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    新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

    2015-04-26 00:55:46吳鐘解陳石泉蔡澤富張光星王道儒李向民
    關(guān)鍵詞:海草沉積環(huán)境新村

    吳鐘解,陳石泉,蔡澤富,張光星,王道儒,李向民

    海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院,海南 ???570125

    新村港位于海南省陵水縣新村鎮(zhèn)的東南部,是典型的瀉湖,面積約21.97 km2,南北長(zhǎng)約4 km,東西寬約6 km,港內(nèi)無大河水注入,東、西有南灣半島環(huán)抱,僅西部有一窄口與陵水灣相通,自然環(huán)境條件良好,全年各月平均水溫為25.8~30.0℃,平均鹽度為 30.64~34.44,港灣內(nèi)底質(zhì)類型主要為沙質(zhì),非常適宜養(yǎng)殖麒麟菜、珍珠貝及經(jīng)濟(jì)魚類等,是海南省重要的養(yǎng)殖基地。

    20世紀(jì)60年代,新村港有成片的紅樹林、海草床及珊瑚分布,僅中國(guó)動(dòng)物志記錄的造礁石珊瑚就有41種[1],隨著近幾十年海洋工程(修建蝦塘、開挖港池泊位與航道),海水養(yǎng)殖(漁排、網(wǎng)箱、麒麟菜養(yǎng)殖),漁業(yè)活動(dòng)(圍網(wǎng)捕魚、三角網(wǎng)捕魚、耙螺、拖網(wǎng)),非法漁業(yè)活動(dòng)(炸魚、毒魚和電魚),廢水污染(餐飲、蝦池污水排放)等人為開發(fā)活動(dòng)的加劇,紅樹林已所剩不多,珊瑚礁已基本消失,海草發(fā)生嚴(yán)重退化。漁排和網(wǎng)箱養(yǎng)殖引起水體中營(yíng)養(yǎng)鹽增加,海草葉附著藻類大量繁殖,影響海草光合作用,導(dǎo)致網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)海草床退化或海草死亡[2]。通過近年海南省海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),新村港海草及其生物資源依然豐富,海草床面積約4 km2,南部呈海草床分布,北部則呈斑塊狀分布;海草種類有泰萊草(Thalassia hemprichii)、海菖蒲(En halus acoroides)、小喜鹽草(Halophila minor)、喜 鹽 草 (Halophilaovalis)、二 藥藻(Halodule uninervis)和海神草(Cymodocea rotundata)6種,平均密度為201株/米2,平均干重生物量為48.19 g/m2,海草平均蓋度為60%;代表性的大型底棲動(dòng)物共調(diào)查到24種,其平均生物量為56.41 g/m2,平均密度為20 ind/m2;物種多樣性指數(shù)為1.91,均勻度指數(shù)為0.8[3]。綜上,新村港海草床具有較好的保護(hù)與科研價(jià)值,因此海南省政府于2007年7月批準(zhǔn)建立中國(guó)第一個(gè)海草特別保護(hù)區(qū)——陵水新村港與黎安港海草特別保護(hù)區(qū),其中新村港保護(hù)區(qū)面積13.10 km2,主要保護(hù)對(duì)象是海草床及其海洋生態(tài)環(huán)境。保護(hù)區(qū)分2個(gè)層次管理,即重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域與一般保護(hù)區(qū)域。但保護(hù)區(qū)尚未建立機(jī)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)施等,未能起到應(yīng)有的保護(hù)作用。

    海草床生態(tài)系統(tǒng),是指在近岸淺水區(qū)域沙質(zhì)或泥質(zhì)海底生長(zhǎng)的高等植物海草群落,以及其他生物群落與環(huán)境所構(gòu)成的統(tǒng)一自然整體。生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)是目前生態(tài)與環(huán)境領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一,是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)特征的一種系統(tǒng)診斷方式[4]。研究方法一般包括指示物種法和指標(biāo)體系法2類,指示物種法簡(jiǎn)便易行,但由于指示物種的篩選標(biāo)準(zhǔn)及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康指示作用的強(qiáng)弱不明確,難以全面反映生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況;指標(biāo)體系法根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的特征及其服務(wù)功能建立指標(biāo)體系進(jìn)行定量評(píng)價(jià),是目前區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的主要方法[5]。

