姚啟學(xué)， 宋偉華， 蔡厚才， 王 飛

(浙江海洋學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院，浙江省海洋漁業(yè)裝備技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江舟山 316022)

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基于ArcGIS的南麂列島潮間帶大型底棲藻類(lèi)研究

姚啟學(xué)， 宋偉華*， 蔡厚才， 王 飛

(浙江海洋學(xué)院水產(chǎn)學(xué)院，浙江省海洋漁業(yè)裝備技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江舟山 316022)

根據(jù) 2013 年 11月(秋)和2014年2 月(冬)、5 月(春)、8 月(夏)在南麂列島海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶調(diào)查所獲大型底棲藻類(lèi)數(shù)據(jù)，對(duì)南麂列島海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶大型底棲藻類(lèi)的種類(lèi)組成、數(shù)量分布、優(yōu)勢(shì)種以及多樣性進(jìn)行研究。將調(diào)查數(shù)據(jù)整理并錄入到南麂列島生物多樣性地理信息系統(tǒng)，使用ArcGIS軟件繪制南麂列島潮間帶調(diào)查斷面分布圖、藻類(lèi)生物量分布圖和調(diào)查斷面藻類(lèi)多樣性指數(shù)專(zhuān)題圖。使用ArcGIS軟件進(jìn)行距離分析和地形分析，并分別結(jié)合藻類(lèi)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，調(diào)查斷面與南麂島之間的距離和調(diào)查斷面春季生物量之間存在弱相關(guān)關(guān)系，而與生物多樣性指數(shù)之間不存在相關(guān)關(guān)系。除在10°～20°坡度范圍內(nèi)調(diào)查斷面的生物量異常外，生物量隨著坡度的增加而減少，并且藻類(lèi)的群落結(jié)構(gòu)隨著坡度的改變而發(fā)生變化；就全年潮間帶大型底棲藻類(lèi)生物量而言，陰坡坡向藻類(lèi)生物量>陽(yáng)坡坡向藻類(lèi)生物量>半陽(yáng)坡坡向藻類(lèi)生物量>半陰坡坡向藻類(lèi)生物量，并且不同坡向的大型底棲藻類(lèi)生物量隨季節(jié)的變化程度存在明顯差異。

地理信息系統(tǒng)；大型底棲藻類(lèi)；生物多樣性

南麂列島國(guó)家級(jí)海洋自然保護(hù)區(qū)是海洋生物“南種北移，北種南移”的資源庫(kù)，在海洋生態(tài)中有著極其重要的研究?jī)r(jià)值。南麂列島潮間帶大型藻類(lèi)資源豐富，國(guó)內(nèi)相關(guān)單位和科研人員也做了大量研究。結(jié)合歷史研究資料可知，近20年來(lái)隨著全球氣候變暖，加上人為活動(dòng)的影響，南麂列島潮間帶大型藻類(lèi)自然資源已經(jīng)出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，海藻生物多樣性下降明顯。針對(duì)這種情況，通過(guò)科學(xué)而全面的資源調(diào)查掌握南麂列島潮間帶大型藻類(lèi)的時(shí)空分布格局，并以高效合理的方式存儲(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)和直觀靈活的表現(xiàn)形式展示調(diào)查成果，為其資源修復(fù)和管理決策提供科學(xué)依據(jù)已成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。

筆者根據(jù)2013年11月(秋)、2014年2月(冬)、2014年5月(春)和2014年8月(夏)在南麂列島主要島礁區(qū)(大擂島、大山腳、國(guó)姓岙、后麂山、火焜岙、龍船礁、馬祖岙、破嶼、三盤(pán)尾、山角寮、上馬鞍東南、上馬鞍西北、下馬鞍、小柴嶼、朱嶼)潮間帶15個(gè)斷面調(diào)查數(shù)據(jù)，定量分析南麂列島潮間帶大型藻類(lèi)的種類(lèi)組成、數(shù)量分布、優(yōu)勢(shì)種、多樣性等，并運(yùn)用ArcGIS軟件對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和制圖，以了解潮間帶大型藻類(lèi)時(shí)空分布上的變化，為資源修復(fù)和管理決策提供科學(xué)依據(jù)；此外，結(jié)合南麂列島物多樣性地理信息系統(tǒng)(NIBGIS)中基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS軟件計(jì)算各調(diào)查斷面和南麂島的距離，分析潮間帶大型藻類(lèi)的生物量及多樣性與距離南麂島位置遠(yuǎn)近的相關(guān)關(guān)系，由于南麂列島人類(lèi)的活動(dòng)主要集中在南麂島及其周?chē)Ｓ颍绻忻黠@的相關(guān)關(guān)系則可以初步判斷人類(lèi)活動(dòng)是影響南麂列島潮間帶大型藻類(lèi)空間分布的重要因素；借助南麂列島等高線、等深線和高程點(diǎn)圖層數(shù)據(jù)，建立DEM(數(shù)字高程模型)，獲取各調(diào)查斷面的地形信息，提取各調(diào)查斷面的坡度和坡向數(shù)據(jù)，研究坡度和坡向?qū)δ削淞袓u潮間帶大型藻類(lèi)的影響。

