钦州湾春季和秋季大型底栖动物群落结构特征

黄 驰，江志坚，张景平，黄小平*

(1.中国海洋大学海洋生命学院，山东 青岛 266100；2.中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室，广东 广州510301)

钦州湾春季和秋季大型底栖动物群落结构特征

黄 驰1，2，江志坚2，张景平2，黄小平2*

(1.中国海洋大学海洋生命学院，山东 青岛 266100；2.中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室，广东 广州510301)

为了解钦州湾大型底栖动物及其群落结构状况，于2011年春季和2012年秋季对钦州湾大型底栖动物进行了调查与研究。结果表明，钦州湾春季和秋季大型底栖动物分别有31种和33种，均以多毛类、软体动物和甲壳类为主，优势种均为鳞片帝纹蛤(TimocleaimbricataSowerby)。春季和秋季平均生物栖息密度分别为117.92 ind/m2和152.50 ind/m2，秋季大于春季；春季和秋季平均生物量分别为63.93 g/m2和41.20 g/m2，春季大于秋季；春季和秋季平均生物多样性指数分别为1.60和1.93，秋季大于春季。上述生物群落结构参数在空间分布总体表现为在排污区和填海区较低，说明污水排放和填海等人类活动已对钦州湾大型底栖动物的群落结构产生了明显影响，研究结果可为半封闭性海湾的生态环境保护提供依据。

大型底栖动物；群落结构；生物多样性；人类干扰；钦州湾

大型底栖动物是海洋生态系统中物质循环、能量流动中积极的消费者和转移者，其群落结构水平直接影响海湾生态系统的功能[1]；同时，大型底栖动物能对环境带来的压力迅速做出反应[2-3]。海湾具有环境条件相对封闭、水交换周期长的自然特性，因其地处海陆结合部，从而非常容易受到人类活动的影响，导致海湾生态环境恶化[4]。广西钦州湾为亚热带半封闭性海湾，近年来，沿岸码头港口建设和工业的迅速发展，导致大规模围填海和大量废水排放，生物的栖息环境发生了显著变化，海湾生态健康受到了严重威胁。目前，关于钦州湾的大型底栖动物的研究也有一些报道，但尚存在一定的局限性，难以较好地反映大型底栖动物的类群特征，如有的研究布点较疏而范围大，甚至到西部的防城港，难以客观反映钦州湾的情况[5]；有的研究布点离岸较远，对近岸底栖动物群落情况反映不足[6]；有的采用定性的底拖网取样方法，难以进行定量研究[7]。本文进行有针对性地优化布点，并兼顾考虑钦州港大规模填海工程和钦州经济开发区大量废水排放的影响，进行春、秋两季度的调查研究，以揭示钦州湾大型底栖动物的群落结构特征，为该海湾的生态环境保护提供依据。

1 研究方法

1.1 研究区域概况

钦州湾位于北部湾顶部，广西沿岸中段，为亚热带半封闭性海湾。该海湾由内湾和外湾构成，中间狭窄，两端宽阔，三面为陆地所环绕，南面与北部湾相通(图1)。该湾口门宽约29 km，纵深约39 km，面积约为380 km2[8]。近10多年来，随着北部湾经济区的迅速发展，钦州湾开发活动日益加剧，以钦州港经济开发区为核心，分布有造纸基地、石化基地、能源基地、冶金基地和粮油加工基地等，大规模的围填海活动和污水排放对钦州湾海域的生态环境带来了一定程度的影响。

1.2 样品采集与分析

按照距离围填海与污水排放等高强度人类活动远近的原则，在钦州湾潮下带布设12个站位，分别于2011年5月初(春季)和2012年9月初(秋季)进行底栖动物样品的采集，具体取样站位的分布见图1，其中2、4、5号站位靠近较大规模填海区，4号站位附近为钦州港开发区的总排污口，调查取样时污水排放量达12 074.5 m3/d。底栖生物的样品与分析参照《海洋调查规范海洋生物调查》[9]进行，即用张口面积为0.05 m2的采泥器进行定量取样，每站位采样4次，现场用孔径为0.5 mm的分样筛将沉积物泥沙冲洗掉，获取的标本均用75%酒精固定保存，在室内进行种类的鉴定、计数和称重(湿重)后，换算成单位面积密度(ind/m2)和生物量(g/m2)。

1.3 数据处理

底栖动物群落结构的多样性分析采用PRIMER6.0软件进行[10]，包括多样性和均匀度等。

种类多样性指数(H＇)应用Shannon-Wiener多样性指数公式计算：

(1)

(1)式中，Pi为该站中第i种的个体数目与该站总个体数目的比值。

均匀度(J)应用以下公式计算：

J=H＇ /log2S

(2)

(2)式中，H＇ 为Shannon-Wiener多样性指数；S为总种类。

优势度应用以下公式计算：

Y=ni/N·fi

(3)

