黎明民，駱 鑫，付家想，藍(lán)文陸

廣西壯族自治區(qū)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，廣西 北海 536000

健康的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展起著重要的促進(jìn)作用，隨著人類(lèi)活動(dòng)的加劇，海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到不同程度的破壞[1]。海灣生態(tài)系統(tǒng)所受的環(huán)境壓力大，健康狀況堪憂[2-3]。因此，海灣生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，成為當(dāng)今生態(tài)學(xué)中最具活力的前沿領(lǐng)域之一。

在評(píng)價(jià)水生態(tài)系統(tǒng)健康的指示物種法中，最初以魚(yú)類(lèi)作為研究對(duì)象的生物完整性指數(shù)(Index of Biotic Integrity，IBI) 由KARR在1981 年提出[4]，近年來(lái)這一評(píng)價(jià)體系被廣泛應(yīng)用于大型底棲動(dòng)物、周叢生物、浮游生物和大型水生植物等水生生物類(lèi)群中[5-9]。

浮游植物是水體生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生產(chǎn)者，利用浮游植物生物完整性指數(shù)(Phytoplanktonic Index of Biotic Integrity，P-IBI)評(píng)價(jià)水生態(tài)健康在國(guó)內(nèi)已有一些報(bào)道。如蔡琨等[10]應(yīng)用P-IBI評(píng)價(jià)了冬季太湖水生態(tài)健康質(zhì)量，認(rèn)為用其來(lái)評(píng)價(jià)水生態(tài)健康可能并不十分全面，但仍然是當(dāng)前最行之有效的方法之一。國(guó)內(nèi)將P-IBI應(yīng)用于海洋生態(tài)評(píng)價(jià)的報(bào)道很少，孫永坤[11]將P-IBI應(yīng)用于中國(guó)北方典型海灣(膠州灣)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為評(píng)價(jià)效率約為90%。

筆者基于IBI健康評(píng)價(jià)的發(fā)展成果，研究P-IBI 指數(shù)在海灣生態(tài)健康評(píng)價(jià)中的方法構(gòu)建，并以南方典型海灣(北部灣)為例，探討其在海灣生態(tài)健康評(píng)價(jià)中的應(yīng)用效果，以期為海灣環(huán)境質(zhì)量評(píng)估和生態(tài)健康評(píng)價(jià)提供有效方法參考。

1 研究區(qū)域和方法

1.1 研究區(qū)域和采樣點(diǎn)布設(shè)

北部灣為中國(guó)南海西北部，東面為雷州半島，西南與越南相鄰，是全國(guó)為數(shù)不多的“潔海、凈?！敝弧Ｑ芯吭诒辈繛辰逗Ｓ蚬膊荚O(shè)44個(gè)采樣點(diǎn)，具體見(jiàn)圖1。

圖1 研究區(qū)域和采樣點(diǎn)布設(shè)Fig.1 Research areas and stations

1.2 P-IBI 指數(shù)構(gòu)建

參照美國(guó)CARPENTER等的研究結(jié)果[12]和孫永坤[11]膠州灣生物完整性指數(shù)建立過(guò)程, 確立海灣浮游植物生物完整性指數(shù)的建立步驟為生境區(qū)域劃分→評(píng)價(jià)因子選擇→評(píng)價(jià)因子閾值確定→指數(shù)建立→指數(shù)驗(yàn)證與應(yīng)用。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

用于北部灣生境區(qū)域劃分的水質(zhì)理化數(shù)據(jù)來(lái)自廣西海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站2011—2016年常規(guī)大面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，每年分枯水期(3—4月)、豐水期(7—8月)、平水期(10—11月)監(jiān)測(cè)3期，共18期監(jiān)測(cè)結(jié)果，指標(biāo)包括水溫、鹽度、水深、透明度、營(yíng)養(yǎng)鹽等。用于北部灣水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)和生態(tài)健康評(píng)價(jià)的水質(zhì)數(shù)據(jù)、浮游植物數(shù)據(jù)來(lái)自廣西海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站2016年常規(guī)大面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分別在枯水期、豐水期、平水期監(jiān)測(cè)3期，選取表層海水樣品數(shù)據(jù)。

