金塘島海域大型底棲動物分布及其與環境因子的關系

楊 磊，黃瑞換，盧占暉，徐開達，王忠明，周永東

（1.浙江海洋大學水產學院，浙江舟山 316022；2.溫州市海洋與漁業局，浙江溫州 325000；3.浙江海洋大學海洋與漁業研究所，浙江省海洋水產研究所，農業部重點漁場漁業資源科學觀測實驗站，浙江省海洋漁業資源可持續利用技術研究重點實驗室，浙江舟山 316021）

金塘島海域大型底棲動物分布及其與環境因子的關系

楊 磊1，黃瑞換2，盧占暉3，徐開達3，王忠明3，周永東3

（1.浙江海洋大學水產學院，浙江舟山 316022；2.溫州市海洋與漁業局，浙江溫州 325000；3.浙江海洋大學海洋與漁業研究所，浙江省海洋水產研究所，農業部重點漁場漁業資源科學觀測實驗站，浙江省海洋漁業資源可持續利用技術研究重點實驗室，浙江舟山 316021）

依據2015年春（5月）、秋（10月）兩季浙江舟山金塘島海域的大型底棲動物和環境因子調查資料，分析了大型底棲動物的種類組成、豐度和生物量分布，并對大型底棲動物與環境因子之間的關系進行研究。結果表明，調查海域采集到的大型底棲動物樣本經鑒定共有8大類27種，其中春季有7大類21種，秋季有5大類10種。春季和秋季大型底棲動物的平均豐度分別為16.27 ind/m2和14.40 ind/m2。春季和秋季大型底棲動物的平均生物量分別為0.113 g/m2和0.171 g/m2。春季，秋季大型底棲動物的物種多樣性指數H'分別為3.386和2.596。調查海域春季大型底棲動物的優勢種為不倒翁蟲、西格織紋螺、豆形胡桃蛤，優勢度Y值分別為0.083、0.045、0.020；秋季大型底棲動物的優勢種為不倒翁蟲、樹蟄蟲和豆形胡桃蛤，優勢度分別為0.145、0.071和0.023。運用CANOCO 3.0軟件進行運算分析大型底棲動物與環境因子之間的關系，表明金塘島海域大型底棲動物空間分布在春季主要受到葉綠素a、溫度、鹽度和金屬汞等環境因子的影響，在秋季受鹽度、深度和金屬汞等環境因子的影響比較大。

大型底棲動物；分布；生物多樣性；環境因子；金塘島海域

海洋大型底棲生物是重要的海洋動物類群之一，在海洋生態系統物質和能量循環、生態系統平衡與穩定中起著重要的作用[1]。大型底棲動物大多生活在含氧并且含有有機質豐富的沉積物的表層，它們的次級生產量是海洋生態系統中能流和物流的重要環節[2]。大型底棲動物對海底沉積物中的有機質降解的數量級和時間有著重要影響[3]。由于大型底棲動物多數種類成體終生棲息在固定場所或只能在有限范圍內活動，對逆境的逃避相對遲緩，因此受環境影響極為深刻[4-6]。利用大型底棲動物進行水質監測，不但能反映一段時間內水質的變化情況，還能反映出水體中各種污染物協同與拮抗作用的結果，為防治污染與生物多樣性保護等提供有價值的參考依據[7]。

金塘島位于杭州灣口外東南（30°00′25"N，121°52′14"E），是舟山群島第四大島嶼[8]。由于金塘島及周邊區域工業發達，錢塘江和甬江江水的注入導致各種污染物容易累積，特別是近年來隨著兩江沿岸經濟的迅猛發展，大量工業和生活污水被排放到金塘島海域，加劇了水質的惡化。本研究于2015年5月和10月對金塘島海域的大型底棲動物和環境因子進行了調查，以了解該海域大型底棲動物的種類組成和時空分布特點。利用多元分析技術對大型底棲動物與環境因子之間的關系進行研究，探討影響大型底棲動物空間分布的關鍵環境因子。由于金塘島海域是鮸魚、海蜇和大黃魚等經濟種類的傳統產卵場，對此海域大型底棲動物的研究結果也能為保護舟山漁場及鄰近海域的漁業資源及生態環境的修復提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 調查站位和頻次

