1、第4 5卷 第3期2 0 2 3年 6月海 洋 湖 沼 通 报T r a n s a c t i o n s o f O c e a n o l o g y a n d L i m n o l o g yV o l.4 5 3J u n.,2 0 2 3昌黎黄金海岸国家级自然保护区大型底栖动物次级生产力及其影响因子杨 悦,王汉极,崔 泽,于 洋,朱浩然,刘宪斌*(天津科技大学 天津市海洋环境保护与修复技术工程中心,天津 3 0 0 4 5 7)摘 要:根据2 0 1 8年和2 0 1 9年春、夏两季在昌黎黄金海岸国家级自然保护区监测到的大型底栖动物资料,研究了该保护区大型底栖动物次级生产力及其
2、与环境因子的关系。结果表明,2 0 1 8年和2 0 1 9年分别监测到大型底栖动物1 1 9种和8 3种,年均栖息密度分别为1 5 1 4.3 8 i n d./m2和1 4 4 4.2 4 i n d./m2,年均生物量分别为7 8.9 6 g/m2和2 0 5.2 2 g/m2。2 0 1 8年年均次级生产力为1.2 3 g(A F DW)/(m2a),2 0 1 9年年均次级生产力为3.6 8 g(A F DW)/(m2a)。相关性分析表明,沉积物中值粒径和溶解氧是影响次级生产力的主要因素。估算2 0 1 8年和2 0 1 9年整个保护区海域年次级生产力分别为1 4 2 4.7 5 t
3、(湿重)和4 2 6 2.6 7 t(湿重)。关键词:大型底栖动物;次级生产力;昌黎黄金海岸;环境因子中图分类号:X 8 3 5 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 3-6 4 8 2(2 0 2 3)0 3-0 6 9-0 7D O I:1 0.1 3 9 8 4/j.c n k i.c n 3 7-1 1 4 1.2 0 2 3.0 3.0 1 0引 言大型底栖动物作为海洋生态系统的重要组成部分,对水体的物质循环、能量交换和信息传递具有重要的作用1。研究大型底栖动物次级生产力不仅可以了解生态系统中的物质和能量循环,同时也对海洋资源开发利用和海洋环境保护具有重要意义2。大型底栖动物次级生产
4、力的研究最早是由国外学者B o y s e n和J e n s e n开始的,他们利用大型底栖生物的生产量,以减员累计的方法估算了大型底栖动物次级生产力。为了进行精准的计算,而后众多学者又创造了P/B系数法、体长频率法、最大生物量法等3-4。其中,1 9 9 0年B r e y5学者提出的次级生产力经验公式,受到广大学者的关注。2 0 0 0年国内学者于子山等6利用经验公式探究了渤海海域大型底栖动物次级生产力。此后,杜永芬等7、李少文等8、纪莹璐等9、李轶平等2学者先后对辽东湾、胶州湾以及潮间带等区域大型底栖动物次级生产力进行了研究。为了追求更精确的估算结果,在大量基础数据的累计下经验公式逐渐
5、发展为估算模型,根据不同海域的生境类型,从而选择不同的估算方法。因研究区域为保护区,水质生态环境较好,优势种群明显,所以本文借鉴了B r e y学者的估算模型,按照海域内分布较多的不同种群生物分别计算其次级生产力,从而估算出研究区域的次级生产力。河北昌黎黄金海岸国家级自然保护区位于河北省东北部秦皇岛市昌黎县沿海。海域总面积2 0 8.5 k m2,其中海域核心区7 0.5 0 k m2,缓冲区1 3 8 k m2。该保护区内拥有丰富的海洋生物资源,同时也是国家二级保护动物文昌鱼的栖息地1 0。保护区内多条季节性淡水河流汇入和周边大量海水养殖基地产生的饵料残渣等,给保护区海域生态环境造成了严峻的