(3)式中，ni为第i种的个体数；N为每个种出现的总个体数；fi为该种在各站中出现的频率。Y>0.02表示该种为优势种[11]。

采用SPSS19.0软件对大型底栖动物群落特征进行双因素方差分析，以检验季节和采样点对栖种类数、密度、生物量和多样性指数等指标的影响，显著性水平设置为0.05。

2 结果与分析

2.1 种类组成

钦州湾海域春季底栖动物经鉴定共有31种，其中环节动物(都为多毛类)9种、节肢动物(都为甲壳类)5种、软体动物11种、棘皮动物3种、腔肠动物1种、尾索动物1种、螠虫动物1种，软体动物的种类数占首位(表1)。秋季鉴定共有33种，其中环节动物(都为多毛类)15种、节肢动物(都为甲壳类)7种、软体动物8种、棘皮动物3种，多毛类的种类数占首位(表1)。春季和秋季人类能直接食用的主要经济类动物种类见表2。

表1 钦州湾大型底栖动物各类群的种数

注：“-”表示未检测到。下表同此。

Note：“-”indicated not detected.The same in the following tables.

表2 钦州湾主要经济类底栖动物种类名录

续表2

注：“+”表示检测到。

Note：“+”indicated detected.

2.2 栖息密度

春季底栖动物栖息密度在30～410 ind/m2之间，平均为117.92 ind/m2。1号站位栖息密度最大，为410 ind/m2；密度最小值出现在4号站位和8号站位，为30 ind/m2(表3和图2)。主要类群为软体动物和环节动物(均为多毛类)，平均数量分别为74.17 ind/m2和28.33 ind/m2，占底栖生物总数量的62.90%和24.03%，其次为节肢动物(均为甲壳类)、棘皮动物、尾索动物、腔肠动物和螠虫动物。

秋季底栖动物栖息密度在50～380 ind/m2之间，平均为152.50 ind/m2。6号站位栖息密度最大，为380 ind/m2；密度最小值出现在7号站位，为50 ind/m2(表3和图2)。主要类群为软体动物和环节动物(均为多毛类)，平均数量分别为85.00 ind/m2和40.83 ind/m2，占底栖动物总数量的55.74%和26.78%，其次为节肢动物(均为甲壳类)和棘皮动物。春季和秋季底栖动物平均栖息密度为135.21 ind/m2。

表3 钦州湾大型底栖动物栖息密度

2.3 生物量

春季底栖生物量范围为2.30～254.100g/m2，平均为63.93 g/m2。生物量组成中，以软体动物为主(平均生物量为50.95 g/m2，占79.69%)，尾索动物次之(5.63 g/m2，占8.81%)，其次为节肢动物(均为甲壳类)、环节动物(均为多毛类)、棘皮动物、螠虫动物和腔肠动物(表4和图3)。

秋季底栖生物量范围为5.20～123.20 g/m2，平均为41.20 g/m2。生物量组成中，以软体动物为主(平均生物量为19.50 g/m2，占47.33%)，肢动物(均为甲壳类)次之(16.56 g/m2，占40.19%)，其次为节肢动物(均为甲壳类)和棘皮动物(表4和图3)。春季和秋季底栖动物平均生物量为52.56 g/m2。

表4 钦州湾大型底栖动物生物量

续表4

2.4 优势度与优势种

底栖动物的优势度见表5，由该表可知，春季优势度大于0.002的种类分别为背蚓虫、奇异稚齿虫、鳞片帝纹蛤、中国小铃螺、双眼钩虾和芮氏刻肋海胆，而秋季则分别为背蚓虫、奇异稚齿虫、鳞片帝纹蛤和中国小铃螺。若以优势度大于0.02为优势种的判断标准，则春季的优势种为鳞片帝纹蛤和奇异稚齿虫，而秋季的优势种则为鳞片帝纹蛤。

表5 钦州湾大型底栖动物的优势度与优势种

2.5 种类多样性(H＇)和均匀度(J)

春季底栖动物种类多样性指数为0.92～2.69，平均值为1.60，均匀度为0.26～0.76，平均值为0.56(表6)。秋季种类多样性指数为1.10～2.71，平均值为1.93，均匀度为0.43～0.96，平均值为0.84(表6)。多样性指数的空间分布见图4，春季和秋季底栖动物平均多样性指数为1.76。

表6 钦州湾大型底栖动物的生物种类多样性(H′)和均匀度(J)

3 讨论

3.1 大型底栖动物群落结构与国内其他海湾的比较

钦州湾大型底栖动物群落结构与国内其他海湾的比较见表7。由该表可知，钦州湾大型底栖动物的密度相对较高，除略低于胶州湾和泉州湾外，明显高于其他海湾；生物量最高，显著高于其他不同纬度地带的海湾；但物种多样性指数处于中等水平，低于辽东湾、胶州湾、象山港和大亚湾，而高于渤海湾和泉州湾。可见，与国内其他海湾相比，钦州湾的大型底栖动物尚处于较好的水平，这可能与北部湾开发程度相对较低有关。

表7 钦州湾大型底栖动物群落结构参数与国内其他海湾的比较

续表7

注：“-”表示缺失该数据。

Note：“-” indicated no data.