根據《海洋調查規范》（GB12763-2007）[9]和《海洋監測規范》（GB17378-2007）[10]的要求，結合金塘島海域的水文特點，在調查海域設置5個生物和水質調查斷面，每個斷面設置5個站位，共計25個調查站位（圖1）。所有站位均進行海洋水質調查。本次針對大型底棲動物的調查，實際取樣點為 15 個站位。第 2、4、7、9、12、14、17、19、22、24站位未做取樣。2015年5月（春季）的調查中第6,10號站位未能取到樣品。2015年10月（秋季）調查中第1、3、10和13號站位未能取到樣品。

圖1 各站位坐標位置，（●）為大型底棲動物調查站位Fig.1 The locationes of each station in the sea area of Jintang islands,（●）are the sites for macrobenthos

1.2 樣品采集與分析

大型底棲動物采樣使用取樣面積為0.25 m2的抓斗式采泥器，用0.5 mm孔徑的網篩分選樣品。檢出樣品在現場用5%的福爾馬林固定，帶回實驗室分析。挑去樣品中的雜物后，在體視顯微鏡下對標本進行鑒定和計數，以濕重法稱取大型底棲動物的質量。樣品的保存、處理、計數等按《海洋調查規范》[9]的要求進行。

海洋環境調查項目包括溫度（T）、鹽度（SAL）、水深（H）、pH、葉綠素 a（Chla）、溶解氧（DO）、化學耗氧量（COD）、銅、鉛、鋅、鎘、鉻、汞、砷。海洋水質樣品和底泥的采集、保存、分析按照《海洋監測規范》（GB17378-2007）[10]的要求進行。

1.3 數據分析和處理方法

優勢種由該種的優勢度來確定，計算公式為：Y=(ni/N)×fi

式中Y為優勢度，ni為第i種的個體數，N為全部樣品中的總個體數，fi為第i種在各樣品中出現的頻率。Y＞0.02時定為優勢種[11]。

香農-威納多樣性指數（Shannon-wiener指數）是分析均勻度和豐富度的指數，計算公式為：H′＝-∑（Ni/N）log2（Ni/N）

式中H′是多樣性指數，N是樣品個體總數，Ni是樣品中第i種的個體數。再用PRIMER計算中以2做底。

均勻度指數J是實際的香農-威納多樣性指數H′與理論上最大的香農-威納指數數值的比值而得到的。均勻度計算公式為

大型底棲動物與環境因子的關系采用典范對應分析（Canonical correspondence analysis,CCA）進行，在Canoco for windows 3.0軟件上運算。進入排序的大型底棲動物要經過篩選，只有至少在一個站位個數占該站位總數量5%以上的種類才考慮[12]。分析前，大型底棲動物數據和環境因子除pH值外均轉換成log（x+1）形式。首先對物種變量進行去趨勢對應分析（Detrended correspondence analysis，DCA），以確定群落屬于單峰型分布或線型分布[13]。DCA結果表明，所有軸中梯度最大值小于3，因此運用冗余分析（Redundancy analysis，RDA）方法進行大型底棲動物與環境因子之間的關系分析，同時采用向前引入法逐步篩選出顯著的環境變量，每一步都采用Monte Carlo置換檢驗。

