碑坝河鱼类资源的调查及建设电站的影响

张建禄 ，边坤 ，苟妮娜 ，叶忠臣 ，许涛清 ，王开锋

（1.陕西省动物研究所，陕西省秦岭珍稀濒危动物保育重点实验室，陕西 西安 710032；2.汉中市南郑县碑坝水利管理站，陕西 汉中 723106）

碑坝河位于陕西省汉中地区，是嘉陵江一级支流渠江的发源地，全长52.1km，多年平均流量22.2m3/s，海拔高程 1 829m，流域面积 699km2，河道比降18.38‰，河床宽30～50m。碑坝河沿途汇集若干大小支流后，流入平昌县的双江区与巴河汇合后称渠江，继续南流进入嘉陵江。目前，碑坝河自上而下规划了5级水电站（图1），隶属于陕西水务集团。2016年3月开工建设的在建拦马山水电站,计划2017年底开工建设的老龙嘴电站，以及已建成的茶园电站、中南电站及朱家坝电站，均为小型水电站。以老龙嘴电站为例，设计最大坝高27.0m，坝顶长度85.8m，回水长度为1.7km，电站装机容量3 130kW，年发电量948万kW·h。

电站建成后，河流水沙情势变化，水库淹没，河流非连续化，大坝阻隔了鱼类洄游通道，对水生生物尤其是鱼类的生存与繁衍带来一些不利影响，甚至导致某些物种消失[1-3]。碑坝河鱼类资源缺乏历史资料，通过当地水利部门和群众的反应，碑坝河分布有国家二级保护动物大鲵Andrias davidianus和陕西省重点保护鱼类齐口裂腹鱼Schizothorax prenanti。

本研究旨在调查明确渠江源头碑坝河的鱼类资源现状，分析碑坝河已建成梯级电站对鱼类资源的影响，以及在建和拟建的两座电站对鱼类资源的影响，以期为恢复碑坝河的鱼类资源、保护生物多样性、修复水生生态提供基础资料。

图1 碑坝河梯级电站位置示意图Fig.1 The location of hydropower stations on Beiba River

1 材料与方法

1.1 研究方法

2016年4月和2017年4月，参照《内陆水域渔业自然资源调查手册》[4]调查采样方法，调查碑坝河的鱼类资源。在正在建设的拦马山电站和拟建的老龙嘴电站就近选择100m河段，用电捕器来回电捕，尽量将鱼捕尽。在已建成的茶园电站、中南电站及朱家坝电站岸边浅水区用电捕器捕鱼，同时在库区深水区以单层刺网和地笼网为捕捞工具，隔夜收网后统计渔获物。鱼体长精确到1mm，体质量精确到0.1g。渔获物中保留少量标本于10%的福尔马林溶液中，其余活体就地放生。鱼种鉴定参考相关资料[5,6]。第一次调查时采用HORIBA-U52多功能水质分析仪现场测定各采样点水质参数。

1.2 数据分析

鱼类多样性采用以下公式进行统计分析：

Shannon-Wiener多样性指数H'[7]，

Pielou 均匀度指数 J[8]，J=H'/log2S；

Simpson多样性指数D[9]，

式中，S为物种总数，Pi为物种i的个体数Ni占群落总个体数的比例，N为所有物种个体总数。

采用相对重要性指数（Index of relative importance，IRI）研究碑坝河鱼类群落的优势种[10]：

式中，Wi为物种i的重量占总重量（W）的比值；Ni为物种i个体数占总个体数（N）的比值；Fi物种i出现的站数占调查总站数的百分比。IRI≥0.10为优势种，0.01≤IRI＜0.10 为一般种，IRI＜0.01 为稀有种。

2 结果与分析

2.1 各采样点水质监测结果

五个采样点自然环境相似，均为峡谷型河流，两岸植被良好，河流底质略有差异。水体水质与鱼类的分布密切相关，碑坝河水质一定程度上反映了秦巴山区水体的水质。由表1可知，碑坝河流域水体pH介于7.24～7.42之间，呈弱碱性；溶解氧含量高，浊度和总溶解固体值均较低，显示碑坝河水体清澈无污染。氧化还原电位（Oxidation reduction potential，ORP）反映水体的自净能力或“水质活力”，代表水体处理有机物的能力[11]。碑坝河水体溶氧量和ORP均较高，有较强的氧化活力。

