金塘岛海域大型底栖动物分布及其与环境因子的关系

杨 磊，黄瑞换，卢占晖，徐开达，王忠明，周永东

（1.浙江海洋大学水产学院，浙江舟山 316022；2.温州市海洋与渔业局，浙江温州 325000；3.浙江海洋大学海洋与渔业研究所，浙江省海洋水产研究所，农业部重点渔场渔业资源科学观测实验站，浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室，浙江舟山 316021）

金塘岛海域大型底栖动物分布及其与环境因子的关系

杨 磊1，黄瑞换2，卢占晖3，徐开达3，王忠明3，周永东3

（1.浙江海洋大学水产学院，浙江舟山 316022；2.温州市海洋与渔业局，浙江温州 325000；3.浙江海洋大学海洋与渔业研究所，浙江省海洋水产研究所，农业部重点渔场渔业资源科学观测实验站，浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室，浙江舟山 316021）

依据2015年春（5月）、秋（10月）两季浙江舟山金塘岛海域的大型底栖动物和环境因子调查资料，分析了大型底栖动物的种类组成、丰度和生物量分布，并对大型底栖动物与环境因子之间的关系进行研究。结果表明，调查海域采集到的大型底栖动物样本经鉴定共有8大类27种，其中春季有7大类21种，秋季有5大类10种。春季和秋季大型底栖动物的平均丰度分别为16.27 ind/m2和14.40 ind/m2。春季和秋季大型底栖动物的平均生物量分别为0.113 g/m2和0.171 g/m2。春季，秋季大型底栖动物的物种多样性指数H'分别为3.386和2.596。调查海域春季大型底栖动物的优势种为不倒翁虫、西格织纹螺、豆形胡桃蛤，优势度Y值分别为0.083、0.045、0.020；秋季大型底栖动物的优势种为不倒翁虫、树蛰虫和豆形胡桃蛤，优势度分别为0.145、0.071和0.023。运用CANOCO 3.0软件进行运算分析大型底栖动物与环境因子之间的关系，表明金塘岛海域大型底栖动物空间分布在春季主要受到叶绿素a、温度、盐度和金属汞等环境因子的影响，在秋季受盐度、深度和金属汞等环境因子的影响比较大。

大型底栖动物；分布；生物多样性；环境因子；金塘岛海域

海洋大型底栖生物是重要的海洋动物类群之一，在海洋生态系统物质和能量循环、生态系统平衡与稳定中起着重要的作用[1]。大型底栖动物大多生活在含氧并且含有有机质丰富的沉积物的表层，它们的次级生产量是海洋生态系统中能流和物流的重要环节[2]。大型底栖动物对海底沉积物中的有机质降解的数量级和时间有着重要影响[3]。由于大型底栖动物多数种类成体终生栖息在固定场所或只能在有限范围内活动，对逆境的逃避相对迟缓，因此受环境影响极为深刻[4-6]。利用大型底栖动物进行水质监测，不但能反映一段时间内水质的变化情况，还能反映出水体中各种污染物协同与拮抗作用的结果，为防治污染与生物多样性保护等提供有价值的参考依据[7]。

金塘岛位于杭州湾口外东南（30°00′25"N，121°52′14"E），是舟山群岛第四大岛屿[8]。由于金塘岛及周边区域工业发达，钱塘江和甬江江水的注入导致各种污染物容易累积，特别是近年来随着两江沿岸经济的迅猛发展，大量工业和生活污水被排放到金塘岛海域，加剧了水质的恶化。本研究于2015年5月和10月对金塘岛海域的大型底栖动物和环境因子进行了调查，以了解该海域大型底栖动物的种类组成和时空分布特点。利用多元分析技术对大型底栖动物与环境因子之间的关系进行研究，探讨影响大型底栖动物空间分布的关键环境因子。由于金塘岛海域是鮸鱼、海蜇和大黄鱼等经济种类的传统产卵场，对此海域大型底栖动物的研究结果也能为保护舟山渔场及邻近海域的渔业资源及生态环境的修复提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 调查站位和频次

