四川雪宝顶国家级自然保护区泗耳河电站对流域小型脊椎动物的影响

2015-12-02黄俊忠邓露修鲜骏仁

四川林业科技 2015年5期

黄俊忠，邓露修，赵定，鲜骏仁

(1.四川雪宝顶国家级自然保护区管理局，四川平武 622550;2.四川农业大学，四川温江 611130)

水坝工程环境影响的论证、预测和评价越来越受到人们高度关注，这种关注经历了点-线-面-体的发展演化［1～5］，即对水利工程建设与环境影响相互关系的思维空间的认识转变，是从点上工程到河段、河流梯级开发，再到库区生态与环境研究，最后是流域、自然—社会—经济的复合生态系统进行研究。评价方法也在注重当前发展评价的基础上结合长远预测，从单纯发展评价到对策、实施、反馈和再对策的完整过程体系评价。

中国西南山地作为全球34个生物多样性热点地区之一，孕育了该地区独特的生物、景观和文化的多样性。已有研究显示，水坝正逐渐成为威胁中国西南山地热点地区的生物多样性的重要因素［6］。与在江河干流修筑大型水坝所引起的危害和反对意见相比，小型水坝由于只抬高河面水位，不截流，不形成大型水库，对环境和社会的危害较小而受到世界水坝委员会的肯定和支持。但实际上刚好相反，在近50年中，由于水坝工程的建设对两栖类动物繁殖生境和卵的影响，全球1/3的两栖动物种群出现显著衰退，其中在我国的为39.88%(Lind et al.，1996)。其中，小水坝在生态系统特别脆弱和敏感的地区，很大程度改变和破坏了原来的流域环境和质量，这种改变对两栖爬行类和小型兽类动物是非常敏感的。

四川雪宝顶国家级自然保护区是以大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)等珍稀野生动植物为保护重点的“基因库”，在“中国生物多样性保护综述”中列为“A”级，为具有全球意义的保护区［7］，同时也是长江中上游重要水源涵养地的自然保护区。本研究以雪宝顶保护区泗耳河流域小水坝建设为研究案例，以区内小型脊椎动物为对象，力求摸清泗耳河流域水坝截流之前小型脊椎动物的分布现状，分析小型水坝建设施工对该区域小型脊椎动物分布影响原因，为水坝施工建设管理及实施生态恢复提供科学依据，以及为水坝建成使用后对流域管理提供可比性基础资料，探讨同类地区小流域开发及环境影响评估手段和方法。

1 研究地点和方法

1.1 研究地点

四川雪宝顶国家级自然保护区(北纬31°59'31″～33°2'41″，东经 103°50'31″～104°58'13″)位于四川盆地西北部，青藏高原向四川盆地过渡的东缘地带，长江的二级支流涪江的上游地区，最高海拔雪宝顶5 400 m，最低海拔1 600 m。因海拔相对高差悬殊，区域内形成了亚热带、暖温带、温带、寒温带、亚寒带和寒带的立体气候。保护区处于中国西南山地生物多样性地区，大熊猫集中分布区岷山山系的腹心地带，是以保护大熊猫、牛羚(Budorcas taxicolor)、川金丝猴(Rhinopithecus roxellarae)、珙桐(Davidia involucrata Baill)等珍稀野生动植物及森林生态系统的野生生物类型保护区，面积636.15 km2。由于所处的特殊地理位置，雪宝顶保护区成为了岷山山系地质、地貌、气候、水文、生物多样性等的典型代表区，具有高度的重要性、特殊性和保护价值［7］。

保护区内主要有虎牙河、土城河和泗耳河，均汇入涪江。本研究即在保护区内的泗耳河流域开展(如图1)。泗耳河为嘉陵江涪江支流涧江(即通口河)左岸支流白草河的北源，发源于松潘县伐子岭东麓，沟长50 km，流域面积约800 km2，河床落差1 170 m，平均比降31‰。泗耳河在保护区段长37.6 km，年平均流量624 m3·s-1，年总径流量1.97亿m3。泗耳河电站是由四川星辰水电投资有限公司开发建设的梯级电站，设计总装机容量8万kW，分为一、二、三级电站。本研究区域位于二级电站施工区。二级电站装机容量3.6万kW，采取筑坝引水方式取水，于2003年开工，因5·12地震影响，正在进行坝体区施工。二级电站坝址位于泗耳河干流雪宝顶保护区段三道沟处，断面处多年平均流量为6.37 m3·s-1，截流后将在上游形成长0.5 km的库区淹没区，下游形成长8 km的减水河段，全部在保护区内，从坝址处下泄流量设计不低于1.16 m3·s-1，以保障减水河段综合用水需要。