1　研究方法

1.1數(shù)據(jù)來(lái)源及數(shù)據(jù)支持藻類(lèi)數(shù)據(jù)源自2013年11月(秋)、2014年2月(冬)、2014年5月(春)和2014年8月(夏)在南麂列島海洋自然保護(hù)區(qū)開(kāi)展的潮間帶資源調(diào)查中獲得的潮間帶藻類(lèi)資源資料。

距離量算、制圖以及建立DEM(數(shù)字高程模型)所用的地理信息圖層數(shù)據(jù)來(lái)源于南麂列島生物多樣性地理信息系統(tǒng)中的地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)單位為國(guó)家海洋局第二海洋研究所，使用及更新管理單位為南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)管理局；距離量算，制圖及建立DEM提取坡度、坡向數(shù)據(jù)所使用的軟件為ArcGISDesktop9.3，提供單位為南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)管理局。

1.2調(diào)查斷面分別在南麂列島的大擂島、大山腳、大山腳礫石灘、國(guó)姓岙、后麂山、火焜岙、龍船礁、馬祖岙、破嶼、三盤(pán)尾、三角寮、上馬鞍東南、上馬鞍西北、下馬鞍、小柴嶼、竹嶼各布設(shè)1條斷面(圖1)。

圖1　南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶調(diào)查斷面Fig.1　Sampling sectionsof intertidal zone in Nanji islands marine nature reserve

1.3數(shù)據(jù)處理多樣性指數(shù)采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的計(jì)算公式[1-3]，均勻度指數(shù)采用Pielou指數(shù)的計(jì)算公式[3-4]，豐富度指數(shù)采用Margalef指數(shù)的計(jì)算公式[3，5]，各計(jì)算公式如下：

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：

(2)

Pielou均勻度指數(shù)：J′=H′lnS

(3)

Margalef豐富度指數(shù)：D=(S-1)lnN

(4)

式中，H′為藻類(lèi)種類(lèi)多樣性，S為藻類(lèi)總種類(lèi)數(shù)，ni為大型藻類(lèi)物種i的生物量，N為各斷面中所有大型藻類(lèi)的生物量，J′為藻類(lèi)種類(lèi)均勻度，D為藻類(lèi)豐富度。

2　地理信息系統(tǒng)中距離定義及坡度、坡向提取

2.2坡度和坡向的計(jì)算方法坡度(Slope)是地表單元陡緩的程度，其計(jì)算公式為：

α=arctan(h/l)

(5)

式中，α為坡度值，h為坡面的垂直距離，l為坡面的水平距離。

坡向(Aspect)是指坡面法線在水平面上投影的方向。坡向的描述共有定量和定性2種方式。定量描述方式是以坡面法線在水平面上的投影與正東方的水平夾角，其中正北方為0°(360°)，順時(shí)針遞增，正東方為90°，正南方為180°，正西方為270°。定性描述又可以分為四方向法和八方向法。四方向法包括陽(yáng)坡(定量135°～225°)、半陽(yáng)坡(定量90°～135°和225°～270°)、陰坡(定量45°～315°)和半陰坡(定量45°～90°和270°～315°)；八方向法則可以分為東、東南、西、西北、南、西南、北、東北8個(gè)方向。

