上均占絕對優(yōu)勢。IRI結(jié)果表明，碑壩河魚類有優(yōu)勢種4種，分別為棒花 、短須頜須Gnathopogon imberbis、寬鰭Zacco platypus和馬口魚 Opsariichthys bidens，陜西省重點保護的珍稀瀕危魚類有白甲魚和齊口裂腹魚2種，均為稀有種魚類?？梢?，這兩種瀕危魚種資源量依然十分有限，需繼續(xù)加強保護，其余6種魚類為一般種。

表1 各采樣點自然概況和水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果Tab.1 Environmental conditions and water quality in the sample sites in Beiba River

圖2 碑壩河漁獲物相對數(shù)量/質(zhì)量分布Fig.2 The relative number and quantity distribution of the fishes in basin of Beiba River

2.3 碑壩河魚類區(qū)系分析

魚類區(qū)系是魚類同環(huán)境（包括魚類本身護衛(wèi)環(huán)境條件的因素）之間相互綜合的反映，是在歷史發(fā)展過程中自然演替和魚類發(fā)展進化、興衰變化的結(jié)果[5,6,12]。用魚類區(qū)系復合體的方法分析魚類的組成特點，不僅反映魚類的共同起源，而且反映了魚類與環(huán)境的關(guān)系[6,13]。我國淡水魚類可分為八個魚類區(qū)系復合體[14]。陜西省南北跨度大，氣候類別復雜，形成了類群各異的魚類組成，其淡水魚類由7個區(qū)系復合體組成，僅北極淡水區(qū)系復合體魚類在陜西無分布[6]。

本次調(diào)查中，在碑壩河共發(fā)現(xiàn)12種魚類，隸屬于5個魚類區(qū)系復合體，分別為：①中國江河平原區(qū)系復合體6種（馬口魚、短須頜須、棒花、寬鰭、唇魚骨、花斑副沙鰍），占總數(shù)的50%；②南方平原區(qū)系復合體1種（白甲魚），占總數(shù)的8.3%；③中亞高山區(qū)系復合體2種（齊口裂腹魚、紅尾副鰍），占總數(shù)的16.7%；④南方山麓區(qū)系復合體2種（司氏，中華紋胸），占總數(shù)的16.7%；⑤北方山麓區(qū)系復合體1種（拉氏），占總數(shù)的8.3%。碑壩河魚類區(qū)系復合體占我國的62.5%，占陜西省的71.4%，可見其魚類區(qū)系組成復雜。在陜西分布的上第三紀早期區(qū)系復合體（如鯉Cyprinus carpio、鯽Carassius auratus等）和北方平原區(qū)系復合體（如瓦氏雅羅魚Leuciscus waleckii、中華花鰍Cobitis sinensis等）在碑壩河無分布。

2.4 碑壩河魚類多樣性特征

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，5個電站附近魚類種類數(shù)分別為：攔馬山電站3種、茶園電站6種、中南電站8種、老龍嘴電站12種、朱家壩電站9種。顯然，隨著海拔的降低，碑壩河魚類種類數(shù)逐漸增加。這符合脊椎動物分布的一般規(guī)律[9]，也與一些研究相一致[15,16]。但在未開工建設(shè)的老龍嘴電站處魚類物種數(shù)和多樣性均高于下游的朱家壩電站，這可能預示著朱家壩電站的建設(shè)對該河段魚類分布已造成了一定影響。由圖3可知，隨著海拔降低，碑壩河魚類物種多樣性指數(shù)有升高趨勢，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H'）介于0.98～3.15之間，Pielou均勻度指數(shù)（J）在0.3～1.14之間，Simpson多樣性指數(shù)（D） 介于0.42～0.85之間。

圖3 碑壩河魚類物種多樣性指數(shù)Fig.3 Diversity index of fish species in Beiba River

3 討論

3.1 碑壩河魚類資源現(xiàn)狀及變化原因

據(jù)當?shù)厮a(chǎn)部門和村民反映，洋魚（當?shù)貙R口裂腹魚的俗稱）在碑壩河屬于常見魚類，但近年來已較難見到。目前我國魚類資源普遍呈下降的趨勢[19-23]。關(guān)于碑壩河魚類種類及其資源狀況，目前并沒有歷史資料可供參考，很難判斷碑壩河魚類資源變動情況。本研究發(fā)現(xiàn)，碑壩河魚類區(qū)系組成復雜，優(yōu)勢種魚類4種，均為小型魚類。僅有的2種中大型魚類齊口裂腹魚和白甲魚均為稀有種類。大個體魚類是偷捕的主要對象，數(shù)量減少預示著亂捕濫撈問題突出。碑壩河梯級電站的建設(shè)可能也是造成這一變化的原因。