2.2 渔获物组成及濒危鱼种类

调查未采集到大鲵，共捕获鱼类439尾，隶属2目4科12属12种，以小型鲤科鱼类为主。其中，鲤形目2科10属10种，占总种数83.33%；鲇形目2科2属2种，占总种数16.67%。棒花Gobio rivuloides尾数占比最高，占23.69%；唇鱼骨Hemibarbus labeo和白甲鱼Onychostoma sima尾数占比最小，均为0.46%；而陕西省重点保护鱼类齐口裂腹鱼尾数比仅为0.91%。可见，小型鱼类在碑坝河鱼类种类和数量上均占绝对优势。IRI结果表明，碑坝河鱼类有优势种4种，分别为棒花 、短须颌须Gnathopogon imberbis、宽鳍Zacco platypus和马口鱼 Opsariichthys bidens，陕西省重点保护的珍稀濒危鱼类有白甲鱼和齐口裂腹鱼2种，均为稀有种鱼类。可见，这两种濒危鱼种资源量依然十分有限，需继续加强保护，其余6种鱼类为一般种。

表1 各采样点自然概况和水质监测结果Tab.1 Environmental conditions and water quality in the sample sites in Beiba River

图2 碑坝河渔获物相对数量/质量分布Fig.2 The relative number and quantity distribution of the fishes in basin of Beiba River

2.3 碑坝河鱼类区系分析

鱼类区系是鱼类同环境（包括鱼类本身护卫环境条件的因素）之间相互综合的反映，是在历史发展过程中自然演替和鱼类发展进化、兴衰变化的结果[5,6,12]。用鱼类区系复合体的方法分析鱼类的组成特点，不仅反映鱼类的共同起源，而且反映了鱼类与环境的关系[6,13]。我国淡水鱼类可分为八个鱼类区系复合体[14]。陕西省南北跨度大，气候类别复杂，形成了类群各异的鱼类组成，其淡水鱼类由7个区系复合体组成，仅北极淡水区系复合体鱼类在陕西无分布[6]。

本次调查中，在碑坝河共发现12种鱼类，隶属于5个鱼类区系复合体，分别为：①中国江河平原区系复合体6种（马口鱼、短须颌须、棒花、宽鳍、唇鱼骨、花斑副沙鳅），占总数的50%；②南方平原区系复合体1种（白甲鱼），占总数的8.3%；③中亚高山区系复合体2种（齐口裂腹鱼、红尾副鳅），占总数的16.7%；④南方山麓区系复合体2种（司氏，中华纹胸），占总数的16.7%；⑤北方山麓区系复合体1种（拉氏），占总数的8.3%。碑坝河鱼类区系复合体占我国的62.5%，占陕西省的71.4%，可见其鱼类区系组成复杂。在陕西分布的上第三纪早期区系复合体（如鲤Cyprinus carpio、鲫Carassius auratus等）和北方平原区系复合体（如瓦氏雅罗鱼Leuciscus waleckii、中华花鳅Cobitis sinensis等）在碑坝河无分布。

2.4 碑坝河鱼类多样性特征

调查发现，5个电站附近鱼类种类数分别为：拦马山电站3种、茶园电站6种、中南电站8种、老龙嘴电站12种、朱家坝电站9种。显然，随着海拔的降低，碑坝河鱼类种类数逐渐增加。这符合脊椎动物分布的一般规律[9]，也与一些研究相一致[15,16]。但在未开工建设的老龙嘴电站处鱼类物种数和多样性均高于下游的朱家坝电站，这可能预示着朱家坝电站的建设对该河段鱼类分布已造成了一定影响。由图3可知，随着海拔降低，碑坝河鱼类物种多样性指数有升高趋势，Shannon-Wiener多样性指数（H'）介于0.98～3.15之间，Pielou均匀度指数（J）在0.3～1.14之间，Simpson多样性指数（D） 介于0.42～0.85之间。

图3 碑坝河鱼类物种多样性指数Fig.3 Diversity index of fish species in Beiba River

3 讨论

3.1 碑坝河鱼类资源现状及变化原因

据当地水产部门和村民反映，洋鱼（当地对齐口裂腹鱼的俗称）在碑坝河属于常见鱼类，但近年来已较难见到。目前我国鱼类资源普遍呈下降的趋势[19-23]。关于碑坝河鱼类种类及其资源状况，目前并没有历史资料可供参考，很难判断碑坝河鱼类资源变动情况。本研究发现，碑坝河鱼类区系组成复杂，优势种鱼类4种，均为小型鱼类。仅有的2种中大型鱼类齐口裂腹鱼和白甲鱼均为稀有种类。大个体鱼类是偷捕的主要对象，数量减少预示着乱捕滥捞问题突出。碑坝河梯级电站的建设可能也是造成这一变化的原因。