3　基于GIS的藻類(lèi)時(shí)空分布分析

3.1生物量的時(shí)空變化從圖2可以看出，各斷面大型底棲藻類(lèi)生物量分布具有明顯的差異，且季節(jié)性變化明顯。大型底棲藻類(lèi)生物量最高的斷面是大擂島，其平均生物量接近670g/m2；其次分別是竹嶼、三盤(pán)尾和小柴嶼，平均生物量介于300～400g/m2；斷面生物量明顯少于其他斷面的主要有國(guó)姓岙、火焜岙和處于核心區(qū)的破嶼，平均生物量少于20g/m2，其中國(guó)姓岙平均生物量不足3g/m2，這3個(gè)斷面的秋冬季平均生物量大多為0。整體來(lái)看，根據(jù)各斷面位置和平均生物量可以將斷面分為3個(gè)部分：南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)東部潮間帶斷面(大擂島、后麂山、竹嶼、三盤(pán)尾、小柴嶼)、中部潮間帶斷面(國(guó)姓岙、火焜岙、山角寮、龍船礁、馬祖岙、大山腳、破嶼)、西部潮間帶斷面(上馬鞍東南、上馬鞍西北、下馬鞍)，3個(gè)部分?jǐn)嗝嬖孱?lèi)的平均生物量從大到小依次為東部潮間帶藻類(lèi)生物量、西部潮間帶藻類(lèi)生物量、中部潮間帶生物量。

圖2　南麂列島潮間帶不同斷面大型底棲藻類(lèi)的生物量分布Fig.2　Biomass distribution of macroalgae in different sections in Nanji islands marine nature reverse

從季節(jié)來(lái)看，春季南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶大型底棲藻類(lèi)生物量最高，15條斷面春季的大型底棲藻類(lèi)平均生物量為328.74g/m2；其次是秋季，平均生物量為211.15g/m2；冬季斷面大型底棲藻類(lèi)平均生物量接近秋季，為210.74g/m2；夏季斷面大型底棲藻類(lèi)平均生物量最少，為151.28g/m2，不到春季平均生物量的50%。

3.2多樣性分析從圖3可以看出，Shannon-Winner多樣性指數(shù)(H′)春季最高值出現(xiàn)在大擂島斷面，最低值出現(xiàn)在大山腳斷面。南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶春季H′最高的4個(gè)斷面為大擂島、后麂山、龍船礁和馬祖岙，都在核心保護(hù)區(qū)；夏季H′的最大值出現(xiàn)在小柴嶼，并且小柴嶼夏季H′成為該斷面4個(gè)季節(jié)中的最大值，這與其他14個(gè)斷面(春季為最大值)是不同的；秋季H′的最大值同樣出現(xiàn)在大擂島，龍船礁、上馬鞍西北和后麂山H′值同樣高于其他斷面；冬季H′的最大值出現(xiàn)在上馬鞍西北，其次是山角寮，大山腳、國(guó)姓岙、火焜岙和破嶼由于定量采集中沒(méi)有采集到藻類(lèi)，因此H′為0。

Margalef豐富度指數(shù)(D)的時(shí)空分布的主要特點(diǎn)是在大多數(shù)斷面春季的Margalef豐富度指數(shù)明顯高于其他季節(jié)，但是在小柴嶼和破嶼夏季Margalef豐富度指數(shù)高于其他季節(jié)，并且明顯高于夏季其他斷面。南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶藻類(lèi)Margalef豐富度指數(shù)(D)的時(shí)空分布如圖4所示。南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶藻類(lèi)Pielou均勻度指數(shù)(J′)的時(shí)空分布如圖5所示。

圖3　南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶藻類(lèi)群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)的時(shí)空分布Fig.3　The spatial and temporal distribution of marco-algae Shannon-Wiener index (H′ ) of Nanji islands marine nature reserve

圖4　南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶藻類(lèi)群落Margalef豐富度指數(shù)(D)的時(shí)空分布Fig.4　The spatial and temporal distribution of marco-algae Margalef index (D) of Nanji islands marine nature reserve

圖5　南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶藻類(lèi)群落Pielou均勻度指數(shù)(J′)的時(shí)空分布Fig.5　The spatial and temporal distribution of marco-algae Pielou index (J′)of Nanji islands marine nature reserve

