桑溝灣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)

傅明珠，蒲新明，* ，王宗靈，劉新杰

(1.國(guó)家海洋局第一海洋研究所，青島 266061;2.海洋生態(tài)環(huán)境科學(xué)與工程國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島 266061;3.山東省榮成市海洋與漁業(yè)局，榮成 264300)

桑溝灣是以筏式貝藻大規(guī)模養(yǎng)殖為主要特征的典型海灣，養(yǎng)殖種類、方式與布局具有自身的特征，年產(chǎn)貝類(扇貝、牡蠣)、大型藻數(shù)萬(wàn)噸，是我國(guó)北方最具有代表性的重點(diǎn)養(yǎng)殖海區(qū)和海產(chǎn)品基地。在桑溝灣養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，養(yǎng)殖企業(yè)為追求高產(chǎn)量、高產(chǎn)出，在提高養(yǎng)殖密度的同時(shí)，亦大規(guī)模擴(kuò)展養(yǎng)殖面積，海帶養(yǎng)殖已擴(kuò)展到灣外20 m水深海域。隨著養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，該海灣近來(lái)出現(xiàn)了海帶在收獲季節(jié)開(kāi)始腐爛，櫛孔扇貝養(yǎng)殖個(gè)體小型化、養(yǎng)殖周期延長(zhǎng)、死亡率升高、產(chǎn)品質(zhì)量下降等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了該灣海水養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［1］。

關(guān)于桑溝灣的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題已有較多研究，例如水體的營(yíng)養(yǎng)狀況［2-4］、浮游植物多樣性的長(zhǎng)期變化［5］、貝類養(yǎng)殖對(duì)水動(dòng)力條件［6-7］和浮游與底棲環(huán)境的影響［8-9］等，然而將生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)整體進(jìn)行綜合健康評(píng)價(jià)的研究還未見(jiàn)報(bào)道。為了量化桑溝灣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)受損和退化的程度，本文應(yīng)用《海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià):方法與模式》一文所建立的方法，對(duì)桑溝灣的環(huán)境壓力、生物群落結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)功能等方面進(jìn)行系統(tǒng)地定性與定量評(píng)價(jià)，以期真實(shí)、客觀的反映該海灣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及可能的變化趨勢(shì)，并提出可持續(xù)發(fā)展管理的建議，為桑溝灣養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)制與修復(fù)技術(shù)的研究提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 桑溝灣海水養(yǎng)殖概況

桑溝灣位于山東半島東端，榮成市境內(nèi)(122°24'—122°35'E，37°01'—37°09'N)，北、西、南三面為陸地環(huán)抱，灣口朝東面向黃海(圖1)，為半封閉海灣。該灣南北口長(zhǎng)約11.5 km，東西寬約7.5 km，灣內(nèi)面積約133.33 km2，灣內(nèi)平均水深7—8 m，最大水深15—17 m，呈自西向東遞增的趨勢(shì)。

桑溝灣養(yǎng)殖業(yè)十分發(fā)達(dá)，養(yǎng)殖面積幾乎覆蓋全灣，成為我國(guó)黃海沿岸的重要水產(chǎn)養(yǎng)殖水域。該灣的主要養(yǎng)殖類型由灣口向?yàn)硟?nèi)依次為海帶養(yǎng)殖區(qū)、貝藻混養(yǎng)區(qū)和貝類養(yǎng)殖區(qū)(圖1)，傳統(tǒng)的魚(yú)類網(wǎng)箱養(yǎng)殖在灣西南角也有分布。桑溝灣養(yǎng)殖業(yè)始于20世紀(jì)60年代末，當(dāng)時(shí)海帶是唯一的養(yǎng)殖品種，70年代曾一度養(yǎng)殖貽貝，80年代隨著扇貝人工育苗的成功，櫛孔扇貝養(yǎng)殖得到迅速發(fā)展，90年代末期由于櫛孔扇貝夏季大規(guī)模死亡，養(yǎng)殖者轉(zhuǎn)養(yǎng)牡蠣，目前桑溝灣以牡蠣和海帶養(yǎng)殖為主［1，10］(圖2)，魚(yú)類的網(wǎng)箱養(yǎng)殖規(guī)模近年也有所擴(kuò)大。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