根据《海洋调查规范》（GB12763-2007）[9]和《海洋监测规范》（GB17378-2007）[10]的要求，结合金塘岛海域的水文特点，在调查海域设置5个生物和水质调查断面，每个断面设置5个站位，共计25个调查站位（图1）。所有站位均进行海洋水质调查。本次针对大型底栖动物的调查，实际取样点为 15 个站位。第 2、4、7、9、12、14、17、19、22、24站位未做取样。2015年5月（春季）的调查中第6,10号站位未能取到样品。2015年10月（秋季）调查中第1、3、10和13号站位未能取到样品。

图1 各站位坐标位置，（●）为大型底栖动物调查站位Fig.1 The locationes of each station in the sea area of Jintang islands,（●）are the sites for macrobenthos

1.2 样品采集与分析

大型底栖动物采样使用取样面积为0.25 m2的抓斗式采泥器，用0.5 mm孔径的网筛分选样品。检出样品在现场用5%的福尔马林固定，带回实验室分析。挑去样品中的杂物后，在体视显微镜下对标本进行鉴定和计数，以湿重法称取大型底栖动物的质量。样品的保存、处理、计数等按《海洋调查规范》[9]的要求进行。

海洋环境调查项目包括温度（T）、盐度（SAL）、水深（H）、pH、叶绿素 a（Chla）、溶解氧（DO）、化学耗氧量（COD）、铜、铅、锌、镉、铬、汞、砷。海洋水质样品和底泥的采集、保存、分析按照《海洋监测规范》（GB17378-2007）[10]的要求进行。

1.3 数据分析和处理方法

优势种由该种的优势度来确定，计算公式为：Y=(ni/N)×fi

式中Y为优势度，ni为第i种的个体数，N为全部样品中的总个体数，fi为第i种在各样品中出现的频率。Y＞0.02时定为优势种[11]。

香农-威纳多样性指数（Shannon-wiener指数）是分析均匀度和丰富度的指数，计算公式为：H′＝-∑（Ni/N）log2（Ni/N）

式中H′是多样性指数，N是样品个体总数，Ni是样品中第i种的个体数。再用PRIMER计算中以2做底。

均匀度指数J是实际的香农-威纳多样性指数H′与理论上最大的香农-威纳指数数值的比值而得到的。均匀度计算公式为

大型底栖动物与环境因子的关系采用典范对应分析（Canonical correspondence analysis,CCA）进行，在Canoco for windows 3.0软件上运算。进入排序的大型底栖动物要经过筛选，只有至少在一个站位个数占该站位总数量5%以上的种类才考虑[12]。分析前，大型底栖动物数据和环境因子除pH值外均转换成log（x+1）形式。首先对物种变量进行去趋势对应分析（Detrended correspondence analysis，DCA），以确定群落属于单峰型分布或线型分布[13]。DCA结果表明，所有轴中梯度最大值小于3，因此运用冗余分析（Redundancy analysis，RDA）方法进行大型底栖动物与环境因子之间的关系分析，同时采用向前引入法逐步筛选出显著的环境变量，每一步都采用Monte Carlo置换检验。

2 结果

2.1 金塘岛海域的环境因子

由表1可知，水深的变化范围为 3.4～24.51 m，处在甬江口附近的4号站位体现3.4 m的最浅水深，处于离岸近的位置；位于金塘岛正北部的15号站位体现24.51 m的最深水深。本次调查底温变化范围是17.713～20.06℃，其中位于所调查的金塘岛海域最西北点，也是接近岸边的1号站位的温度为最高，数值为20.06℃。而位于金塘岛正北的15号站位的温度表现为最低，数值为17.713℃。本次调查中底盐变化范围为13.203～24.486，其中位于调查范围最西北的近岸边的1号站位的盐度最低，其数值为13.203。而位于调查海域最东点的25号站位盐度为最高，其数值为24.486。溶解氧（mg/L）的变化范围在6.659～7.591，20号站位的溶解氧最小，为6.659 mg/L；17号站位的溶解氧最大，为7.591 mg/L。化学耗氧量COD（mg/L）的范围是0.01～4.55，其中最大值出现在11号站位，最小值出现在19号站位，叶绿素a（μg/L）的变化范围在0.057～0.359之间，最大值出现在近岸近地面径流的5号站位，最小值出现在远离海岸和远离地面径流的25号站位。

表1 金塘岛海域环境因子的变化范围Tab.1 Variation of environmental factors in the waters around Jintang island