3.2 电站对碑坝河鱼类影响的分析

大坝改变自然水流的水、泥沙和营养物质的流动，破坏了河流的连通性，使河流生境破碎化、湖库化，水文环境剧烈变化。河流生境变成静水（湖泊）生境后，原先喜欢在激流或溪流环境中生活的鱼类被迫迁移或消亡，而适宜湖泊生存的物种（可能为外来入侵种）取而代之，也可能造成该河流鱼类资源的巨大变化。水电站建设造成鱼类资源下降的现象在我国较为常见，如长江、黄河、淮河等流域[3,24,25]，尤其对于长距离洄游习性鱼类、急流型鱼类和产漂浮性卵的鱼类，大坝阻隔的影响更是毁灭性的。例如大渡河水电站运行后，原有的一些急流型常见种鱼类已近乎绝迹，如长丝裂腹鱼Schizothorax dolichonema、唇口裂腹鱼 Schizothorax davidi、中华鱼兆Pareuchiloglanis sinensis、川陕哲罗鲑Hucho bleekeri等[24]。葛洲坝大坝阻断了中华鲟Acipenser sinensis的产卵洄游路线，其种群数量逐渐下降[26]。从大格局来看，陕西鱼类除鳗鲡外均属于淡水定居型鱼类，无长距离洄游鱼类[6]。然而，齐口裂腹鱼在繁殖和越冬期间有短距离洄游的习性，繁殖季节上溯到栖息地以上江段，将卵产于急流、浅滩的砂、砾石上[27]，冬季会向下游深水区聚集越冬，而电站大坝阻隔了其洄游路线。因此，梯级电站对碑坝河齐口裂腹鱼的影响最明显。本调查采集到的齐口裂腹鱼均分布于拟建老龙嘴电站河段，而在已建成3个电站采样点未采集到。据此推测电站建设正是导致碑坝河齐口裂腹鱼为稀有种的主要原因之一，即使人工放流在短期内也未能恢复其资源量。据预测，待老龙嘴电站建成后，碑坝河齐口裂腹鱼资源将进一步下降。

漂流性卵的比重略大于水，库区形成后流速下降，无法满足漂流性卵漂流孵化条件，鱼卵下沉难以孵出[25]。碑坝河产漂浮性卵的鱼类仅花斑副沙鳅1种，目前属于一般种，预测待拦马山电站和老龙嘴电站建成后花斑副沙鳅资源量将下降。产黏性卵鱼类产卵场分布在河湾和浅水区多水草河段。电站大坝建成后水位升高，形成宽阔水面，淹没原有产卵场。但库区面积大幅增加后将在沿岸水流缓慢，水草丰盛的区域形成大量新的产卵场，适宜在浅水区生活且产粘性卵鱼类的繁殖[5,25]，如马口鱼、宽鳍、唇鱼骨、棒花、拉氏、中华纹胸、司氏。梯级电站对的建设对碑坝河这一类鱼类资源的影响较小。

3.3 建议

为恢复碑坝河齐口裂腹鱼资源量，近两年来已累计投放于汉中市南郑县“齐口裂腹鱼养殖合作社”繁殖、培育的齐口裂腹鱼种约1万尾。然而本研究发现，碑坝河内齐口裂腹鱼依然属于稀有种，资源量并未恢复，这需要通过增殖放流、加强保护等综合措施进一步恢复其资源量。为了尽可能保持和恢复碑坝河流域鱼类物种多样性，提出以下建议：（1）建设人工过坝，增加鱼类交流，减缓大坝建设阻隔上下游鱼类种群之间的种质交流；（2）加强电站施工期间环境管理工作，落实施工期环境监理和水生生物监测工作；（3）明确保护对象，开展人工增殖放流工作，重点保护和恢复齐口裂腹鱼和白甲鱼的资源量；（4）实行奖惩制度，建立监察和监督制度，对直接从事水产资源保护的干部和群众给予精神和物质奖励，对破坏鱼类资源的单位和个人，按有关规定，给予批评教育和惩罚。

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