對(duì)桑溝灣健康現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)主要采用了2006—2007年度908專項(xiàng)的調(diào)查數(shù)據(jù)，桑溝灣養(yǎng)殖數(shù)據(jù)來(lái)自榮成市海洋與漁業(yè)局提供的內(nèi)部資料。歷史變化趨勢(shì)的比較使用了國(guó)家海洋局第一海洋所的 1983—1984、1988—1989、1999—2000年的歷史調(diào)查資料，其它過(guò)程參數(shù)以及908生態(tài)調(diào)查沒(méi)有涉及的指標(biāo)引用了文獻(xiàn)中發(fā)表的數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)下文計(jì)算與評(píng)價(jià)過(guò)程。

1.3 評(píng)價(jià)方法與數(shù)據(jù)處理

對(duì)桑溝灣生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的評(píng)價(jià)，采用《海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)Ⅰ:方法與模式》一文中建立的指標(biāo)框架和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于評(píng)價(jià)過(guò)程中遇到的幾種特殊情況按以下方式處理:

(1)若某項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有同期調(diào)查數(shù)據(jù)，則采用歷史上該參數(shù)的多年平均值進(jìn)行評(píng)價(jià)得分;(2)若某項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有歷史調(diào)查數(shù)據(jù)，則將該指標(biāo)的權(quán)重按比例分配至與其同層次的其他指標(biāo)中;(3)對(duì)每個(gè)站的指標(biāo)分別進(jìn)行評(píng)價(jià)得分，然后將各站點(diǎn)的得分進(jìn)行平均得到整個(gè)研究區(qū)域的評(píng)價(jià)得分;(4)若同一指標(biāo)有多個(gè)參數(shù)，則取得分最低的參數(shù)作為該項(xiàng)的得分。

圖1 桑溝灣2006—2007年生態(tài)調(diào)查站位及養(yǎng)殖布局示意圖Fig.1 Diagram of aquaculture distribution and investigation stations in Sanggou Bay during 2006—2007

2 結(jié)果與討論

2.1 壓力分析

2.1.1 外源污染壓力

桑溝灣入灣河流有桑干河、崖頭河、沽河、小落河等，陸源物質(zhì)來(lái)源較少。陸源物質(zhì)主要隨工業(yè)廢水和生活污水排入海中。位于灣西北部的沽河口為城市污水和工業(yè)廢水進(jìn)入桑溝灣的入口(圖1)，約占該海域等標(biāo)污染負(fù)荷比的99.03%［11］。因此本文以沽河對(duì)桑溝灣的污染物輸入為基礎(chǔ)，計(jì)算該灣的外源污染壓力。

根據(jù)海洋養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，營(yíng)養(yǎng)鹽壓力采用以下污染指數(shù)進(jìn)行計(jì)算:

各參數(shù)的選擇和計(jì)算方法如下:沽河平均徑流量(6.47×107m3/a)引自張朝暉等［12］的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，沽河DIN平均濃度(0.36 mol/m3)與PO4-P平均濃度(0.015 mol/m3)采用榮成市環(huán)保局提供的數(shù)據(jù);沽河營(yíng)養(yǎng)鹽入海通量Fi用徑流平均濃度與沽河平均徑流量乘積得到;桑溝灣水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度Ci采用2006—2007年908專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)的年度平均值;桑溝灣水體體積Vi用海域面積(133.33 km2)與平均水深(8 m)的乘積得到，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 桑溝灣營(yíng)養(yǎng)鹽污染壓力評(píng)價(jià)參數(shù)及結(jié)果Table 1 Parameters in the assessment of nutrient pressure

根據(jù)海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)外源污染壓力評(píng)價(jià)得分標(biāo)準(zhǔn)，DIN的污染指數(shù)Pi在0.5—2之間，得分為4，PO4-P的污染指數(shù)Pi在2—5之間，得分為3，取最低評(píng)價(jià)得分3作為營(yíng)養(yǎng)鹽污染壓力指數(shù)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明桑溝灣營(yíng)養(yǎng)鹽污染壓力較大。

由于沒(méi)有查到桑溝灣重金屬和石油烴陸源輸入通量數(shù)據(jù)，本次評(píng)價(jià)將二者的權(quán)重分配至營(yíng)養(yǎng)鹽污染壓力指標(biāo)中，即營(yíng)養(yǎng)鹽污染壓力指標(biāo)權(quán)重變?yōu)?4.5，因此本模塊綜合評(píng)價(jià)得分即為營(yíng)養(yǎng)鹽壓力得分=3分。