6、威胁。因此,近年来有不少学者对该保护区海域大型底栖动物群落进行了调查,希望通过生物群落变化来探知海域环境的潜在变化,如韩志杰等1 1、郭兴 基金项目:天津市自然科学基金(1 8 J C QN J C 7 9 0 0 0);天津市“1 3 1”创新型人才团队建设项目(2 0 1 8 0 3 1 4);天津市教委“十三五”高校“创新团队培养计划”项目(T D 1 3-5 0 1 1)第一作者简介:杨悦(1 9 9 4),男,硕士,主要从事环境材料与生态修复研究。E-m a i l:7 9 8 1 2 8 3 4 2q q.c o m*通信作者:刘宪斌(1 9 6 4),男,教授,主要从事海洋环境调
7、查与评价、污染环境修复原理与技术研究。E-m a i l:8 1 2 5 3 5 6 3 9 q q.c o m 收稿日期:2 0 2 0-0 9-1 47 0 海 洋 湖 沼 通 报2 0 2 3 年然等1 2、张月明等1 3、赵志楠等1 4。但是,关于昌黎黄金海岸国家级自然保护区海域大型底栖动物次级生产力的研究却鲜有报道,鉴于此,本文利用2 0 1 8年和2 0 1 9年春、夏两季在该保护区进行的生态环境监测数据,初步探究了大型底栖动物次级生产力及其与环境因子之间的关系,旨在从次级生产力角度探知底栖动物群落变化,为该保护区管理处精准施策提供科学依据。图1 昌黎黄金海岸国家级自然保护区监测站
8、位分布图F i g.1 D i s t r i b u t i o n o f m o n i t o r i n g s t a t i o n s i n C h a n g l i G o l d C o a s t N a t i o n a l N a t u r e R e s e r v e1 材料与方法1.1 监测时间及方法于2 0 1 8年和5月(春季)、8月(夏季),2 0 1 9年5月(春季)、8月(夏季)对保护区进行监测。每次监测设置站位1 4个,其中4-1 0号位于保护区核心区,其余站位位于保护区缓冲区(图1)。按照 海洋监测规范(G B 1 7 3 7 8.5-2
9、0 0 7)和 海洋监测规范(G B 1 7 3 7 8.7-2 0 0 7)1 5-1 6,在每个监测站位使用抓斗式采泥器进行4次采样,取样面积为0.3 6 m2,并使用0.5 mm孔径的筛网进行冲洗过滤。将采集到的大型底栖动物用5%的甲醛溶液固定,带回实验室进行鉴定、称重、计数。1.2 数据分析大型底栖动物次级生产力采用B r e y5,1 7模型经验公式:l gP=a+b1l gB+b2l gW(1)表1 B r e y经验公式中不同种群大型底栖动物系数值T a b l e 1 V a l u e s o f m a c r o b e n t h o s c o e f f i c i
10、 e n t o f d i f f e r e n t p o p u l a t i o n s i n B r e y e m p i r i c a l f o r m u l a类群 系数a 系数b1 系数b2 多毛类 P o l y c h a e t a-0.0 1 81.0 2 2-0.1 1 6软体动物 M o l l u s c a-0.5 9 11.0 3 0-0.2 8 3甲壳动物 C r u s t a c e a-0.6 1 41.0 2 2-0.3 6 0其他类 O t h e r s-0.4 7 31.0 0 7-0.2 7 4式中,P为 大 型 底 栖 动 物
11、 年 均 次 级 生 产 力 g(A F DW)/(m2a);B为大型底栖动物年均去灰干重g(A F DW)/m2;W为大型底栖动物个体平均去灰干重g(A F DW)/个。按照大型底栖动物生物量湿重的9/5 0转化为去灰干重(a s h-f r e e d r y w e i g h t,A F DW)。大型底栖动物不同类群经验公式系数如表1所示。计算不同类群大型底栖动物的年均去灰干重和年均个体去灰干重,按照不同系数的经验公式逐种计算不同种群年均次级生产力,所有种群大型底栖动物次级生产力之和即为该监测站位年均次级生产力。利用E x c e l软件进行次级生产力数据处理,利用S P S S 1