水質(zhì)狀況判定依據(jù)《近岸海域環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》(HJ 442—2008)[13]中水質(zhì)評(píng)價(jià)定性評(píng)價(jià)b)海水水質(zhì)狀況分級(jí)進(jìn)行，非參數(shù)檢驗(yàn)、相關(guān)性分析等統(tǒng)計(jì)分析均在SPSS 19.0 中進(jìn)行，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度、豐富度等群落結(jié)構(gòu)指數(shù)值在專(zhuān)業(yè)生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)處理軟件Primer6.0中計(jì)算完成，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度中對(duì)數(shù)計(jì)算均取2為底數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水質(zhì)量狀況及浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

北部灣近岸海域2016年枯水期海水質(zhì)量最好，豐水期次之，平水期相對(duì)最差?？菟诮逗Ｓ蚝Ｋ|(zhì)量狀況為“良好”，水質(zhì)優(yōu)良率為86.4%，無(wú)劣Ⅳ類(lèi)水質(zhì)，超Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的因子為pH、無(wú)機(jī)氮(最大超標(biāo)0.5倍)。豐水期近岸海域海水質(zhì)量狀況為“一般”，水質(zhì)優(yōu)良率為75.0%，劣Ⅳ類(lèi)水質(zhì)比例為13.6%，超Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的因子為pH、活性磷酸鹽(最大超標(biāo)1.1倍)、無(wú)機(jī)氮(最大超標(biāo)1.7倍)、化學(xué)需氧量(最大超標(biāo)0.1倍)。平水期近岸海域海水質(zhì)量狀況為“一般”，水質(zhì)優(yōu)良率為72.7%，劣Ⅳ類(lèi)水質(zhì)比例為9.1%，超Ⅱ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的因子為pH、活性磷酸鹽(最大超標(biāo)1.1倍)、無(wú)機(jī)氮(最大超標(biāo)1.3倍)。

2016年北部灣近岸海域浮游植物共鑒定出5門(mén)61屬156種，以硅藻門(mén)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，共113種，占總種類(lèi)的74.8%。細(xì)胞密度變化范圍為1.20×103～56.54×104個(gè)/L，平均值為4.65×104個(gè)/L。浮游植物優(yōu)勢(shì)種以硅藻為主，枯水期優(yōu)勢(shì)種為中華根管藻(RhizosoleniaSinensissp.nov.)、斯托根管藻(Rhizosoleniastolterforthii)、脆根管藻(Rhizosoleniafragilissima)、柔弱根管藻(Rhizosoleniadelicatula)和尖刺菱形藻(Nitzschiapungens)；豐水期優(yōu)勢(shì)種為中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)、伏氏海毛藻(Thalassiothrixfrauenfeldii)、優(yōu)美旭氏藻(Schrderelladelicatula)、叉狀角藻(Ceratiumfurca)、大洋角管藻(Cerataulinapelagica)和環(huán)紋勞德藻(Lauderiaannulata)；平水期優(yōu)勢(shì)種為中肋骨條藻、尖刺菱形藻、柔弱菱形藻(Nitzschiadelicatissima)、伏氏海毛藻和環(huán)紋勞德藻。全年浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)變化范圍為0.41～4.35，平均值為2.56。

研究區(qū)域海水質(zhì)量狀況較好，浮游植物以硅藻門(mén)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

2.2 生境區(qū)域劃分

根據(jù)海灣理化參數(shù)特征選取透明度、無(wú)機(jī)氮、活性磷酸鹽3項(xiàng)指標(biāo)將研究區(qū)域劃分為受損區(qū)、邊緣區(qū)、參照區(qū)。透明度初選基準(zhǔn)值確定參照美國(guó)CARPENTER等和中國(guó)膠州灣生境區(qū)域劃分基準(zhǔn)值的選取方法[11-12,14]，通過(guò)對(duì)透明度排序，選取1/3高值作為基準(zhǔn)值；無(wú)機(jī)氮、磷酸鹽參照海灣中度營(yíng)養(yǎng)鹽濃度作為基準(zhǔn)值。對(duì)海灣采樣點(diǎn)以上3項(xiàng)指標(biāo)2011—2016年共18期監(jiān)測(cè)結(jié)果排序并取中值，3項(xiàng)指標(biāo)均不滿足基準(zhǔn)值要求的劃入受損區(qū)，部分滿足的劃入邊緣區(qū)，全部滿足的劃入?yún)⒄諈^(qū)。