    目前,國(guó)內(nèi)許多科研工作者對(duì)湖泊、流域、濕地、森林及城市等生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[6-11],也有科研工作者對(duì)區(qū)域海洋進(jìn)行了生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)[12-14],但海草床生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方面的研究少有報(bào)道。通過對(duì)海南島新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)的水環(huán)境、沉積環(huán)境、生物殘毒、棲息地、生物等主要組成指標(biāo)狀況進(jìn)行分析,對(duì)其健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),討論了海草床生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的影響因子,為海草床生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)與修復(fù)提供依據(jù)。

    1 實(shí)驗(yàn)部分

    1.1 調(diào)查站位

    新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)的水環(huán)境、沉積環(huán)境、生物殘毒的調(diào)查站位位于新村港南半側(cè),地理坐標(biāo)為東經(jīng) 109°57'0″~ 110°2'12″,北緯18°22'27″~18°27'37″,見圖 1。

    圖1 新村港海草床分布與調(diào)查站位

    1.2 調(diào)查方法

    新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境、沉積環(huán)境、生物殘毒等各指標(biāo)的采樣分析方法均按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB 17378.6—2007)進(jìn)行。海草調(diào)查分析方法按《海洋生物生態(tài)調(diào)查技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行。

    1.3 評(píng)價(jià)方法

    1.3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)、權(quán)重及賦值

    根據(jù)《近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南》(HY/T 087—2005)海草床生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法,對(duì)新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行評(píng)價(jià),海草床生態(tài)系統(tǒng)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)分類與權(quán)重見表1,二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)與賦值見表2。

    表1 海草床生態(tài)系統(tǒng)健康一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

    表2 海草床生態(tài)系統(tǒng)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)與賦值

    1.3.2 計(jì)算公式

    水環(huán)境、沉積物、生物殘毒、生物健康指數(shù)按式(1)計(jì)算

    式中:Windx為評(píng)價(jià)指標(biāo)健康指數(shù);Wq為第q項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值;m為評(píng)價(jià)區(qū)域評(píng)價(jià)指數(shù)總數(shù)。

    海草分布面積減少賦值按式(2)計(jì)算

    式中:SA為分布面積減少賦值;SA-5為前第5年的分布面積;SA0為評(píng)價(jià)時(shí)的分布面積。

    生態(tài)健康指數(shù)按式(3)計(jì)算

    式中:CEHindx為生態(tài)健康指數(shù);INDXi為第i類指標(biāo)健康指數(shù);p為評(píng)價(jià)指標(biāo)類群數(shù)。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 水環(huán)境評(píng)價(jià)

    對(duì)新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境指標(biāo)(透光率、鹽度年度變化、懸浮物、無機(jī)氮、活性磷酸鹽等)進(jìn)行賦值(表3),各站鹽度年度變化小于等于3,平均賦值為15;懸浮物含量范圍為2.4~24 mg/L,平均賦值為7;無機(jī)氮含量范圍為22~31 μg/L,平均賦值為15;活性磷酸鹽含量為未檢出 ~2 μg/L,平均賦值為 15;透光率為未檢出 ~2%,平均賦值為5。根據(jù)式(1)可知,新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境健康評(píng)價(jià)值為11.4,參照表1,新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境為健康狀態(tài)。

    表3 海草床生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境評(píng)價(jià)

    2.2 沉積環(huán)境評(píng)價(jià)

    對(duì)沉積環(huán)境中硫化物及有機(jī)碳指標(biāo)進(jìn)行賦值并進(jìn)行評(píng)價(jià)(表4),硫化物含量范圍為53.42~469.27 μg/g,平均賦值為 8;有機(jī)碳含量范圍為0.05% ~1.72%,平均賦值為10。根據(jù)式(1),新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)沉積環(huán)境健康評(píng)價(jià)值為9.0。參照表1,新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)沉積環(huán)境為健康狀態(tài)。

