厦门湾大型底栖动物多样性指数空间分布及其与环境因子的关系

及其与环境因子的关系黄昆，陈岚，傅婷婷，黄智伟，陈 凯(1.福建海洋研究所，福建厦门361013；2.福建省海陆界面生态环境重点实验室，福建厦门361013)摘要：为研究厦门湾大型底栖动物生物多样性指数的空间分布状态，及其与环境因子的相关

性，于2012年8月对厦门湾海域大型底栖动物进行调查采样，对各站位种类数、多样性指 数Q、AZTI海洋生物指数AMBI和多变量AZTI海洋生物指数M - AMBI进行计算分析，并 利用SPSS软件计算各指数与环境因子间的相关关系。结果表明：调查海区大型底栖动物共 出现8门103种，各站位种类数平均值为11种，多样性指数Q平均值为2.328, AMBI平均 值为1.739，M - AMBI平均值为0.538。各站位种类数与有机碳、盐度、pH、溶解氧、化学

需氧量之间有显著或极显著相关关系。各站位AMBI与硫化物、盐度、石油类之间有显著或 极显著相关关系。各站位多样性指数Q和M - AMB值与硫化物、石油类、有机碳、盐度、

pH、溶解氧、化学需氧量间均存在显著或极显著相关关系。关键词：厦门湾海域；大型底栖动物；生物多样性；相关性分析中图分类号：X826 文献标识码：A 文章编号：1006 -5601(2019)04 -0293 -09大型底栖动物是指生活在海洋沉积物底内、

域、南部海域等组成，属于半封闭性河口海湾, 海域总面积约390 km2，海岸线蜿蜒曲折，全长 234 km+近些年，厦门湾沿岸城市经济迅速发

底表以及以水中生物和非生物体为依托并能被 0.5 mm孔径网筛所截留的底栖生态类群［1］，运

动能力不强，被广泛地用于指示其栖居环境质量 状况［2-4］+生物多样性是指在一定时间和一定地

展，海域污染日趋严重，底栖生物栖息地被破 坏［17］+本研究以厦门湾为研究区域，于2012年

夏季，在厦门湾各海域进行采样调查，分析厦门

区所有生物物种及其遗传变异和生态系统的总

称，是人类生存发展的物质基础。香农-威纳 (Shannon - Weever)多样性指数Q、AZTI海洋

湾大型底栖动物的生物多样性现状，以及其与环

境理化因子的相关关系，为厦门湾的可持续发展

生物指数AMBI和多变量AZTI海洋生物指数M

-AMBI是近年评价海洋环境使用较多的多样性 指数［5-16］+厦门岛四面环海，沿岸海域由同安

和环境管理提供科学依据。1材料与方法1.1野外调查与采样湾、马銮湾、西部海域、九龙江口海域、东部海

收稿日期：2019 -01-18基金项目：福建省科技厅省属公益类科研院所基本科研专项项目(2011R1006 -3).作者简介：黄昆(1983 -)，男，研究实习员，硕士，现主要从事海洋环境监测和评价工作.E-maf：

71731791@ qq. com294渔 业 研 究第41卷图1厦门湾大型底栖动物调查站位图Fig.1 Survey stations of macrobenthos 泊 Xiamen Bay本次调查于2012年8月在厦门湾海域布设

25个潮下带大型底栖动物取样站。站位分布图

执行［19-20］ +1-2数据处理见图1 +其中1 ~3号取样站位于同安湾顶部海 选取物种数S、香农-威纳(Shannon - Weaver)多样性指数Q、AMBI指数和M - AM-