4　人類(lèi)活動(dòng)對(duì)大型藻類(lèi)的影響分析

4.1最近距離和質(zhì)心距離的求解由于南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)人類(lèi)活動(dòng)(生活生產(chǎn)和旅游)主要集中在南麂島上的行政村及其周?chē)?，大擂島和竹嶼島內(nèi)行政村的村民大多生活在內(nèi)陸，但戶(hù)口在行政村內(nèi)，因此在研究時(shí)需要將這2個(gè)島內(nèi)村莊的影響去除。在計(jì)算最近距離和質(zhì)心距離時(shí)，在行政村點(diǎn)圖層中將大擂島內(nèi)的大擂山村和竹嶼島內(nèi)的竹嶼村刪除。任一調(diào)查斷面到南麂島內(nèi)行政村的歐氏空間距離的最小值就是該調(diào)查斷面和行政村之間的最近距離；任一調(diào)查斷面到所有行政村的質(zhì)量中心(幾何中心)之間的歐氏空間距離就是該調(diào)查斷面和行政村之間的質(zhì)心距離。該部分?jǐn)?shù)據(jù)處理及距離量算使用ArcGIS軟件完成，各調(diào)查斷面和行政村之間的最近距離和質(zhì)心距離結(jié)果如表1所示。

表1　調(diào)查斷面和行政村之間的距離

4.2最近距離與大型底棲藻類(lèi)的相關(guān)性為了定量分析南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)各潮間帶調(diào)查斷面大型底棲藻類(lèi)與人類(lèi)活動(dòng)的相關(guān)性，選取春季各調(diào)查斷面大型底棲藻類(lèi)生物量以及生物多樣性指數(shù)(春季生物量以及藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)明顯高于其他季節(jié)，更具代表性)，進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析，相關(guān)性關(guān)系采用Pearson相關(guān)系數(shù)(r)進(jìn)行量化。Pearson相關(guān)系數(shù)(r)的取值范圍為-1～1；當(dāng)r大于1時(shí)，2個(gè)變量之間呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)r小于1時(shí)，2個(gè)變量之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；當(dāng)r等于-1或1時(shí)，2個(gè)變量之間呈完全相關(guān)；當(dāng)r等于0時(shí)，2個(gè)變量之間完全不相關(guān)；當(dāng)0<丨r丨≤0.3時(shí)，2個(gè)變量之間呈微弱相關(guān)，可以認(rèn)為不相關(guān)；當(dāng)0.3<丨r丨≤0.5時(shí)，2個(gè)變量之間呈低度相關(guān)；當(dāng)0.5<丨r丨≤0.8時(shí)，2個(gè)變量之間呈顯著相關(guān)；當(dāng)0.8<丨r丨<1時(shí)，2個(gè)變量之間高度相關(guān)[6]。

各調(diào)查斷面到行政村最近距離與春季各調(diào)查斷面大型底棲藻類(lèi)生物量的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)為0.444，與春季各調(diào)查斷面Shannon-Wiener多樣性指數(shù)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)為0.052，與春季各調(diào)查斷面Pielou均勻度指數(shù)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)為0.110，與春季各調(diào)查斷面Margalef豐富度指數(shù)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)為-0.204。調(diào)查斷面到行政村的最近距離與春季調(diào)查斷面大型底棲藻類(lèi)生物量之間存在低度相關(guān)，而與群落多樣性指數(shù)之間存在微弱相關(guān)關(guān)系。

4.3質(zhì)心距離與大型底棲藻類(lèi)的相關(guān)性分析南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)各潮間帶調(diào)查斷面大型底棲藻類(lèi)與質(zhì)心距離之間的相關(guān)性分析表明，各調(diào)查斷面到行政村質(zhì)心距離與春季各調(diào)查斷面大型底棲藻類(lèi)生物量之間的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)為0.442，與春季各調(diào)查斷面Shannon-Wiener多樣性指數(shù)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)為0.036，與春季各調(diào)查斷面Pielou均勻度指數(shù)的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)為0.068，與春季各調(diào)查斷面Margalef豐富度指數(shù)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)為-0.208。此結(jié)果與最近距離和春季各調(diào)查斷面大型底棲藻類(lèi)生物量之間的Pearson相關(guān)系數(shù)(r)計(jì)算結(jié)果高度相似，說(shuō)明在南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)分別使用最近距離和質(zhì)心距離進(jìn)行人類(lèi)活動(dòng)對(duì)大型底棲藻類(lèi)的影響的研究結(jié)果相同。