北部灣44個(gè)采樣點(diǎn)透明度1/3高值為2.1 m。北部灣近岸海域富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)總體良好，同時(shí)氮污染的程度遠(yuǎn)大于磷污染[15]，中度營(yíng)養(yǎng)鹽濃度選取《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3097—1997)[16]中無(wú)機(jī)氮二類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值(0.30 mg/L)、活性磷酸鹽一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)限值(0.015 mg/L)。

將北部灣2011—2016年3個(gè)水期各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中值與3項(xiàng)指標(biāo)基準(zhǔn)值比較以劃分生境區(qū)域，得到北部灣枯水期、豐水期和平水期的區(qū)域劃分結(jié)果(表1)。北部灣3個(gè)水期中的受損區(qū)主要位于茅尾海的S14、S15、S16和S17共4個(gè)采樣點(diǎn)以及緊鄰茅尾海的S13及S19采樣點(diǎn)(表1及圖1)。

表1 分區(qū)采樣點(diǎn)Table 1 Stations in each water period

從生境區(qū)域劃分的結(jié)果來(lái)看，3個(gè)水期受損區(qū)劃分結(jié)果基本一致，邊緣區(qū)和參照區(qū)差別較大。

2.3 候選生物因子確定和篩選

候選生物因子考慮群落結(jié)構(gòu)特征、生長(zhǎng)量、對(duì)環(huán)境脅迫(變化)的響應(yīng)等[17]，包括浮游植物數(shù)據(jù)群落結(jié)構(gòu)特征(如生物多樣性指數(shù)、總豐度、重要優(yōu)勢(shì)類(lèi)群豐度及其比例等)。對(duì)候選的生物因子先進(jìn)行判別能力檢驗(yàn)，使用Mann-Whitney 非參數(shù)檢驗(yàn)法，選取能夠較好的區(qū)分參照區(qū)和受損區(qū)的因子(P<0.05)。通過(guò)判別能力分析得到的因子進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析以剔除冗余，以P<0.05的因子作為相關(guān)性顯著標(biāo)準(zhǔn)。候選因子之間相關(guān)性不顯著的直接保留；相關(guān)關(guān)系顯著的因子之間，優(yōu)先考慮保留包含信息量大的因子。

北部灣3個(gè)水期候選因子選取多樣性指數(shù)、均勻度、豐富度、總豐度、硅藻豐度、甲藻豐度、甲藻/硅藻、根管藻豐度、菱形藻豐度、海毛藻豐度、骨條藻豐度共11項(xiàng)。Mann-Whitney 非參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，所有因子均滿足條件，進(jìn)入下一步計(jì)算。Pearson 相關(guān)性分析結(jié)果見(jiàn)表3、表4和表5，最終確定枯水期采用硅藻豐度、甲藻/硅藻、菱形藻豐度、骨條藻豐度4個(gè)因子；豐水期采用豐富度、硅藻豐度、甲藻/硅藻、根管藻豐度4個(gè)因子；平水期采用多樣性指數(shù)、甲藻/硅藻、根管藻豐度、海毛藻豐度4個(gè)因子。

表2 Mann-Whitney 非參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of Mann-Whitney test

注：“—”表示枯水期無(wú)此因子。

表3 枯水期備選P-IBI指標(biāo)的Pearson 相關(guān)性分析Table 3 Pearson’s correlating coefficient between candidate biological metrics in the dry season

注：“*”表示P>0.05。

表4 豐水期備選P-IBI指標(biāo)的Pearson 相關(guān)性分析Table 4 Pearson’s correlating coefficient between candidate biological metrics in the wet season

注：“*”表示P>0.05。

表5 平水期備選P-IBI指標(biāo)的Pearson 相關(guān)性分析Table 5 Pearson’s correlating coefficient between candidate biological metrics in the normal season

