夹岩水利枢纽工程施工期水生浮游植物群落特征及水质评价

（贵州省水利投资（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 550081）

夹岩水利枢纽及黔西北供水工程（以下简称“夹岩工程”）是综合性大型水利枢纽工程，工程等级为I等，作为贵州省迄今为止最大的水资源综合配置工程，总库容13.25亿m3，设计灌溉面积6.028 hm2（90.42万亩）。在乌江支流上兴建大型水利工程，会对库区及中、下游地区产生影响。浮游植物是水生态系统的初级生产者，其物种组成和分布可以反映水环境状况及水质变化，水环境变化也会对浮游植物群落结构的变化产生影响［1］。浮游植物是水体健康状况的指示生物，水库监测的要素之一［2］。通过调查夹岩工程所涉及到的六冲河干流、4条支流以及受水区域浮游植物，研究了11个断面的浮游植物种类组成、密度、生物量及其多样性，并对水质进行评价，掌握工程建设过程对区域水生生态环境变化的影响。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

夹岩工程坝址位于乌江支流六冲河，工程受水区域位于贵州省西北部，地处东经104°00′～107°30′，北纬27°00′～28°00′之间，范围涉及毕节地区毕节市、大方县、黔西县、金沙县、织金县、纳雍县、赫章县和遵义市中心城区、红花岗区、仁怀市、遵义县。地处亚热带季风气候区，多年平均气温13.3℃，大于等于10℃的有效积温为5 300℃，年平均降水量849 mm，土壤类型主要为黄壤，中亚热带常绿阔叶林。

1.2 采样时段与调查范围

在夹岩工程建设期，于2016年5月及11月进行了两次水生浮游植物现场调查。分别在六冲河保护区（S1）、库尾麻布河（S2）、库中七星关（S3）、夹岩坝址（S4）、维新河段（S5）、洪家渡库尾（S6）、上游大河河段（S7）、支流引底河（S8）、武佐河（S9）、后河（S10）以及受水区附廓水库（S11）布设了11个水生生物生物采样断面（见图1）。

1.3 浮游植物调查方法

（1）定性样品采集。用25号浮游生物网在水面下0.5 m深的水层中，以20～30 cm/s的速度，作“∞”

图1 六冲河干流及支流采样点分布

式中，N为1L水样中浮游植物的数量，个/L；Cs为计数框面积，mm2；Fs为视野面积，mm2；Fn为每片计数过的视野数；V为1L水样经浓缩后的体积，mL；U为计数框容积，mL；Pn为计数所获得的个数，个。

因浮游植物个体微小，其比重近于所在水体水的比重，即近于1，因此体积值（μm3）按109μm3=1mg换算为重量值。

水温（T）、水深（Depth）、透明度（SD）、pH值、电导率测定方法及所有操作均按照GB17378.4-2007《海洋监测规范》进行。物种的鉴定依据《中国淡水藻类系统、分类及生态》［3］执行。

1.4 统计分析方法

数据经Excel2007整理后，采用SPSS13.0统计字形循环缓慢拖网约10 min采样，样品加入1.5%鲁哥氏液后，再加入4%甲醛溶液固定。有一定流速时，直接用25号浮游生物网滤取约3 min。

（2）定量样品采集。用定量采样瓶采集1 000 mL水样加鲁哥氏液15 mL和4%的甲醛固定。定量水样带回实验室后，在分析前先置入分液漏斗中静置48 h，用虹吸法仔细吸出上部分不含藻类的上清液，浓缩至30 mL，倒入定量瓶中以备计数。

将定量的浓缩水样充分摇匀后，用0.1 mL定量吸管吸出0.1 mL水样，注入0.1 mL计数框内（面积20 mm×20 mm），在显微镜下观察计数。每瓶进行2次有效计数，取其平均值，计算出每L水中浮游植物的数量：分析软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA）与独立样本t检验方法分析。

2 结果与分析

2.1 各断面地理位置及水体理化性质

水体中的泥沙或透明度是影响浮游植物群落结构最重要的物理因素之一［4-5］。从表1可看出，大部分断面透明度均大于80 cm，表现正常。所有断面中，S4断面透明度最小为80 cm，主要是受到大坝施工、水体泥沙含量增大的影响。因S6和S11是库区，透明度均相对较高。调查水域各断面pH值在6.4～7.1之间，属中性偏弱酸性。电导率在167～398 μs/cm之间，两个库区断面较高。

表1 各断面水质理化特征

2.2 浮游植物的种类及分布

调查11个断面共检出浮游植物8门133种（见图2）。其中，硅藻门63种，占47.37%；绿藻门44种，占检出总数的33.07%；蓝藻门15种，占12.28%；裸藻门4种，占3%；隐藻门、甲藻门、金藻门各2种，分别占1.5%；黄藻门1种，占0.75%。调查河段浮游植物种类以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主，占总数的92.72%，检出种类数目隶属门的排列顺序为：硅藻门＞绿藻门＞蓝藻门＞裸藻门＞隐藻门=甲藻门=金藻门＞黄藻门。

图2 浮游植物的种类及分布

不同河流断面采集到的浮游植物种类数目S1、S2、S3与 S4、S5、S6、S9、S10、S11存在显著性差异（P＜0.05）。其中最低的S7采集到63种，最高的S5采集到100种（见表2）。