2.1.2 養(yǎng)殖壓力

本文以桑溝灣的主要養(yǎng)殖品種海帶、扇貝、鮑魚(yú)、牡蠣進(jìn)行養(yǎng)殖壓力評(píng)價(jià)。

(1)養(yǎng)殖密度/規(guī)模

根據(jù)榮成市海洋與漁業(yè)局提供的資料，桑溝灣1999—2009年主要養(yǎng)殖品種的養(yǎng)殖面積以及不同養(yǎng)殖品種的比例見(jiàn)圖2。近十年來(lái)，海帶始終是桑溝灣的主要養(yǎng)殖品種，養(yǎng)殖面積變化不大，扇貝的養(yǎng)殖面積出現(xiàn)下降趨勢(shì)，而牡蠣養(yǎng)殖面積呈增加趨勢(shì)。為了與環(huán)境質(zhì)量模塊各指標(biāo)時(shí)間一致(908調(diào)查為2006—2007年)，本文采用2006年和2007年桑溝灣養(yǎng)殖面積的平均值進(jìn)行養(yǎng)殖密度的評(píng)價(jià)。

對(duì)養(yǎng)殖密度/規(guī)模的評(píng)價(jià)采用養(yǎng)殖面積占海灣面積的比例進(jìn)行計(jì)算，2006年和2007年桑溝灣平均養(yǎng)殖面積為155km2。需要注意的是，對(duì)于筏式養(yǎng)殖，1養(yǎng)殖畝實(shí)際占用水面面積并不等于1實(shí)測(cè)畝。在榮成，每666.7m25 道梗，筏間距為4—5 m，每養(yǎng)殖 666.7m2占水面實(shí)測(cè)2.5×666.7m2［13］。本文一律將養(yǎng)殖畝換算成實(shí)測(cè)面積61.78×2.5=155 km2，超過(guò)桑溝灣水域面積133.33 km2。這可能是由于桑溝灣的養(yǎng)殖海域已經(jīng)擴(kuò)展到灣外的原因，這從桑溝灣的衛(wèi)星圖片上也可以清晰的看出。

張繼紅［14］論文中指出，桑溝灣現(xiàn)在的養(yǎng)殖面積約占海域的70%，另外根據(jù)2008年和2009年山東省海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)［15-16］，桑溝灣養(yǎng)殖面積為1萬(wàn)hm2(約占海域的75%)，可以認(rèn)為桑溝灣養(yǎng)殖面積占水域面積在70%—80%之間，根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)殖密度/規(guī)模評(píng)價(jià)得分為2分。

圖2 桑溝灣養(yǎng)殖面積(1999—2009)與產(chǎn)量(1980—2009)變化趨勢(shì)Fig，2 Variations trend of aquaculture area(1999—2009)and yield(1980—2009)in Sanggou Bay

(2)養(yǎng)殖自身污染

桑溝灣的海帶養(yǎng)殖和貝類養(yǎng)殖均屬于自養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，不需要投放餌料。貝類的生物沉積作用和養(yǎng)殖筏架對(duì)海流的阻礙作用，是形成養(yǎng)殖自身污染的兩個(gè)重要因素。本文主要考慮養(yǎng)殖生物對(duì)海區(qū)所產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷的污染(主要是影響較大的無(wú)機(jī)氮)，針對(duì)桑溝灣的養(yǎng)殖狀況，主要包括以下3個(gè)過(guò)程:海帶對(duì)氮的吸收，貝類對(duì)氮的排泄以及沉積物中氮的溶出量。

養(yǎng)殖自身污染壓力也采用污染壓力指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，污染壓力指數(shù)等于該污染物通過(guò)養(yǎng)殖生物的入海通量除以評(píng)價(jià)海區(qū)中該污染物總量。

式中，Qj為評(píng)價(jià)海區(qū)中j養(yǎng)殖生物每年的養(yǎng)殖產(chǎn)量，單位為kg;Eij為在一個(gè)養(yǎng)殖周期中j養(yǎng)殖生物向水體中輸出的i污染物的量，單位為kg/kg。具體計(jì)算過(guò)程如下:

①海帶吸收氮的量 已有研究資料表明，海帶的無(wú)機(jī)氮含量為1.2%［17］，桑溝灣2006年和2007年海帶平均產(chǎn)量干重為94454 t［18］，則桑溝灣每年海帶吸收N的量為1133 t;