注：“*”表示P>0.05。

使用Mann-Whitney 非參數(shù)檢驗(yàn)法、Pearson 相關(guān)性分析篩選后，3個(gè)水期各有4個(gè)因子滿足條件，甲藻/硅藻在3個(gè)水期中均入選。

2.4 評(píng)價(jià)因子得分閾值確定

分別統(tǒng)計(jì)已經(jīng)確定的各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子，分為受損區(qū)和參照區(qū)2組,并對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，分別取每組15%、25%、50%、75%、85%的數(shù)據(jù)值作為待選取數(shù)據(jù)。每一項(xiàng)評(píng)價(jià)因子分別計(jì)分，根據(jù)每一項(xiàng)因子數(shù)值是否接近、稍微背離和明顯背離參照區(qū)群落因子分別得分為5、3、1[11]。選取參照區(qū)和受損區(qū)差異明顯的數(shù)據(jù)，參照區(qū)內(nèi)最合適的50%范圍值作為5分閾值，參照區(qū)分布值一端(或兩端)的數(shù)值為1分閾值，剩余區(qū)域?yàn)?分區(qū)域。

北部灣3個(gè)水期得分閾值選取結(jié)果和賦分標(biāo)準(zhǔn)如表6所示。骨條藻豐度越高代表赤潮風(fēng)險(xiǎn)越大，賦分越低，其余指標(biāo)越高代表環(huán)境質(zhì)量越好, 賦分越高。

通過(guò)上述方法，建立評(píng)價(jià)賦分體系。

表6 浮游植物指標(biāo)閾值選取及賦分標(biāo)準(zhǔn)Table 6 Threshold selection of phytoplankton index and assignment standards

注：“*”表示15%代表的因子數(shù)據(jù)是從小到大第15%分位數(shù)值，依此類(lèi)推；加粗?jǐn)?shù)值為選定的因子閾值。

2.5 賦分與P-IBI建立

按2.4節(jié)的賦分方式對(duì)篩選出的浮游植物評(píng)價(jià)因子進(jìn)行賦分，將單項(xiàng)評(píng)價(jià)因子賦分結(jié)果取平均值即得P-IBI值。

2.6 北部灣P-IBI健康評(píng)價(jià)結(jié)果

以參照區(qū)P-IBI值分布的25%分位數(shù)作為健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[17-18]，對(duì)小于25%分位數(shù)值的分布范圍進(jìn)行三等分，分別代表“一般”、“較差”和“極差”3個(gè)健康程度。

表7 P-IBI指標(biāo)體系健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 7 P-IBI indicator system health evaluation standard

使用建立的P-IBI和表7的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)北部灣海域3個(gè)水期分別進(jìn)行評(píng)價(jià)?？菟谄骄梅譃?.26，30個(gè)采樣點(diǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果為“健康”，8個(gè)為“一般”，3個(gè)為“較差”，3個(gè)為“極差”；豐水期平均得分為3.09，27個(gè)采樣點(diǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果為“健康”，5個(gè)為“一般”，6個(gè)為“較差”，6個(gè)為“極差”；平水期平均得分為2.86，27個(gè)采樣點(diǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果為“健康”，4個(gè)為“一般”，5個(gè)為“較差”，8個(gè)為“極差”，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖2。

2.7 P-IBI與水質(zhì)類(lèi)別的相關(guān)性分析

依據(jù)《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3097—1997)中無(wú)機(jī)氮、活性磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)限值，對(duì)2016年3個(gè)水期中各采樣點(diǎn)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行水質(zhì)類(lèi)別評(píng)價(jià)，Ⅰ類(lèi)水質(zhì)的賦分為5，Ⅱ類(lèi)水質(zhì)為4，Ⅲ類(lèi)水質(zhì)為3，Ⅳ類(lèi)水質(zhì)為2，劣Ⅳ類(lèi)水質(zhì)為1。將2016年3個(gè)水期各采樣點(diǎn)P-IBI與水質(zhì)類(lèi)別進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表8。在3個(gè)水期中，P-IBI均與水質(zhì)類(lèi)別正相關(guān)，水質(zhì)越好，P-IBI越高，其中枯水期相關(guān)性不顯著，豐水期和平水期均為極顯著。