2 結果

2.1 金塘島海域的環境因子

由表1可知，水深的變化范圍為 3.4～24.51 m，處在甬江口附近的4號站位體現3.4 m的最淺水深，處于離岸近的位置；位于金塘島正北部的15號站位體現24.51 m的最深水深。本次調查底溫變化范圍是17.713～20.06℃，其中位于所調查的金塘島海域最西北點，也是接近岸邊的1號站位的溫度為最高，數值為20.06℃。而位于金塘島正北的15號站位的溫度表現為最低，數值為17.713℃。本次調查中底鹽變化范圍為13.203～24.486，其中位于調查范圍最西北的近岸邊的1號站位的鹽度最低，其數值為13.203。而位于調查海域最東點的25號站位鹽度為最高，其數值為24.486。溶解氧（mg/L）的變化范圍在6.659～7.591，20號站位的溶解氧最小，為6.659 mg/L；17號站位的溶解氧最大，為7.591 mg/L。化學耗氧量COD（mg/L）的范圍是0.01～4.55，其中最大值出現在11號站位，最小值出現在19號站位，葉綠素a（μg/L）的變化范圍在0.057～0.359之間，最大值出現在近岸近地面徑流的5號站位，最小值出現在遠離海岸和遠離地面徑流的25號站位。

表1 金塘島海域環境因子的變化范圍Tab.1 Variation of environmental factors in the waters around Jintang island

調查海域底泥中的重金屬含量見表2。各元素平均含量的大小順序為：鋅＞鉻＞鉛＞銅＞砷＞鎘＞汞。其中，銅的含量范圍為13～34 mg/kg，鉛和鋅的含量變化范圍分別為24～49 mg/kg和38～106 mg/kg。鎘、鉻、汞和砷的含量范圍分別是 0.071～0.17 mg/kg、26～68 mg/kg、0.028～0.047 mg/kg和 6.6～13 mg/kg。銅含量的最大值出現在3站位，最小值出現在9站位。鉛的最大值出現在13站位，最小值出現在5站位。鋅的最大值在3站位，最小值在21站位。鎘的最大值在19站位，最小值出現在9站位。鉻的最大值在3站位，最小值出現在9站位，汞的最大值在25站位，最小值出現在5站位。砷的最大值在17站位，最小值出現在25站位。

表2 調查海域底泥中的重金屬含量Tab.2 Variation of heavy metals in the sediment around Jintang island

2.2 大型底棲動物種類組成

調查海域2個航次采集到的大型底棲動物樣品，經鑒定共有8大類27種（表3）。2015年春季有7大類21種，其中多毛類有9種，占總種類數的42.9%；軟體動物5種，占總種類數的23.8%；甲殼動物3種，占總種類數的14.3%；以上3門類占大型底棲動物的80.7%，是研究海域最主要的大型底棲動物類群。2015年秋季有5大類10種，其中多毛類有6種，占總種類數的60%；紐形動物、星蟲動物、軟體動物、甲殼動物各1種，多毛類是研究海域出現的最主要的大型底棲動物類群。春季航次采集到的大型底棲動物種類最多的站位為23站位，發現10種。秋季航次采集到的大型底棲動物種類數最多的站位為23站位，發現7種。

表3 金塘島海域大型底棲動物種類名錄Tab.3 Species list of macrobenthos in the waters around Jintang island

續表

2.3 大型底棲動物的優勢種和生物多樣性

2015年春季調查海域大型底棲動物的優勢種為不倒翁蟲Sternaspis sculata(Renier)、西格織紋螺Nassarius siquijorensis(Adams)和豆形胡桃蛤Nucula faba Xu，優勢度分別為0.083、0.045、0.02。秋季大型底棲動物的優勢種為不倒翁蟲、樹蟄蟲Pista cristata(Müller)和豆形胡桃蛤，優勢度分別為0.145、0.071和0.023。

2015年春季和秋季大型底棲動物的物種多樣性指數H'分別為3.870和2.901。

2.4 大型底棲動物的豐度和生物量

調查海域春季大型底棲動物的平均豐度為16.27個/m2，最大值分布在23號站位，豐度為172個/m2。秋季大型底棲動物平均豐度為14.40個/m2，最大值分布在16號站位，豐度為76個/m2（圖2）。

春季調查海域大型底棲動物的生物量為0～0.772 g/m2，平均值為0.113 g/m2，最高值在21號站位，生物量為0.772 g/m2。秋季調查海域大型底棲動物的生物量為0～0.912 g/m2，平均值為0.171 g/m2，最高值在15號站位，生物量為0.912 g/m2（圖3）。