3.2 電站對碑壩河魚類影響的分析

大壩改變自然水流的水、泥沙和營養(yǎng)物質(zhì)的流動，破壞了河流的連通性，使河流生境破碎化、湖庫化，水文環(huán)境劇烈變化。河流生境變成靜水（湖泊）生境后，原先喜歡在激流或溪流環(huán)境中生活的魚類被迫遷移或消亡，而適宜湖泊生存的物種（可能為外來入侵種）取而代之，也可能造成該河流魚類資源的巨大變化。水電站建設(shè)造成魚類資源下降的現(xiàn)象在我國較為常見，如長江、黃河、淮河等流域[3,24,25]，尤其對于長距離洄游習性魚類、急流型魚類和產(chǎn)漂浮性卵的魚類，大壩阻隔的影響更是毀滅性的。例如大渡河水電站運行后，原有的一些急流型常見種魚類已近乎絕跡，如長絲裂腹魚Schizothorax dolichonema、唇口裂腹魚 Schizothorax davidi、中華魚兆Pareuchiloglanis sinensis、川陜哲羅鮭Hucho bleekeri等[24]。葛洲壩大壩阻斷了中華鱘Acipenser sinensis的產(chǎn)卵洄游路線，其種群數(shù)量逐漸下降[26]。從大格局來看，陜西魚類除鰻鱺外均屬于淡水定居型魚類，無長距離洄游魚類[6]。然而，齊口裂腹魚在繁殖和越冬期間有短距離洄游的習性，繁殖季節(jié)上溯到棲息地以上江段，將卵產(chǎn)于急流、淺灘的砂、礫石上[27]，冬季會向下游深水區(qū)聚集越冬，而電站大壩阻隔了其洄游路線。因此，梯級電站對碑壩河齊口裂腹魚的影響最明顯。本調(diào)查采集到的齊口裂腹魚均分布于擬建老龍嘴電站河段，而在已建成3個電站采樣點未采集到。據(jù)此推測電站建設(shè)正是導致碑壩河齊口裂腹魚為稀有種的主要原因之一，即使人工放流在短期內(nèi)也未能恢復其資源量。據(jù)預測，待老龍嘴電站建成后，碑壩河齊口裂腹魚資源將進一步下降。

漂流性卵的比重略大于水，庫區(qū)形成后流速下降，無法滿足漂流性卵漂流孵化條件，魚卵下沉難以孵出[25]。碑壩河產(chǎn)漂浮性卵的魚類僅花斑副沙鰍1種，目前屬于一般種，預測待攔馬山電站和老龍嘴電站建成后花斑副沙鰍資源量將下降。產(chǎn)黏性卵魚類產(chǎn)卵場分布在河灣和淺水區(qū)多水草河段。電站大壩建成后水位升高，形成寬闊水面，淹沒原有產(chǎn)卵場。但庫區(qū)面積大幅增加后將在沿岸水流緩慢，水草豐盛的區(qū)域形成大量新的產(chǎn)卵場，適宜在淺水區(qū)生活且產(chǎn)粘性卵魚類的繁殖[5,25]，如馬口魚、寬鰭、唇魚骨、棒花、拉氏、中華紋胸、司氏。梯級電站對的建設(shè)對碑壩河這一類魚類資源的影響較小。

3.3 建議

為恢復碑壩河齊口裂腹魚資源量，近兩年來已累計投放于漢中市南鄭縣“齊口裂腹魚養(yǎng)殖合作社”繁殖、培育的齊口裂腹魚種約1萬尾。然而本研究發(fā)現(xiàn)，碑壩河內(nèi)齊口裂腹魚依然屬于稀有種，資源量并未恢復，這需要通過增殖放流、加強保護等綜合措施進一步恢復其資源量。為了盡可能保持和恢復碑壩河流域魚類物種多樣性，提出以下建議：（1）建設(shè)人工過壩，增加魚類交流，減緩大壩建設(shè)阻隔上下游魚類種群之間的種質(zhì)交流；（2）加強電站施工期間環(huán)境管理工作，落實施工期環(huán)境監(jiān)理和水生生物監(jiān)測工作；（3）明確保護對象，開展人工增殖放流工作，重點保護和恢復齊口裂腹魚和白甲魚的資源量；（4）實行獎懲制度，建立監(jiān)察和監(jiān)督制度，對直接從事水產(chǎn)資源保護的干部和群眾給予精神和物質(zhì)獎勵，對破壞魚類資源的單位和個人，按有關(guān)規(guī)定，給予批評教育和懲罰。

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