域，4~10号取样站位于同安湾口与东海域交界 处，11-15号取样站位于高崎机场.辽排污口

BI指数计算大型底栖动物的多样性，利用SPSS

附近海域，16 -20号取样站位于厦门东海域， 21号取样站位于九龙江口海域，22~25号取样

软件的Pearson相关性分析计算各指数与各环境

因子间的相关关系。本文图片由Surfer软件

绘制。站位于杏林湾内。潮下带大型底栖动物采用面积 为0.20 mx0. 25 m (0. 05 m2 )的蚌式采泥器取

其中，香农-威纳(Shannon - Weaver)种

类多样性指数Q计算公式如下：Q =-$ (Ni/N) log (Ni/N)

c = 1S样，每站连续采集沉积物4斗。沉积物样经淘洗 后，用网目为0- 5 mm的筛网分选，分离出大型

底栖动物标本。各个样站的4个平行样装入一 瓶，用5%固定，并带回实验室进行大

(1)式中：Q——种类多样性指数；N—单位 面积样品中收集到各类动物的总个数；N——单

型底栖生物计数、称重和数据处理。底栖动物样

品的处理与分析均按《海洋调查规范》［18］的有关

规定进行，生物量采用样品的湿重表示。水质盐 度、pH、溶解氧数据，采用多功能水质监测仪 YSI6600现场测量，化学需氧量采用碱性高3酸

位面积样品中第i种动物的个数；S——收集到

的动物种类数。式(1)表明底栖动物种类越多，Q值越

大，水质或底质越好；反之，种类越少，Q值越 小，水体或水质污染越严重AMBI指数计算公式如下：钾法测定。沉积物数据中，有机碳采用重6酸钾

氧化-还原容量法测定，硫化物采用碘量法测 定，石油类采用紫外分光光度法测定。水质和沉

AMBI = 2 (0 x%G1) + (1.5 x%G2) +

(3.0 x% G3) + (4. 5 x % G4) + (6.0 x%积物的采集、运输和保存依据《海洋监测规范》第4期G5) 3 /100

黄昆等：厦门湾大型底栖动物多样性指数空间分布及其与环境因子的关系(2)

295质量越差。式中：G1~G5代表软相沉积环境中依大型 底栖动物对污染耐受程度不同而划分的5个生态

2结果2.1多样性指数的空间分布组群⑷+AMBI值在0到7范围内波动，AMBI值越

2012年8月调查海区潮下带大型底栖动物

高，底栖群落受扰动程度越大，生态环境污染越 共出现103种，分属海绵动物门、刺胞动物门、

纽形动物门、环节动物门、软体动物门、节肢动

严重。M - AMBI指数采用了统计学中要素分析

物门、棘皮动物门以及脊索动物门8门。本次调

(Factor analysis,简称 FA )和判别分析(Dis-

criminant analysis,简称 DA)将 AMBI 指数、多

查中各站位底栖动物种类数有明显变化，分布区

间为1〜29种，平均为11种。其中位于东海域

样性指数Q和丰度指数有机融合起来。该指数 的16号取样站种类数最多，为29种，位于.辽

排污口附近的12号和位于杏林湾内的22号取样

计算方法与AMBI相似，从AZTI (西班牙渔业 与技术研究所)的网站(http://www.azti.es)上

可以下载到相应的应用软件和物组群落分类

站最少，均只有1种。各海区站位平均种类数以

东海域最多，为19种/站，其次是九龙江口海 域，为17种/站，同安湾口海域为12种/站，.

辽排污口附近海域为9种/站，杏林湾海域为4

目录。M - AMBI指数的取值数范围在0 ~ 1之间,

且M-AMBI值越接近1,则该点生态环境质量 种/站，同安湾顶部海域最低，平均种类数为3 种/站(图2) +2927越好；M - AMBI值越接近0,则该点生态环境252321191715131197531Fig.2Contour maps of macrobenthos species number in Xiamen Bay2012年8月调查海域大型底栖动物多样性 站位平均生物多样性指数Q以东海域最高，为 3.723 ,其次是同安湾口海域，为2.843，土隶辽