②貝類對(duì)氮的排泄量 周毅等［19］對(duì)幾種雙殼類對(duì)氮、磷的排泄速率進(jìn)行了研究，結(jié)果表明櫛孔扇貝和牡蠣對(duì) NH4-N 的排泄速率差異不大，分別為 3.69 μmol h－1個(gè)體－1和 3.46 μmol h－1個(gè)體－1，本文取二者的平均值(3.58 μmol h－1個(gè)體－1)估算養(yǎng)殖貝類對(duì)NH4-N 的釋放量。另外，根據(jù)Yuan等［20］提供的扇貝產(chǎn)量與扇貝個(gè)體數(shù)的換算(93 800 t=1.59×109個(gè)體)，桑溝灣2006年和2007年貝類的個(gè)體數(shù)約為9.0×108個(gè)體。

貝類釋放 NH4-N 的量=9.0×108個(gè)體×3.58μmol h－1個(gè)體－1×24 h×365 d×14×10－12t=395t。

劉學(xué)海［7］在對(duì)桑溝灣養(yǎng)殖海域生態(tài)系統(tǒng)模型中，參考“海岸帶復(fù)合系統(tǒng)中的生態(tài)海水養(yǎng)殖研究”項(xiàng)目的調(diào)查結(jié)果及有關(guān)文獻(xiàn)［21-22］，對(duì)桑溝灣櫛孔扇貝和牡蠣的養(yǎng)殖密度均采用59個(gè)體/m2。桑溝灣2006和2007年貝類平均養(yǎng)殖面積為15.55 km2，按照59個(gè)體/m2這樣的養(yǎng)殖密度計(jì)算的話，桑溝灣貝類的個(gè)體數(shù)=15.55×106m2×59 個(gè)體/m2=9.2×108個(gè)體，與用 Yuan 等［20］換算公式結(jié)果一致。

③沉積物氮的溶出量:根據(jù)孫珊等［23］的估算研究，桑溝灣2006—2007年沉積物-水體界面NH4-N的交換通量為 0.78—4.13 mg m－2d－1。利用其平均值(2.78 mg m－2d－1)和桑溝灣的總面積計(jì)算，估算得到桑溝灣全年(365 d)由沉積物擴(kuò)散進(jìn)入上覆水的總無(wú)機(jī)氮的量約為135 t。

近20年來(lái)對(duì)桑溝灣沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽溶出動(dòng)力學(xué)的研究結(jié)果列于表2。盡管桑溝灣的貝類養(yǎng)殖已有30a的歷史，但與其他淺海環(huán)境相比，自1999年至今沉積物-水界面的營(yíng)養(yǎng)鹽通量一直處于較低或中等水平，甚至表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)(表2)，當(dāng)然這可能與測(cè)定方法和取樣站點(diǎn)的不同有一定的關(guān)系。

綜合上述①—③的計(jì)算結(jié)果，桑溝灣每年氮凈釋放量=395+135－1133＜0。因此，自身污染壓力指數(shù)Pi＜0，桑溝灣自身污染壓力指標(biāo)得分為5分。

從養(yǎng)殖規(guī)模與品種比例長(zhǎng)期變化趨勢(shì)看(圖2)，由于海帶一直是桑溝灣的主要養(yǎng)殖品種，對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽吸收量較大，因此盡管貝類對(duì)氮的排泄量和沉積物中氮的溶出量是外源污染壓力的兩倍，桑溝灣養(yǎng)殖自身污染壓力仍然較小。

表2 桑溝灣沉積物-海水界面NH4-N擴(kuò)散通量時(shí)間變化Table 2 Diffusion fluxes of NH4-N between sediment and seawater in Sanggou Bay

(3)養(yǎng)殖品種多樣性/互補(bǔ)性

采用專家評(píng)判法，得分為4.25分。

綜上所述，桑溝灣養(yǎng)殖壓力模塊的得分為3.0(具體見(jiàn)表3)，總的壓力相對(duì)較高。其中養(yǎng)殖自身污染壓力得分最高(5分)，養(yǎng)殖品種多樣性得分也較高(4.25分)，養(yǎng)殖品種較多，不同養(yǎng)殖品種之間在空間和季節(jié)上的搭配比較合理;養(yǎng)殖密度/規(guī)模的得分為2分，說(shuō)明桑溝灣養(yǎng)殖密度/規(guī)模壓力較大，擴(kuò)展空間有限。總的來(lái)說(shuō)，桑溝灣養(yǎng)殖業(yè)自身污染程度不大，養(yǎng)殖品種搭配也比較合理，但較大的養(yǎng)殖規(guī)模還是給生態(tài)系統(tǒng)造成了較高壓力。

