夾巖水利樞紐工程施工期水生浮游植物群落特征及水質(zhì)評(píng)價(jià)

（貴州省水利投資（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550081）

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程（以下簡(jiǎn)稱“夾巖工程”）是綜合性大型水利樞紐工程，工程等級(jí)為I等，作為貴州省迄今為止最大的水資源綜合配置工程，總庫(kù)容13.25億m3，設(shè)計(jì)灌溉面積6.028 hm2（90.42萬畝）。在烏江支流上興建大型水利工程，會(huì)對(duì)庫(kù)區(qū)及中、下游地區(qū)產(chǎn)生影響。浮游植物是水生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，其物種組成和分布可以反映水環(huán)境狀況及水質(zhì)變化，水環(huán)境變化也會(huì)對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化產(chǎn)生影響［1］。浮游植物是水體健康狀況的指示生物，水庫(kù)監(jiān)測(cè)的要素之一［2］。通過調(diào)查夾巖工程所涉及到的六沖河干流、4條支流以及受水區(qū)域浮游植物，研究了11個(gè)斷面的浮游植物種類組成、密度、生物量及其多樣性，并對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，掌握工程建設(shè)過程對(duì)區(qū)域水生生態(tài)環(huán)境變化的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

夾巖工程壩址位于烏江支流六沖河，工程受水區(qū)域位于貴州省西北部，地處東經(jīng)104°00′～107°30′，北緯27°00′～28°00′之間，范圍涉及畢節(jié)地區(qū)畢節(jié)市、大方縣、黔西縣、金沙縣、織金縣、納雍縣、赫章縣和遵義市中心城區(qū)、紅花崗區(qū)、仁懷市、遵義縣。地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫13.3℃，大于等于10℃的有效積溫為5 300℃，年平均降水量849 mm，土壤類型主要為黃壤，中亞熱帶常綠闊葉林。

1.2 采樣時(shí)段與調(diào)查范圍

在夾巖工程建設(shè)期，于2016年5月及11月進(jìn)行了兩次水生浮游植物現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。分別在六沖河保護(hù)區(qū)（S1）、庫(kù)尾麻布河（S2）、庫(kù)中七星關(guān)（S3）、夾巖壩址（S4）、維新河段（S5）、洪家渡庫(kù)尾（S6）、上游大河河段（S7）、支流引底河（S8）、武佐河（S9）、后河（S10）以及受水區(qū)附廓水庫(kù)（S11）布設(shè)了11個(gè)水生生物生物采樣斷面（見圖1）。

1.3 浮游植物調(diào)查方法

（1）定性樣品采集。用25號(hào)浮游生物網(wǎng)在水面下0.5 m深的水層中，以20～30 cm/s的速度，作“∞”

圖1 六沖河干流及支流采樣點(diǎn)分布

式中，N為1L水樣中浮游植物的數(shù)量，個(gè)/L；Cs為計(jì)數(shù)框面積，mm2；Fs為視野面積，mm2；Fn為每片計(jì)數(shù)過的視野數(shù)；V為1L水樣經(jīng)濃縮后的體積，mL；U為計(jì)數(shù)框容積，mL；Pn為計(jì)數(shù)所獲得的個(gè)數(shù)，個(gè)。

因浮游植物個(gè)體微小，其比重近于所在水體水的比重，即近于1，因此體積值（μm3）按109μm3=1mg換算為重量值。

水溫（T）、水深（Depth）、透明度（SD）、pH值、電導(dǎo)率測(cè)定方法及所有操作均按照GB17378.4-2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》進(jìn)行。物種的鑒定依據(jù)《中國(guó)淡水藻類系統(tǒng)、分類及生態(tài)》［3］執(zhí)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel2007整理后，采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)字形循環(huán)緩慢拖網(wǎng)約10 min采樣，樣品加入1.5%魯哥氏液后，再加入4%甲醛溶液固定。有一定流速時(shí)，直接用25號(hào)浮游生物網(wǎng)濾取約3 min。

（2）定量樣品采集。用定量采樣瓶采集1 000 mL水樣加魯哥氏液15 mL和4%的甲醛固定。定量水樣帶回實(shí)驗(yàn)室后，在分析前先置入分液漏斗中靜置48 h，用虹吸法仔細(xì)吸出上部分不含藻類的上清液，濃縮至30 mL，倒入定量瓶中以備計(jì)數(shù)。

將定量的濃縮水樣充分搖勻后，用0.1 mL定量吸管吸出0.1 mL水樣，注入0.1 mL計(jì)數(shù)框內(nèi)（面積20 mm×20 mm），在顯微鏡下觀察計(jì)數(shù)。每瓶進(jìn)行2次有效計(jì)數(shù)，取其平均值，計(jì)算出每L水中浮游植物的數(shù)量：分析軟件進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA）與獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)方法分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各斷面地理位置及水體理化性質(zhì)

