夾巖水利樞紐工程施工期水生浮游植物群落特征及水質評價

（貴州省水利投資（集團）有限責任公司，貴州 貴陽 550081）

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程（以下簡稱“夾巖工程”）是綜合性大型水利樞紐工程，工程等級為I等，作為貴州省迄今為止最大的水資源綜合配置工程，總庫容13.25億m3，設計灌溉面積6.028 hm2（90.42萬畝）。在烏江支流上興建大型水利工程，會對庫區及中、下游地區產生影響。浮游植物是水生態系統的初級生產者，其物種組成和分布可以反映水環境狀況及水質變化，水環境變化也會對浮游植物群落結構的變化產生影響［1］。浮游植物是水體健康狀況的指示生物，水庫監測的要素之一［2］。通過調查夾巖工程所涉及到的六沖河干流、4條支流以及受水區域浮游植物，研究了11個斷面的浮游植物種類組成、密度、生物量及其多樣性，并對水質進行評價，掌握工程建設過程對區域水生生態環境變化的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

夾巖工程壩址位于烏江支流六沖河，工程受水區域位于貴州省西北部，地處東經104°00′～107°30′，北緯27°00′～28°00′之間，范圍涉及畢節地區畢節市、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、紅花崗區、仁懷市、遵義縣。地處亞熱帶季風氣候區，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 采樣時段與調查范圍

在夾巖工程建設期，于2016年5月及11月進行了兩次水生浮游植物現場調查。分別在六沖河保護區（S1）、庫尾麻布河（S2）、庫中七星關（S3）、夾巖壩址（S4）、維新河段（S5）、洪家渡庫尾（S6）、上游大河河段（S7）、支流引底河（S8）、武佐河（S9）、后河（S10）以及受水區附廓水庫（S11）布設了11個水生生物生物采樣斷面（見圖1）。

1.3 浮游植物調查方法

（1）定性樣品采集。用25號浮游生物網在水面下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分布

式中，N為1L水樣中浮游植物的數量，個/L；Cs為計數框面積，mm2；Fs為視野面積，mm2；Fn為每片計數過的視野數；V為1L水樣經濃縮后的體積，mL；U為計數框容積，mL；Pn為計數所獲得的個數，個。

因浮游植物個體微小，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、電導率測定方法及所有操作均按照GB17378.4-2007《海洋監測規范》進行。物種的鑒定依據《中國淡水藻類系統、分類及生態》［3］執行。

1.4 統計分析方法

數據經Excel2007整理后，采用SPSS13.0統計字形循環緩慢拖網約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，直接用25號浮游生物網濾取約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。定量水樣帶回實驗室后，在分析前先置入分液漏斗中靜置48 h，用虹吸法仔細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數。

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計數框內（面積20 mm×20 mm），在顯微鏡下觀察計數。每瓶進行2次有效計數，取其平均值，計算出每L水中浮游植物的數量：分析軟件進行單因素方差分析（one-way ANOVA）與獨立樣本t檢驗方法分析。

2 結果與分析

2.1 各斷面地理位置及水體理化性質

水體中的泥沙或透明度是影響浮游植物群落結構最重要的物理因素之一［4-5］。從表1可看出，大部分斷面透明度均大于80 cm，表現正常。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是庫區，透明度均相對較高。調查水域各斷面pH值在6.4～7.1之間，屬中性偏弱酸性。電導率在167～398 μs/cm之間，兩個庫區斷面較高。

表1 各斷面水質理化特征

2.2 浮游植物的種類及分布

調查11個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，占檢出總數的33.07%；藍藻門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%。調查河段浮游植物種類以硅藻門、綠藻門和藍藻門為主，占總數的92.72%，檢出種類數目隸屬門的排列順序為：硅藻門＞綠藻門＞藍藻門＞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 浮游植物密度對比

11個調查區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，這與夾巖工程建設造成水體泥沙含量較大，透明度較低有直接關系。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，因這兩個斷面屬于庫區，導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個斷面、支流4個斷面浮游植物平均密度為48.810×105ind./L。