表8 P-IBI與水質(zhì)類(lèi)別間的Spearman相關(guān)分析Table 8 Spearman correlating coefficient between P-IBI and water quality type

注：“**”表示在0.01水平上顯著相關(guān)。

圖2 P-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果(左圖)及參照區(qū)和受損區(qū)結(jié)果比較(右圖)Fig.2 P-IBI ecosystem health assessment results (left) reference area and damaged area results (right)

3 討論

3.1 北部灣近岸海域生態(tài)健康狀況

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示北部灣近岸海域大多數(shù)采樣點(diǎn)都達(dá)到健康水平，表明了北部灣生態(tài)健康狀況較好。北部灣海域3個(gè)水期中枯水期生態(tài)系統(tǒng)健康狀況相對(duì)較好，豐水期次之，平水期最差。距岸較遠(yuǎn)的大部分海域打分較高，生態(tài)系統(tǒng)健康狀況相對(duì)較好。北部灣周邊社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為落后，北部灣被譽(yù)為中國(guó)大陸岸線上的一片潔凈海域，持續(xù)多年的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示北部灣優(yōu)良水質(zhì)占比在80%以上甚至超過(guò)90%，因而其生態(tài)健康狀況理應(yīng)處于相對(duì)較健康的狀態(tài)。李鳳華[19]通過(guò)定性方式的評(píng)價(jià)結(jié)果表明北部灣大多數(shù)海灣都是健康狀況。研究基于P-IBI評(píng)價(jià)的總體結(jié)果與李鳳華的研究結(jié)果基本一致，表明了北部灣近岸海域總體上仍保持著健康的狀態(tài)。3個(gè)水期生態(tài)系統(tǒng)健康狀況存在差異，主要是由于不同水期淡水匯入量不同，淡水匯入引發(fā)流域及海灣輸入某種營(yíng)養(yǎng)鹽量失衡，導(dǎo)致海灣營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)和生物結(jié)構(gòu)失衡，進(jìn)而引起生態(tài)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及功能偏離原來(lái)的狀態(tài)[2]。

研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)北部灣距岸較近(尤其是靠近河口)的海域生態(tài)健康相對(duì)較差。距岸較近的海域中，除距離入海河口較遠(yuǎn)的北海銀灘、防城港企沙半島、江山半島附近海域打分較高，其余距入海河流河口較近的海域評(píng)價(jià)結(jié)果都較低，其中最低的為茅尾海海域，4個(gè)采樣點(diǎn)在3個(gè)水期水質(zhì)幾乎均為“極差”(枯水期部分采樣點(diǎn)為“一般”和“差”)；廉州灣在豐水期和平水期也基本處于“差”-“極差”的水平。茅尾海是目前北部灣近岸海域中水質(zhì)最差的區(qū)域，廉州灣也經(jīng)常出現(xiàn)水質(zhì)超標(biāo)的現(xiàn)象。藍(lán)文陸和李天深對(duì)欽州灣的研究表明茅尾海生態(tài)系統(tǒng)在2012年就處于亞健康的狀態(tài)，主要原因是欽江和茅嶺江流域以及海灣周邊人口和經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)而導(dǎo)致輸入海灣的營(yíng)養(yǎng)鹽和有毒有害污染物增加，海灣有機(jī)污染、富營(yíng)養(yǎng)化和其他污染加重；海灣周邊的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)占用生態(tài)系統(tǒng)棲息地，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)過(guò)多的擾動(dòng)和索取，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)活力、維持能力和功能等減弱，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了較大影響[2]。李利[20]對(duì)廉州灣的研究結(jié)果也顯示2007年和2009年廉州灣分別處于健康和亞健康的狀態(tài)，這和筆者研究基于P-IBI的評(píng)價(jià)結(jié)果基本一致，表明了北部灣近岸海域靠近河口的部分海灣生態(tài)健康已出現(xiàn)了問(wèn)題，需要加大關(guān)注盡快采取措施保護(hù)修復(fù)。此外，研究結(jié)果也顯示潿洲島附近海域的部分采樣點(diǎn)在豐水期的打分為較差，這可能與珊瑚礁區(qū)域特殊的生境特征有一定的關(guān)系，也有可能與近年來(lái)潿洲島旅游開(kāi)發(fā)導(dǎo)致的污染指數(shù)上升、人為擾動(dòng)越來(lái)越嚴(yán)重[21]等因素有關(guān)，需要在后續(xù)的研究中加大關(guān)注。