指数Q有明显的站位变化，各站位分布区间在

0 -4.457之间，平均值为2.328 +其中位于东

排污口海域为2.000 ,九龙江口海域为1.691,

海域的16号取样站多样性指数Q最高，为 4.457 ,位于.辽排污口附近的12号站和位于

杏林湾海域为1.424,同安湾顶部海域最低,

为 0.762 (图 3) +杏林湾内的22号取样站最低，均为0+各海区

296渔 业 研 究第41卷4..23.83.43.02.62.21.81.41.00.60.2图3厦门湾大型底栖动物等值线图Fig.3Contour maps of macrobenthos H ' in Xiamen Bay2012年8月调查海域大型底栖动物AMBI有 海区站位平均AMBI值以九龙江口海域最高，为 3-750,其次是同安湾顶海域，为2.085,.辽

明显的站位变化，分布区间在0.201 -4.500之

间，平均值为1-739+其中位于.辽排污口附近

排污口附近海域为1-930，杏林湾海域为1.888,

海域的12号取样站AMBI最高，为4.500,位于

同安湾口海域的4号取样站最低，为0.201+各东海域为1.614,同安湾口海域最低，为1.169 （图 4） +Fig.4Contour maps of macrobenthos AMBI 泊 Xiamen Bay2012年8月调查海域大型底栖动物M - AM- 海区站位平均M - AMBI值以东海域最高，为 0.738；其次是同安湾口海域，为0.620；.辽

BI有明显的站位变化，分布区间在0. 107-

0.967之间，平均值为0.538。其中东海域的16 排污口海域为0.486；九龙江口海域为0.431；

号取样站M - AMBI最高，为0.967,.辽排污

口附近海域的12号取样站最低，为0.107+各

杏林湾海域为0. 395 ；同安湾顶部海域最低，为

0.323 （图 5） +第4期黄昆等：厦门湾大型底栖动物多样性指数空间分布及其与环境因子的关系297图5厦门湾大型底栖动物M-AMBI等值线图Fig.5 Contour maps of macrobenthos M-AMBI in Xiamen Bay2.2多样性指数与环境因子的相关分析 子的相关关系，其中有机碳、硫化物和石油类为表1为各站位多样性指数，表2为各站位环

境理化因子数值，表3为各多样性指数与理化因沉积物参数，其它为水质参数。表1厦门湾大型底栖动物多样性Tab. 1 Species diversity of macrobenthos in Xiamen Bay站位 Station1种数S多样性QAMBI0.5632.9252.768M-AMBI3421.2990.45020.3660.6210.2570.2603480.9272.7283.2370.2010.5070.6370.668512140.71.2191.3031.125678122.9160.6190.6310.55811917153.1203.0963.8792.60101.9091.10.8680.72111120.660150.0004.5000.1070.3530.6230.68513141.2492.5001.0181113292.43.2551516170.70.5401.3134.4574.0840.9670.76618298渔 业 研 究第41卷续表1站位 Station18种数S211711多样性Q3.906AMBI1.435M-AMBI0.7820.6840.4910.43119203.6882.4782.0462.738212223171.6910.0003.7503.0001.1541.4001680.2020.5170.5360.3262.3162.4630.918242522.000表2厦门湾各取样站环境因子Tab. 2 Environmental factors of sample stations in Xiamen Bay站位 Station1234有机碳/%TOC1.270.320.54硫化物(10-6)S石油类(10-6)PH盐度SAL25.65酸碱度pH7.75溶解氧/( m[L)DO4.45化学需氧量/(m[L)COD10339361232.1741677525.9226.137.747.747.867.867.877.884.504.524.441.971.850.821.050.821087229.9229.7729.7629.9430.1030.5830.76543624.581.086781.040.820.994.704.865.165.425.471.170.7874083827.917.950.940.660.700.709100.710.630.80183012387.91111282 4512472 94929.3729.387.827.804.551.861.104.204.394.924.720.820.660.620.820.660.70131494742382753363929.4429.957.810.43677.877.818.028.047.901516171.140.330.500.620.5229.32.2032.341155.855.865.845.97181933.5531.1530.490.670.670.7078.04200.650.7715848458.007.705.935.1921222319.191.311.901.141.171.1515311631026826.9226.907.797.747.797.824.624.410.85242526.9427.124.634.731.271.331.172676第4期黄昆等：厦门湾大型底栖动物多样性指数空间分布及其与环境因子的关系299表3厦门湾大型底栖动物多样性与环境因子的相关分析Tab. 3 Correlation analysis of species diversity and enviroomental factors of macrobenthos a Xiamen Bay有机碳硫化物S石油类盐度酸碱度pH溶解氧化学需氧量TOC种数S多样性QPHns-0.423 *