水體中的泥沙或透明度是影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)最重要的物理因素之一［4-5］。從表1可看出，大部分?jǐn)嗝嫱该鞫染笥?0 cm，表現(xiàn)正常。所有斷面中，S4斷面透明度最小為80 cm，主要是受到大壩施工、水體泥沙含量增大的影響。因S6和S11是庫(kù)區(qū)，透明度均相對(duì)較高。調(diào)查水域各斷面pH值在6.4～7.1之間，屬中性偏弱酸性。電導(dǎo)率在167～398 μs/cm之間，兩個(gè)庫(kù)區(qū)斷面較高。

表1 各斷面水質(zhì)理化特征

2.2 浮游植物的種類及分布

調(diào)查11個(gè)斷面共檢出浮游植物8門133種（見圖2）。其中，硅藻門63種，占47.37%；綠藻門44種，占檢出總數(shù)的33.07%；藍(lán)藻門15種，占12.28%；裸藻門4種，占3%；隱藻門、甲藻門、金藻門各2種，分別占1.5%；黃藻門1種，占0.75%。調(diào)查河段浮游植物種類以硅藻門、綠藻門和藍(lán)藻門為主，占總數(shù)的92.72%，檢出種類數(shù)目隸屬門的排列順序?yàn)椋汗柙彘T＞綠藻門＞藍(lán)藻門＞裸藻門＞隱藻門=甲藻門=金藻門＞黃藻門。

圖2 浮游植物的種類及分布

不同河流斷面采集到的浮游植物種類數(shù)目S1、S2、S3與 S4、S5、S6、S9、S10、S11存在顯著性差異（P＜0.05）。其中最低的S7采集到63種，最高的S5采集到100種（見表2）。

2.3 浮游植物密度對(duì)比

11個(gè)調(diào)查區(qū)域浮游植物平均密度為59.099×105ind./L（見表3）。S4斷面浮游植物密度顯著低于其他斷面（P＜0.05），為34.825×105ind./L，這與夾巖工程建設(shè)造成水體泥沙含量較大，透明度較低有直接關(guān)系。S6、S11斷面浮游植物密度顯著高于其他斷面（P＜0.05），分別為 84.578×105ind./L與91.389×105ind./L，因這兩個(gè)斷面屬于庫(kù)區(qū)，導(dǎo)致浮游植物密度明顯大于其他斷面。S1、S2、S3、S5、S8、S9與S10差異性不顯著（P＜0.05）。除S4、S6外，干流4個(gè)斷面、支流4個(gè)斷面浮游植物平均密度為48.810×105ind./L。

2.4 浮游植物生物量對(duì)比

11個(gè)調(diào)查水域浮游植物平均生物量為2.821 mg/L（見表4），生物量組成以硅藻門、綠藻門和藍(lán)藻門為主。其中硅藻門平均生物量為1.587 mg/L，占56.26%；綠藻門平均生物量為0.590 mg/L，占20.91%；藍(lán)藻門平均生物量為0.571 mg/L，占18.33%；其余門類所占比例較小。各斷面浮游植物生物量變化規(guī)律整體與密度變化規(guī)律一致：S4斷面浮游植物生物量顯著低于其他斷面（P＜0.05），為1.823 mg/L；S6、S11斷面浮游植物生物量顯著高于其他斷面（P＜0.05），分別為3.932 mg/L與4.383 mg/L；除S4、S6外，干流4個(gè)斷面、支流4個(gè)斷面浮游植物平均生物量為2.321 mg/L。各斷面浮游植物多以小環(huán)藻、直鏈藻等硅藻門種類為優(yōu)勢(shì)種。

表2 各斷面浮游植物種類組成

表3 各斷面浮游植物的密度 105ind./L

表4 各斷面浮游植物生物量 mg/L

2.5 浮游植物多樣性與水質(zhì)

生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)中生物組成和結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，主要反映生態(tài)系統(tǒng)中生物的豐富度和均勻度［6］。它不僅反映生物群落的組織化水平，而且可以通過結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系反映群落的本質(zhì)屬性［7］。藻類生物多樣性采用Shannon-Wiener指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)（見圖3）。

圖3 各斷面浮游植物Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)比

浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化和多樣性指標(biāo)能有效反映水生態(tài)環(huán)境的改變［8］。用Shannon-Weiner藻類生物多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)（見表5）。S3、S6、S11斷面Shannon-Weiner指數(shù)顯著低于其他斷面（P＜0.05），分別為2.12，2.41，2.08。其余8個(gè)斷面浮游植物多樣性指數(shù)多在3左右，調(diào)查區(qū)域浮游植物多樣性指數(shù)平均為2.87，水質(zhì)總體狀況良好。