3.2 浮游植物生物完整性指數(shù)在海灣評(píng)價(jià)的適用性

浮游植物受環(huán)境影響顯著，對(duì)環(huán)境變化較為敏感，環(huán)境的輕微變化可能就會(huì)導(dǎo)致浮游植物數(shù)量和結(jié)構(gòu)特征發(fā)生較大的變化。相對(duì)于水質(zhì)的各項(xiàng)物理化學(xué)指標(biāo)，浮游植物是一種波動(dòng)較大的不穩(wěn)定參數(shù)。雖然從20世紀(jì)末開(kāi)始，環(huán)境保護(hù)工作關(guān)注的重點(diǎn)由水質(zhì)轉(zhuǎn)變到生態(tài)，但由于浮游植物數(shù)據(jù)較多，變動(dòng)較大，始終只利用化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的評(píng)價(jià)。隨著生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的發(fā)展，生物多樣性指數(shù)(如Shannon-Wiener多樣性指數(shù))被引入作為生境質(zhì)量等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，也被納入《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》和《近岸海域環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范》等規(guī)范文件的評(píng)價(jià)指標(biāo)中。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)在國(guó)內(nèi)外普遍被用來(lái)描述生物群落的生態(tài)學(xué)特征，能反映污染狀況、季節(jié)變化等。但由于水質(zhì)和生物多樣性之間的相關(guān)性較差，應(yīng)用生物多樣性來(lái)指示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的結(jié)果與水質(zhì)評(píng)價(jià)的結(jié)果存在著太大的差異。在該研究中北部灣近岸海域浮游植物的多樣性結(jié)果集中在1～3范圍，按照生境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)北部灣近岸海域主要處在“一般”-“差”之間。該研究團(tuán)隊(duì)也利用了浮游植物和底棲生物多樣性指數(shù)結(jié)果，參照《近岸海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》(征求意見(jiàn)稿)，對(duì)2014年北部灣近岸海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)性評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示2014年全年平均海水環(huán)境質(zhì)量評(píng)級(jí)為“極差”，其中等級(jí)為“優(yōu)”的采樣點(diǎn)比例為0，等級(jí)為“良好”“一般”“差”和“極差”的采樣點(diǎn)比例分別為9.09%、13.64%、36.36%和40.91%。這種結(jié)果與北部灣近岸海域是中國(guó)大陸岸線最潔凈的海域之一以及80%以上水質(zhì)優(yōu)良率的現(xiàn)狀特征及水質(zhì)結(jié)果反差太大，利用單一或組合的生物多樣性指數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量或健康結(jié)果與人們基本的感受明顯不符。這表明了目前仍缺乏一種參數(shù)較少卻又能較好反映海洋生態(tài)健康狀況的評(píng)價(jià)方法。

研究基于IBI理論，構(gòu)建了海灣P-IBI生態(tài)健康評(píng)價(jià)方法，并對(duì)北部灣進(jìn)行了應(yīng)用與驗(yàn)證。在北部灣的應(yīng)用結(jié)果發(fā)現(xiàn)基于P-IBI的生態(tài)健康評(píng)價(jià)結(jié)果與水質(zhì)類(lèi)別有明顯的正相關(guān)性，而且如前所述，P-IBI評(píng)價(jià)結(jié)果無(wú)論是在季節(jié)變化或空間分布特征與水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果均非常吻合，總體上呈現(xiàn)出了污染較重的區(qū)域生態(tài)健康狀況較差、水質(zhì)很好的區(qū)域生態(tài)健康狀況較好的一致性，而且也與同海區(qū)之前采用定性和生態(tài)系統(tǒng)PSR模型的研究結(jié)果有非常好的吻合性。這在較大程度上表明了應(yīng)用P-IBI來(lái)進(jìn)行海灣生態(tài)健康評(píng)價(jià)有較好的適用性和可操作性，其有效解決了用生物多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)帶來(lái)的與水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果不符的問(wèn)題，也有效避免了生態(tài)系統(tǒng)PSR模型評(píng)價(jià)指標(biāo)體系動(dòng)輒需要采用數(shù)十個(gè)指標(biāo)的問(wèn)題，可以在以后的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)工作中考慮引入P-IBI指數(shù)開(kāi)展評(píng)價(jià)。