SALDO0.739**0.722**ns0.631 **COD-0.570 * *-0.488 *

ns-0.496 *

ns0.440 *0.621 **-0.570 **-0.418*0.603 **-0.428 *0.709**ns-0.2 **ns-0.583 **AMBM-AMB0.570**-0.495*0.562**-0.500 *

0.586**0.652**注「在P<0. 05水平上显著，…在P<0. 01水平上显著,ns:无显著性相关+Notes: * correlation was significant at the 0. 05 level ； * * correlation was significant at the 0. 01 level ； ns ： no significant correla­tion.各站位种类数与硫化物、石油类之间无显著 强，陆源污染物被稀释较多，环境质量较好。同 安湾口位于同安湾与东海域交界之处，环境质量

介于二者之间。相关关系。与有机碳之间有极显著负相关关系；

与盐度之间有显著正相关关系；与pH之间有极 显著正相关关系；与溶解氧之间有极显著正相关

本次调查共采集记录到厦门湾大型底栖动物 8门103种。其中环节动物多毛类种类最多，其

关系；与化学需氧量之间有极显著负相关关系+各站位多样性指数Q与有机碳之间有显著 负相关关系；与硫化物之间有显著负相关关系；

次是软体动物。厦门湾大型底栖动物以体型小、

适应范围广、繁殖力强的r对策种为主，说明厦 门湾底栖生态环境退化情况比较明显[21]+各海

与石油类之间有显著负相关关系；与盐度之间有

极显著正相关关系；与pH之间有极显著正相关

区站位平均种类数分布趋势为东海域〉九龙江口

关系；与溶解氧之间有极显著正相关关系；与化 学需氧量之间有极显著负相关关系+各站位AMBI与有机碳、pH、溶解氧、化

海域〉同安湾口海域 >.辽排污口附近海域 > 杏 林湾海域 > 同安湾顶部海域。平均生物多样性指

数Q分布趋势为东海域 > 同安湾口海域 >.辽 排污口附近海域 > 九龙江口海域 > 杏林湾海域>

同安湾顶部海域。平均AMBI值分布趋势为九龙

学需氧量间均无显著相关关系。与硫化物之间有

极显著正相关关系；与石油类之间有极显著正相

关关系；与盐度之间有显著负相关关系。各站位M - AMBI与有机碳之间有显著负相

江口海域 > 同安湾顶海域 >.辽排污口附近海域

>杏林湾海域〉东海域>同安湾口海域。平均M

-AMBI值分布趋势为东海域 > 同安湾口海域>

关关系；与硫化物之间有显著负相关关系；与石 油类之间有显著负相关关系；与盐度之间有极显

.辽排污口附近海域 > 九龙江口海域 > 杏林湾海

著正相关关系；与pH之间有极显著正相关关

系；与溶解氧之间有极显著正相关关系；与化学

域〉同安湾顶部海域，M - AMBI分布趋势与多

样性指数Q分布趋势一致，因为M-AMBI的计 算与多样性指数Q有很大相关性。按照平均多

需氧量之间有极显著负相关关系。3讨论厦门湾海域中同安湾顶、杏林湾和.辽海域

均处于海湾内部，水动力交换较弱，且受到较强

样性指数Q来评价厦门海域的健康状况，东海

域为清洁海域，同安湾口和.辽排污口附近海域

为轻度污染海域，杏林湾和九龙江口海域为中度

污染海域，同安湾顶部海域为重度污染海域。按

程度的陆源排污影响，海域环境质量较差，尤其 照AMBI值来评价，除了九龙江口海域为轻度污

是湾顶离岸边较近站点和排污口附近站点。九龙

江口海域主要受到九龙江淡水和陆源排污汇入影 响，调查期间也受到航道疏浚工程的一定扰动影

染，其它海域皆为清洁海域。按照M - AMBI值

来评价，东海域和同安湾口海域为清洁海域，九 龙江口和.辽排污口附近海域为轻度污染海域,

响。东海域靠近外海，远离陆地，水动力交换较 杏林湾和同安湾顶部海域为中度污染海域。AM-

300渔 业 研 究第41卷BI指数的评价结果相对另两种指数偏高。种类

数和多样性指数Q以及M-AMBI值的空间分布 趋势表明，厦门湾海域环境总体为近岸较差、外

海较好，东海域的健康状况普遍好于各内湾，这

与人类活动影响的强度分布如各类陆源污染物的

汇入，以及海域水动力环境的好坏相一致。而

AMBI的分布趋势显示，从九龙江口往北往东延

伸，海域沉积环境逐渐好转。与理化因子的相关分析表明：多样性指数

Q和M - AMBI与各环境因子间相关关系均较

强，AMBI只与硫化物、盐度、石油类之间有显 著或极显著相关关系。种类数与有机碳、盐度、

pH、溶解氧、化学需氧量之间有显著或极显著

相关关系。其中有机碳、硫化物、石油类和化学

需氧量反映了水体的污染状况，盐度和pH—般