    表4 海草床生態(tài)系統(tǒng)沉積環(huán)境評(píng)價(jià)

    2.3 生物殘毒評(píng)價(jià)

    對(duì)貝類(凸加夫蛤Gafarium tumidum)、魚類(點(diǎn)藍(lán)子魚Siganus guttatus)、甲殼類(中國(guó)明對(duì)蝦Fenneropenaeus penicillatus)等體內(nèi)石油烴、總汞、砷、鎘、鉛等生物殘毒指標(biāo)進(jìn)行賦值并進(jìn)行評(píng)價(jià)(表5),石油烴含量為未檢出~9.98 μg/g,平均賦值為10;總汞含量范圍為 0.068 ~0.151 μg/g,平均賦值為5.3;砷含量范圍為0.2 ~ 2.3 μg/g,平均賦值為6.7;鎘含量范圍為未檢出 ~0.02 μg/g,平均賦值為10;鉛含量范圍 1.1 ~3.6 μg/g,平均賦值為 3.7。根據(jù)式(1)可知,新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)生物殘毒環(huán)境健康評(píng)價(jià)值為7.1。參照表1,海草床生物殘毒評(píng)價(jià)為健康狀態(tài)。

    表5 海草床生態(tài)系統(tǒng)生物殘毒狀況評(píng)價(jià)

    2.4 棲息地評(píng)價(jià)

    對(duì)新村港海草床沉積物組分含量(表6)和海草分布面積(表7)進(jìn)行賦值并評(píng)價(jià),海草床沉積物主要組分含量年度變化范圍為3% ~15%,平均賦值為11。5年內(nèi)海草床分布面積相對(duì)穩(wěn)定,約為4 km2,平均賦值為15。根據(jù)式(2),結(jié)合沉積物主要組分含量年度變化和5年內(nèi)海草分布面積減少指標(biāo),參照表1可知,新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)棲息地健康指數(shù)為13.0,可見新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)棲息地的健康狀況為健康。

    表6 沉積物主要組分含量年度變化

    表7 海草床生態(tài)系統(tǒng)棲息地評(píng)價(jià)

    2.5 生物評(píng)價(jià)

    對(duì)海草平均蓋度、平均生物量、平均密度及底棲平均生物量進(jìn)行賦值并評(píng)價(jià)(表8),新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)5 a海草平均蓋度減少了20%,賦值10;5 a海草平均生物量減少了2%,賦值50;5 a海草平均密度減少了5%,賦值50;5 a內(nèi)海草底棲動(dòng)物平均生物量減少了55%,賦值10。根據(jù)式(1)可見,海草床整體生物健康指數(shù)為30.0,參照表1可知,新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)生物指標(biāo)的健康狀況為亞健康。

    表8 海草床生態(tài)系統(tǒng)生物指標(biāo)評(píng)價(jià)

    2.6 海草床生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)

    新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值見表9,根據(jù)式(3),新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)健康指數(shù)評(píng)價(jià)賦值為70.5。參照表1可知,目前新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)健康狀況為亞健康。

    表9 海草床生態(tài)系統(tǒng)健康狀況評(píng)價(jià)