5　地形因素對(duì)大型底棲藻類(lèi)空間分布的影響

5.1TIN的建立及坡度、坡向提取在陸地上，地形通過(guò)地貌過(guò)程直接對(duì)植被產(chǎn)生作用，并可以通過(guò)地形起伏變化控制資源因子的空間再分配，間接影響陸地植物群落[7]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)地形因素與陸地植物群落之間的關(guān)系進(jìn)行了廣泛研究[8-14]，但是地形因素對(duì)潮間帶大型底棲藻類(lèi)影響的研究在國(guó)內(nèi)較少報(bào)道。該研究使用ArcGIS軟件根據(jù)現(xiàn)有高程數(shù)據(jù)創(chuàng)建南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)數(shù)字高程模型，根據(jù)數(shù)字高程模型生成坡度和坡向?qū)ｎ}圖，提取不同斷面的坡度和坡向數(shù)據(jù)，分析坡度、坡向?qū)δ削淞袓u國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶大型底棲藻類(lèi)的影響。

研究地形因素對(duì)大型底棲藻類(lèi)空間分布的影響要盡可能去除無(wú)關(guān)因素對(duì)研究結(jié)果的影響，分布在南麂島周?chē)遍g的國(guó)姓岙、三角寮和火焜岙調(diào)查斷面帶受附近行政村人類(lèi)活動(dòng)的影響明顯，因此在研究地形因素對(duì)大型底棲藻類(lèi)空間分布的影響時(shí)將不考慮這3個(gè)調(diào)查斷面的數(shù)據(jù)。

根據(jù)坡度和坡向柵格圖層分別提取調(diào)查斷面所在地理位置的坡度、坡向數(shù)據(jù)，結(jié)果如表2所示。坡度使用角度表示，在存儲(chǔ)坡度的柵格圖層上進(jìn)行坡度等級(jí)劃分時(shí)，坡度為10°為1個(gè)等級(jí)，共分為4個(gè)等級(jí)： 0°～10°、10°～20°、20°～30°、30°～40°；ArcGIS軟件生成的坡向柵格數(shù)據(jù)使用定量法描述，并使用八方向法根據(jù)柵格數(shù)值進(jìn)行分類(lèi)，根據(jù)調(diào)查斷面所處柵格的坡向數(shù)值使用四方向法定性描述。該研究調(diào)查斷面所處地理位置的坡度和坡向不是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)測(cè)量獲取，而是通過(guò)手持GPS接收機(jī)記錄調(diào)查斷面坐標(biāo)值，后期結(jié)合ArcGIS軟件空間分析功能求出對(duì)應(yīng)調(diào)查斷面的坡度和坡向。手持GPS接收機(jī)誤差范圍通常在10m左右，加之部分調(diào)查斷面周?chē)匦?比如陡峭的山坡)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的阻礙作用，造成獲取的部分調(diào)查斷面地理位置誤差較大。為了減小誤差對(duì)研究的影響，分別將坡度圖層、坡向圖層與島嶼圖層、等高線圖層、潮間帶圖層、調(diào)查斷面圖層進(jìn)行疊加分析，判斷調(diào)查斷面地理位置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。對(duì)于存在明顯地理位置錯(cuò)誤的調(diào)查斷面坡度和坡向數(shù)據(jù)，使用該調(diào)查斷面臨近海岸線的多個(gè)柵格單元的平均值代替。

表2　各調(diào)查斷面的坡度和坡向

5.2大型底棲藻類(lèi)對(duì)坡度的響應(yīng)由表2可知，坡度范圍在0°～10°的調(diào)查斷面分別為大擂島、龍船礁、三盤(pán)尾和竹嶼，除了龍船礁調(diào)查斷面生物量較低(龍船礁4個(gè)季度的生物量平均值為207.83g/m2)外，其余3個(gè)調(diào)查斷面生物量均超過(guò)300g/m2,大擂島生物量更是超過(guò)了600g/m2，這4個(gè)調(diào)查斷面的四個(gè)季度生物量平均值為383.65g/m2；坡度范圍在10°～20°的調(diào)查斷面分別為后麂山、馬祖岙、破嶼和上馬鞍東南共4個(gè)調(diào)查斷面，生物量平均值為152.51g/m2，其中上馬鞍東南調(diào)查斷面生物量明顯高于其他3個(gè)調(diào)查斷面的生物量，其4個(gè)季度生物量的平均值接近300g/m2，破嶼調(diào)查斷面生物量顯著低于其他3個(gè)調(diào)查斷面生物量，4個(gè)季度生物量的平均值不足20g/m2；坡度范圍在20°～30°的調(diào)查斷面分別為上馬鞍西北、下馬鞍和小柴嶼共3個(gè)調(diào)查斷面，4個(gè)季度生物量平均值為276.07g/m2；大山腳調(diào)查斷面所處位置的地形比較陡峭，其坡度范圍為30°～40°，4個(gè)季度生物量的平均值為176.46g/m2。整體來(lái)看，大型底棲藻類(lèi)生物量隨著坡度的增加呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，但是坡度范圍在10°～20°內(nèi)的調(diào)查斷面生物量都不是很豐富，造成這一現(xiàn)象的原因還有待進(jìn)一步研究。

