北侖河口北岸潮間帶大型底棲動物生態(tài)特征及潮間帶環(huán)境質(zhì)量評價

許銘本，賴俊翔，張榮燦，董德信，姜發(fā)軍

（廣西科學(xué)院廣西近海海洋環(huán)境科學(xué)重點實驗室，廣西 南寧 530007）

北侖河口北岸潮間帶大型底棲動物生態(tài)特征及潮間帶環(huán)境質(zhì)量評價

許銘本，賴俊翔，張榮燦，董德信，姜發(fā)軍

（廣西科學(xué)院廣西近海海洋環(huán)境科學(xué)重點實驗室，廣西 南寧 530007）

調(diào)查北侖河口北岸竹山島沿岸3條潮間帶斷面大型底棲動物的生態(tài)特征，共采集到大型底棲動物63種，其中軟體動物29種，甲殼動物18種，多毛類12種，其他類4種。優(yōu)勢種為珠帶擬蟹守螺（Cerithidea cingulata）、長腕和尚蟹（Mictyris longicarpus）、智利巢沙蠶（Diopatra chilienis）和艾氏活額寄居蟹（Diogenes penicillatus）。平均生物量為155.06g/m2，平均棲息密度為343.8 ind/m2。香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)平均值為2.27，種類均勻度指數(shù)平均值為0.48，豐富度指數(shù)平均值為3.53。ABC曲線分析結(jié)果表明，3條斷面的潮間帶大型底棲動物均受到了中等程度的擾動。Ⅰ～Ⅲ斷面的大型底棲動物污染指數(shù)（MPI值）分別為2.61、0.16和-17.08。該海域的潮間帶環(huán)境受到了一定程度的人為活動干擾。

北侖河口；大型底棲動物；ABC曲線；MPI

北侖河口是中越兩國的界河河口，位于廣西壯族自治區(qū)東興市與越南海寧省的接壤處［1］。北侖河口國家級自然保護區(qū)位于我國大陸海岸線的西南端，由東到西跨越珍珠港灣、江平三島和北侖河口。保護區(qū)主要保護對象為紅樹林生態(tài)系統(tǒng)、濱海過渡帶生態(tài)系統(tǒng)、海草床生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性。因入海工農(nóng)業(yè)廢水、海水養(yǎng)殖及生活污水大量排放，近岸水體富營養(yǎng)化態(tài)勢日趨顯現(xiàn)，赤潮災(zāi)害時有發(fā)生，漁業(yè)資源正在衰退。此外，海洋工程建筑物和圍海造地也不斷增多，給該水域帶來了越來越大的環(huán)境壓力［2］。目前，北侖河口的實測資料較為匱乏。在底棲生態(tài)環(huán)境方面，何祥英等曾對該海域大型底棲動物的多樣性進行過報道［3］，但并未分析其受干擾狀況。筆者于2011年11月北侖河口竹山海域進行的潮間帶大型底棲動物調(diào)查，在分析大型底棲動物生態(tài)特征的基礎(chǔ)上，采用 ABC（豐度-生物量）曲線法及MPI法，評價該海域潮間帶大型底棲動物受干擾狀況，并探討干擾的來源，以期為北侖河口海域的生態(tài)現(xiàn)狀提供基礎(chǔ)資料，同時為北侖河口自然保護區(qū)的建設(shè)與管理提供參考。

1　材料與方法

1.1采樣地點

北侖河口是中越兩國的界河河口，河口寬約6 km，縱長約11.1 km，水域面積66.5 km2，其中河口潮間灘涂面積 37.4 km2，潮下帶和淺海面積29.1 km2［1］。采樣地點位于北侖河口北岸，竹山半島沿岸潮間帶灘涂。共布設(shè)3條斷面，自西向東依次為斷面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。斷面Ⅰ位于白沙仔村附近，距離竹山港約500 m，斷面Ⅱ位于三德村附近，斷面Ⅲ位于榕樹頭村附近（圖1）。3條斷面的灘面底質(zhì)均為砂質(zhì)灘涂。

圖1　采樣站位圖Fig.1　Sampling stations

1.2采樣時間和方法

采樣時間為2011年11月。斷面垂直于海岸線布設(shè)，根據(jù)灘涂的寬窄程度不同，每條斷面布設(shè)3～4個站，每個站用25 cm ×25 cm的樣方框隨機取3個樣方，取樣深度為30 cm。用孔目為1.0mm 的篩網(wǎng)進行篩洗底棲動物標本。獲得生物樣品用 5%甲醛溶液固定，帶回實驗室后進行種類鑒定、個體計數(shù)和生物量計算。樣品的采集、處理、保存、計數(shù)、質(zhì)量稱量等均按GBT12763.6—2007海洋調(diào)查規(guī)范的海洋生物調(diào)查方法進行［4］。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用香農(nóng)-威納指數(shù)（Shannon-Wiener）（H′）、種類均勻度指數(shù)（J）和種類豐富度指數(shù)（d）進行生物多樣性分析，采用優(yōu)勢度指數(shù)（Y）判斷優(yōu)勢種。