    3 討論

    新村港的養(yǎng)殖開發(fā)基本處于無序狀態(tài),目前,新村港口門內(nèi)北側(cè)約500 m2的海域分布有較大規(guī)模的網(wǎng)箱養(yǎng)殖,網(wǎng)箱有443個(gè),年均產(chǎn)量900 t。網(wǎng)箱減弱了潮水的流動(dòng),降低港內(nèi)的水交換能力,同時(shí)養(yǎng)殖產(chǎn)生高濃度營(yíng)養(yǎng)鹽使附生藻類大量繁殖對(duì)海草生長(zhǎng)產(chǎn)生巨大威脅[15],是導(dǎo)致網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)海草床退化的原因之一[2]。麒麟菜養(yǎng)殖面積約1 500畝,年產(chǎn)量1 500 t,麒麟菜吊養(yǎng)在海草床上面,擠占了海草的向上生長(zhǎng)空間,遮擋太陽(yáng)光線。在可利用光能減少的情況下,可導(dǎo)致海草對(duì)水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)攝取能力下降,同時(shí)大量的麒麟菜會(huì)掠奪水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及碳源,海草對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及碳的利用進(jìn)一步受到限制??偠灾2菟芾玫墓饽艽蠓葴p少,光合作用能力下降、生產(chǎn)力水平隨之降低[15];同時(shí)麒麟菜養(yǎng)殖過程中需要人為清除海草,導(dǎo)致海草及其環(huán)境生物減少。因此,水產(chǎn)養(yǎng)殖是嚴(yán)重影響海草床生態(tài)系統(tǒng)生物指標(biāo)的主要原因之一。

    新村港是國(guó)家一級(jí)漁港,新村漁港碼頭總長(zhǎng)650 m、寬10 m,護(hù)岸總長(zhǎng)850 m、寬20 m,港池停泊區(qū)、航道疏浚量約80.2×104m3,按設(shè)計(jì)建好可接納1 000艘漁船停泊。航道、港口疏浚施工過程中導(dǎo)致海水中懸浮物增加,粘附海草葉表面,影響海草光合作用等[16]。此外,新村漁港周邊有6個(gè)加油站,研究表明,石油對(duì)海草的主要致毒作用是使海草吸收原油的親水基,亞致死量的碳?xì)浠衔镞M(jìn)入海草體內(nèi),導(dǎo)致海草對(duì)其他因子的承受能力減弱[17],并與減弱的光照一起作用,影響海草生長(zhǎng)[18]。1991年的“Haven”號(hào)油輪在該海域沉沒,導(dǎo)致該灣的大洋集傘藻立刻大面積死亡[19],因此港口建設(shè)及含油污水的排放也是海草影響因素之一。

    目前港內(nèi)有上百戶人長(zhǎng)期居住漁排,生活、養(yǎng)殖廢水直接排放和剩余餌料、排泄物直接沉降,對(duì)海草及環(huán)境影響非常大。已有研究表明,海灣接納了人類活動(dòng)產(chǎn)生的大量營(yíng)養(yǎng)鹽,嚴(yán)重影響了海草生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[2,20-22]。當(dāng)?shù)鼐用裨诤2萆L(zhǎng)區(qū)域頻繁開展耙螺、捕魚,甚至采取炸魚、毒魚、電魚等非法漁業(yè)活動(dòng),直接導(dǎo)致海草床底棲生物急劇減少,破壞海草生長(zhǎng)及分布[23-24]。因此過度及非法的漁業(yè)活動(dòng)也是嚴(yán)重影響海草床生態(tài)系統(tǒng)生物指標(biāo)的主要因素之一。

    由此可見,海水養(yǎng)殖、廢水排放、海洋工程、漁業(yè)活動(dòng)等均是造成海草及其底棲生物發(fā)生退化的主要原因,也導(dǎo)致了海水水質(zhì)環(huán)境存在一定的生態(tài)壓力。

