碑壩河魚類資源的調查及建設電站的影響

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，是嘉陵江一級支流渠江的發源地，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與巴河匯合后稱渠江，繼續南流進入嘉陵江。目前，碑壩河自上而下規劃了5級水電站（圖1），隸屬于陜西水務集團。2016年3月開工建設的在建攔馬山水電站,計劃2017年底開工建設的老龍嘴電站，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，通過當地水利部門和群眾的反應，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。

本研究旨在調查明確渠江源頭碑壩河的魚類資源現狀，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、修復水生生態提供基礎資料。

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《內陸水域漁業自然資源調查手冊》[4]調查采樣方法，調查碑壩河的魚類資源。在正在建設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用電捕器捕魚，同時在庫區深水區以單層刺網和地籠網為捕撈工具，隔夜收網后統計漁獲物。魚體長精確到1mm，體質量精確到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。魚種鑒定參考相關資料[5,6]。第一次調查時采用HORIBA-U52多功能水質分析儀現場測定各采樣點水質參數。

1.2 數據分析

魚類多樣性采用以下公式進行統計分析：

Shannon-Wiener多樣性指數H'[7]，

Pielou 均勻度指數 J[8]，J=H'/log2S；

Simpson多樣性指數D[9]，

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

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

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

2 結果與分析

2.1 各采樣點水質監測結果

五個采樣點自然環境相似，均為峽谷型河流，兩岸植被良好，河流底質略有差異。水體水質與魚類的分布密切相關，碑壩河水質一定程度上反映了秦巴山區水體的水質。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，濁度和總溶解固體值均較低，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83.33%；鲇形目2科2屬2種，占總種數16.67%。棒花Gobio rivuloides尾數占比最高，占23.69%；唇魚骨Hemibarbus labeo和白甲魚Onychostoma sima尾數占比最小，均為0.46%；而陜西省重點保護魚類齊口裂腹魚尾數比僅為0.91%。可見，小型魚類在碑壩河魚類種類和數量上均占絕對優勢。IRI結果表明，碑壩河魚類有優勢種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。可見，這兩種瀕危魚種資源量依然十分有限，需繼續加強保護，其余6種魚類為一般種。

表1 各采樣點自然概況和水質監測結果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量/質量分布Fig.2 The relative number and quantity distribution of the fishes in basin of Beiba River

2.3 碑壩河魚類區系分析

魚類區系是魚類同環境（包括魚類本身護衛環境條件的因素）之間相互綜合的反映，是在歷史發展過程中自然演替和魚類發展進化、興衰變化的結果[5,6,12]。用魚類區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境的關系[6,13]。我國淡水魚類可分為八個魚類區系復合體[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個區系復合體組成，僅北極淡水區系復合體魚類在陜西無分布[6]。

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

調查發現，5個電站附近魚類種類數分別為：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，碑壩河魚類種類數逐漸增加。這符合脊椎動物分布的一般規律[9]，也與一些研究相一致[15,16]。但在未開工建設的老龍嘴電站處魚類物種數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有升高趨勢，Shannon-Wiener多樣性指數（H'）介于0.98～3.15之間，Pielou均勻度指數（J）在0.3～1.14之間，Simpson多樣性指數（D） 介于0.42～0.85之間。

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

3 討論

3.1 碑壩河魚類資源現狀及變化原因

據當地水產部門和村民反映，洋魚（當地對齊口裂腹魚的俗稱）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。本研究發現，碑壩河魚類區系組成復雜，優勢種魚類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，數量減少預示著亂捕濫撈問題突出。碑壩河梯級電站的建設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、泥沙和營養物質的流動，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。水電站建設造成魚類資源下降的現象在我國較為常見，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的產卵洄游路線，其種群數量逐漸下降[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，繁殖季節上溯到棲息地以上江段，將卵產于急流、淺灘的砂、礫石上[27]，冬季會向下游深水區聚集越冬，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。據此推測電站建設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也未能恢復其資源量。據預測，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。產黏性卵魚類產卵場分布在河灣和淺水區多水草河段。電站大壩建成后水位升高，形成寬闊水面，淹沒原有產卵場。但庫區面積大幅增加后將在沿岸水流緩慢，水草豐盛的區域形成大量新的產卵場，適宜在淺水區生活且產粘性卵魚類的繁殖[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。然而本研究發現，碑壩河內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）建設人工過壩，增加魚類交流，減緩大壩建設阻隔上下游魚類種群之間的種質交流；（2）加強電站施工期間環境管理工作，落實施工期環境監理和水生生物監測工作；（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，建立監察和監督制度，對直接從事水產資源保護的干部和群眾給予精神和物質獎勵，對破壞魚類資源的單位和個人，按有關規定，給予批評教育和懲罰。

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