式中：Pi為測站第i種的豐度與樣品豐度的比值，S為測站樣品的總種類數(shù)，N樣品的總個體數(shù)，ni為第i 種的個體數(shù)，fi是該種在各站中出現(xiàn)的頻率。

大型底棲動物污染指數(shù)（macrozoobenthos pollution index，MPI）計算公式［5-8］：

其中： k = |Σ（Ai- Bi）| /Σ（Ai- Bi）

式中：MPI為大型底棲動物污染指數(shù)；Ai為密度累積百分優(yōu)勢度；Bi為生物量累積百分優(yōu)勢度，即密度優(yōu)勢度大小順序是第i個種，其密度累積百分優(yōu)勢度為Ai，生物量優(yōu)勢度大小順序是第i個種，其生物量累積百分優(yōu)勢度為Bi；S為采集到的物種數(shù)。當Σ（Ai- Bi）為正值時，k = 1；當Σ（Ai- Bi）為負值時，k = - 1。

使用Excel軟件進行生物量、豐度計算及豐度-生物量比較曲線（ABC曲線）［9-10］繪制。

2　結(jié)　果

2.1種類組成與優(yōu)勢種

采樣所得生物樣品經(jīng)分類鑒定共有大型底棲動物63種，分別屬于7門42屬。均為熱帶、亞熱帶物種。其中軟體動物最多，達 29種，占總種數(shù)的 46.0%；甲殼動物次之，為 18種，占總種數(shù)的28.6%；多毛類12種，占總種數(shù)19.1%；其他類4種（紐形動物、腕足動物、星蟲動物及棘皮動物各1種），占總種數(shù)的6.3%。

根據(jù)所采到樣品中各種類的密度及出現(xiàn)頻率的大小，以優(yōu)勢度指數(shù)Y≥0.02為判別標準，調(diào)查海區(qū)大型底棲動物優(yōu)勢種為珠帶擬蟹守螺（Cerithidea cingulata）、長腕和尚蟹（Mictyris longicarpus）、智利巢沙蠶（Diopatra chilienis）和艾氏活額寄居蟹（Diogenes penicillatus），優(yōu)勢度指數(shù)分別為0.63、0.03、0.03和0.02。珠帶擬蟹守螺的優(yōu)勢度非常明顯，其余3種優(yōu)勢度較低。

2.2生物量和棲息密度

北侖河口潮間帶大型底棲動物平均生物量為155.06g/m2，平均棲息密度為343.8 ind/m2。西面靠近竹山碼頭的斷面Ⅰ生物量和棲息密度均為3條斷面中最低，分別為72.34g/m2、220.4 ind/m2；位于中間的斷面Ⅱ棲息密度在3條斷面中最高，為469.7 ind/m2；東面靠近榕樹頭的斷面Ⅲ的生物量最高，為262.86g/m2。

2.3物種多樣性

分別計算 3條斷面的香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)（H′）、種類均勻度指數(shù)（J）和豐富度指數(shù)（d），結(jié)果見表1。3條斷面的香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)平均值為2.27，種類均勻度指數(shù)平均值為0.48，豐富度指數(shù)平均值為3.53。斷面Ⅲ的香農(nóng)-威納指數(shù)和均勻度指數(shù)均為最高，斷面Ⅱ的豐富度指數(shù)最高，斷面Ⅰ的香農(nóng)-威納指數(shù)、種類均勻度指數(shù)以及豐富度指數(shù)均為3條斷面中最低。

表1　大型底棲動物多樣性指數(shù)Table 1　Diversity indices of the macrobenthic animals

2.4ABC曲線分析結(jié)果

Warwick在1986年提出用豐度-生物量比較曲線（ABC曲線）法來監(jiān)測環(huán)境污染對大型底棲動物群落的擾動［5］。該法將豐度（棲息密度）和生物量的K-優(yōu)勢度曲線繪入同一張圖中，通過觀察兩條曲線的位置關(guān)系，判斷生物群落是否受干擾以及受干擾的程度。對于未受擾動的群落，群落的豐度曲線比生物量曲線平滑，而生物量曲線則顯示較強的優(yōu)勢度，繪出的圖形是生物量的K-優(yōu)勢度曲線始終位于豐度曲線之上；當群落受到中等程度的污染擾動時，豐度和生物量曲線接近重合，或出現(xiàn)部分交叉；當環(huán)境被嚴重干擾時，底棲群落逐漸由一種或幾種個體較小的種類占優(yōu)勢，此時的豐度曲線位于生物量曲線之上［6］。

