重慶東河上游浮游植物和底棲動物群落結構特征

摘 要：為了解重慶東河上游浮游植物、底棲動物群落結構特征，于2017年4月25日—28日在重慶市開州區東河上游設置采樣點，對水質理化參數、浮游植物和底棲動物進行調查。水質檢測結果顯示，各河段水質良好。浮游植物共鑒定出5門121種，生物量及生物多樣性在S6河段最高，S2河段最低；底棲動物共鑒定出3門23種，密度及生物量在S6河段最高，S2河段最低。相較于S1河段以及有正常生態流量的S6河段來說，其余河段或因引水式電站的修建形成水庫，水流狀態由急流變為緩流甚至靜水，或因攔河壩無下泄生態流量，形成減脫水河段，浮游生物群落結構受到一定影響。庫區河道部分地帶受泥沙淤積影響，生境多樣性和異質性降低，底棲動物的棲息密度及生物量較其他河段偏低。

關鍵詞：引水式小水電；水質；浮游植物；底棲動物；生物多樣性

中圖分類號：X171"" 文獻標志碼：A""" 文章編號：1673-5072（2023）02-0103-10

我國西南山區河流比降大、流速快、落差集中，引水式電站（也被稱為農村水電，指裝機容量低于5萬kW的小型水電站）具有開發成本低、投資回收期短、產生的污染物少等優勢，因此為該區域水能開發的主要方式［1-3］。引水式電站的修建阻斷了流經山區與丘陵的河流（以下簡稱山區河流）原本的連續性及流動性，使河流出現片段化、局部斷流脫水、水生生物棲息地喪失、河岸帶生態系統退化等環境問題，直接影響了河流健康狀況［4-11］。引水式電站的建設對西南部分山地河流生物群落產生的負面影響逐漸成為當前人們密切關注的焦點。黃勇［5］對寶興河流域梯級水電開發的生態影響研究指出，流域梯級水電站的建設期和運行期對河流的水質、水文形勢及水流量等會產生一定的影響，可能改變浮游生物、底棲動物種群和數量在空間的分布狀況。

淡水生態系統的健康評價研究表明，河流中水生生物群落能夠整合不同尺度上各種化學、生物和物理的影響［12-13］。山區河流的浮游生物資源量較少，但作為河流環境變化的“指示生物”，對其研究的重要性不容忽視［14-15］。底棲動物是山區河流生態系統中物質循環和能量流動的重要生物，具有易采集、鑒定特征明顯、對河流生境變化敏感、活動場所固定、能夠對連續時間內河流污染的積累效應作出真實反映的優點［13］。研究底棲動物對維持河流生態系統完整性以及河流的生態環境保護、利用和管理具有指導作用［16］。

東河系長江干流左岸一級支流澎溪河的正源，為典型山區河流，王強等［11，17-18］對開州區東河流域的河流生境、河流生物多樣性及引水式電站對該區域生物的影響進行了研究，發現引水式電站會對河流生物產生一定的影響，但缺少關于東河上游的浮游生物和底棲生物詳細情況。因此本研究選擇東河上游的百里電站、雙河口電站影響河段為研究區域，設置采樣點對其浮游植物和底棲動物數量、群落種類組成現狀進行調查，以期為合理開發利用開州山區河流資源及生態治理修復提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 調查區域

東河位于重慶市開州區，長96.7 km。根據東河自然環境狀況與引水式電站修建造成該河流部分斷流的現狀，于2017年4月25日—28日在東河上游設置采樣點，S1采樣點及其上游段無人類活動痕跡，為天然河道，S2采樣點有廢棄煤窯尾礦水排出，河床礫石及河水呈黃色，S3采樣點位于百里電站一級攔河壩上庫區段，S4采樣點為減脫水河段，S5采樣點位于雙河口電站攔河壩上庫區段，S6采樣點位于雙河口電站出水口下段，各采樣點詳情見圖1和表1。

1.2 樣品的采集方法與處理

1.2.1 水質理化參數的測定

理化指標包括總氮（Total Nitrogen，TN）、懸浮物（Suspended Substance，SS）、總溶解固體（Total Dissolved Solid，TDS）、溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）、電導率（Electrical Conductance，EC）、溫度、pH和總硬度等。在采樣時用相關儀器現場測定并記錄TDS、DO、EC、溫度、pH和總硬度，將采集的水樣帶回實驗室測定TN和SS［19］。方法參照《內陸水域漁業自然資源調查手冊》［20］《地表水和污水監測技術規范》［21］等。

1.2.2 浮游植物參數的測定

浮游植物定性水樣利用25號浮游生物網（200目）進行采集，采取水樣時將網口置于水面以下50 cm，網口朝來水方向停留約3～5 min（流水），或者呈“∞”拖動浮游生物網（緩水或靜水）進行采集，取濾液裝入貼好標簽的標本瓶中，加入1.5%魯哥氏液固定，帶回室內鏡檢，使用萬深藻類計數儀鑒別到種。浮游植物定量水樣則用5 L有機玻璃采水器采集水樣，取1 L裝入貼好標簽的廣口塑料瓶，并加入15 mL體積分數為1.5%的魯哥氏液保存，室內靜止24 h后濃縮至30 mL進行鏡檢。浮游植物計數使用0.1 mL計數框在顯微鏡下觀察拍照，將拍好的照片使用相應的生物模型計算生物量。