调查海域底泥中的重金属含量见表2。各元素平均含量的大小顺序为：锌＞铬＞铅＞铜＞砷＞镉＞汞。其中，铜的含量范围为13～34 mg/kg，铅和锌的含量变化范围分别为24～49 mg/kg和38～106 mg/kg。镉、铬、汞和砷的含量范围分别是 0.071～0.17 mg/kg、26～68 mg/kg、0.028～0.047 mg/kg和 6.6～13 mg/kg。铜含量的最大值出现在3站位，最小值出现在9站位。铅的最大值出现在13站位，最小值出现在5站位。锌的最大值在3站位，最小值在21站位。镉的最大值在19站位，最小值出现在9站位。铬的最大值在3站位，最小值出现在9站位，汞的最大值在25站位，最小值出现在5站位。砷的最大值在17站位，最小值出现在25站位。

表2 调查海域底泥中的重金属含量Tab.2 Variation of heavy metals in the sediment around Jintang island

2.2 大型底栖动物种类组成

调查海域2个航次采集到的大型底栖动物样品，经鉴定共有8大类27种（表3）。2015年春季有7大类21种，其中多毛类有9种，占总种类数的42.9%；软体动物5种，占总种类数的23.8%；甲壳动物3种，占总种类数的14.3%；以上3门类占大型底栖动物的80.7%，是研究海域最主要的大型底栖动物类群。2015年秋季有5大类10种，其中多毛类有6种，占总种类数的60%；纽形动物、星虫动物、软体动物、甲壳动物各1种，多毛类是研究海域出现的最主要的大型底栖动物类群。春季航次采集到的大型底栖动物种类最多的站位为23站位，发现10种。秋季航次采集到的大型底栖动物种类数最多的站位为23站位，发现7种。

表3 金塘岛海域大型底栖动物种类名录Tab.3 Species list of macrobenthos in the waters around Jintang island

续表

2.3 大型底栖动物的优势种和生物多样性

2015年春季调查海域大型底栖动物的优势种为不倒翁虫Sternaspis sculata(Renier)、西格织纹螺Nassarius siquijorensis(Adams)和豆形胡桃蛤Nucula faba Xu，优势度分别为0.083、0.045、0.02。秋季大型底栖动物的优势种为不倒翁虫、树蛰虫Pista cristata(Müller)和豆形胡桃蛤，优势度分别为0.145、0.071和0.023。

2015年春季和秋季大型底栖动物的物种多样性指数H'分别为3.870和2.901。

2.4 大型底栖动物的丰度和生物量

调查海域春季大型底栖动物的平均丰度为16.27个/m2，最大值分布在23号站位，丰度为172个/m2。秋季大型底栖动物平均丰度为14.40个/m2，最大值分布在16号站位，丰度为76个/m2（图2）。

春季调查海域大型底栖动物的生物量为0～0.772 g/m2，平均值为0.113 g/m2，最高值在21号站位，生物量为0.772 g/m2。秋季调查海域大型底栖动物的生物量为0～0.912 g/m2，平均值为0.171 g/m2，最高值在15号站位，生物量为0.912 g/m2（图3）。

图2 春季（左图）和秋季（右图）各站位丰度分布图Fig.2 Abundance distribution of macrobenthos in spring(left)and autumn(right)in the waters around Jintang island

图3 春季（左图）和秋季（右图）各站位生物量分布图Fig.3 Biomass distribution of macrobenthos in spring(left)and autumn(right)in the waters around Jintang island

2.5 大型底栖动物与环境因子之间关系

为了解调查海域大型底栖动物与环境因子之间的关系，选取了海水的温度（T）、盐度（SAL）、pH、水深（H）、叶绿素 a（Chla）、溶解氧（DO）、化学耗氧量（COD）和底泥中铜、铅、锌、镉、铬、汞、砷含量等 14 个环境因子进行CCA排序。

2015年春季，前两个排序轴的特征值（Eigenvalues）分别为0.835 8和0.773 8，前两个环境因子排序轴与种类排序轴之间的相关系数分别为0.928 4和0.738 1。CCA第一排序轴与深度呈最大正相关，其值为0.998 5，与温度呈最大负相关，其值为-0.964 5。除此之外，与第一排序轴呈正相关性最大的几个环境因子是盐度、金属镉、金属汞，其值分别为0.963 6、0.979 9和0.932 4。第二排序轴与pH呈最大正相关，其值为0.882，与DO和COD负相关性最强，其值分别为-0.901 5和-0.873 9。根据环境因子和排序轴的相关系数，春季影响调查海域大型底栖动物主要的环境因子为叶绿素a，其次为温度、盐度、和金属汞（图4）。