表5 各斷面浮游植物多樣性指數(shù)與水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.6 本期調(diào)查與環(huán)評(píng)成果的對(duì)比分析

根據(jù)本期調(diào)查浮游植物與《貴州省夾巖水利樞紐及黔西北供水工程-環(huán)境影響報(bào)告書》成果的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本期調(diào)查浮游植物種類數(shù)比環(huán)評(píng)成果減少21種（見表6），密度增加1.351×105ind./L，生物量減少0.051 mg/L，Shannon-Wiener指數(shù)增加0.03。

表6 本期調(diào)查浮游植物與環(huán)評(píng)成果的對(duì)比

3 小結(jié)與討論

六沖河干流及支流中水體透明度、浮游植物的群落結(jié)構(gòu)都具有明顯的時(shí)空分布變化，呈現(xiàn)出一定的特征規(guī)律。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，S4斷面在浮游植物密度、生物量、物種多樣性與水體透明度等方面均顯著低于其他斷面，而浮游植物種類顯著高于其他斷面。除受水流、水文、水溫、光照等氣候因子的影響外，浮游植物的群落結(jié)構(gòu)還受來水、區(qū)域點(diǎn)、面源污染及水文情勢(shì)等的影響［9-11］?？紤]到目前已建工程未對(duì)施工水域的水文情勢(shì)造成影響，浮游植物種群變化的主要因素應(yīng)是受沿工程匯入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加的結(jié)果。由于夾巖大壩處于施工建設(shè)過程中，圍堰、道路、擋渣墻修建等施工行為不可避免地將部分無機(jī)鹽、有機(jī)物質(zhì)等帶入水體中，直接導(dǎo)致生境變化，加劇浮游植物物種之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，使該階段物種多樣性、密度、生物量及水質(zhì)有所降低［11］。但在S5下游維新斷面，浮游植物的生物量就已增加，恢復(fù)到正常水平。說明工程影響的距離不遠(yuǎn)，影響程度有限。而S6、S11斷面在浮游植物密度、生物量與水體透明度等方面均顯著高于其他斷面，而在浮游植物物種多樣性顯著低于其他斷面。這可能是水流較緩、生境穩(wěn)定、富營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高、周圍環(huán)境物質(zhì)來源豐富，且受人為干擾少，導(dǎo)致浮游植物多樣性較高［12］。

有研究表明，浮游植物優(yōu)勢(shì)種在未受污染的水體中往往表現(xiàn)多樣性高，且以硅藻為主，同時(shí)有少量藍(lán)藻和綠藻；受污染水體中浮游植物多樣性明顯減少，群落組成也發(fā)生變化，硅藻不再占優(yōu)勢(shì)，各種藍(lán)藻、綠藻大量繁殖，成為優(yōu)勢(shì)種，因此在不同的污水帶中有不同的指示藻類出現(xiàn)［13-14］。在本研究中，各斷面浮游植物多以小環(huán)藻、直鏈藻等硅藻門種類為優(yōu)勢(shì)種。這表明夾巖工程建設(shè)期所涉及到的河流水質(zhì)均良好，這也與本研究中Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)的結(jié)果相一致。

4 結(jié)論

本研究共鑒定出包括硅藻門、綠藻門、藍(lán)藻門、裸藻門、隱藻門、甲藻門、金藻門、黃藻門在內(nèi)的浮游植物8門133種及變種，本期調(diào)查浮游植物種類數(shù)比環(huán)評(píng)成果減少13.6%，密度增加2.3%，生物量減少1.8%，Shannon-Wiener指數(shù)增加1.1%。除種類數(shù)量減少幅度大于10%外，其他變化幅度較小。

夾巖工程建設(shè)期所涉及到的斷面浮游植物多以小環(huán)藻、直鏈藻等硅藻門種類為優(yōu)勢(shì)種，表明涉及到的河流水質(zhì)均良好，這也與Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)水質(zhì)評(píng)價(jià)的結(jié)果相一致。

六沖河干流及支流中水體理化性質(zhì)特征。浮游植物的組成都具有明顯的時(shí)空分布變化特征。在S4斷面浮游植物密度、生物量、物種多樣性與水體透明度均顯著低于其他斷面，而浮游植物種類顯著高于其他斷面；S6、S11斷面在浮游植物密度、生物量與水體透明度均顯著高于其他斷面，而在浮游植物物種多樣性顯著低于其他斷面。