12、7.0(I BM公司)软件进行P e a r s o n相关性分析8,利用A r c G I S 1 0.2(E S R I公司)软件绘制大型底栖动物次级生产力平面分布图。2 结果与分析2.1 大型底栖动物物种组成昌黎黄金海岸自然保护区监测到的大型底栖动物主要由环节动物、软体动物、节肢动物、脊索动物、棘皮动物和螠虫动物等组成。2 0 1 8年共鉴定大型底栖动物1 1 9种。其中,环节动物5 8种,占4 8.7 4%,软体动物3 2种,占2 6.8 9%,节肢动物1 9种,占1 5.9 7%。2 0 1 9年共鉴定到大型底栖动物8 3种。其中,环节动物3 3种,占3 9.7 6%,软体动物3 0
13、种,占3 6.1%,节肢动物1 1种,占1 3.2 5%。2 0 1 8年均总生物量为7 8.9 6 g/m2,其中,脊索动物最多,为2 2.0 8 g/m2,环节动物次之,为1 7.3 4 g/m2,螠虫动物最少,为0.4 2 g/m2;2 0 1 9年均总生物量为2 0 5.2 2 g/m2,脊索动物最多,为7 8.3 5 g/m2,软体动物次之,为3 7.3 2 g/m2,刺胞动物最少,为0.5 1 g/m2(图2)。3期昌黎黄金海岸国家级自然保护区大型底栖动物次级生产力及其影响因子7 1 2 0 1 8年均总栖息密度1 5 1 4.3 8 i n d./m2,其中环节动物最多,为5 9
14、 0.6 9 i n d./m2,脊索动物次之,为5 4 2.1 3 i n d./m2,螠虫动物最少,为1.3 9 i n d./m2;2 0 1 9年均总栖息密度1 4 4 4.2 4 i n d./m2,其中脊索动物最多1 1 2 0.9 8 i n d./m2,环节动物次之1 3 9.7 0 i n d./m2,纽形动物最少为5.0 9 i n d./m2(图3)。图2 大型底栖动物年均生物量F i g.2 A n n u a l a v e r a g e b i o m a s s o f m a c r o b e n t h o s图3 大型底栖动物年均栖息密度F i g.3
15、A n n u a l a v e r a g e h a b i t a t d e n s i t y o f m a c r o b e n t h o s2.2 大型底栖动物次级生产力时空变化由表2可知,2 0 1 8年大型底栖动物年平均栖息密3号站位度最高,为1 8 2.8 8 i n d./m2,6号站位最低,为4 7.2 2 i n d./m2。年均去灰干重最高为4号站位3.1 7 g(A F DW)/m2,最低为8号站位0.2 0 g(A F DW)/m2。次级生产力与年均生物量情况相同,最高为4号站位2.8 1 g(A F DW)/(m2a),最低为8号站位0.3 2 g(A
16、 F DW)/(m2a)(图4)。2 0 1 9年大型底栖动物年平均栖息密度最高出现在1 2号站位,为3 5 2.7 7 i n d./m2,最低为1 3号站位1 8.0 6 i n d./m2。年均去灰干重1 4号站位最高为6.2 0 g(A F DW)/m2,最低为1 3号站位0.2 9 g(A F DW)/m2。次级生产力1 2号站位最高,为8.2 8 g(A F DW)/(m2a),1 3号站位最低,为0.4 2 g(A F DW)/(m2a)(图5)。表2 2 0 1 8年和2 0 1 9年昌黎近岸海域各站位大型底栖动物次级生产力与P/B值T a b l e 2 S e c o n d a r y p r o d u c t i o n a n d P/B v a l u e o f m a c r o b e n t h o s i n C h a n g l i c o a s t w a t e r s b e t w e e n 2 0 1 8 a n d 2 0 1 9站位年均栖息密度(i n d./m2)年均去灰干重g(A F DW)/m2次级生产力g(A F D
