新村港海草床生态系统健康评价

吴钟解，陈石泉，蔡泽富，张光星，王道儒，李向民

海南省海洋与渔业科学院，海南 海口 570125

新村港位于海南省陵水县新村镇的东南部，是典型的泻湖，面积约21.97 km2，南北长约4 km，东西宽约6 km，港内无大河水注入，东、西有南湾半岛环抱，仅西部有一窄口与陵水湾相通，自然环境条件良好，全年各月平均水温为25.8～30.0℃，平均盐度为 30.64～34.44，港湾内底质类型主要为沙质，非常适宜养殖麒麟菜、珍珠贝及经济鱼类等，是海南省重要的养殖基地。

20世纪60年代，新村港有成片的红树林、海草床及珊瑚分布，仅中国动物志记录的造礁石珊瑚就有41种［1］，随着近几十年海洋工程(修建虾塘、开挖港池泊位与航道)，海水养殖(渔排、网箱、麒麟菜养殖)，渔业活动(围网捕鱼、三角网捕鱼、耙螺、拖网)，非法渔业活动(炸鱼、毒鱼和电鱼)，废水污染(餐饮、虾池污水排放)等人为开发活动的加剧，红树林已所剩不多，珊瑚礁已基本消失，海草发生严重退化。渔排和网箱养殖引起水体中营养盐增加，海草叶附着藻类大量繁殖，影响海草光合作用，导致网箱养殖区海草床退化或海草死亡［2］。通过近年海南省海洋环境监测发现，新村港海草及其生物资源依然丰富，海草床面积约4 km2，南部呈海草床分布，北部则呈斑块状分布;海草种类有泰莱草(Thalassia hemprichii)、海菖蒲(En halus acoroides)、小喜盐草(Halophila minor)、喜 盐 草 (Halophilaovalis)、二 药藻(Halodule uninervis)和海神草(Cymodocea rotundata)6种，平均密度为201株/米2，平均干重生物量为48.19 g/m2，海草平均盖度为60%;代表性的大型底栖动物共调查到24种，其平均生物量为56.41 g/m2，平均密度为20 ind/m2;物种多样性指数为1.91，均匀度指数为0.8［3］。综上，新村港海草床具有较好的保护与科研价值，因此海南省政府于2007年7月批准建立中国第一个海草特别保护区——陵水新村港与黎安港海草特别保护区，其中新村港保护区面积13.10 km2，主要保护对象是海草床及其海洋生态环境。保护区分2个层次管理，即重点保护区域与一般保护区域。但保护区尚未建立机构及基础设施等，未能起到应有的保护作用。

海草床生态系统，是指在近岸浅水区域沙质或泥质海底生长的高等植物海草群落，以及其他生物群落与环境所构成的统一自然整体。生态系统健康评价是目前生态与环境领域研究热点之一，是对生态系统状态特征的一种系统诊断方式［4］。研究方法一般包括指示物种法和指标体系法2类，指示物种法简便易行，但由于指示物种的筛选标准及其对生态系统健康指示作用的强弱不明确，难以全面反映生态系统的健康状况;指标体系法根据生态系统的特征及其服务功能建立指标体系进行定量评价，是目前区域生态系统健康评价的主要方法［5］。

目前，国内许多科研工作者对湖泊、流域、湿地、森林及城市等生态系统进行了生态系统健康评价［6-11］，也有科研工作者对区域海洋进行了生态系统健康评价［12-14］，但海草床生态系统健康评价方面的研究少有报道。通过对海南岛新村港海草床生态系统的水环境、沉积环境、生物残毒、栖息地、生物等主要组成指标状况进行分析，对其健康状况进行评价，讨论了海草床生态系统健康状况的影响因子，为海草床生态系统的保护与修复提供依据。

1 实验部分

1.1 调查站位

新村港海草床生态系统的水环境、沉积环境、生物残毒的调查站位位于新村港南半侧，地理坐标为东经 109°57'0″～ 110°2'12″，北纬18°22'27″～18°27'37″，见图 1。

图1 新村港海草床分布与调查站位

1.2 调查方法

新村港海草床生态系统水环境、沉积环境、生物残毒等各指标的采样分析方法均按照《海洋监测规范》(GB 17378.6—2007)进行。海草调查分析方法按《海洋生物生态调查技术规程》进行。

1.3 评价方法

1.3.1 评价指标、权重及赋值

根据《近岸海洋生态健康评价指南》(HY/T 087—2005)海草床生态系统评价方法，对新村港海草床生态系统健康进行评价，海草床生态系统一级评价指标分类与权重见表1，二级评价指标与赋值见表2。

