水库形成的湖库生态系统特征及其鱼类栖息地

栾　丽，张陆良，姜跃良，彭金涛，孙景昆

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072)



水库形成的湖库生态系统特征及其鱼类栖息地

栾丽，张陆良，姜跃良，彭金涛，孙景昆

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072)

摘要：水库形成后将在坝前和库中呈现湖泊生态特征，库尾及上游呈现河流生态特征，即形成了河库复合生态系统。以国内某特大型水库为例，对蓄水前后水生生态系统特征进行了调查。结果显示，库区水面变宽，流速减缓，泥沙沉积，局部时段和区域存在一定范围的水温弱分层现象。适应静水性的浮游生物和底栖动物有所增加，鱼类群落结构也发生了变化，喜栖静水和缓流环境的物种逐渐在库区占主导地位，适应急流环境的物种主要分布于库尾和支流等局部水域中。为了对湖库鱼类栖息生境加以保护，提出了建立自然保护江段、开展人工增殖放流、进行水库生态调度以及加强渔政管理防止外来种入侵等措施和建议。

关键词：湖库生态系统；结构和功能；鱼类群落；栖息生境

0前言

我国水能资源理论蕴藏量位于世界第一，在我国常规能源结构中仅次于煤炭，居十分重要的地位[1]。随着我国经济社会的持续高速发展，我国能源资源相对短缺、需求不断增长、结构尚不合理等问题愈显突出。水能资源与煤炭等化石能源相比，具有无温室气体排放、资源可再生等优点，其符合可持续发展和低碳经济发展的要求。但是，水能资源开发在带来巨大经济和社会效益的同时，也会给河流水生生态系统带来一定的不利影响[2- 3]。水库形成后，原河流生境将发生较大变化，库区水面变宽，流速减缓，泥沙沉积，库区江段水生生物及鱼类群落结构与建库前相比均会发生一定变化[4]。水库形成后将从根本上改变河流水生生态系统的组成、结构和功能，打破原有的生态平衡，对库区、库周乃至整个流域的水生生态系统都会产生较大影响[5]。

本文以国内某特大型水库为例，对蓄水前后库区江段水生生态系统结构和功能的演变进行了初步的调查与分析研究，并提出了鱼类栖息地生境保护的相关建议。拟为我国大型水库对水域生态的长期影响研究积累基础资料，有关结果还可为我国水电开发与自然生态保护协调发展的宏观决策提供借鉴[6]。

1库区水域分析

1.1库区水域生境变化

水库形成后由于水域形态变化，库区水域生境发生了根本性的改变[7]。库区流速变缓，且随着距坝址轴线距离越远，平均流速越大。水库水体在局部时段和局部区域(如近坝区、部分支流)存在一定范围的水温弱分层现象，下泄水温也有春夏季水温低、秋冬季水温高的现象。同时，库区泥沙沉积，透明度升高，营养物质滞流、积累，流速变缓乃至趋于静水，初步呈现出河库生态特征。

1.2饵料生物变化

水库形成后，原有的河流生境演变成为水库生境，水库的浮游植物、浮游动物、底栖动物、着生藻类和大型维管束植物物种组成和分布特征也发生了相应变化[8- 10]：

(1)浮游植物。库区江段硅藻所占比例由蓄水前的34.6%降低到23.8%，绿藻由38.5%增加到55.0%。总体上，库区干流江段浮游植物仍以硅藻为优势种群，但库区不同江段、不同时段硅藻物种所占比例有所差异。坝前和库中江段喜流水的硅藻物种所占比例较库尾断面低，库区支流回水区喜流水的硅藻物种所占比例也较蓄水前低。库区浮游植物生物量升高，其中蓝藻门变为主要优势门类，硅藻门物种的生物量比例下降，呈现一定的“湖泊相”特点(见图1)。

图1　典型断面硅藻物种所占比例年际变化

(2)浮游动物。浮游动物组成中轮虫物种数所占比例上升，蓄水前占优势的原生动物物种数所占比例呈下降趋势。其中，库区支流回水区较干流变化明显；库区浮游动物密度和生物量升高，特别是枝角类、桡足类等大型浮游动物的出现和增加，成为库区浮游动物生物量增加的主要原因(见图2)。

图2　典型断面轮虫种类百分比变化

(3)底栖动物。库区各断面底栖动物物种数在坝前、库中和库尾的变化趋势有所差异，坝前江段高于蓄水前；而库中和库尾江段均低于蓄水前。库区干流和支流回水区喜流水性物种减少，特别是坝前至库中江段的底栖动物物种组成较为单一，现存量低；支流回水区喜静水性物种增多，如红色摇蚊、前突摇蚊成为水生昆虫的优势类群，寡毛类的霍甫水丝蚓呈滋生趋势。底栖动物密度和生物量增加，库区适应缓流、静水生境的沼虾等种类数量和生物量明显上升。