1.2.3 底棲動物參數的測定

索伯網（邊長30 cm×30 cm，網衣長40 cm，60目）因其特殊構造成為采集淺灘生境中大型底棲動物較常見的工具。首先將索伯網盡量平置于河底，先用毛刷小心清洗網內的大型石塊，使附著在石塊上的底棲動物能夠隨水流進入索伯網，然后再利用鐵鍬挖掘和攪動網框內的河床底質，最后把索伯網收集到的內容物置于陶瓷盆中來甄別底棲動物。將經過篩選得到的底棲動物裝入塑料采樣瓶中，用75%酒精保存，然后帶回實驗室進行鏡檢、分類、鑒定、計數和稱重［18］。

1.2.4 多樣性分析

采用Margalef物種豐富度指數（D）、Shannon-Wiener多樣性指數（H′）、Pielou均勻度指數（J）來評價浮游植物和底棲動物的群落多樣性［22-23］（表2）。

2 結 果

2.1 水質評價

結合《地表水環境質量標準GB3838—2002》［24］可知，各個采樣點DO濃度較高，均高于9 mg·L-1，達到I類水質標準。TN在S1處較低，達到I類水質標準，在其他采樣點為II類水質標準。EC和TDS與水體中的離子濃度、礦物質含量等因素有關，數值越大，表明水體純度越低，各采樣點水體EC和TDS偏低，S2的SS數值較其他采樣點高，說明S2河段水中雜質較多。總體上，各項理化指標均達到Ⅱ類水質標準及以上，表明各采樣點水質總體較好（表3）。

2.2 浮游植物群落結構特征

本次調查鑒定出浮游植物共有5門43屬121種（含變種）（附錄1）。采樣點S1、S2、S3、S4、S5、S6浮游植物的物種數分別為44、25、43、42、38、69種，其中各采樣點硅藻門（Bacillariophyta）物種數均最多，占各樣點總物種數的比例分別為70.45%、44.00%、67.44%、64.29%、76.32%、68.12%，其次為綠藻門（Chlorophyta），占各樣點總物種數的比例分別為13.64%、32.00%、18.60%、23.81%、15.79%、17.39%。

浮游植物定量結果表明（表4）：采樣點S1、S2、S3、S4、S5、S6浮游植物密度分別為25、3、12、28、31、103 ind.·L-1。其中，在煤礦尾水污染河段S2的浮游植物密度最低，S6河段密度最高。根據多樣性分析結果可知，浮游植物Margalef物種豐富度指數在S6最高，為3.89，在S2最低，為0.63；Shannon-Wiener物種多樣性指數在S6最高，為3.07，在S2最低，為0.64；Pielou均勻度指數為0.87～0.96。

2.3 底棲動物群落結構特征

本次調查共鑒定出底棲動物3門3綱9目19科（其中1種未鑒定到科），共23種（附錄2）。其中，節肢動物門（Arthropoda）昆蟲綱（Insecta）數量最多，為16科，占總數的84.21%；軟體動物門（Mollusca）腹足綱（Gastropoda）為2科；扁形動物門（Platyhelminthes）渦蟲綱（Turbellaria）數量最少，為1科。各采樣點底棲動物的種類數分別為9、11、11、7、9、11種。由表5可知，S6采樣點的底棲動物密度和生物量最高，S2采樣點最低。根據多樣性分析結果可知，底棲動物的Margalef物種豐富度指數在S4最高，為2.23，在S2最低，為0.48；Shannon-Wiener多樣性指數在S4最高，為1.63，在S2最低，為0.69；Pielou均勻度指數為0.67～0.99（表5）。

3 討 論

理化指標值能直觀顯示出水體的狀況，但它的瞬時變化較大，在山區尤其顯著，降雨、人類活動（采砂、小水電、排污）、溫差等都對理化指標值有一定影響。一般而言，生活在水中的浮游生物對環境變化最敏感，水體的變化會直接影響到浮游生物的生境，導致其種群密度以及群落結構發生改變［25］。研究水體中的浮游生物能夠了解相關環境因素對水體所造成的影響，但僅用浮游生物對水體進行評價很難得到準確直觀的結果。底棲動物處于水生生態系統食物鏈的中間環節，一般具有很高的物種多樣性，是水體生物評價的最佳選擇，在90%的生物評價項目中被選為指示物種，并已經成功地應用到水環境健康評價研究中［26］。因此，水質、浮游生物群落和底棲動物群落三方面數據可較為準確體現河流健康狀況［27］。