表1 海草床生态系统健康一级评价指标标准

表2 海草床生态系统二级评价指标与赋值

1.3.2 计算公式

水环境、沉积物、生物残毒、生物健康指数按式(1)计算

式中:Windx为评价指标健康指数;Wq为第q项评价指标赋值;m为评价区域评价指数总数。

海草分布面积减少赋值按式(2)计算

式中:SA为分布面积减少赋值;SA－5为前第5年的分布面积;SA0为评价时的分布面积。

生态健康指数按式(3)计算

式中:CEHindx为生态健康指数;INDXi为第i类指标健康指数;p为评价指标类群数。

2 结果与分析

2.1 水环境评价

对新村港海草床生态系统水环境指标(透光率、盐度年度变化、悬浮物、无机氮、活性磷酸盐等)进行赋值(表3)，各站盐度年度变化小于等于3，平均赋值为15;悬浮物含量范围为2.4～24 mg/L，平均赋值为7;无机氮含量范围为22～31 μg/L，平均赋值为15;活性磷酸盐含量为未检出 ～2 μg/L，平均赋值为 15;透光率为未检出 ～2%，平均赋值为5。根据式(1)可知，新村港海草床生态系统水环境健康评价值为11.4，参照表1，新村港海草床生态系统水环境为健康状态。

表3 海草床生态系统水环境评价

2.2 沉积环境评价

对沉积环境中硫化物及有机碳指标进行赋值并进行评价(表4)，硫化物含量范围为53.42～469.27 μg/g，平均赋值为 8;有机碳含量范围为0.05% ～1.72%，平均赋值为10。根据式(1)，新村港海草床生态系统沉积环境健康评价值为9.0。参照表1，新村港海草床生态系统沉积环境为健康状态。

表4 海草床生态系统沉积环境评价

2.3 生物残毒评价

对贝类(凸加夫蛤Gafarium tumidum)、鱼类(点蓝子鱼Siganus guttatus)、甲壳类(中国明对虾Fenneropenaeus penicillatus)等体内石油烃、总汞、砷、镉、铅等生物残毒指标进行赋值并进行评价(表5)，石油烃含量为未检出～9.98 μg/g，平均赋值为10;总汞含量范围为 0.068 ～0.151 μg/g，平均赋值为5.3;砷含量范围为0.2 ～ 2.3 μg/g，平均赋值为6.7;镉含量范围为未检出 ～0.02 μg/g，平均赋值为10;铅含量范围 1.1 ～3.6 μg/g，平均赋值为 3.7。根据式(1)可知，新村港海草床生态系统生物残毒环境健康评价值为7.1。参照表1，海草床生物残毒评价为健康状态。

表5 海草床生态系统生物残毒状况评价

2.4 栖息地评价

对新村港海草床沉积物组分含量(表6)和海草分布面积(表7)进行赋值并评价，海草床沉积物主要组分含量年度变化范围为3% ～15%，平均赋值为11。5年内海草床分布面积相对稳定，约为4 km2，平均赋值为15。根据式(2)，结合沉积物主要组分含量年度变化和5年内海草分布面积减少指标，参照表1可知，新村港海草床生态系统栖息地健康指数为13.0，可见新村港海草床生态系统栖息地的健康状况为健康。

表6 沉积物主要组分含量年度变化

表7 海草床生态系统栖息地评价

2.5 生物评价

对海草平均盖度、平均生物量、平均密度及底栖平均生物量进行赋值并评价(表8)，新村港海草床生态系统5 a海草平均盖度减少了20%，赋值10;5 a海草平均生物量减少了2%，赋值50;5 a海草平均密度减少了5%，赋值50;5 a内海草底栖动物平均生物量减少了55%，赋值10。根据式(1)可见，海草床整体生物健康指数为30.0，参照表1可知，新村港海草床生态系统生物指标的健康状况为亚健康。

表8 海草床生态系统生物指标评价

2.6 海草床生态系统健康评价

新村港海草床生态系统健康状况评价指标赋值见表9，根据式(3)，新村港海草床生态系统生态健康指数评价赋值为70.5。参照表1可知，目前新村港海草床生态系统健康状况为亚健康。

表9 海草床生态系统健康状况评价

3 讨论

新村港的养殖开发基本处于无序状态，目前，新村港口门内北侧约500 m2的海域分布有较大规模的网箱养殖，网箱有443个，年均产量900 t。网箱减弱了潮水的流动，降低港内的水交换能力，同时养殖产生高浓度营养盐使附生藻类大量繁殖对海草生长产生巨大威胁［15］，是导致网箱养殖区海草床退化的原因之一［2］。麒麟菜养殖面积约1 500亩，年产量1 500 t，麒麟菜吊养在海草床上面，挤占了海草的向上生长空间，遮挡太阳光线。在可利用光能减少的情况下，可导致海草对水体中营养物质摄取能力下降，同时大量的麒麟菜会掠夺水中营养物质及碳源，海草对营养物质及碳的利用进一步受到限制。总而言之，海草所能利用的光能大幅度减少，光合作用能力下降、生产力水平随之降低［15］;同时麒麟菜养殖过程中需要人为清除海草，导致海草及其环境生物减少。因此，水产养殖是严重影响海草床生态系统生物指标的主要原因之一。