2.4 浮游植物生物量對比

11個調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律整體與密度變化規律一致：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個斷面、支流4個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藻、直鏈藻等硅藻門種類為優勢種。

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

生物多樣性是生態系統中生物組成和結構的重要指標，主要反映生態系統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，而且可以通過結構與功能的關系反映群落的本質屬性［7］。藻類生物多樣性采用Shannon-Wiener指數進行評價（見圖3）。

圖3 各斷面浮游植物Shannon-Wiener指數對比

浮游植物群落結構變化和多樣性指標能有效反映水生態環境的改變［8］。用Shannon-Weiner藻類生物多樣性指數評價水質的標準（見表5）。S3、S6、S11斷面Shannon-Weiner指數顯著低于其他斷面（P＜0.05），分別為2.12，2.41，2.08。其余8個斷面浮游植物多樣性指數多在3左右，調查區域浮游植物多樣性指數平均為2.87，水質總體狀況良好。

表5 各斷面浮游植物多樣性指數與水質評價

2.6 本期調查與環評成果的對比分析

根據本期調查浮游植物與《貴州省夾巖水利樞紐及黔西北供水工程-環境影響報告書》成果的對比發現，本期調查浮游植物種類數比環評成果減少21種（見表6），密度增加1.351×105ind./L，生物量減少0.051 mg/L，Shannon-Wiener指數增加0.03。

表6 本期調查浮游植物與環評成果的對比

3 小結與討論

六沖河干流及支流中水體透明度、浮游植物的群落結構都具有明顯的時空分布變化，呈現出一定的特征規律。調查中發現，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，浮游植物的群落結構還受來水、區域點、面源污染及水文情勢等的影響［9-11］。考慮到目前已建工程未對施工水域的水文情勢造成影響，浮游植物種群變化的主要因素應是受沿工程匯入營養物質增加的結果。由于夾巖大壩處于施工建設過程中，圍堰、道路、擋渣墻修建等施工行為不可避免地將部分無機鹽、有機物質等帶入水體中，直接導致生境變化，加劇浮游植物物種之間的競爭關系，使該階段物種多樣性、密度、生物量及水質有所降低［11］。但在S5下游維新斷面，浮游植物的生物量就已增加，恢復到正常水平。說明工程影響的距離不遠，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、生境穩定、富營養鹽濃度較高、周圍環境物質來源豐富，且受人為干擾少，導致浮游植物多樣性較高［12］。

有研究表明，浮游植物優勢種在未受污染的水體中往往表現多樣性高，且以硅藻為主，同時有少量藍藻和綠藻；受污染水體中浮游植物多樣性明顯減少，群落組成也發生變化，硅藻不再占優勢，各種藍藻、綠藻大量繁殖，成為優勢種，因此在不同的污水帶中有不同的指示藻類出現［13-14］。在本研究中，各斷面浮游植物多以小環藻、直鏈藻等硅藻門種類為優勢種。這表明夾巖工程建設期所涉及到的河流水質均良好，這也與本研究中Shannon-Wiener指數對水質評價的結果相一致。

4 結論

本研究共鑒定出包括硅藻門、綠藻門、藍藻門、裸藻門、隱藻門、甲藻門、金藻門、黃藻門在內的浮游植物8門133種及變種，本期調查浮游植物種類數比環評成果減少13.6%，密度增加2.3%，生物量減少1.8%，Shannon-Wiener指數增加1.1%。除種類數量減少幅度大于10%外，其他變化幅度較小。

夾巖工程建設期所涉及到的斷面浮游植物多以小環藻、直鏈藻等硅藻門種類為優勢種，表明涉及到的河流水質均良好，這也與Shannon-Wiener指數對水質評價的結果相一致。

六沖河干流及支流中水體理化性質特征。浮游植物的組成都具有明顯的時空分布變化特征。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。