圖2 春季（左圖）和秋季（右圖）各站位豐度分布圖Fig.2 Abundance distribution of macrobenthos in spring(left)and autumn(right)in the waters around Jintang island

圖3 春季（左圖）和秋季（右圖）各站位生物量分布圖Fig.3 Biomass distribution of macrobenthos in spring(left)and autumn(right)in the waters around Jintang island

2.5 大型底棲動物與環境因子之間關系

為了解調查海域大型底棲動物與環境因子之間的關系，選取了海水的溫度（T）、鹽度（SAL）、pH、水深（H）、葉綠素 a（Chla）、溶解氧（DO）、化學耗氧量（COD）和底泥中銅、鉛、鋅、鎘、鉻、汞、砷含量等 14 個環境因子進行CCA排序。

2015年春季，前兩個排序軸的特征值（Eigenvalues）分別為0.835 8和0.773 8，前兩個環境因子排序軸與種類排序軸之間的相關系數分別為0.928 4和0.738 1。CCA第一排序軸與深度呈最大正相關，其值為0.998 5，與溫度呈最大負相關，其值為-0.964 5。除此之外，與第一排序軸呈正相關性最大的幾個環境因子是鹽度、金屬鎘、金屬汞，其值分別為0.963 6、0.979 9和0.932 4。第二排序軸與pH呈最大正相關，其值為0.882，與DO和COD負相關性最強，其值分別為-0.901 5和-0.873 9。根據環境因子和排序軸的相關系數，春季影響調查海域大型底棲動物主要的環境因子為葉綠素a，其次為溫度、鹽度、和金屬汞（圖4）。

2015年秋季，前兩個排序軸的特征值（Eigenvalues）分別為0.636 5和0.435 4，前兩個環境因子排序軸與種類排序軸之間的相關系數分別為0.414 2和0.288。CCA第一排序軸與金屬汞呈最大正相關，其值為0.948 3，與pH呈最大負相關，其值為-0.989 2。除此之外，與第一排序軸呈正相關性最大的幾個環境因子是金屬汞、金屬鎘，其值分別為0.948 3和0.912。第二排序軸與深度呈最大正相關，其值為0.876，與DO和金屬鎘負相關性最強，其值分別為-0.998 7和-0.962 2。根據環境因子和排序軸的相關系數，秋季影響調查海域大型底棲動物主要的環境因子為鹽度、深度和金屬汞（圖5）。

圖4 2015年春季金塘島海域大型底棲動物與環境因子之間的關系CCA圖Fig.4 CCA ordination diagram of macrobenthos community between major species and environmental factors in spring(2015)in the waters around Jintang island

圖5 2015年秋季金塘島海域大型底棲動物與環境因子之間的關系CCA圖Fig.5 CCA ordination diagram of macrobenthos community between major species and environmental factors in autumn(2015)in the waters around Jintang island

3 討論

3.1 大型底棲動物的種類組成和季節變化

本次調查金塘島海域共發現大型底棲動物27種。從種類組成來看，多毛類環節動物有14種，占總種數的51.9%，是種類數最多的類群。根據浙江沿岸的杭州灣[14]、三門灣[15]、椒江口[16]、樂清灣[17]、甌江口[18]和浙江南部近岸[19]等海域的調查結果，多毛類環節動物的種類數占大型底棲動物種類總數的比例最高。可以認為，多毛類環節動物是浙江近岸海域大型底棲動物種類數最多的類群。

從種類的季節分布上來看，春季出現的種類為21種，秋季出現的種類為10種。田偉等[16]在椒江口海域的調查中發現，采集到的大型底棲動物春季（30種）小于秋季（43種）。這與本次的調查相反，這可能跟椒江口海域的環境有關。楊俊毅等[17]在樂清灣的調查顯示，大型底棲動物的數量春季高于秋季。彭松耀等[20]在珠江口的調查中發現，春季調查采集到的種類數要多于秋季，其中春季最多，有25種，秋季最少，有21種。這與本次調查的結果相符。徐兆東等[21]在廟島群島南部海域的調查中發現，采集到的海洋大型底棲動物的種類數春季（67種）比秋季（42種）多。這也與本次的調查結果有著一致性。這可能是因為春季更有利于大型底棲動物種類多樣性的發展。春季有更多的種類在繁殖、生長，而到了秋季隨著其所處周圍環境的變化，其種類卻在削減。

