基于AMBI和M-AMBI法的底栖生态环境质量评价——以厦门五缘湾海域为例

林和山，俞炜炜，刘坤，何雪宝，林俊辉，黄雅琴，陈彬，郑成兴，王建军*

(1. 国家海洋局 第三海洋研究所 海洋生物与生态实验室，福建 厦门 361005)

基于AMBI和M-AMBI法的底栖生态环境质量评价
——以厦门五缘湾海域为例

林和山1，俞炜炜1，刘坤1，何雪宝1，林俊辉1，黄雅琴1，陈彬1，郑成兴1，王建军1*

(1. 国家海洋局 第三海洋研究所 海洋生物与生态实验室，福建 厦门 361005)

于2011-2013年5月和10月在厦门五缘湾海域设置7个站位进行大型底栖动物调查，并结合2005年的历史数据，运用AMBI和M-AMBI指数法评价该海域海底生态环境质量的时空变化状况。2011-2013年共鉴定大型底栖动物9门106科193种，多毛类(83种)、甲壳类(53种)和软体动物(25种)是该海域的主要优势类群，平均总密度和湿质量生物量分别为(518±292) ind/m2和(54.8±88.9) g/m2。多毛类的短鳃树蛰虫(Pistabrevibranchia)为该海域的绝对优势种，其平均密度可达(170±179) ind/m2，其他优势种还有似蛰虫(Amaeanatrilobata)、西方似蛰虫(Amaeanaoccidentalis)、丝鳃稚齿虫(Prionospiomalmgreni)、梳鳃虫(Terebellidesstroemii)、独毛虫属一种(Tharyxsp.)、菲律宾蛤仔(Ruditapesphilippinarum)、长指马尔他钩虾(Melitalongidactyla)和伍氏蝼蛄虾(Austinogebiawuhsienweni)等。评价结果显示，该海域底栖生态系统受轻度干扰，生态环境质量介于一般—优良之间，与2005年的调查相比，2011-2013年该海域的生态环境质量有所好转，这可能与五缘湾及周边海域近年来进行的海堤开口改造、海洋环境整治，以及海湾纳潮量及水交换能力的改善有关。

AMBI；M-AMBI；大型底栖动物；底栖生态环境质量；五缘湾

1 引言

长期以来人类对港湾资源的肆意掠夺与开发使得港湾生态环境遭受空前的压力，沿岸的工农业污水、城市生活污水以及水产养殖污水的大量排入，使得海洋生态环境质量日益恶化，已严重威胁到港湾生态系统以及人类的生命健康。因此，如何科学、准确、有效地评价港湾生态系统健康具有重要的生态意义。

底栖生物由于运动能力不强，常固定生活于海底，通过摄食、掘穴等活动参与碳、氮、磷、硫等元素的生物地球化学循环，并影响着污染物的转化与迁移，能对自然和人为活动导致的水和沉积环境质量的变化作出可预测的响应。因此，底栖生物常被视为生物监测的敏感指示生物，而利用底栖生物作为海洋生态环境监测的生物指标和进行生态系统健康评价的生物指数已得到国内外科学家的广泛认可[1—5]。Borja和Muxika等[6—7]在海洋生物指数(BI)[8]基础上创建的AMBI以及融入因子分析的M-AMBI指数，被用于反映欧洲沿海和河口海域生态系统健康状况[6—7，9]，在不同的环境压力下，如水体富营养化、航道清淤、海产品养殖等，该指数评价法均可使用[10—11]。近年来，该指数也被多次应用于评价我国近岸海域[12—17]及河口地区[18—20]的生态环境质量状况，其广泛性和适用性得到了广泛的认可和肯定。随着研究的深入，该软件生态分组(ecological group，EG)列表中的种名录不断更新，使得该指数具有更普遍的适用性和有效性[21]，截至2014年11月，已有8 000多种底栖生物被分入对应的EG等级列表中。

五缘湾(原名钟宅湾)位于厦门岛东北部，是筼筜港——钟宅断裂带因新构造期的断裂和断块活动发育成的断陷港湾，是一个半封闭的浅水海湾。1958—2005年间湾内主要以盐场、虾池等人工设施为主，2005年底，整治工程正式开工，主要包括海堤开口改造、内湾疏浚清淤、内湾低水位水坝(含水闸)工程建设等，2007年，五缘湾片区主体工程基本完成。