3.2 人类活动对海湾大型底栖动物的影响

大规模的填海活动及港池航道的开挖，除了直接损害底栖动物外，还可以通过改变附近海域的水动力条件、水质和沉积物环境，影响底栖动物的栖息环境。底栖无脊椎动物逃避能力有限，受影响最为显著[19-20]。钦州港建设进行了大规模的填海，截止2015年钦州湾已填海近30 km2，同时港池和航道进行了大量的开挖与疏浚活动，这些人类活动对底栖动物产生了显著影响，在填海区及港池附近的2、4、5号站位的底栖生物密度、生物量、生物多样性指数，均比邻近海域站位的要低。

一些学者认为可采用多样性指数评价海域环境污染程度[21-23]，蔡立哲等[24]认为Shannon-Wiener多样性指数能较好地指示沉积环境污染程度，且建议将污染评价范围分为5类，即无底栖动物为严重污染，H′值小于1为重污染，H′值在1～2之间为中等污染，H′值在2～3之间为轻度污染，H′值大于3为清洁。根据此评价标准，钦州湾春季和秋季底栖动物多样性指数平均值分别为1.60和1.93，总体为中等污染。值得注意的是，钦州湾开发区排污口附近的2、4、5号站位的底栖动物多样性指数普遍偏低，其中排污口所在的4号站位春季生物多样性指数为0.92，属于重污染。可见，钦州湾的环境污染已对大型底栖动物造成了较明显的影响。

底栖动物种群的变化可反映海洋环境的变化情况，例如多毛类以过滤泥吸取营养为生的底栖动物，其生活状况与底栖环境中营养水平密切相关，多毛类在底栖动物群落中地位突显，反映出海域营养盐水平增加[25]。1983—1984年钦州湾底栖动物调查结果显示，其优势种群为甲壳类和软体动物，而多毛类只占14%[8]；而本研究中的多毛类在春季和秋季分别占29.0%和45.5%。由此可见，近30年来钦州湾不断加剧的富营养化水平已对底栖动物群落结构产生了显著影响。同时，本次研究结果与2008—2009年的调查结果对比(表7)显示，生物密度和生物量明显减小。

4 结论

1)钦州湾春、秋季的平均生物栖息密度、生物量和生物多样性指数分别为135.21 ind/m2、52.56 g/m2和1.76，与国内其他海湾相比，其底栖动生物群落结构尚处于较好的水平。

2)近些年来，大规模的填海和港池航道建设，以及开发区大量污水排海等高强度的人类活动，已对钦州湾的大型底栖动物的栖息密度、生物量和多样性指数等产生了明显影响。

3)近30年来，由于大量营养盐通过不同途径输入钦州湾，其底栖动物类群发生了演替，具有经济价值的类群甲壳类和软体动物减少，而基本上无经济价值的多毛类却显著增加。

致谢：样品采集和鉴定分别得到汪飞博士等和张汉华研究员的帮助，谨此致感谢！

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Characteristics of macrobenthos community structure in Qinzhou Bay of South China Sea in spring and autumn

HUANG Chi1，2，JIANG Zhijian2，ZHANG Jingping2，HUANG Xiaoping2*

(1.School of Marine Life Science，Chinese Ocean University，Qingdao 266100，China；2.Key Lab.of Tropical Marine Bio-resources and Ecology，South China Sea Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 510301，China)

To understand the characteristics of macrobenthos community structure in Qinzhou Bay，investigation of macrobenthos was carried out in spring of 2011 and autumn of 2012.The results showed that 31 and 33 species were identified in spring and autumn，respectively.The main species belonged to polychaetes，mollusks and crustaceans.The dominant species wasTimocleaimbricataSowerby both in spring and autumn.The average density was 117.92 ind/m2and 152.50 ind/m2in spring and autumn，respectively，which was higher in autumn than in spring.The average biomass was 63.93 g/m2and 41.20 g/m2in spring and autumn，respectively，which was greater in spring than in autumn.The average biological diversity index was 1.60 and 1.93 in spring and autumn，respectively，which was more in autumn than in spring.The above biological community structure parameters on the spatial distribution were characterized by low in sewage discharge and reclamation areas，which indicated that sewage discharge and reclamation and other human activities have impacted on the community structure of macrobenthos significantly in Qinzhou Bay.The results could provide the basis for ecological environment protection in semi-closed bay.

macrobenthos；community structure；biodiversity；human disturbance；Qinzhou Bay

2017-06-15 资助项目：国家重点基础研究发展计划项目(2015CB452905，2015CB452902)；中国科学院大学生创新实践训练计划项目.

黄 驰(1996-)，男，本科生，从事海洋生物学研究.E-mail：574431809@qq.com

黄小平(1965-)，男，研究员，博士，从事海洋生态环境研究.E-mail：xphuang@scsio.ac.cn

Q958.85

A

1006-5601(2017)04-0272-11

黄 驰，江志坚，张景平，等.钦州湾春季和秋季大型底栖动物群落结构特征[J].渔业研究，2017，39(4)：272-282.