3.2 大型底棲動物的豐度、生物量和物種多樣性指數

春季調查海域的大型底棲動物與秋季相比，其個體豐度均值偏大，生物量均值偏小，物種多樣性指數偏高。2015年春季調查海區的鹽度變化范圍（13.203～24.486）要比秋季（18.48～22.06）大，春季海水溫度（17.71～20.06）要比秋季（22.65～23.59）總體偏低。調查海域春季的葉綠素a的含量（0.057～0.359）總體要比秋季（0.065～0.717）低。造成這種現象的原因可能是海水鹽度變化范圍偏大更有利于海洋大型底棲動物的多樣性的發展。而適宜的偏高的海水溫度則更有利于海洋大型底棲動物生物量的增長。

2015年春季和秋季大型底棲動物的物種多樣性指數H'分別為3.870和2.901。壽鹿等[14]在2007年春、秋兩季在相近海域杭州灣的調查的數據顯示，春、秋兩季多樣性指數H'分別為：0.82±0.12和0.52±0.16。其春季H'也比秋季高，這點與本次調查結果相符。而壽鹿等調查結果物種多樣性指數H'要比本次所調查的低。說明調查海域的海底大型底棲動物的生物多樣性的狀況要比杭州灣略好。調查海域的大型底棲動物H'要比杭州灣略高，一定程度上說明調查海域的污染狀況較嚴重。

3.2 大型底棲動物與環境因子之間的關系

在本次調查中發現，影響金塘島海域海底大型底棲動物分布的最大的幾個環境因子是葉綠素a、溫度、深度、鹽度和金屬汞。其中葉綠素a、溫度是春季的調查中對大型底棲動物影響最大的2個因子，其可能原因是春季的葉綠素和溫度的數值范圍比秋季的偏低，從而對調查海域大型底棲動物的種類、豐度以及生物量都產生了比較明顯的影響。秋季葉綠素a的數值比春季偏高，而秋季大型底棲動物的平均生物量比春季大，由此可見葉綠素a一定程度上可能對調查海域大型底棲動物的平均生物量有較大的影響。

壽鹿等[14]對杭州灣的研究表明，溫度、鹽度、水深和葉綠素a是影響研究海域大型底棲動物豐度的主要環境因子。壽鹿等[18]對甌江口海域的研究發現在春季，溫度和浮游植物是影響研究海域軟體動物、紐蟲、棘皮動物和其他類群動物的最關鍵因子，而冬季TOC和DO是影響節肢動物、軟體動物和其它類群動物的最關鍵因子。在GLOCKZIN,et al[22]對南波羅的海波美拉尼亞海灣大型底棲動物的研究中，海底大型底棲動物的分布與水深的影響因素最大，并且還明顯受沉積物中總有機碳等因素的影響。KR?NCKE,et al[23]研究認為影響地中海東部底棲動物分布的主要因素是沉積物中的總有機碳。影響海底大型底棲動物分布的環境因素有一定的復雜性，在不同的海域，不同的季節，影響大型底棲動物的環境因素有著相當大的差異。對于海洋大型底棲動物與環境因子之間關系的研究還需要長期的數據積累和繼續深入進行。

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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

浙江省海洋漁業資源可持續利用技術研究重點實驗室開放課題（01.269.2）

楊磊（1982-），男，山東臨沂人，碩士研究生，研究方向：海洋生物資源與環境.E-mail：1336823293@qq.com

王忠明（1974-），男，高級工程師，研究方向：漁業資源.E-mail：zhmwangrch@163.com