本研究拟通过2011-2013年间春、秋两季共6个航次的大型底栖动物调查及非生物要素监测，并结合2005年进行的本底调查，分析五缘湾大型底栖动物的群落结构和生物多样性的时空分布，探讨人类活动干扰背景下大型底栖动物的种群动态、群落受干扰现状及其对环境变化的响应，并运用AMBI和M-AMBI指数法对该海域的生态环境质量进行评价，以期为管理者制定有效的科学的管理决策，保护生态环境并为生态恢复提供科学依据。

2 材料与方法

2.1 研究区域与取样方法

于2011-2013年间每年在厦门五缘湾进行春(5月)、秋(10月)两季的大型底栖动物取样，在湾顶(3个)、湾中(2个)和湾口(2个)共布设7个站位(图1)，水深介于4～13 m，湾顶和湾中的底质以软泥为主，湾口以泥沙为主。沉积物取样使用0.05 m2抓斗式采泥器，每站连续取样5次(合计采样面积0.25 m2)，用网目孔径为0.5 mm的过筛器分选生物标本。样品的现场处理、室内分析以及资料整理均按《海洋调查规范》(GB/T 12763.6—2007)要求进行。物种鉴定及名录登记均通过WoRMS网站(http://marinespecies.org/)进行校对和复核。水体溶解氧(DO)、无机氮、活性磷酸盐以及沉积物有机碳、硫化物、重金属、石油类的样品保存及分析方法分别按《海洋监测规范》GB 17378.4-2007和GB 17378.5-2007之规定执行。

2.2 数据处理与分析

采用Shannon-Wiener多样性指数(H)以及相对重要性指数(IRI)[22]进行群落优势种和多样性分析，公式如下：

(1)

(2)

式中，Pi为第i种的个体数与样品中的总个体数的比值(ni/N)，W为某一种类的生物量占总生物量的百分比，N′为某一种类的丰度占总丰度的百分比，F为该种类的出现频率。

AMBI和M-AMBI值的计算采用AMBI V5.0软件进行计算，先去除非大型底栖无脊椎动物的种类[23]，其余物种的生态分组以及分组表内未包含的大型底栖动物根据文献之规定执行[6，24]，其中，EG Ⅰ(sensitive)为对扰动敏感的物种，EG Ⅱ(indifferent)为对扰动不敏感的物种，EG Ⅲ(tolerant)为对扰动有耐受力的物种，EG Ⅳ(second-order opportunistic species)为第二级机会种，EGV(first-order opportunistic species)为第一级机会种。M-AMBI参照状态为：多样性和物种数的参照值均取0，AMBI的参照值取6[20]。评价标准详见表1。

采用SPSS 17.0软件包进行相关性(Peason)和单因素方差分析(one-way ANOVA)，图表绘制使用ArcMap 10和PRIMER5.0等分析处理软件。

表1 AMBI和M-AMBI指数分级、扰动等级以及生态环境质量状况[7]

3 结果

3.1 种类组成及分布

2011-2013年间于研究区域内共鉴定有大型底栖动物9门106科193种，多毛类(83种)、甲壳类(53种)和软体动物(25种)是该海域的主要优势类群，另有棘皮动物8种，其他动物24种(包括多孔动物1种、刺胞动物8种、纽形动物2种、星虫动物1种、脊索动物12种)(附表1)。从空间分布上看，位于湾口的W6和W7站的平均种数明显高于湾内的其他站位，站位之间的平均种数有显著性差异(F=3.247，p=0.008)。

综合出现频率、密度及生物量，多毛类的短鳃树蛰虫(Pistabrevibranchia)为该海域的绝对优势种，其出现频率和IRI值分别可达0.83和3 726，其他优势种(IRI>100)还有似蛰虫(Amaeanatrilobata)、西方似蛰虫(Amaeanaoccidentalis)、丝鳃稚齿虫(Prionospiomalmgreni)、梳鳃虫(Terebellidesstroemii)、独毛虫属一种(Tharyxsp.)、菲律宾蛤仔(Ruditapesphilippinarum)、长指马尔他钩虾(Melitalongidactyla)和伍氏蝼蛄虾(Austinogebiawuhsienweni)等(表2)。