春季，在0°～10°坡度范圍內(nèi)的調(diào)查斷面共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)31種，該范圍內(nèi)4個(gè)調(diào)查斷面采集到大型底棲藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)的平均值為16。定量采集到的大型底棲藻類(lèi)主要是珊瑚藻，生物量占總生物量的46.81%；其次是瓦氏馬尾藻，生物量占總生物量的10.78%；再次是厚網(wǎng)藻，生物量占總生物量的8.06%，其他大型底棲藻類(lèi)生物量明顯不如以上3種藻類(lèi)。在10°～20°坡度范圍內(nèi)，4個(gè)調(diào)查斷面共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)33種，該范圍內(nèi)調(diào)查斷面采集到大型底棲藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)的平均值為18。定量采集到的大型底棲藻類(lèi)主要為珊瑚藻，生物量占總生物量的44.96%；其次為鼠尾藻，生物量占總生物量的16.20%；再次為厚網(wǎng)藻和羊棲菜，生物量分別占總生物量的9.46%和8.15%。在20°～30°坡度范圍內(nèi)共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)38種，該范圍內(nèi)3個(gè)調(diào)查斷面采集到大型底棲藻類(lèi)種類(lèi)數(shù)的平均值為19。其中礪菜生物量最多，占總生物量的34.30%；其次是鼠尾藻，生物量占總生物量的17.66%；再次是厚網(wǎng)藻，生物量占總生物量的14.31%，扁節(jié)莢藻在該坡度范圍內(nèi)也有一定的生物量，占總生物量的11.38%。在30°～40°坡度范圍內(nèi)只有大山腳調(diào)查斷面，共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)6種，鼠尾藻生物量占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占總生物量的93.62%，其余定量采集到的大型底棲藻類(lèi)是少量的半豐滿(mǎn)鞘絲藻和石莼。

夏季在0°～10°坡度范圍內(nèi)共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)8種，鼠尾藻成為夏季該坡度范圍內(nèi)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，生物量占總生物量的75.53%；其次分別為鐵釘菜和雞毛菜，生物量各占總生物量的16.15%和6.02%。在10°～20°坡度范圍內(nèi)，4個(gè)調(diào)查斷面共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)8種，其中定量采集到的藻類(lèi)只有3種，分別為鼠尾藻、鐵釘菜和荊刺藻，生物量分別占總生物量的82.32%、17.51%和0.17%。在20°～30°坡度范圍內(nèi)，共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)19種，主要大型底棲藻類(lèi)生物量由多到少依次為鼠尾藻、瓦氏馬尾藻、小衫藻、崗村凹頂藻、苔垢菜，生物量分別占總生物量的42.31%、14.97%、7.48%、7.46%、5.70%；在30°～40°坡度范圍內(nèi)，共定量采集到2種大型底棲藻類(lèi)，分別為珊瑚藻和鼠尾藻，生物量分別占總生物量的92.52%和7.48%。

秋季在0°～10°坡度范圍內(nèi)共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)13種，其中主要為珊瑚藻，生物量占總生物量的67.21%；其次是鼠尾藻，生物量占總生物量的23.63%；再次為壇紫菜和鐵釘菜，生物量均不足10%；秋季在10°～20°坡度范圍內(nèi)共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)12種，其中珊瑚藻為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，生物量占總生物量的73.99%；其次為鐵釘菜，生物量占總生物量的24.58%。在20°～30°坡度范圍內(nèi)，共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)9種，珊瑚藻為秋季該坡度范圍內(nèi)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，生物量占總生物量的92.33%；其次為鼠尾藻，生物量?jī)H占總生物量的6.44%。秋季在30°～40°坡度范圍內(nèi)共定性采集到大型底棲藻類(lèi)2種，定量則沒(méi)有采集到大型藻類(lèi)。