(4)着生藻类。库区干流和支流各断面仍以硅藻门为优势种，着生藻类的种类组成、密度和生物量变化规律均不明显。

(5)水生维管束植物。库区水流变缓、消落区形成的库湾适合水生维管束植物生长，部分支流水生维管束植物也较多。

1.3鱼类资源的变化

(1)物种组成变化。水库形成后，库区各江段的鱼类种类数较蓄水前呈增加趋势，但库尾以上江段变化较小。就空间变化而言，库区江段鱼类群落结构从上游至坝前喜流水鱼类物种所占比例逐渐减少，适应库区生境的喜静水性鱼类物种所占比例逐渐增加，但库尾以上江段鱼类物种组成变化规律不明显。就时间变化而言，库区江段喜流水性鱼类物种数所占比例较蓄水前减少，库尾以上江段则稍有下降，同时库区江段特有鱼类物种数所占比例较蓄水前减少。

(2)资源丰度变化。空间上，水库形成后库尾及上游江段的鱼类资源丰度要高于其他江段，这与库尾以及附近分布的水域生境保持较为良好的支流一起形成了生境多样、饵料相对丰富的河库生态系统有关；时间上，水库形成后各江段的鱼类资源丰度总体上保持稳定或者波动上升趋势(见图3)。

图4　成库前库区江段水生生态系统结构示意

图5　水库水生生态系统结构示意

图3　库区及其上游典型江段单船日均捕捞量(CPUE)变化

(3)水库水生生态系统结构变化。水库生态系统结构沿入库水流方向被划分为河流区、过渡区和湖泊区。水库形成后，库区水面变宽，水体流速减缓，泥沙沉积，局部时段和局部区域存在一定范围的水温弱分层现象，初步呈现河库生态特征；库尾及以上江段仍然保持天然江段，与库区保持连通而形成了河库复合生态系统。目前水库生态系统结构正在向“河库型”的体系演化，库区部分支流已经开始表现出典型的河库型生态系统特征(见图4、5)。

2对水生生态系统功能的影响

河流水生态系统的结构与功能是一个整体性概念，生境结构、生物群落结构与生态系统功能是相互作用及耦合的关系。物质循环、信息流动等生态系统功能的发挥依赖于其结构的完整性。从生态学角度看，受生境结构变化及其他人类活动影响，水库形成后水生生态系统食物网结构尚不完善，如小型生物大量爆发(浮游生物、小型鱼类)、大型生物种群形成较为缓慢、部分生态位空置、生态过程无法有效实现，使得物质循环和能量流动的生态功能难以有效发挥，造成水华爆发等生态安全问题。

在水库生态系统服务功能方面，虽然防洪、发电、航运等方面的服务功能大大增强，但由于环境结构和生物群落结构变化，环境净化的服务功能降低，造成污染物滞留特别是支流水体富营养化的问题。从维持生物多样性的功能角度来看，其维持河流型生物多样性的功能已经逐步发生转变。在河库复合生态系统中，水库生态系统成为江湖洄游鱼类、定居性或广适应性鱼类的重要栖息场所；同时，也为河流型生物特别是长江上游珍稀特有鱼类提供了一部分索饵育肥的生存空间。

总体而言，与河流生态系统相比，蓄水后的水库生态系统结构与功能均发生改变，但水库水生生态系统还处于演替过程中，其结构与功能尚不完善，工程建设运行对水生生态系统结构与功能的影响今后还需要长期观测研究。

3鱼类栖息地保护对策建议

为在水能资源合理开发利用的前提下有效保护鱼类资源，根据工程建设特点和鱼类资源分布状况，提出以下对策建议：

(1)开展流域水电梯级开发与鱼类资源保护协调发展的研究。本文的研究结论表明，工程建设对库区江段鱼类种类组成、相对资源量等都造成了较为显著影响，从发展与保护并重的角度出发，建议尽快开展鱼类生境保护研究，加强库区主要支流对鱼类繁殖生境保护价值的调查；开展库区支流生境保护与修复、库区水生生物群落结构完善等关键技术研究，为土著鱼类的物种生存提供有效的空间。

(2)开展珍稀、濒危鱼类的人工繁殖放流，加大土著鱼类人工繁殖放流的力度。针对已形成和即将形成的水库特性，选择适宜在其间生存的土著鱼类进行人工繁殖放流；同时，开展珍稀特有鱼类人工繁殖与放流效果评价和珍稀、濒危鱼类遗传种质保护的研究，建立珍稀、濒危物种的基因库。