表2 五缘湾大型底栖动物优势种的平均密度、生物量、出现频率及IRI值

3.2 数量组成及分布

研究区域内大型底栖动物的平均总密度为(518±292) ind/m2，春、秋两季的平均密度分别为(597±169) ind/m2和(439±365) ind/m2，平均密度在时空分布上均无显著性差异(见图2)。多毛类为主要密度优势类群，其平均密度可占平均总密度的74.6%[(386±241) ind/m2]，其中，短鳃树蛰虫的平均密度达(170±179) ind/m2。

平均总生物量为(54.8±88.9) g/m2，春、秋两季的平均生物量分别为(75.4±119.3)g/m2和(34.2±32.9) g/m2，年际间和季节间的平均生物量均无显著性差异；位于湾口的W6和W7站的平均生物量明显高于湾中的其他各站位(F=8.399，p=0.001)(见图2)。软体动物(18.4±70.4) g/m2和多毛类(14.9±10.8) g/m2为主要生物量优势类群，其中，菲律宾蛤仔的平均生物量达(17.2±69.0) g/m2。

图2 五缘湾各站位大型底栖动物的密度和生物量分布Fig.2 Maps displaying mean density and biomass of macrobenthos，Wuyuan Bay

3.3 物种生态分组

该海域所鉴定的184种大型底栖无脊椎动物中，有164种可依据AMBI V5.0软件中种类名录(V5.2014.11)(同一属的物种生态组别相同)[24]之规定，被分入相应的生态组别；其余20种没有分入相应的生态组别。其中2011年秋季的W6站次和2013年秋季的W7站次的未分组物种比例(以密度计，下同)分别为34.3%和38.9%，这2站次的评价结果需谨慎判断，其余各站的未分组物种比例均低于20%(介于0%～19.8%之间)(见表3)，均可运用AMBI和M-AMBI指数进行分析[23]。

3.4 AMBI及M-AMBI

该海域的AMBI值介于0.27～3.20之间，AMBI值在时空分布上均无显著性差异，最低值出现在2013年秋季的W7站，该站次的主要优势种为敏感型物种(EG Ⅰ占比为81.8%)，最高值为2012年秋季的W5站次，第二级机会种(EG Ⅳ占比为63.8%)为该站次的主要优势种。AMBI评价结果显示，该海域有9.5%的站次(4站次，AMBI值介于0.27～1.10)为无扰动状态，其余站次(AMBI值介于1.31～3.20)为轻度扰动状态(见表3)。

M-AMBI值介于0.36～0.91之间，M-AMBI值在时空分布上均无显著性差异，最低值出现在2013年秋季的W3站(该站次的种数和多样性H值均较低，分别仅有3种和0.42)，最高值为2013年春季的W7站次(该站次的种数和多样性H值分别高达55种和4.98)。M-AMBI生态环境状况评价结果显示，有1个站次为较差，10个站次(M-AMBI值介于0.43～0.53)为一般，29个站次(M-AMBI值介于0.53～0.75)为优良，2个站次为高等(M-AMBI值介于0.82～0.91)(见表3)。

表3 五缘湾各站位AMBI及M-AMBI指数值

3.5 非生物要素质量状况

对照海洋沉积物质量及海水水质标准(GB 18668-2002和GB 3097-1997)，五缘湾海域沉积物质量良好，有机碳、硫化物、石油类和重金属等含量均符合第一类海洋沉积物质量标准；水体的溶解氧含量也符合第一类海水水质标准，但水体的无机氮(0.68±0.16) mg/L和活性磷酸盐(0.07±0.04) mg/L为超四类，水体富营养化较为严重(表4)。单因素方差分析显示，该海域水体中的无机氮和活性磷酸盐含量并无时空分布差异，单从水体中的溶解氧含量看，湾口的溶解氧含量(8.9±1.4) mg/L略高于湾中(7.4±0.9) mg/L和湾顶(7.4±1.3) mg/L。