根據(jù)各斷面豐度和生物量繪制出ABC曲線（圖2）。

圖2　潮間帶大型底棲動物ABC曲線Fig.2　ABC curves of intertidal macrobenthic animal

3條斷面的生物量起點均在豐度之下，表明3條斷面的優(yōu)勢種均為個體較小的種類。而后3條斷面的生物量曲線均與豐度曲線交叉，上升到豐度曲線之上。其中斷面Ⅲ的生物量曲線上升較快，與豐度曲線交叉后一直居于豐度曲線之上。斷面Ⅱ的生物量曲線則相對較平緩，在中部才與豐度曲線交叉，交叉后一直位于豐度曲線之上。ABC曲線顯示，3條斷面的潮間帶動物均受到了中等程度的擾動。

2.5MPI分析結(jié)果

ABC曲線法只給出了3種狀態(tài)：未受干擾、受中度干擾和受嚴重干擾。從ABC曲線上判斷3條斷面均為受中度干擾，但無法進一步區(qū)分受干擾的輕重次序。2003年蔡立哲［7］參考ABC法，建立了評價海洋環(huán)境質(zhì)量的大型底棲動物污染指數(shù)（macrozoobenthos pollution index，MPI），將ABC法數(shù)字化，反應(yīng)更靈敏。根據(jù)蔡立哲的研究結(jié)果［7-8］，MPI污染程度界定為：當MPI ＞ 4時，為嚴重污染；MPI = 4～0，為中度污染；MPI = - 6～0時，為輕度污染；MPI＜ -6時，為清潔。MPI越小，沉積環(huán)境越清潔，反之，污染越嚴重。龍華、周燕以及董貫倉等人先后運用MPI分別研究了樂清灣、杭州灣以及黃河三角洲3個地方的潮間帶環(huán)境質(zhì)量［9-11］，證實該方法在評價大型底棲動物海洋環(huán)境質(zhì)量方面具有較高的可操作性。

使用蔡立哲給出的公式，計算斷面Ⅰ～Ⅲ的MPI值，分別為2.61、0.16和-17.08。根據(jù)MPI值判斷，斷面Ⅰ和斷面Ⅱ的潮間帶環(huán)境質(zhì)量為中度污染，斷面Ⅲ的潮間帶環(huán)境質(zhì)量為清潔。

3　討　論

研究發(fā)現(xiàn)該海域的大型底棲動物種類相對較少，而生物量和密度相對較高。共采集到大型底棲動物63種，平均生物量為155.0 6g/m2，平均棲息密度為 343.8 ind/m2。種類數(shù)低于何祥英等［3］2010年7月在該海域附近的調(diào)查結(jié)果（106種），但生物量和密度卻高于該研究結(jié)果。種類數(shù)較少的原因可能是本研究采樣區(qū)域正位于北侖河入?？?，咸淡水頻繁交換，鹽度等理化因子變化較劇烈，因此適宜生存的種類相對較少。河口區(qū)生物種類數(shù)相對較少，而生物量常常較高。同時，本研究采樣斷面位于紅樹林內(nèi)或附近，一般而言，紅樹林附近的底棲動物生物量和棲息密度較高。如根據(jù)吳啟泉等和梁超愉等［12～13］的研究結(jié)果顯示，大亞灣紅樹林區(qū)平均生物量為219.7g/m2，平均棲息密度281 ind/m2，雷州半島紅樹林灘涂底棲動物平均生物量為 223.25g/m2，平均棲息密度為210.97 ind/m2。而附近湛江灣非紅樹林區(qū)的底棲動物的平均生物量為17.60g/m2，平均棲息密度為14.33 ind/m2，明顯低于紅樹林區(qū)［14］。

ABC曲線分析結(jié)果表明，3條斷面均受到了中等程度的干擾。用蔡立哲提出的MPI計算方法和判斷標準，3條斷面的 MPI值分別為 2.61、0.16和-17.08，斷面Ⅰ和斷面Ⅱ的潮間帶環(huán)境質(zhì)量為中度污染，斷面Ⅲ的潮間帶環(huán)境質(zhì)量為清潔。根據(jù)MPI值的大小，判斷潮間帶環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣順序為：斷面Ⅲ最優(yōu)，斷面Ⅱ次之，斷面Ⅰ最差。從各斷面底棲生物的種類數(shù)、生物量、棲息密度以及各多樣性指數(shù)來看，也是斷面Ⅰ的值最低?？梢?，MPI法比ABC法更直觀地反映出海域的受干擾程度。但是MPI法也有一定的局限性，龍華等的研究指出，MPI值的計算，雖然考慮到了密度、生物量和種類數(shù) 3個參數(shù)，但計算中卻沒有反映出群落內(nèi)耐污和敏感種類的特征，所以對于群落構(gòu)成的關(guān)鍵生態(tài)信息的判斷上會出現(xiàn)一定的偏差［7］。在本研究中，用MPI法判斷斷面Ⅲ為清潔海域，但實際上在該斷面出現(xiàn)了有機污染的生物指示種——小頭蟲，因此筆者認為斷面Ⅲ應(yīng)修正為輕度污染。