(3)开展水库生态调度研究。根据库区水生生态保护要求及鱼类繁殖需要的适宜水流条件，研究完善水库生态调度方案，将生态保护目标纳入调度规程中；在实施过程中，同步开展生态调度效果监测评价，持续改进调度方案。

(4)加强渔政管理。控制捕捞强度，确定合理的捕捞量及开渔和封渔时间，禁止偷捕和强捕，划定禁渔区。严格控制外来种的引进，不仅对无意带入的非经济性外来鱼类的控制要制定有效的措施，对养殖种类，也要严格采取措施防止它们逃逸进入天然水体。

参考文献：

[1]蔡其华. 维护健康长江， 促进人水和谐实施意见[J]. 中国水利， 2005(8)： 25- 28．

[2]常剑波， 陈永柏， 高勇， 等. 水利水电工程对鱼类的影响及减缓对策[C]∥中国水利学会. 水利水电开发项目生态环境保护研究与实践： 中国水利学会2008年学术年会论文集. 北京： 中国环境科学出版社， 2006： 239- 253．

[3]蒋红， 谢嗣光， 赵文谦， 等. 二滩水电站形成后鱼类种类组成的演变[J]. 水生生物学报， 2007， 31(4)： 532- 539.

[4]GAO X， ZENG Y， WANG J W， et al. Immediate impacts of the second impoundment on fish communities in the Three Gorges[J]. Environmental Biology of Fishes， 2010， 87(2)： 163- 173．

[5]JIANG X J， XIONG J， QIU J， et al. Structure of Macroinvertebrate Communities in Relation to Environmental Variables in a Subtropical Asian River System[J]. International Review of Hydrobiology， 2010， 95(1)： 42- 57．

[6]陈大庆， 刘绍平， 段辛斌， 等. 长江中上游主要经济鱼类的渔业生物学特征[J]. 水生生物学报， 2002， 26(6)： 618- 622．

[7]陈勇. 三峡库区浮游植物与轮虫的群落结构研究[D]. 成都： 西南大学， 2009．

[8]池仕运， 胡菊香， 陈胜， 等. 三峡库区支流底栖动物群落结构研究[J]. 水生态学杂志， 2011(4)： 24- 30．

[9]丁胜祥， 王 俊， 沈燕舟， 等. 长江上游大型水库运用对三峡水库汛末蓄水影响的初步分析[J]. 水文， 2012， 32(1)： 32- 38．

[10]贾兴焕， 蒋万祥， 李凤清， 等. 大型水电站对河流底栖藻类群落的影响[J]. 应用生态学报， 2009， 20(7)： 1731- 1738．

[11]罗专溪， 张远， 郑丙辉. 三峡水库蓄水初期水生态环境特征分析[J]. 长江流域资源与环境， 2005， 14(6)： 781- 785．

(责任编辑陈萍)

Exploration on Ecosystem Characteristics and Fish Habitat of Reservoir-Type Lake

LUAN Li, ZHANG Luliang, JIANG Yueliang, PENG Jintao, SUN Jingkun

(PowerChina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu 610072, Sichuan, China)

Abstract:After reservoir developed, the lake ecological characteristics will appeared in front of the dam and the middle of reservoir, but the reservoir tail and its upstream will still present river ecological characteristics, which form a compound river and reservoir ecological system. Taking an oversized domestic reservoir as study case, the aquatic ecosystem characteristics before and after the impoundment is investigated. The results show that the reservoir water is widened, the flow slows down, the sediment deposits and the weak stratification of water temperature appears in local time and area. The plankton and benthos adapting to static water are increased, the fish community has also been changed. The species accustomed to static water and subcritical flow environment turn into gradually dominated status in reservoir area and some species in the rapids environment are mainly distributed in reservoir tail and tributaries. The measures for protecting fish habitat ecosystem are proposed by means of establishing conservation river reach, launching artificial reproduction and releasing, carrying out reservoir ecology regulation and strengthening fishery management to prevent the invasion of alien species．

Key Words:river and reservoir compound ecological system; structure and function; fish community; habitat

中图分类号：X826；S913

文献标识码：A

文章编号：0559- 9342(2016)01- 0010- 04

作者简介：栾丽(1978—)，女，山东潍坊人，高级工程师，博士，从事水利水电环评工作；姜跃良(通讯作者)．

基金项目：国家科技支撑计划课题 (2012BAC06B01)

收稿日期：2015- 06- 18