表4 五缘湾海域部分水体及沉积物化学参数

4 讨论

使用AMBI软件时，物种名录的录入和核对是其中一个重要环节，当存在同种异名或种名变更情况时，把数据录入AMBI运行软件后，有些物种无法分入相应的生态组别，应先将物种名录在WoRMS网站(http://marinespecies.org/)上进行核对，修订物种名录后再录入AMBI运行软件。如，本研究中，Austinogebiawuhsienweni(伍氏蝼蛄虾)与Upogebiawuhsienweni、Tellinaminuta(小亮樱蛤)与Nitidotellinaminuta等为同种异名。另外，隶属于多毛纲(Polychaeta)沙蚕科(Nereidae)刺沙蚕属(Neanthes)的腺带刺沙蚕(Neanthesglandicincta)，AMBI V5.0软件中将其分入EGⅠ，但据多位学者研究显示，该物种主要分布于印度沿岸、泰国湾、越南南部及我国福建和广东沿海及河口区域，具有较强的耐污性[25—27]，为了数据资料的一致性和可比性，本研究暂且将其分入EGⅠ，但该物种的生态分组有待进一步探讨研究。

参照蔡立哲等的多样性指数污染评价法[28]，五缘湾海域所受污染程度多数站次为轻度或中度污染；AMBI法则判断大部分站次处于轻度扰动状态；而M-AMBI法评价显示该海域的生态环境状况为一般或优良。该海域湾口的平均种数、平均生物量和M-AMBI值均高于湾顶和湾中，很多污染敏感种类也仅分布在湾口的W6和W7站位，如柑橘荔枝海绵(Tethyaaurantium)、刺柳珊瑚(Echinogorgiasp.)、海仙人掌(Cavernulariaglans)、蕨形角海葵(Cerianthusfiliformis)、厦门棍海鳃(Lituariaamoyensis)、华贵类栉孔扇贝(Mimachlamysnobilis)、倍棘蛇尾(Amphioplusspp.)和阳遂足(Amphiuraspp.)等，表明湾口的生态环境质量优于湾内，这可能与湾口的溶解氧含量及水交换能力均优于湾内有关。非生物要素质量监测显示，五缘湾海域的环境压力主要表现为水体无机氮和活性磷酸盐超标，但沉积物质量仍然较好，符合第一类海洋沉积物质量标准。由此可见，AMBI或M-AMBI评价法能与非生物要素质量监测结果取得较好的一致性。

2005年10月的调查结果显示，该海域的种数、生物量和多样性H均较低，分别介于2～9种、1.7～220.9 g/m2和0.72～2.52，AMBI值介于0.61～5.18，扰动等级为无扰动—重度扰动，M-AMBI值介于0.17～0.63，生态环境质量状况为优良—恶劣(表5)，优势种主要有腺带刺沙蚕、小头虫(Capitellidae und.)(EGⅤ)、寡毛类(Oligochaeta und.)(EGⅤ)和摇蚊(Chironomussp.)(EGⅢ)等。相较之下，2011-2013年该海域的生态环境质量有所好转，这可能与2005年底开始的海域整治工程有关，该工程通过实施打开五缘湾老海堤，对海湾及滩涂进行清淤整治，以增加湾内纳潮量和水流动力，促进湾内水体自然交换，主体工程于2007年基本完成。另外，从2010年开始，厦门加强了周边海域的环境整治力度，清除了大量的海产养殖设施，尤其是高集海堤开口改造工程，改善了同安湾海域的水动力条件，打开了厦门东、西海域的生态通道，改善了五缘湾海域的生态环境质量。

表5 2005年10月五缘湾各站位AMBI及M-AMBI指数值

5 结论

2011-2013年6个航次42站次共鉴定大型底栖动物9门106科193种，多毛类(83种)、甲壳类(53种)和软体动物(25种)是该海域的主要优势类群。该海域大型底栖动物的平均总密度和生物量分别为(518±292) ind/m2和(54.8±88.9) g/m2，多毛类的短鳃树蛰虫为该海域的绝对优势种，其平均密度、出现频率和IRI值分别可达(170±179) ind/m2、0.83和3 726，其他优势种(IRI>100)还有似蛰虫、西方似蛰虫、丝鳃稚齿虫、梳鳃虫、独毛虫属一种、菲律宾蛤仔、长指马尔他钩虾和伍氏蝼蛄虾等。