随着离岸距离增加而升高。多样性指数Q和M

-AMBI与各因子具有较强相关性，说明该指数

可以较好地反映环境压力。AMBI在本实验中与 环境因子关联性较差，且评价结果普遍偏高，无

法敏感地响应环境压力，说明其不适用于评价厦 门海域〔22] +香农-威纳生物多样性指数Q在国内外常 被用来描述生物群落的生态学特征，也常被用来

监测淡水、海水底栖生物群落结构的变化，被认 为能较好地评价水体的污染程度，在我国一直被

广泛应用。M - AMBI充分考虑到群落结构状况 的好坏以及各个物种的环境敏感程度，可以有效 地评价河口和近岸海域软底质底栖生态质量状

况。在本次实验中，两种指数与环境因子呈现较

强相关性，可较敏感地响应厦门湾海域环境的空

间变化，很好地指示海域沉积环境和水体富营养 化的压力变化，较为适合在本研究区域使用。参考文献：[1 ] Haeckel E. Anthropogenic oder Entwickelungsge-

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Bay and its relationship with environmental factorsHUANG Kun, CHEN Lan, FU Tingting, HUANG Zhiwei, CHEN Kai(1. Fujian Institute of Oceanoaraphy, _amen 361013 , China；2. Fujian Provincial Joint Key Laborator of Maane Environmental Science, Xiamen 361013 , China)Abstract: In order to study the spatial distribution of biodiversity factorr of macrobenthos in Xiamen Bay and the covelation with environmental ictorr, the investigation and sampling of macrobenthos in Xiamen Bay were

conducted in August 2012. The species numbee, diversity index Q, AZTI Marine bioloaicai index AMBI and multi - vvriabia AZTI Marina bioloaicai index M - AMBI were calculated and analyzed, and the covela­

tion between each index and environmental factoio was calculated using SPSS software. The results showedthattheeeweee103 1pecoe on 8 phyaaon the1ueeeyaeea, woth theaeeeage1pecoe numbeeateach 1tatoon wa1

11, the averaae diversity indea Hf was 2- 328, the average AMBI was 1. 739, and the averaae M - AMBI was 0. 538. There was a sign/lcant or extremely significant 0x010； between the number of species at each

station and TOC, salinity, pH, DO and COD, and a sign/icant or extremely sign/icant covelation between AMBIand suaiode, saaonotyand peteoaeum hyd eoca eb ons. The d oee es oty ondex Q and M -AMBIoieach sta­

tion were significantly or extremely significantly covelated with suSidas, petroleum hydrocarbons, oraanic

carbon, salinity, pH, d/solved oxyyen and chemical oxyyen demand.Key words: Xiamen Bay ； macrobenthos ； biodiversity; covelation analysis