游立新，王珂，祝坐滿，曾小輝，劉紹平

(1.中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北武漢 430071；2.中國水產科學研究院長江水產研究所，湖北武漢 430034)

長江中游江段水生生物資源調查及航道整治工程影響預測分析

游立新1，王珂2，祝坐滿2，曾小輝1，劉紹平2

(1.中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北武漢 430071；2.中國水產科學研究院長江水產研究所，湖北武漢 430034)

為了解長江中游道人磯至楊林巖河段水生生物資源狀況，分別于2011年10月、2012年5—6月對該江段進行了兩次調查，并分析了航道整治工程對水生生物的影響。調查分析結果表明：該江段包含浮游植物43屬(種)，平均密度為1.01×104ind./L，平均生物量為0.12 mg/L；浮游動物81種，平均生物量0.009 mg/L；底棲動物26種，平均生物量為8.2 g/m2；魚類58種，隸屬7目14科52屬。在航道整治工程實施過程中，水下拋石、沉排施工等施工方式會對工程作業(yè)附近水域的水生生物造成影響，浮游植物、浮游動物和底棲動物的損失量分別為64.35 t、2.9 t和0.3 t，噪聲、廢水和洄游通道的部分阻隔也會對棲息在該區(qū)域的魚類活動造成影響。

道人磯；楊林巖；航道整治；水生生物資源；預測分析

長江中游道人磯至楊林巖河段因仙峰礁、磨盤石礁石阻礙航行，歷年來出現(xiàn)了不少海損事故，造成了較大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。隨著近年來長江中下游河段航道條件的逐步改善以及航運能力的不斷提升，對航道的安全要求也大大提高。為此，亟須對道人磯至楊林巖河段進行整治。

整治工程主要包括護灘帶守護工程和護岸工程，工程的建設可以防止洲頭沖刷后退及左汊上部進一步?jīng)_深，對于維護航道穩(wěn)定具有重要作用。但工程建設在帶來巨大經(jīng)濟和社會效益的同時，也劇烈地改變了原有河流型水生生態(tài)系統(tǒng)的水文狀況，引起水生生境的破碎化[1]，對水生生物的生活習性也會造成嚴重的不利影響。楊雪[2]等的研究表明，不同的施工方式(護灘帶、壩體、深槽護底帶、高灘守護、護岸加固)對浮游植物、浮游動物和底棲動物的影響有所不同。楊朝暉[3]、周小愿[4]等的研究也表明，水工程建設會對水生生物資源以及魚類生境帶來顯著影響。為此，本研究對長江干線道人磯至楊林巖河段浮游植物、浮游動物、底棲動物以及魚類資源狀況進行了調查，并分析了整治工程對水生生物產生的影響，調查結果可為整治工程補償措施的實施提供數(shù)據(jù)支撐和科學依據(jù)。

1 調查概況與方法

1.1研究區(qū)概況

道人磯至楊林巖河段位于長江中游，湖北省洪湖市、湖南省岳陽市境內，上鄰洞庭湖湖口，距城陵磯5 km，下接界牌水道，距武漢226 km。河段上起擂鼓臺、下迄楊林山，全長約20 km，屬順直分汊型河段。施工區(qū)域屬于亞熱帶季風氣候，年平均氣溫16.5 ℃左右，年降水量達1200 mm以上。

1.2采樣點設置及采樣方法

根據(jù)工程特點，水生生物(浮游生物、底棲生物)調查共設置了3個采樣斷面(坐標分別為：29.5315°N，113.2066°E；29.5596°N，113.2340°E；29.6041°N，113.2915°E)，依次位于道人磯上游1.5 km，道人磯下游4.1 km，道人磯下游10.8 km(新港)，如圖1所示。漁獲物調查范圍主要為工程所在江段上下游區(qū)域，通過主動捕撈，結合商業(yè)捕撈情況進行，共設置了3個漁獲物收集區(qū)域，分別為螺山、城陵磯和新港。水生生物及魚類資源調查時間為2011年10月2日至10月30日，2012年5月5日至6月15日。整治工程施工時間為2013年12月至2014年6月以及2014年12月至2015年6月。

樣品采集及處理方法按照《淡水浮游生物研究方法》[5]進行，依據(jù)《水庫魚類調查規(guī)范》(SL 167—1996)、《內陸水域魚類資源調查手冊》[6]對漁獲量、漁獲物組成進行統(tǒng)計，每個種類樣本數(shù)量不少于50尾(不足50尾，則全部取樣)。