结合水体及沉积物质量参数，AMBI和M-AMBI值的时空分布能基本反映该海域的生态环境质量状况，整体上来讲该海域的扰动等级为轻度扰动，生态环境质量状况介于一般—优良之间，湾口的生态环境质量优于湾内，这可能与湾口的溶解氧含量及水动力条件均优于湾内有关。与2005年的调查相比，2011-2013年该海域的生态环境质量有所好转，这可能与五缘湾及周边海域近年来进行的五缘湾及高集海堤开口改造、海洋环境整治以及海湾纳潮量及水交换能力的改善有关。

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Assessing benthic ecological status in stressed Wuyuan Bay (Xiamen，China) using AMBI and M-AMBI

Lin Heshan1，Yu Weiwei1，Liu Kun1，He Xuebao1，Lin Junhui1，Huang Yaqin1，Chen Bin1，Zheng Chengxing1，Wang Jianjun1

(1.LaboratoryofMarineBiologyandEcology，ThirdInstituteofOceanography，StateOceanicAdministration，Xiamen361005，China)

Six surveys were conducted during 2011-2013 to assess the benthic ecological status of the stressed Wuyuan Bay (Xiamen，China) by the AZTI’S Marine Biotic Index (AMBI) and multivariate-AMBI (M-AMBI). A total of 193 species of macrobenthos were identified，which were belonged to 9 phyla and 106 families. The dominated ones were polychaetes，crustaceans and mollusks，which have 83，53，and 25 species，respectively. The dominant species of polychaetes werePistabrevibranchia，Ruditapesphilippinarum，Tharyxsp.，Amaeanatrilobata，Prionospiomalmgreni，Terebellidesstroemii，Melitalongidactyla，AustinogebiawuhsienweniandAmaeanaoccidentalis. The average density and biomass (mean ± SD across all stations) of the total macrobenthos were (518±292) ind/m2and (54.8±88.9) g/m2，respectively. The results showed that most sampling stations were slightly disturbed，and the benthic ecological status of Wuyuan Bay were between “moderate” and “good”. Compared with the results of 2005，the average taxa numbers，the average density，biodiversity and M-AMBI values in the stressed Wuyuan Bay were increased，which might benefit from the uncork rebuilt of Wuyuan and Gaoji Causeway，treatment of marine environmental and improvement of water exchange in Wuyuan Bay and Xiamen area．