图1 研究区域图

1.2 研究方法

本研究采用一种简便实用的小型陆栖脊椎动物监测方法—围栏陷阱法［8］，对泗耳河小水坝施工区域及上、下游区域进行调查。野外调查中共设置“一字型”围栏陷阱19个，距离河道不超过10 m，每个陷阱单独编号，偶数号位于河道西岸，奇数号位于河道东岸，在同段河道成对比组设置(见图2)。根据水坝施工可能的影响范围，1#～6#陷阱位于水坝施工区上游;7#～12#陷阱位于电站施工区;13#～19#陷阱位于电站施工区下游(参见表1)。

图2 围栏陷阱位点图

表1 围栏-陷阱的位置及小生境记录

围栏材料采用PVC彩条布，长6 m、高0.5 m，两端用木桩固定，两侧各设1个掉落桶。掉落桶采用口径36 cm、底径25 cm、深45 cm的光滑塑料桶，桶内加入5 cm～10 cm深的水和少量碎瓦片，并放入少量石块。设置陷阱时，记录各组围栏陷阱的小地名、GPS位点、海拔、植被类型和主要影响因子。围栏陷阱调查于4月～6月开展，每月的4号～24号各进行一轮为期20 d的调查，即4号打开陷阱开始，间隔1 d检查陷阱并收集数据1次，24号检查后关闭陷阱，次月4号打开陷阱继续调查。每次检查记录的内容包括:监测点位置、监测日期、捕获的物种、性别、头体长(cm)、体重(g)、数量等数据，填写“围栏-陷阱法调查表”。对活体鉴别测量记录后，做剪脚趾标记放生;对已死亡和暂不能识别的动物，采用10%的福尔马林溶液制成浸制标本进行鉴别。

1.3 数据整理与分析

以单个掉落桶开放1 d作为1个陷阱日。以某一物种总捕获数是否超过全部捕获数的5%作为判别优势种和稀有种的标准［9～12］。群落内物种相对数量分布模式可视为对该群落的一个概述(Ludwig and Reynolds，1988暂无)，其方法是将物种依照相对数量由高到低排序，然后依序数相对数量的比值作图。

用Excel 2003进行数据整理及图表制作，数据采用Mean±SD表示，其中Mean为算术平均值，SD为标准差。SPSS Statistics 17.0软件中的单因素方差分析(包括LSD检验和方差齐性检验)检验不同位置(即在建水坝施工区、上游及下游)的小型脊椎动物的捕获数、物种数是否存在差异。显著性检验，P＜0.05为差异显著。

2 研究结果

2.1 物种组成与多度

此次调查期间，每个陷阱开放60陷阱日，19个围栏陷阱共计调查1140陷阱日。捕获小型脊椎动物分属3纲5目9科16种，共计117只(图 3，表2)，包括6种两栖类、两种爬行类、8种哺乳类。从数量上看，哺乳类数量较多，有63只，占53.8%;其次是两栖类29只，占24.8%;爬行类25只，占21.4%。

图3 泗耳河流域小型脊椎动物组成

表2 泗耳河流域小型脊椎动物组成

2.2 群落结构

研究区域内小型脊椎动物群落内属于优势种的动物有5种(图4):小鼩鼱、铜蜓蜥、褐家鼠、华西蟾蜍和中华蟾蜍，其余13种都是稀有种。3种优势种的总捕获数85只，占全部捕获数的72.6%，最多的是小鼩鼱34只(占29.1%)、其次是铜蜓蜥24只(20.5%)、褐家鼠12只(10.3%)相对较少。除此之外的华西蟾蜍9只(占7.7%)和中华蟾蜍6只(占5.1%)