圖1 水生生物采樣點示意圖Fig.1 Sampling points of aquatic organisms

1.3調查數(shù)據(jù)處理

浮游藻類生物量的計算：對各個種群進行細胞計數(shù)，查閱文獻找出平均細胞體積，再計算生物量[5]。

浮游動物生物量的計算：輪蟲生物量按體積法[6]計算；橈足類(不包括無節(jié)幼體)由相近的幾何形狀計算出體積，再乘以密度加以換算成生物量[7]；枝角類的生物量根據(jù)體長-體重回歸方程[8]計算。

采用Margalefs指數(shù)(D′)、Shannon-Weaver指數(shù)(H′)、Simpson指數(shù)(χ′)多樣性特征值對工程江段魚類群落生物多樣性進行描述，公式如下[9]：

Margalefs指數(shù)：D′=(S-1)/lnN

式中，S為群落中物種種類數(shù)量；N為群落中所有物種數(shù)量；Ni為第i個物種數(shù)量。

1.4水生生物損失量計算

水生生物的損失量參照《建設項目對國家級水產種質資源保護區(qū)(淡水)影響專題論證報告編寫指南(試行)》，占用保護區(qū)水域，使保護區(qū)水域功能被破壞或水生生物資源棲息地喪失。各種類生物資源補償量評估參照以下公式計算：

Wi=Di×Si

式中，Wi為第i種類生物資源的受損量，尾、個、kg；Di為評估區(qū)域內第i種類生物資源的密度，尾(個)/km2、尾(個)/km3、kg/km2；Si為第i種類生物占用的保護區(qū)水域面積或體積，km2或km3。

2 調查結果分析

2.1浮游生物資源現(xiàn)狀

2.1.1浮游植物

工程河段調查共鑒定出浮游植物43屬(種)，隸屬于6門。其中，硅藻門最多，共有26屬(種)，綠藻門次之，為8屬(種)，藍藻門5屬(種)，金藻門2屬(種)，甲藻門、紅藻門均有1屬(種)。浮游植物優(yōu)勢類群為針桿藻(Synedrasp.)、直鏈藻(Melosirasp.)、脆桿藻(Fragilariasp.)和小環(huán)藻(Cyclotellasp.)等。

浮游植物平均密度為1.01×104ind./L，平均生物量為0.12 mg/L。道人磯上游、道人磯下游及楊林巖采樣點的浮游植物生物量依次為0.122 mg/L、0.112 mg/L、0.132 mg/L。圖2為各江段浮游植物生物量變化情況。由圖2可以看出，硅藻門對生物量的貢獻率最大。

圖2 各江段浮游植物生物量變化Fig.2 Biomass of phytoplankton at different sections

2.1.2浮游動物

工程河段共檢出浮游動物81種，其中原生動物18種，輪蟲32種。原生動物以沙殼蟲屬為主，輪蟲以多肢輪蟲、臂尾輪蟲較多，枝角類以秀體溞較多，橈足類劍水蚤、猛水蚤、膘水蚤均有。

浮游動物平均生物量為0.009 mg/L，道人磯上游、道人磯下游及楊林巖采樣點的浮游動物生物量依次為0.0089 mg/L、0.009 mg/L、0.0091 mg/L。圖3為各江段浮游動物生物量的變化情況。由圖3可以看出，原生動物和輪蟲對生物量的貢獻率最大。

圖3 各江段浮游動物生物量的變化Fig.3 Biomass of zooplankton at different sections

2.2底棲動物資源現(xiàn)狀

工程河段共發(fā)現(xiàn)底棲動物26種，其中寡毛類8種，水生昆蟲4種，軟體動物12種，其他動物1種。本次調查所得底棲動物密度、生物量分別為1368 ind./m2、8.4 g/m2。在密度上，昆蟲占優(yōu)勢，為總量的88.0%；生物量上，軟體動物占優(yōu)勢，為總量的57.1%。

2.3魚類資源現(xiàn)狀

2.3.1漁獲物種類組成

調查共統(tǒng)計了漁船202船次，共鑒定出魚類58種，隸屬于7目、14科、52屬。其中，鯉形目42種，占72.41%；鲇形目7種，占12.07%；鱸形目5種，占8.62%；鱘形目、鮭形目、鯡形目、頜針魚目共4種，占6.88%。鯉形目中鯉科魚類最多，占有絕對優(yōu)勢，共36種，占總種類數(shù)的62.07%；鲇形目鲿科次之，共5種，占8.62%；鰍科、平鰭鰍科、吸口鯉科、鲇科、鮨科、鱧科、刺鰍科、塘鱧科、鱘科、鳀科和銀魚科的種類較少。