新村港是国家一级渔港，新村渔港码头总长650 m、宽10 m，护岸总长850 m、宽20 m，港池停泊区、航道疏浚量约80.2×104m3，按设计建好可接纳1 000艘渔船停泊。航道、港口疏浚施工过程中导致海水中悬浮物增加，粘附海草叶表面，影响海草光合作用等［16］。此外，新村渔港周边有6个加油站，研究表明，石油对海草的主要致毒作用是使海草吸收原油的亲水基，亚致死量的碳氢化合物进入海草体内，导致海草对其他因子的承受能力减弱［17］，并与减弱的光照一起作用，影响海草生长［18］。1991年的“Haven”号油轮在该海域沉没，导致该湾的大洋集伞藻立刻大面积死亡［19］，因此港口建设及含油污水的排放也是海草影响因素之一。

目前港内有上百户人长期居住渔排，生活、养殖废水直接排放和剩余饵料、排泄物直接沉降，对海草及环境影响非常大。已有研究表明，海湾接纳了人类活动产生的大量营养盐，严重影响了海草生态系统的结构和功能［2，20-22］。当地居民在海草生长区域频繁开展耙螺、捕鱼，甚至采取炸鱼、毒鱼、电鱼等非法渔业活动，直接导致海草床底栖生物急剧减少，破坏海草生长及分布［23-24］。因此过度及非法的渔业活动也是严重影响海草床生态系统生物指标的主要因素之一。

由此可见，海水养殖、废水排放、海洋工程、渔业活动等均是造成海草及其底栖生物发生退化的主要原因，也导致了海水水质环境存在一定的生态压力。

水环境、沉积环境、生物残毒、栖息地、生物等5类评价指标中的任何一个指标的相对变化均会对海草床生态系统健康状况造成影响。由评价标准的赋值可见，生物指标影响较大，其次是水环境和栖息地指标。通过分析2004—2009年海南岛新村港海草床生态系统的水环境、沉积环境、生物残毒、栖息地、生物等5类评价指标的调查数据，根据近岸海洋生态健康评价指南(HY/T 087—2005)的评价标准可以得出，新村港海草床生态系统健康状况处于亚健康状态。其中生物评价指标的健康状况为亚健康;水质、沉积环境、生物残毒状况和栖息地等4个评价指标的健康状况为健康;但水环境健康指数接近亚健康临界值。海草床生态系统由海草群落及其他生物群落与环境构成，海水和底质是海草床生态系统的载体，为海草及其他生物群落提供生长环境;海草作为组成海草生态系统的基本框架，为海草床生物提供了良好的栖息环境，对水质和底质起到净化作用。海草群落、海草床生物群落和环境之间相互构成统一的自然整体。随着海水养殖、废水排放、海洋工程、渔业活动等人类活动的影响，新村港海草水质质量下降，海草及其底栖生物退化，尤其是后者，必然对海草生态系统产生较大影响;可见，床生态系统的健康状况主要是受生物指标影响，其次是水环境指标。

4 结论与建议

对海南岛新村港海草生态系统进行健康评价的结果表明，随着海水养殖、废水排放、海洋工程、渔业活动等人类活动的影响，新村港海草床生态系统已由健康向亚健康转变;生物评价指标为亚健康状态，说明生物多样性及生态系统结构发生一定程度的改变，人为破坏、资源的不合理利用等生态压力超出生态系统的承载能力，但生态系统主要服务功能尚能正常发挥;水质、沉积环境、生物残毒状况、栖息地评价指标为健康状态，但水质环境濒临亚健康边缘，说明水质环境存在一定程度的生态压力。

为了保护和恢复新村港海草床生态系统结构及其功能，科学、合理利用海洋资源，促进海洋经济与社会的持续发展，防止海草床生态系统可能由亚健康向不健康趋势发展，建议已经批准建立的海洋特别保护区所在地的县级以上人民政府应当加强对海洋特别保护区的管理，建立管理机构;组织建设海洋特别保护区管护、监测、科研、旅游及宣传教育设施;贯彻落实国家及地方有关海洋生态保护和资源开发利用的法律法规与方针政策;整治潮汐通道，促进水体交换;科学合理规划泻湖产业结构;控制养殖规模、推广生态养殖;建立海洋公园，发展生态旅游;开发海洋牧场，实施科学捕捞;禁止污水处理未达标排放;加强当地居民海洋环保宣传教育工作;严禁炸鱼、毒鱼、电鱼等非法渔业活动。这样不仅能够针对性保护并促进海草和海草底栖生物生长繁殖，提高生物环境质量，而且能有效改善水质、沉积环境、生物残毒状况、栖息地等环境状况，恢复退化的海草床生态系统，发挥其服务功能。

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