根據(jù)ABC和MPI分析結(jié)果，該海域的潮間帶環(huán)境受到了一定程度的干擾。筆者認為干擾主要來自于附近漁民的過度采捕以及放養(yǎng)鴨子等人為活動。該海域雖然位于北侖河口國家級自然保護區(qū)內(nèi)，但在管理上仍處于開放狀態(tài)，漁民可以自由地在灘涂上采挖文蛤、方格星蟲和縊蟶等海產(chǎn)品。彭欣等［16］的研究認為，過度采捕是使樂清灣潮間帶大型底棲動物群落受到干擾且向次生型群落轉(zhuǎn)化的主要原因之一。本研究發(fā)現(xiàn)該海域的優(yōu)勢種為一些個體較小，經(jīng)濟價值不高的種類，這可能是因為個體較大、經(jīng)濟價值較高的種類已被采捕。附近村民在灘涂放養(yǎng)的鴨子，也是干擾的主要來源之一，鴨子以潮間帶動物為食，過度的放養(yǎng)會使某些種類的潮間帶動物數(shù)量銳減甚至消失。為了更好的保護北侖河口國家級自然保護區(qū)內(nèi)的生物多樣性，應(yīng)進一步對采捕和放養(yǎng)鴨子等人為活動進行約束。另外，賴俊翔等［16］的研究發(fā)現(xiàn)，該海域的水質(zhì)已受到一定程度的油污染，已接近亞健康的標準閾值，且呈現(xiàn)富營養(yǎng)化。因此要加強水環(huán)境的保護，防止水環(huán)境質(zhì)量進一步下降。

4　結(jié)　論

北侖河口國家級自然保護區(qū)調(diào)查中共采集到大型底棲動物63種，平均生物量為155.06g/m2，平均棲息密度為343.8 ind/m2。3條斷面的香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)平均值為2.27，種類均勻度指數(shù)平均值為0.48，豐富度指數(shù)平均值為3.53，3條斷面MPI值分別為 2.61、0.16和-17.08。ABC曲線與 MPI分析結(jié)果表明，該區(qū)域環(huán)境受到了中等程度的干擾，主要來自于附近漁民的過度采捕以及放養(yǎng)鴨子等人為活動。此次研究結(jié)果揭示生態(tài)環(huán)境受到了一定程度的破壞，但由于調(diào)查區(qū)域小以及調(diào)查的要素少，未能全面反映保護區(qū)的生態(tài)現(xiàn)狀。對保護區(qū)進行全面的調(diào)查，在全面了解的基礎(chǔ)上制定出相應(yīng)的保護措施顯得較為迫切和必要。

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（責任編輯：陳莊）

Ecological Characteristics of Macrobenthic Animals and Environmental Quality on the North Shore Intertidal Zone of Beilun Estuary

XU Ming-ben，LAI Jun-xiang，DONG De-xin，ZHANG Rong-can，JIANG Fa-jun
（Guangxi Key Laboratory of Marine Environmental Science，Guangxi Academy of Sciences，Nanning 530007，China）

In order to understand the current situation of the intertidal macrobenthic animals in Beilun estuary，the survey was carried out in November 2011.Three intertidal sections were set，each contained 3 quadrats in random.63 species were collected altogether，including 29 species of molluscs，18 of crustaceans，12 of polychaetes，and 4 of others.The dominant species were Cerithidea cingulata，Mictyris longicarpus，Diopatra chilienis and Diogenes penicillatus.The average total biomass and average total density of macrobenthic animals were 155.06g/m2and 343.8 ind/m2.The average value of Shannon-Wiener index（H'）was 2.27，0.48 of evenness index（J）and 3.53 of species richness index（d）.The results of the ABC analysis showed that all of the 3 intertidal sections were disturbed modestly.MPI of the Ⅰ- Ⅲsections were 2.61，0.16 and -17.08，respectively.Intertidal environmental quality of the study area was affected in a certain degree.The study suggested that the human activities such as overfishing and herding ducks were the main disturbing factors.

Beilun Estuary，macrobenthic animals，ABC curve，MPI

Q178.53

A

1673-9159（2015）01-0057-05

2014-11-07

廣西自然科學(xué)基金（重大項目）（2012GXNSFEA053001），廣西科技攻關(guān)項目（桂科攻1355007-12）

許銘本（1983-），男，工程師，主要從事海洋環(huán)境生態(tài)研究。E-mail：xmben0771 @126.com

姜發(fā)軍（1976-），男，博士，主要從事海洋環(huán)境生態(tài)研究。E-mail：hunanjfj@126.com