江段漁獲物數(shù)量比居前五位的依次為黃顙魚、草魚、長春鳊、鰱、鯽，占漁獲物總數(shù)量的67.63%；占重量百分比前五位的為鰱、長春鳊、鲇魚、青魚、草魚，共占漁獲物總重量的72.56%。

2.3.2生物多樣性指數(shù)

魚類多樣性采用Shannon-Weaver多樣性指數(shù)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)、Margalef豐富度指數(shù)來進行分析。生物學多樣性計算數(shù)據(jù)來源于長江水產研究2010—2011年的調查結果，如表1所示。連續(xù)2年的調查表明，工程江段Margalef豐富度指數(shù)有上升趨勢，其他指數(shù)沒有明顯的趨勢表現(xiàn)。

3 工程影響預測分析

3.1工程對浮游生物的影響

水生生物在自然狀態(tài)下會增殖，形成水域的生產力。在工程施工時所產生的水質、水文情勢的改變難免會對水域水生生物的生產量產生影響[10]。

表1 工程江段魚類生物多樣性指數(shù)

(1)工程對浮游植物的影響

藻類是一群具有葉綠素和其他光合色素，能進行光合作用的低等植物，是自然水體的原始生產者。多數(shù)藻類是魚類或其他水生動物的餌料。航道整治工程對浮游植物的影響主要是在航道整治階段，因水流發(fā)生變化等引起局部水域水質渾濁，影響陽光透射，使水中浮游植物光合作用暫時降低，不利于藻類生長繁殖，最終導致其數(shù)量減少[2]。在護灘護岸施工過程中，水體攪動產生的懸浮物會對浮游植物光合作用造成影響。根據(jù)公式：浮游植物損失量=工程影響水域體積×單位生物量×P/B系數(shù)×施工年數(shù)×死亡率，對浮游植物的損失量進行估算。式中，影響水域體積1.43×107m3，單位生物量取0.12 mg/L，P/B系數(shù)為250，工期9個月，死亡率20%。經(jīng)計算，工程護灘護岸施工造成浮游植物的總損失量為64.35 t。

(2)工程對浮游動物的影響

水域中的浮游動物是許多經(jīng)濟魚類和幾乎所有幼魚的重要餌料。浮游動物含有豐富的營養(yǎng)物質，在水域生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和能量轉換中，浮游動物與水生植物、底棲動物、浮游植物一起，各占有重要位置。項目建設對浮游動物最主要的影響是水上施工擾動水體，造成水體懸浮物濃度增加，從而影響浮游動物攝食率、生長率、存活率和群落等[2]。參照浮游植物損失量計算公式，估算浮游動物損失量，影響水域體積1.43×107m3，單位生物量0.009 mg/L，P/B系數(shù)150，工期9個月，死亡率20%。經(jīng)計算，工程施工造成的浮游動物損失量為2.9 t。

工程施工對該江段浮游生物的影響只是局部的、暫時性的。待工程結束后，水深相對增加，水體透明度增大，有利于浮游植物進行光合作用，可以促進藻類的生長繁殖，河段藻類的數(shù)量可很快恢復到原有水平。整治后水流趨于平緩，流速降低，則泥沙含量減少，水深增加，水體透明度增加，在一定程度上有利于原生動物、輪蟲及浮游甲殼動物的繁殖。預計整治后河段中的浮游動物數(shù)量會有所增加，但種群結構不會發(fā)生大的變化。

3.2工程對底棲動物的影響

底棲動物是底層生活魚類的重要餌料來源，其壽命較長，遷移能力有限，常被用作環(huán)境長期變化的指示生物。由于底棲動物長期生活棲息在水域底部泥沙、石塊或其他水底物體上，因此，工程建設對水體底質的改變會直接影響到該河段區(qū)域內底棲動物的種類組成及分布。在自然水體中，底棲動物的種類和數(shù)量與底層雜食性魚類有著極大關系，因此，工程建設也會直接或間接地影響到魚類的種類和數(shù)量。