冬季在0°～10°坡度范圍內(nèi)共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)29種，主要為珊瑚藻、壇紫菜和鼠尾藻，生物量分別占總生物量的55.01%、32.45%和10.34%;冬季在10°～20°坡度范圍內(nèi)共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)11種，其中珊瑚藻成為冬季該坡度范圍內(nèi)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，生物量占總生物量的93.84%；其次為鼠尾藻和壇紫菜，生物量占總生物量比例不足4%;在20°～30°坡度范圍內(nèi)共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)18種，其中主要為壇紫菜、珊瑚藻、鼠尾藻和石莼，生物量分別占總生物量的50.57%、21.69%、15.26%、7.25%；在30°～40°坡度范圍內(nèi)共定性定量采集到大型底棲藻類(lèi)3種，只定量采集到珊瑚藻一種大型底棲藻類(lèi)。

根據(jù)上述4個(gè)季度分坡度大型底棲藻類(lèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在：30°～40°坡度范圍內(nèi)潮間帶生物多樣性較差，夏季20°～30°坡度范圍內(nèi)大型底棲藻類(lèi)多樣性明顯優(yōu)于其他坡度范圍內(nèi)物種多樣性，冬季0°～10°坡度范圍內(nèi)大型底棲藻類(lèi)多樣性?xún)?yōu)于其他坡度范圍內(nèi)物種多樣性。從南麂列島潮間帶大型底棲藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)分析，0°～10°坡度范圍和10°～20°坡度范圍內(nèi)藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)相似，2個(gè)坡度范圍內(nèi)各個(gè)季節(jié)位于主導(dǎo)地位的藻類(lèi)完全相同，20°～30°坡度范圍內(nèi)潮間帶藻類(lèi)除了秋季群落結(jié)構(gòu)和以上2個(gè)坡度范圍內(nèi)藻類(lèi)群落結(jié)構(gòu)相似外，其他3個(gè)季節(jié)有明顯差異性。

5.3大型底棲藻類(lèi)對(duì)坡向的響應(yīng)坡向?yàn)殛?yáng)坡的調(diào)查斷面有大山腳、三盤(pán)尾、竹嶼、下馬鞍、小柴嶼、上馬鞍東南共6個(gè)調(diào)查斷面，這6個(gè)調(diào)查斷面的4個(gè)季節(jié)生物量平均值為290.19g/m2；半陽(yáng)坡坡向的調(diào)查斷面只有后麂山調(diào)查斷面，生物量為199.93g/m2；屬于半陰坡坡向的調(diào)查斷面分別為龍船礁、馬祖岙、破嶼，共3個(gè)調(diào)查斷面，該坡向的調(diào)查斷面4個(gè)季節(jié)生物量平均值為111.76g/m2；屬于陰坡坡向的調(diào)查斷面共有2個(gè)，分別為大擂島和上馬鞍西北，該坡向調(diào)查斷面4個(gè)季節(jié)生物量的平均值為436.48g/m2。就全年潮間帶大型底棲藻類(lèi)生物量而言，陰坡坡向藻類(lèi)生物量>陽(yáng)坡坡向藻類(lèi)生物量>半陽(yáng)坡坡向藻類(lèi)生物量>半陰坡坡向藻類(lèi)生物量。

春季大型底棲藻類(lèi)生物量，半陽(yáng)坡坡向生物量(433.97g/m2)>陰坡坡向生物量(411.85g/m2)>陽(yáng)坡坡向生物量(409.56g/m2)>半陰坡坡向生物量(222.79g/m2)；夏季，陰坡坡向生物量(532.6g/m2)>陽(yáng)坡坡向生物量(134.19g/m2)>半陽(yáng)坡坡向生物量(73.67g/m2)>半陰坡坡向生物量(64.76g/m2)；秋季，陰坡坡向生物量(479.79g/m2)>陽(yáng)坡坡向生物量(260.08g/m2)>半陽(yáng)坡坡向生物量(184.04g/m2)>半陰坡坡向生物量(86.89g/m2)；冬季，陽(yáng)坡坡向生物量(356.52g/m2)>陰坡坡向生物量(321.66g/m2)>半陽(yáng)坡坡向生物量(108.07g/m2)>半陰坡坡向生物量(72.6g/m2)。由此可見(jiàn)，不同坡向的大型底棲藻類(lèi)生物量隨季節(jié)的變化程度是不同的，陰坡坡向生物量隨季節(jié)的變化不是特別明顯，4個(gè)季節(jié)的藻類(lèi)生物量數(shù)值都較高，其他3個(gè)坡向的藻類(lèi)生物量變化則比較明顯。