AMBI; M-AMBI; macrobenthos; benthic ecological status; Wuyuan Bay

附表1 厦门五缘湾大型底栖动物种名录及其生态分组

续附表1中文名拉丁名生态组别(EG)中文名拉丁名生态组别(EG)后指虫LaonicecirrataⅢ宽甲古涟虫EocumalatumⅡ结海虫LeocrateschinensisN．A．好斗埃蜚EricthoniuspugnaxⅠ光突齿沙蚕LeonnatespersicusⅢ塞切尔泥钩虾EriopisellasechellensisⅠ突齿沙蚕Leonnatessp．Ⅲ内海拟钩虾GammaropsisutinomiiⅠ扁蛰虫LoimiamedusaⅢ日本大螯蜚GrandidierellajaponicaⅢ双唇索沙蚕LumbrineriscruzensisⅡ颗粒六足蟹HexapinusgranuliferusN．A．异足索沙蚕LumbrinerisheteropodaⅡ双角互敬蟹HyastenusdiacanthusⅠ纳加索沙蚕LumbrinerisnagaeⅡ弯指伊氏钩虾IdunellacurvidactylaⅡ西奈索沙蚕LumbrinerisshiinoiⅡ背刺强钩虾Iphimediasp．Ⅰ索沙蚕Lumbrinerissp．Ⅱ廉形叶钩虾JassamarmorataV锥毛似帚毛虫LygdamisgiardiⅠ水母宽额虾LatreutesanoplonyxⅠ节节虫Maldanidaeund．Ⅰ尖尾细螯虾LeptochelaaculeocaudataⅢ岩虫MarphysasanguineaⅡ细螯原足虫LeptocheliadubiaⅢ毡毛岩虫MarphysastragulumⅡ明秀大眼蟹MacrophthalmusdefinitusⅠ中蚓虫Mediomastussp．Ⅲ长指马尔他钩虾MelitalongidactylaⅠ米列虫Melinnasp．Ⅲ刀额新对虾MetapenaeusensisⅡ刺沙蚕Neanthessp．Ⅲ模糊新短眼蟹NeoxenophthalmusobscurusⅡ全刺沙蚕NectoneanthesoxypodaⅢ小五角蟹NursiaminorⅡ全刺沙蚕Nectoneanthessp．Ⅲ无眼弹钩虾Orchomenesp．Ⅱ多鳃齿吻沙蚕NephtyspolybranchiaⅡ日本拟花尾水虱ParanthurajaponicaⅢ齿吻沙蚕Nephtyssp．Ⅱ贪精武蟹ParapanopeeuagoraN．A．沙蚕Nereissp．Ⅲ中华拟亮钩虾ParaphotissinensisⅡ背蚓虫Notomastussp．Ⅲ天草旁宽钩虾PareurystheusamakusaensisN．A．欧努菲虫OnuphiseremitaⅡ日本囊对虾PenaeusjaponicusN．A．华丽角海蛹OphelinagrandisⅠ对虾幼体Penaeussp．N．A．角海蛹Ophelinasp．Ⅰ夏威夷亮钩虾PhotishawaiensisⅡ锥头虫Orbiniasp．Ⅰ极地蚤钩虾PontocratesaltamarinusⅡ狭细蛇潜虫OxydromusangustifronsⅡ美丽磁蟹PorcellanapulchraⅠ拟特须虫ParalacydoniaparadoxaⅡ纤手梭子蟹PortunusgracilimanusⅠ拟突齿沙蚕ParaleonnatesuschakoviⅢ浅礁梭子蟹PortunusiranjaeⅠ奇异稚齿虫ParaprionospiopinnataⅣ尖尾拟琥珀钩虾PseudambasiaacuticaudataN．A．乳突笔帽虫PectinariapapillosaⅠ畸形鎚肢虫PseudosphyrapusanomalusⅢ叶须虫Phyllodocidaeund．Ⅱ绒毛细足蟹RaphidopusciliatusⅠ叉毛矛毛虫PhyloornatusⅠ薄片蜾蠃蜚SinocorophiumlamellatumⅢ短鳃树蛰虫PistabrevibranchiataⅡ同掌红眼钩虾Sinoedicerossp．Ⅱ树蛰虫Pistasp．Ⅱ中华管革便虾SolenoceracrassicornisⅡ烟树蛰虫PistatyphaⅡ强壮板钩虾StenothoevalidaⅡ蛇形杂毛虫PoecilochaetusserpensⅠ隆背强蟹TrissoplaxdentataⅡ杂毛虫Poecilochaetussp．Ⅰ齿腕拟盲蟹TyphlocarcinopsdenticarpusⅡ

N.A.=Not assigned，生态组别未定种类。

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.08.007

2015-02-05；

2015-04-28。

国家海洋局第三海洋研究所基本科研业务费(海三科2013006)；国家海洋局海洋生态环境科学与工程重点实验室开放基金(MESE-2014-02)。

林和山(1982—)，男，福建省漳州市人，助理研究员，主要从事海洋生物与生态研究。E-mail：linheshan@tio.org.cn

*通信作者：王建军，副研究员，主要从事海洋生物与生态研究。E-mail:wjj5358@sina.com

X820

A

0253-4193(2015)08-0076-12

林和山，俞炜炜，刘坤，等. 基于AMBI和M-AMBI法的底栖生态环境质量评价——以厦门五缘湾海域为例[J].海洋学报，2015，37(8)：76—87，

Lin Heshan，Yu Weiwei，Liu Kun，et al. Assessing benthic ecological status in stressed Wuyuan Bay (Xiamen，China) using AMBI and M-AMBI[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(8)：76—87，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.08.007