图4 泗耳河流域小型脊椎动物物种多度图

群落内物种相对数量分布模式可视为对该群落的一个概述(Ludwig and Reynolds，1988)。其方法是将物种依照相对数量由高到低排序，然后依序数相对数量的比值作图(图5)。以14种动物的捕获数分析，群落中的不同物种数量服从负指数分布，即个体数特别多的物种非常少，而多数物种的个体数非常少。

图5 泗耳河流域小型脊椎动物的分布模式

2.3 空间分布

2.3.1 空间数量分布

比较水坝坝体施工区、上游、下游围栏陷阱捕获的的小型脊椎动物物种数、捕获数，结果显示(图6):水坝上游共捕获12种39只，水坝坝体施工区共捕获7种26只，水坝下游共捕获9种56只，坝体施工区捕获的种数和个体数最少。

图6 泗耳河流域小型脊椎动物空间分布格局

2.3.2 空间密度分布

以每百陷阱日的捕获率作为相对密度，水坝上游每百陷阱日的捕获率达10.3%;水坝坝体施工区每百陷阱日的捕获率达6.8%;水坝下游每百陷阱日的捕获率达14.7%。由此可见，水坝坝体施工区的小型脊椎动物捕获率最小。

2.3.3 捕获总数分布

单因素方差分析结果显示(表3)，P坝体-上游=0.185＞0.05，P上游-下游=0.303 ＞0.05，即水坝施工区与上游的捕获数不存在显著差异，上游和下游的捕获数也不存在显著差异。P坝体-下游=0.027＜0.05，即泗耳河流域的水坝施工区与下游的捕获数存在显著差异。

表3 总捕获数与水坝施工关系

2.3.4 捕获种数分布

单因素方差分析结果显示(表4)，P坝体-下游=0.113＞0.05，P上游-下游=0.352 ＞0.05，即水坝坝体施工区与下游的捕获物种数不存在显著差异，上游和下游的捕获数也不存在显著差异。P坝体-上游=0.018＜0.05，即泗耳河流域水坝坝体施工区与上游的捕获物种数存在显著差异。

表4 总捕获物种种数与水坝施工关系

3 讨论和建议

3.1 小型脊椎动物作为研究对象的确定

根据相关的研究和实践［9，13，14］表明，小型脊椎动物作为稳定、灵敏、高效衡量生态环境变化的指针物种，即两栖类、爬行类和小型哺乳类具有诸多的优越性。这是因为:第一，小型脊椎动物与昆虫类动物和大型脊椎动物相比，在生态环境发生变化时没有过度的敏感和迅速反应，也不需要有较长的时滞;第二，小型脊椎动物种群数量较大，常常集群栖息活动，迁徙能力有限，活动区域较狭窄且相对固定，有明显的特征，便于观察、扑捉和定量统计。

3.2 调查数据不完善的原因分析

调查过程中，可能造成数据丢失和不充分的原因，一是设置围栏陷阱的水平和经验;二是存在掉落桶丢失和围栏损坏的现象;三是野生动物识别专业水平问题。

3.3 泗耳河小型脊椎动物分布影响分析

3.3.1 主要影响因子

电站坝体施工区上游和下游，保护区内的主要影响是放牧，保护区外的主要影响是农耕和放牧;电站施工区内主要是工程施工和放牧。由于泗耳村交通落后，边远偏僻，人口少，传统的放牧和农耕方式长期存在，且数量较少，因此在保护区内及整个泗耳河流域，放牧和农耕不作为主要的干扰因子，而将短时间内对环境造成急剧改变的电站施工作为主要影响因子。

3.3.2 电站施工对环境的直观影响

一是改变河流季节性流量和流向;二是破坏水体质量;三是改变和破坏河道两侧土壤和地表植被系统;四是夜间施工的光照和噪音;五是粉尘油污、建筑垃圾、生活垃圾污染的影响。

3.3.3 生态作用影响

本次研究是以生态作用为出发点，对具有密切关系的占据相似生态位的小型脊椎动物群落进行调查。结论和结果显示，水坝坝体与下游的捕获数存在显著差异，水坝坝体与上游的捕获物种数存在显著差异，其他的均不存在显著差异，即水坝的建设还是对本流域的小型脊椎动物构成了显著的负面影响，导致了由水坝为分界线的上、下游的物种的种类及数量的减少。从而分析这种影响主要是施工建设期间，通过短期的、剧烈的环境破坏引起的，这与客观的状况还是基本一致的。