3.3 浮游植物生物完整性指數(shù)評(píng)價(jià)近岸海域生態(tài)健康的局限性

研究應(yīng)用P-IBI開(kāi)展近岸海域生態(tài)健康評(píng)價(jià)的嘗試，雖然總體上的評(píng)價(jià)結(jié)果與水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果及先前的研究結(jié)果基本一致，但也存在一些問(wèn)題。如在靠外的采樣點(diǎn)，從水質(zhì)上來(lái)看基本屬于Ⅰ類(lèi)水質(zhì)，從生境劃分上也基本屬于參照區(qū)，但在部分評(píng)價(jià)結(jié)果中P-IBI指數(shù)卻較低。即使除去潿洲島附近可能受到人為擾動(dòng)的采樣點(diǎn)，仍有欽州灣南部、北海南部等部分靠外采樣點(diǎn)P-IBI指數(shù)較低，生態(tài)健康處于“一般”甚至“較差”的水平。這與水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果明顯不符，也和生態(tài)健康的基本認(rèn)識(shí)有一定的差異，表明了P-IBI在近岸海域生態(tài)健康評(píng)價(jià)中仍存在一定的局限性。

浮游植物生物完整性指數(shù)用于評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)健康狀況時(shí)，目前更多的應(yīng)用在相對(duì)靜止的水體(如湖庫(kù)等)[17]，在相對(duì)動(dòng)態(tài)的水體中應(yīng)用較少。譚巧等[22]把浮游植物生物完整性指數(shù)應(yīng)用于長(zhǎng)江上游河流健康評(píng)價(jià)中，認(rèn)為雖然浮游植物漂流在江河中，樣本對(duì)采樣點(diǎn)的代表性和采樣的均一性存在質(zhì)疑，生活周期短，不能反映采樣點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間的生態(tài)健康狀況，但浮游植物對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)靈敏，能在短時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)，可以通過(guò)設(shè)置合理的采樣時(shí)間、采樣頻次來(lái)構(gòu)建浮游植物生物完整性。研究?jī)H使用了2011—2016年共6年的水質(zhì)數(shù)據(jù)作為生境劃分的依據(jù)，同時(shí)也使用了2016年全年的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行應(yīng)用與驗(yàn)證，可能數(shù)據(jù)量還不夠，所篩選的指標(biāo)、閾值和賦分等均有待進(jìn)一步的驗(yàn)證優(yōu)化，也無(wú)法較為完整的找出P-IBI局限性的原因以及替代措施，這需要后續(xù)研究中進(jìn)一步加大數(shù)據(jù)量來(lái)研究與驗(yàn)證。

4 結(jié)論

生物完整性指數(shù)自KARR提出并用于水生態(tài)健康評(píng)價(jià)的30多年來(lái)，一直是一種重要且被廣泛應(yīng)用的方法。研究構(gòu)建了北部灣浮游植物生物完整性指數(shù)，通過(guò)指數(shù)與水質(zhì)類(lèi)別的一致性評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，兩者存在高度正相關(guān)，因此，應(yīng)用浮游植物生物完整性指數(shù)評(píng)價(jià)海灣生態(tài)系統(tǒng)健康狀況可行。

生態(tài)健康評(píng)價(jià)需要大量的數(shù)據(jù)，浮游植物樣品由于在空間區(qū)域的代表性和采樣的均一性方面與底棲生物、魚(yú)類(lèi)等相比存在先天的不足，更需要大量的數(shù)據(jù)支撐，因此，研究建立的海灣P-IBI指數(shù)在未來(lái)的工作中還需要更多的數(shù)據(jù)補(bǔ)充并完善因子選擇閾值選取等，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性和可行性。