    水環(huán)境、沉積環(huán)境、生物殘毒、棲息地、生物等5類評(píng)價(jià)指標(biāo)中的任何一個(gè)指標(biāo)的相對(duì)變化均會(huì)對(duì)海草床生態(tài)系統(tǒng)健康狀況造成影響。由評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的賦值可見,生物指標(biāo)影響較大,其次是水環(huán)境和棲息地指標(biāo)。通過分析2004—2009年海南島新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)的水環(huán)境、沉積環(huán)境、生物殘毒、棲息地、生物等5類評(píng)價(jià)指標(biāo)的調(diào)查數(shù)據(jù),根據(jù)近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南(HY/T 087—2005)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以得出,新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)健康狀況處于亞健康狀態(tài)。其中生物評(píng)價(jià)指標(biāo)的健康狀況為亞健康;水質(zhì)、沉積環(huán)境、生物殘毒狀況和棲息地等4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的健康狀況為健康;但水環(huán)境健康指數(shù)接近亞健康臨界值。海草床生態(tài)系統(tǒng)由海草群落及其他生物群落與環(huán)境構(gòu)成,海水和底質(zhì)是海草床生態(tài)系統(tǒng)的載體,為海草及其他生物群落提供生長(zhǎng)環(huán)境;海草作為組成海草生態(tài)系統(tǒng)的基本框架,為海草床生物提供了良好的棲息環(huán)境,對(duì)水質(zhì)和底質(zhì)起到凈化作用。海草群落、海草床生物群落和環(huán)境之間相互構(gòu)成統(tǒng)一的自然整體。隨著海水養(yǎng)殖、廢水排放、海洋工程、漁業(yè)活動(dòng)等人類活動(dòng)的影響,新村港海草水質(zhì)質(zhì)量下降,海草及其底棲生物退化,尤其是后者,必然對(duì)海草生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響;可見,床生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況主要是受生物指標(biāo)影響,其次是水環(huán)境指標(biāo)。

    4 結(jié)論與建議

    對(duì)海南島新村港海草生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行健康評(píng)價(jià)的結(jié)果表明,隨著海水養(yǎng)殖、廢水排放、海洋工程、漁業(yè)活動(dòng)等人類活動(dòng)的影響,新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)已由健康向亞健康轉(zhuǎn)變;生物評(píng)價(jià)指標(biāo)為亞健康狀態(tài),說明生物多樣性及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的改變,人為破壞、資源的不合理利用等生態(tài)壓力超出生態(tài)系統(tǒng)的承載能力,但生態(tài)系統(tǒng)主要服務(wù)功能尚能正常發(fā)揮;水質(zhì)、沉積環(huán)境、生物殘毒狀況、棲息地評(píng)價(jià)指標(biāo)為健康狀態(tài),但水質(zhì)環(huán)境瀕臨亞健康邊緣,說明水質(zhì)環(huán)境存在一定程度的生態(tài)壓力。

    為了保護(hù)和恢復(fù)新村港海草床生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能,科學(xué)、合理利用海洋資源,促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的持續(xù)發(fā)展,防止海草床生態(tài)系統(tǒng)可能由亞健康向不健康趨勢(shì)發(fā)展,建議已經(jīng)批準(zhǔn)建立的海洋特別保護(hù)區(qū)所在地的縣級(jí)以上人民政府應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)海洋特別保護(hù)區(qū)的管理,建立管理機(jī)構(gòu);組織建設(shè)海洋特別保護(hù)區(qū)管護(hù)、監(jiān)測(cè)、科研、旅游及宣傳教育設(shè)施;貫徹落實(shí)國(guó)家及地方有關(guān)海洋生態(tài)保護(hù)和資源開發(fā)利用的法律法規(guī)與方針政策;整治潮汐通道,促進(jìn)水體交換;科學(xué)合理規(guī)劃瀉湖產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);控制養(yǎng)殖規(guī)模、推廣生態(tài)養(yǎng)殖;建立海洋公園,發(fā)展生態(tài)旅游;開發(fā)海洋牧場(chǎng),實(shí)施科學(xué)捕撈;禁止污水處理未達(dá)標(biāo)排放;加強(qiáng)當(dāng)?shù)鼐用窈Q蟓h(huán)保宣傳教育工作;嚴(yán)禁炸魚、毒魚、電魚等非法漁業(yè)活動(dòng)。這樣不僅能夠針對(duì)性保護(hù)并促進(jìn)海草和海草底棲生物生長(zhǎng)繁殖,提高生物環(huán)境質(zhì)量,而且能有效改善水質(zhì)、沉積環(huán)境、生物殘毒狀況、棲息地等環(huán)境狀況,恢復(fù)退化的海草床生態(tài)系統(tǒng),發(fā)揮其服務(wù)功能。

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