6　結(jié)論

筆者根據(jù) 2013 年 11月(秋)和1014年2 月(冬)、5 月(春)、8 月(夏)4個(gè)季節(jié)在南麂列島海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶調(diào)查所獲得的大型底棲藻類(lèi)數(shù)據(jù)，結(jié)合ArcGIS軟件對(duì)南麂列島海洋自然保護(hù)區(qū)潮間帶大型底棲藻類(lèi)的種類(lèi)組成、數(shù)量分布、優(yōu)勢(shì)種以及多樣性進(jìn)行了研究，得出以下結(jié)論：

(1)生物量總體上呈現(xiàn)出南麂列島自然保護(hù)區(qū)東部藻類(lèi)生物量>西部藻類(lèi)生物量>中部生物量的趨勢(shì)，各季節(jié)平均生物量從高到低依次為春季、冬季、秋季、夏季。

(2)Shannon-Winner指數(shù)(H′)春季最高，冬季次之，夏季略低于冬季，秋季最低；Margalef豐富度指數(shù)(D)的季節(jié)變化與Shannon-Winner指數(shù)(H′)相同；各季節(jié)Pielou均勻度指數(shù)(J′)從大到小依次為春季、夏季、冬季、秋季。

(3)調(diào)查斷面與南麂島之間的距離和調(diào)查斷面春季生物量之間存在弱相關(guān)關(guān)系，與生物多樣性指數(shù)之間不存在相關(guān)關(guān)系。

(4)除在10°～20°坡度范圍內(nèi)調(diào)查斷面的生物量異常外，生物量隨著坡度的增加而減少，并且藻類(lèi)的群落結(jié)構(gòu)隨著坡度的改變而發(fā)生變化；就全年潮間帶大型底棲藻類(lèi)生物

量而言，陰坡坡向藻類(lèi)生物量>陽(yáng)坡坡向藻類(lèi)生物量>半陽(yáng)坡坡向藻類(lèi)生物量>半陰坡坡向藻類(lèi)生物量，并且不同坡向的大型底棲藻類(lèi)生物量隨季節(jié)的變化程度存在明顯差異。

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StudyontheMacroalgaeBasedontheArcGISinNanjiIslandsMarineNature

YAOQi-xue,SONGWei-hua*,CAIHou-caietal

(KeyLaboratoryofMarineFisheryEquipmentandTechnologyofZhejiang,FisherySchoolofZhejiangOceanUniversity,Zhoushan,Zhejiang316022)

AccordingtoNovember2013 (autumn)andFebruary2014 (winter),May(spring)andAugust(summer)amongNanjiIslandsMarineReserve,macroalgaedatawasinvestigated,thespecies,quantitydistribution,dominantspeciesanddiversitywasstudied.ThesurveydatawasreorganizedandenteredintoNanjiIslandsbiodiversityGIS,ArcGISsoftwarewasusedtodrawsurveysectiondistributionmaps,mapsofalgalbiomass,algaediversityindexsectionalsurveymap.UsingArcGISsoftwarefordistanceanalysisandterrainanalysisandtheresultswerecombinedwiththealgaeresearchsurveydata.TheresultsshowedthattherewasaweakcorrelationbetweendistanceofsectionandNanjiIslands,andbiomassinspring,andtherewasnocorrelationamongthebiodiversityindex.Exceptintherangeof10°-20°slopesectionofthesurveybiomassabnormalities,biomassdecreasedwithincreasingslope,algalcommunitystructurechangedwithslope;onthewholeyearofmacroalgaebiomass,theshadyslopeofalgalbiomass>sunnyslopeofalgalbiomass>semi-sunnyslopeofalgalbiomass>semi-shadyslopeofalgalbiomass,andtherewassignificantdifferenceinvariationdegreeofdifferentaspectsmacroalgaebiomasswithseason.

Geographicinformationsystems;Macroalgae;Biologicaldiversity

姚啟學(xué)(1987- )，男，山東菏澤人，碩士研究生，研究方向：漁具漁法與漁業(yè)工程技術(shù)。*通訊作者，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事海洋漁業(yè)研究。

2016-05-23

S932.7

A

0517-6611(2016)18-011-05