2015年秋季，前两个排序轴的特征值（Eigenvalues）分别为0.636 5和0.435 4，前两个环境因子排序轴与种类排序轴之间的相关系数分别为0.414 2和0.288。CCA第一排序轴与金属汞呈最大正相关，其值为0.948 3，与pH呈最大负相关，其值为-0.989 2。除此之外，与第一排序轴呈正相关性最大的几个环境因子是金属汞、金属镉，其值分别为0.948 3和0.912。第二排序轴与深度呈最大正相关，其值为0.876，与DO和金属镉负相关性最强，其值分别为-0.998 7和-0.962 2。根据环境因子和排序轴的相关系数，秋季影响调查海域大型底栖动物主要的环境因子为盐度、深度和金属汞（图5）。

图4 2015年春季金塘岛海域大型底栖动物与环境因子之间的关系CCA图Fig.4 CCA ordination diagram of macrobenthos community between major species and environmental factors in spring(2015)in the waters around Jintang island

图5 2015年秋季金塘岛海域大型底栖动物与环境因子之间的关系CCA图Fig.5 CCA ordination diagram of macrobenthos community between major species and environmental factors in autumn(2015)in the waters around Jintang island

3 讨论

3.1 大型底栖动物的种类组成和季节变化

本次调查金塘岛海域共发现大型底栖动物27种。从种类组成来看，多毛类环节动物有14种，占总种数的51.9%，是种类数最多的类群。根据浙江沿岸的杭州湾[14]、三门湾[15]、椒江口[16]、乐清湾[17]、瓯江口[18]和浙江南部近岸[19]等海域的调查结果，多毛类环节动物的种类数占大型底栖动物种类总数的比例最高。可以认为，多毛类环节动物是浙江近岸海域大型底栖动物种类数最多的类群。

从种类的季节分布上来看，春季出现的种类为21种，秋季出现的种类为10种。田伟等[16]在椒江口海域的调查中发现，采集到的大型底栖动物春季（30种）小于秋季（43种）。这与本次的调查相反，这可能跟椒江口海域的环境有关。杨俊毅等[17]在乐清湾的调查显示，大型底栖动物的数量春季高于秋季。彭松耀等[20]在珠江口的调查中发现，春季调查采集到的种类数要多于秋季，其中春季最多，有25种，秋季最少，有21种。这与本次调查的结果相符。徐兆东等[21]在庙岛群岛南部海域的调查中发现，采集到的海洋大型底栖动物的种类数春季（67种）比秋季（42种）多。这也与本次的调查结果有着一致性。这可能是因为春季更有利于大型底栖动物种类多样性的发展。春季有更多的种类在繁殖、生长，而到了秋季随着其所处周围环境的变化，其种类却在削减。

3.2 大型底栖动物的丰度、生物量和物种多样性指数

春季调查海域的大型底栖动物与秋季相比，其个体丰度均值偏大，生物量均值偏小，物种多样性指数偏高。2015年春季调查海区的盐度变化范围（13.203～24.486）要比秋季（18.48～22.06）大，春季海水温度（17.71～20.06）要比秋季（22.65～23.59）总体偏低。调查海域春季的叶绿素a的含量（0.057～0.359）总体要比秋季（0.065～0.717）低。造成这种现象的原因可能是海水盐度变化范围偏大更有利于海洋大型底栖动物的多样性的发展。而适宜的偏高的海水温度则更有利于海洋大型底栖动物生物量的增长。

2015年春季和秋季大型底栖动物的物种多样性指数H'分别为3.870和2.901。寿鹿等[14]在2007年春、秋两季在相近海域杭州湾的调查的数据显示，春、秋两季多样性指数H'分别为：0.82±0.12和0.52±0.16。其春季H'也比秋季高，这点与本次调查结果相符。而寿鹿等调查结果物种多样性指数H'要比本次所调查的低。说明调查海域的海底大型底栖动物的生物多样性的状况要比杭州湾略好。调查海域的大型底栖动物H'要比杭州湾略高，一定程度上说明调查海域的污染状况较严重。