表3 桑溝灣生態(tài)系統(tǒng)壓力指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果Table 3 Assessment results of ecosystem pressure in Sanggou Bay

2.2 生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與變化趨勢(shì)

本文從水文環(huán)境、水體環(huán)境、底質(zhì)環(huán)境以及生物群落質(zhì)量4個(gè)方面，對(duì)桑溝灣的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及可能的變化趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果總結(jié)于表4。

2.2.1 水文環(huán)境現(xiàn)狀

劉學(xué)海［7］通過(guò)海上觀測(cè)和數(shù)值模擬研究了桑溝灣水動(dòng)力學(xué)特征。觀測(cè)表明養(yǎng)殖活動(dòng)明顯降低了所在水層的流速。模型結(jié)果顯示，不考慮養(yǎng)殖影響該灣的半交換周期為7 d，僅考慮貝類養(yǎng)殖為12 d，同時(shí)考慮貝類和海帶養(yǎng)殖半交換周期達(dá)16 d。灣內(nèi)西北、西南部水交換能力最差。

綜合考慮桑溝灣水交換狀況的得分為4分。

2.2.2 水體環(huán)境現(xiàn)狀與變化趨勢(shì)

桑溝灣2006—2007年水體環(huán)境指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示(表4)，海灣水體處于程度較輕的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，這主要是由較高的DIN濃度所致，底層水體溶解氧含量較高，重金屬和石油烴污染不嚴(yán)重，水體懸浮物評(píng)價(jià)得分最低，濃度處于中等水平。

將各評(píng)價(jià)指標(biāo)與自1983年以來(lái)可得的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較:桑溝灣底層水體溶解氧含量一直較高(＞5 mg/L)，在2000年之后表現(xiàn)出一定程度的升高;水體營(yíng)養(yǎng)鹽含量和結(jié)構(gòu)變化較明顯(圖3)，DIN濃度在過(guò)去的20a表現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)，PO4-P濃度一直維持在較低水平，N/P比值顯著上升，自2003年以來(lái)N/P比值已遠(yuǎn)高于Redfield比值，富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)也表現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)，雖然目前仍處于較輕富營(yíng)養(yǎng)化水平，但隨著DIN濃度的進(jìn)一步升高，水體可能會(huì)出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化程度加重的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 桑溝灣水體營(yíng)養(yǎng)鹽濃度與結(jié)構(gòu)及富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)Fig.3 Long-term variations of nutrient concentrations and ratios and EI index in seawater of Sanggou Bay

3.2.3 底質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

由于桑溝灣沉積物歷史調(diào)查數(shù)據(jù)較少，本文僅對(duì)底質(zhì)環(huán)境的現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)價(jià)。桑溝灣沉積物質(zhì)量總體狀況良好(表4):重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)污染指數(shù)很低;氧化還原電位值較高，與底層水體的溶解氧含量的情況是一致的;有機(jī)碳平均含量中等為1.10%［26］，處于養(yǎng)殖海域的正常水平，表明桑溝灣底質(zhì)沒(méi)有受到貝類養(yǎng)殖生物沉積作用的明顯影響。

3.2.4 生物群落質(zhì)量狀況

多樣性是生物群落的重要特征，是評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)功能與穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。本文采用Shannon多樣性指數(shù)對(duì)桑溝灣浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲生物群落進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，2006—2007年桑溝灣浮游植物(0.36—3.58)與浮游動(dòng)物(0.82—2.26)多樣性指數(shù)變化范圍較大，平均得分分別為3.1和2.7分，大型底棲生物多樣性水平相對(duì)較高(1.5—3.73)，平均得分為4.2分。另外，根據(jù)專家對(duì)桑溝灣重要生境的評(píng)判結(jié)果，由于桑溝灣的養(yǎng)殖占有了原海灣部分重要生境，大葉藻的分布區(qū)顯著縮小，對(duì)原有生境造成中等程度干擾。

關(guān)于海水養(yǎng)殖對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響已有較多研究報(bào)道，但對(duì)于養(yǎng)殖對(duì)生物群落多樣性的研究則較少。少量的研究表明海水養(yǎng)殖會(huì)對(duì)生物多樣性產(chǎn)生一定的負(fù)面影響，例如貝類養(yǎng)殖會(huì)通過(guò)對(duì)浮游植物的選擇性攝食而影響浮游植物的數(shù)量豐度和群落結(jié)構(gòu)［8，14，27-28］。從桑溝灣網(wǎng)采浮游植物多樣性指數(shù)的長(zhǎng)期變化看(圖4)，2000年之后出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖4 桑溝灣浮游植物物種多樣性長(zhǎng)期變化Fig.4 Long-term variation of phytoplankton biodiversity(H')in Sanggou Bay