3.1 東河上游水質理化特征

從水質理化參數來看，東河上游整體水質良好，為Ⅱ類及以上水質。于山區河流上修建引水式電站會在攔河壩上游形成水庫，水流狀態由激流變為緩流或者靜水，水體營養程度升高，S5河段TN含量為0.803 mg·L-1，高于其他河段。廢棄煤窯廠尾礦水直接流入東河是河段S2懸浮物較多的主要原因，該河段絕大多數淺灘的河床底質以漂礫、卵石為主，經過3 km河流過濾和稀釋之后，下游采樣河段的水質指標恢復至正常水平。東河上游水電梯級開發沒有對水質產生不利影響。

3.2 浮游植物群落結構特征分析

在調查區域中，百里電站和雙河口電站采取引水式發電，相較于未受電站影響的S1河段以及有正常生態流量的S6河段來說，在百里電站一級攔河壩至雙河口電站廠房之間的河段存在明顯的減脫水區域，水流較少或基本沒有，或形成靜水庫區，導致浮游植物的生物量偏低，而以浮游植物為主要餌料的浮游動物幾乎沒有采集到。從浮游植物的密度和多樣性分析來看，在各采樣點的浮游植物種類中，大部分為硅藻門。Shannon-Wiener多樣性指數為0.64～3.07，各點差異較大。S1采樣點河寬最窄，落差最大，導致河流流速過大，浮游植物的密度和生物量偏低。S6采樣點在雙河口電站尾水區，河寬陡然增大，水流量變大，流速變緩，對浮游植物的生存有利，該點浮游植物密度、生物量、物種豐富度和物種多樣性較其他采樣河段高，特別是密度。由此可見，引水式電站的修建破壞了河流生境，對浮游生物的生存有不利影響。

3.3 底棲動物群落結構特征分析

山區河流推移質泥沙含量高，且多為卵石和粗砂［28］，這些卵石和粗砂在洪水期流速大時進行流動，當流速減小后停止運動，導致大量的卵石和粗砂淤積在水庫當中［29］。其中，顆粒較細的泥沙淤積在水底，會降低河床底質的間隙，減少了底棲動物可附著的生境空間，導致底棲動物對流速變化的適應能力降低［30］。

分析底棲動物的密度及生物量可知，S1河段和S6河段高于S3、S4、S5河段。S1河段由于流速大，有較多附著性底棲動物，S6河段處于雙河口電站尾水區，河寬最大，且不受攔壩的影響，給底棲生物提供了良好的棲息環境，因此棲息密度及生物量最大。S3和S5河段為庫區河段，生境異質性低，河床底質多為泥砂，其Margalef物種豐富度指數、Shannon-Wiener多樣性指數較減脫水S4河段及擁有正常生態流量的電站出水口S6河段偏低，表明因修建引水式電站形成的庫區河段底棲生物豐富度與生物多樣性較低，底棲生物群落結構變得簡單，該河段生態系統的健康和穩定性受到了一定程度破壞。

3.4 總 結

調查時發現百里電站和雙河口引水式電站攔河壩均無下泄流量，導致攔河壩至發電廠房之間的河段出現嚴重的減脫水現象。河段減脫水嚴重和攔河壩庫區泥沙沉積使得水文情勢受到極大影響，浮游生物和底棲動物的棲息空間縮小，棲息環境發生改變，進而影響水生生物群落結構，所以，保證該河流生態系統連續性極為重要［31-32］。綜上，該河段水電站在旱季應保證生態流量正常泄放，在汛期和降雨期間可以適當減少下泄生態流量，且下泄生態流量的設施設備需保障不受人為干擾而能穩定運行。

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Community Structure of Characteristics Phytoplankton andZoobenthos in the Upper Reaches of Donghe River in Chongqing

YANG Xin，LIAN Xiao-long，LI Ying-wen

（Chongqing Key Laboratory of Animal Biology，Chongqing Normal University，Chongqing 401331，China）

Abstract：From 25th to 28th of April in 2017，sampling sections had been set up in the upper reaches of Donghe River in Chongqing to survey the current situation of water quality parameter and understand the community structure of phytoplankton and zoobenthos.The results of water quality test show that the water quality of each river section is good.A total of 121 species and 5 phylum of Phytoplankton are identified and the biomass and biodiversity are the highest in S6 and the lowest in S2；a total of 3 phylum and 23 species of zoobenthos are identified，and the density and biomass are the highest in S6 and the lowest in S2.Compared with S1 and S6 that have normal ecological flow，the other reaches of the river have changed the flow state from rapids to slow flow or even still water because of the reservoirs formed after building the diversion hydropower station，and the community structure of plankton is under certain influence as a result of the dewatering reaches due to the lack of ecological flow discharge.In reservoir section affected by sediment deposition，the diversity and heterogeneity of habitat are reduced and the inhabit density and biomass of zoobenthos are lower than those in other reaches.

Keywords：small diversion hydropower station；water quality；phytoplankton；zoobenthos；biodiversity