3.2 大型底栖动物与环境因子之间的关系

在本次调查中发现，影响金塘岛海域海底大型底栖动物分布的最大的几个环境因子是叶绿素a、温度、深度、盐度和金属汞。其中叶绿素a、温度是春季的调查中对大型底栖动物影响最大的2个因子，其可能原因是春季的叶绿素和温度的数值范围比秋季的偏低，从而对调查海域大型底栖动物的种类、丰度以及生物量都产生了比较明显的影响。秋季叶绿素a的数值比春季偏高，而秋季大型底栖动物的平均生物量比春季大，由此可见叶绿素a一定程度上可能对调查海域大型底栖动物的平均生物量有较大的影响。

寿鹿等[14]对杭州湾的研究表明，温度、盐度、水深和叶绿素a是影响研究海域大型底栖动物丰度的主要环境因子。寿鹿等[18]对瓯江口海域的研究发现在春季，温度和浮游植物是影响研究海域软体动物、纽虫、棘皮动物和其他类群动物的最关键因子，而冬季TOC和DO是影响节肢动物、软体动物和其它类群动物的最关键因子。在GLOCKZIN,et al[22]对南波罗的海波美拉尼亚海湾大型底栖动物的研究中，海底大型底栖动物的分布与水深的影响因素最大，并且还明显受沉积物中总有机碳等因素的影响。KRÖNCKE,et al[23]研究认为影响地中海东部底栖动物分布的主要因素是沉积物中的总有机碳。影响海底大型底栖动物分布的环境因素有一定的复杂性，在不同的海域，不同的季节，影响大型底栖动物的环境因素有着相当大的差异。对于海洋大型底栖动物与环境因子之间关系的研究还需要长期的数据积累和继续深入进行。

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[10]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,http：//www.ecologica.cn/stxb/ch/html/2014/1/stxb201305020903.htm-rhhz中国国家标准化管理委员会.海洋监测规范[S].北京：中国标准出版社,2007.

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The Distribution of Macrobenthos and the Relationship with Environmental Factors in the Waters around Jintang Island

YANG Lei1,HUANG Rui-huan2,LU Zhan-hui3,et al
(1.School of Fisheries of Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022;2.Wenzhou Station for the Promotion of Fishery Technology,Wenzhou 325000;3.Marine and Fishery Institute of Zhejiang Ocean University,Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province,Scientific Observing and Experimental Station of Fishery Resources for Key Fishing Grounds of the Ministry of Agriculture of China,Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fishery Resources of Zhejiang Province,Zhoushan 316021,China)

Based on the data from two voyages in spring (May 2015)and autumn(October 2015)in the waters around Jintang island of Zhejiang province,the distribution of macrobenthos and the relationship with environmental factors were analyzed.The results showed that macrobenthos in the samples could be identified as 27 species in 8 categories,including 21 species in 7 categories in spring and 10 species in 5 categories in autumn.The abundance values were 16.27 ind/m2in spring and 14.40 ind/m2in autumn.The average biomass values were 0.113 g/m2in spring and 0.171 g/m2in autumn.The values of biodiversity index H'were 3.386 in spring and 2.596 in autumn.The dominant species were Sternaspis sculata(Renier),Nassarius siquijorensis(Adams)and Nucula faba Xu in spring,with dominance values as 0.083,0.045 and 0.02,respectively.The dominant species were S.sculata(Renier),Pista cristata(Müller)and N.faba in autumn,with dominance values as 0.145,0.071 and 0.023,respectively.The relationship between macrobenthos and environmental factors was analyzed by the software CANOCO 3.0,and the results showed that the distribution of macrobenthos in the waters around Jintang island was mainly influenced by chlorophyll a,water temperature,salinity and Hg in spring and by salinity,water depth and Hg in autumn.

macrobenthos;distribution;biodiversity;environmental factors;Jintang island

S932

A

2096-4730(2017)04-0295-07

2017-05-20

浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室开放课题（01.269.2）

杨磊（1982-），男，山东临沂人，硕士研究生，研究方向：海洋生物资源与环境.E-mail：1336823293@qq.com

王忠明（1974-），男，高级工程师，研究方向：渔业资源.E-mail：zhmwangrch@163.com