2.3 浮游植物密度对比

11个调查区域浮游植物平均密度为59.099×105ind./L（见表3）。S4断面浮游植物密度显著低于其他断面（P＜0.05），为34.825×105ind./L，这与夹岩工程建设造成水体泥沙含量较大，透明度较低有直接关系。S6、S11断面浮游植物密度显著高于其他断面（P＜0.05），分别为 84.578×105ind./L与91.389×105ind./L，因这两个断面属于库区，导致浮游植物密度明显大于其他断面。S1、S2、S3、S5、S8、S9与S10差异性不显著（P＜0.05）。除S4、S6外，干流4个断面、支流4个断面浮游植物平均密度为48.810×105ind./L。

2.4 浮游植物生物量对比

11个调查水域浮游植物平均生物量为2.821 mg/L（见表4），生物量组成以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主。其中硅藻门平均生物量为1.587 mg/L，占56.26%；绿藻门平均生物量为0.590 mg/L，占20.91%；蓝藻门平均生物量为0.571 mg/L，占18.33%；其余门类所占比例较小。各断面浮游植物生物量变化规律整体与密度变化规律一致：S4断面浮游植物生物量显著低于其他断面（P＜0.05），为1.823 mg/L；S6、S11断面浮游植物生物量显著高于其他断面（P＜0.05），分别为3.932 mg/L与4.383 mg/L；除S4、S6外，干流4个断面、支流4个断面浮游植物平均生物量为2.321 mg/L。各断面浮游植物多以小环藻、直链藻等硅藻门种类为优势种。

表2 各断面浮游植物种类组成

表3 各断面浮游植物的密度 105ind./L

表4 各断面浮游植物生物量 mg/L

2.5 浮游植物多样性与水质

生物多样性是生态系统中生物组成和结构的重要指标，主要反映生态系统中生物的丰富度和均匀度［6］。它不仅反映生物群落的组织化水平，而且可以通过结构与功能的关系反映群落的本质属性［7］。藻类生物多样性采用Shannon-Wiener指数进行评价（见图3）。

图3 各断面浮游植物Shannon-Wiener指数对比

浮游植物群落结构变化和多样性指标能有效反映水生态环境的改变［8］。用Shannon-Weiner藻类生物多样性指数评价水质的标准（见表5）。S3、S6、S11断面Shannon-Weiner指数显著低于其他断面（P＜0.05），分别为2.12，2.41，2.08。其余8个断面浮游植物多样性指数多在3左右，调查区域浮游植物多样性指数平均为2.87，水质总体状况良好。

表5 各断面浮游植物多样性指数与水质评价

2.6 本期调查与环评成果的对比分析

根据本期调查浮游植物与《贵州省夹岩水利枢纽及黔西北供水工程-环境影响报告书》成果的对比发现，本期调查浮游植物种类数比环评成果减少21种（见表6），密度增加1.351×105ind./L，生物量减少0.051 mg/L，Shannon-Wiener指数增加0.03。

表6 本期调查浮游植物与环评成果的对比

3 小结与讨论

六冲河干流及支流中水体透明度、浮游植物的群落结构都具有明显的时空分布变化，呈现出一定的特征规律。调查中发现，S4断面在浮游植物密度、生物量、物种多样性与水体透明度等方面均显著低于其他断面，而浮游植物种类显著高于其他断面。除受水流、水文、水温、光照等气候因子的影响外，浮游植物的群落结构还受来水、区域点、面源污染及水文情势等的影响［9-11］。考虑到目前已建工程未对施工水域的水文情势造成影响，浮游植物种群变化的主要因素应是受沿工程汇入营养物质增加的结果。由于夹岩大坝处于施工建设过程中，围堰、道路、挡渣墙修建等施工行为不可避免地将部分无机盐、有机物质等带入水体中，直接导致生境变化，加剧浮游植物物种之间的竞争关系，使该阶段物种多样性、密度、生物量及水质有所降低［11］。但在S5下游维新断面，浮游植物的生物量就已增加，恢复到正常水平。说明工程影响的距离不远，影响程度有限。而S6、S11断面在浮游植物密度、生物量与水体透明度等方面均显著高于其他断面，而在浮游植物物种多样性显著低于其他断面。这可能是水流较缓、生境稳定、富营养盐浓度较高、周围环境物质来源丰富，且受人为干扰少，导致浮游植物多样性较高［12］。

有研究表明，浮游植物优势种在未受污染的水体中往往表现多样性高，且以硅藻为主，同时有少量蓝藻和绿藻；受污染水体中浮游植物多样性明显减少，群落组成也发生变化，硅藻不再占优势，各种蓝藻、绿藻大量繁殖，成为优势种，因此在不同的污水带中有不同的指示藻类出现［13-14］。在本研究中，各断面浮游植物多以小环藻、直链藻等硅藻门种类为优势种。这表明夹岩工程建设期所涉及到的河流水质均良好，这也与本研究中Shannon-Wiener指数对水质评价的结果相一致。

4 结论

本研究共鉴定出包括硅藻门、绿藻门、蓝藻门、裸藻门、隐藻门、甲藻门、金藻门、黄藻门在内的浮游植物8门133种及变种，本期调查浮游植物种类数比环评成果减少13.6%，密度增加2.3%，生物量减少1.8%，Shannon-Wiener指数增加1.1%。除种类数量减少幅度大于10%外，其他变化幅度较小。

夹岩工程建设期所涉及到的断面浮游植物多以小环藻、直链藻等硅藻门种类为优势种，表明涉及到的河流水质均良好，这也与Shannon-Wiener指数对水质评价的结果相一致。

六冲河干流及支流中水体理化性质特征。浮游植物的组成都具有明显的时空分布变化特征。在S4断面浮游植物密度、生物量、物种多样性与水体透明度均显著低于其他断面，而浮游植物种类显著高于其他断面；S6、S11断面在浮游植物密度、生物量与水体透明度均显著高于其他断面，而在浮游植物物种多样性显著低于其他断面。