航道整治產生的大顆粒懸浮物對底棲生物尤其是定居性的貝類等造成覆蓋，破壞底棲生物棲息環(huán)境，導致減產或死亡，產生直接危害作用。破壞底棲生物索餌繁殖場所，影響現(xiàn)有種群的生存和隨后的恢復，使物種多樣性下降[2]。因工程建設需要，占用漁業(yè)水域，使?jié)O業(yè)水域功能被破壞或生物資源棲息地喪失，工程斷面底棲動物的生物量為0.07 g/m2，航道整治施工包括護灘和護岸，影響水域面積約9.47×105m2。根據(jù)公式：底棲動物損失量=工程影響水域面積×單位生物量×P/B系數(shù)×施工年數(shù)×死亡率，對底棲動物的損失量進行估算。式中，影響水域面積9.47×105m2，單位生物量0.07 g/m2，P/B系數(shù)為6，工期9個月，死亡率100%。經(jīng)計算，底棲動物損失量為0.3 t。

3.3工程對魚類資源的影響

施工江段主要有青魚、草魚、鰱、鳙、鯉、鯽、銅魚、鲇、黃顙魚、瓦氏黃顙魚、長春鳊等經(jīng)濟魚類。工程對經(jīng)濟魚類的影響主要為噪聲、廢水污染物和部分洄游通道的阻隔。另外，施工過程會導致施工區(qū)域內底棲生物的大量死亡，這樣會對施工區(qū)域附近以底棲生物為主要食物的青魚等魚類造成一定的影響。

工程建成運行后，通航船只數(shù)量、密度明顯增大，船只對本江段經(jīng)濟魚類會產生一定的影響，主要是影響魚類的分布情況。船只的噪聲和螺旋槳都會導致魚類分布的變化。船只運行的噪聲和波浪造成魚類的主動回避，主航道的魚類將離開棲息地，但此影響是暫時的，并且影響程度不大。船只螺旋槳可能造成躲避不及時魚類的傷亡，誤傷一定的魚類，但這種影響和誤傷的比例很小。

4 小結

長江中游道人磯至楊林巖河段整治工程的實施，將有利于改善長江中游航道條件，使航道通航能力大幅提升，但工程實施中及投入運營后對水生生物的影響是不可避免的。為此，必須采取合理的避讓措施或生態(tài)補償方案，使不利的環(huán)境影響得以規(guī)避或減緩，通過完善施工計劃、加強施工監(jiān)督、開展水域生態(tài)修復、加強漁政管理等措施，減緩航道整治工程對水生生物資源的影響。

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AquaticBiologicalResourceSurveyintheMiddleReachesoftheYangtzeRiverandPredictionAnalysisoftheImpactofNavigationChannelRenovation

YOU Li-xin1, WANG Ke2, ZHU Zuo-man2, ZENG Xiao-hui1, LIU Shao-ping2

(1.CCCC Second Harbor Consultants Co., Ltd., Wuhan 430071, China; 2.Yangtze River Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Wuhan 430034, China)

In order to understand the status of aquatic resources from Daorenji to Yanglinyan in the middle reaches of the Yangtze River,we conducted two surveys in October 2011 and May to June 2012 respectively, and analyzed the impact of navigation channel renovation on aquatic organisms. The results showed that there were 43 species of phytoplankton, 81 species of zooplankton, 26 species of benthic species, and 58 species of fish, which belong to 7 orders, 14 families and 52 genera. In detail, the average density of phytoplankton was 1.01×104ind./L and the average biomass was 0.12 mg/L. Meanwhile, the average biomass of zooplankton was 0.009 mg/L, mainly rotifers and protozoa, and the average biomass of benthic organisms was 8.2 g/m2. During the implementation of navigation channel renovation, underwater ripraps and sinking construction will lead to an increase in the concentration of suspended matters in some areas, and the aquatic organisms in the waters near the construction operations will be affected. The loss amount of phytoplankton, zooplankter and zoobenthos was 64.35 t, 2.9 t and 0.3 t, respectively. Fish activities will also be affected by noise, waste water and partial barriers of the migration route.

Daorenji; Yanglinyan; navigation channel renovation; aquatic biological resources; forecast analysis

2017-03-09

游立新(1968—)，男， 高級工程師，主要從事交通運輸建設項目研究，E-mail：695995320@qq.com

劉紹平(1963—)，男，湖北荊州人，研究員，主要從事漁業(yè)資源和水生生物保護研究，E-mail：lsp@yfi.ac.cn

10.14068/j.ceia.2017.06.011

X820.3

A

2095-6444(2017)06-0043-04