2.3 生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)

生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外源壓力和環(huán)境變化的響應(yīng)是目前生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)中較少涉及的問(wèn)題，本文采用專家評(píng)判法，對(duì)海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中常見(jiàn)的生態(tài)異常問(wèn)題進(jìn)行了半定量評(píng)價(jià)(表5)。桑溝灣的有害赤潮和外來(lái)生物入侵問(wèn)題不嚴(yán)重，但是由于隨著養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大，該灣近來(lái)出現(xiàn)了海帶在收獲季節(jié)開(kāi)始腐爛，櫛孔扇貝養(yǎng)殖個(gè)體小型化、養(yǎng)殖周期延長(zhǎng)、死亡率升高、產(chǎn)品質(zhì)量下降等問(wèn)題，養(yǎng)殖病害和產(chǎn)品質(zhì)量下降是桑溝灣海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的主要威脅之一。

表5 桑溝灣生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)響應(yīng)評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 Assessment result of the ecosystem response in Sanggou Bay

2.4 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

綜合3.1—3.3中對(duì)桑溝灣海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)的壓力、狀態(tài)和響應(yīng)的評(píng)價(jià)，得到桑溝灣海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)結(jié)果(表6)。桑溝灣生態(tài)系統(tǒng)壓力等級(jí)為中等，系統(tǒng)狀態(tài)等級(jí)為較好，系統(tǒng)響應(yīng)等級(jí)為中等;總的生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)為3.4，為較好健康水平。同時(shí)給出了有關(guān)管理建議，見(jiàn)表6。為了方便識(shí)別，采用不同的顏色對(duì)得分等級(jí)進(jìn)行了標(biāo)識(shí)。

3 結(jié)論

本文利用《海水養(yǎng)殖系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià):方法與模式》一文中建立的方法，對(duì)我國(guó)北方重要養(yǎng)殖型海灣桑溝灣的生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，并結(jié)合可得的歷史數(shù)據(jù)對(duì)其時(shí)間變化趨勢(shì)進(jìn)行了探討，主要結(jié)論如下:

(1)沽河輸入的營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷和過(guò)高的養(yǎng)殖規(guī)模/密度是影響桑溝灣生態(tài)系統(tǒng)健康的主要壓力因素，盡管貝類排泄的無(wú)機(jī)氮與河流輸入量相當(dāng)，但由于大規(guī)模海帶養(yǎng)殖對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收，桑溝灣的養(yǎng)殖自身污染程度并不高;

(2)由于桑溝灣較好的水交換能力，以及貝藻混養(yǎng)的多元養(yǎng)殖模式，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度較輕，底層水體溶氧含量較高，大規(guī)模養(yǎng)殖活動(dòng)對(duì)沉積物和底棲生物未造成明顯影響，但由于桑溝灣的養(yǎng)殖占有了原海灣部分重要生境，大葉藻的分布區(qū)顯著縮小，對(duì)原有生境造成中等程度干擾;

(3)養(yǎng)殖病害問(wèn)題和養(yǎng)殖產(chǎn)品質(zhì)量下降，是桑溝灣生態(tài)系統(tǒng)對(duì)外源壓力和環(huán)境變化的主要響應(yīng)方式，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康具有中等程度威脅;

表6 桑溝灣海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)表Table 6 Integrated assessment of Sanggou Bay marine aquaculture ecosystem health

(4)從評(píng)價(jià)指標(biāo)的歷史變化趨勢(shì)看，桑溝灣的養(yǎng)殖規(guī)模在1990年后有大幅增加，近10a來(lái)養(yǎng)殖品種和規(guī)模變化不大，海帶養(yǎng)殖始終占有很大比例，能夠有效減輕貝類養(yǎng)殖的自身污染，水體無(wú)機(jī)氮濃度和氮磷比值顯著增加，具有潛在富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。

(5)桑溝灣生態(tài)系統(tǒng)壓力等級(jí)為中等，系統(tǒng)狀態(tài)等級(jí)為較好，系統(tǒng)響應(yīng)等級(jí)為中等;總的生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)為3.4，為較好健康水平。

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