張蒙生 陳 敏 丁 玲 李 松

（1上海勘測設計研究院有限公司，上海 200120；2中國長江三峽集團有限公司長江生態(tài)環(huán)境工程研究中心，北京 100038；3中國長江三峽集團有限公司，湖北 武漢 430014）

長江口復雜的沉積動力環(huán)境和人類的頻繁活動對河口生態(tài)系統(tǒng)結構和動態(tài)產生了一定影響[1-3]。大型底棲動物是河口較具代表性的生物類群，是河口濕地生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)循環(huán)的關鍵功能群之一[4]。大型底棲動物遷移能力弱、區(qū)域性強，其污染具有指示性、綜合性和持續(xù)性，在海洋生物監(jiān)測中具有重要意義[5]。

橫沙東灘位于橫沙島東端，面積約52 km2，是長江口發(fā)育較好的淺灘之一，與長興島和九段沙構成了長江口的三大淺灘。隨著河道整治與促淤圈圍工程的開展，橫沙東灘的濕地面積逐年增加。近年來，對長江口潮間帶大型底棲動物的研究集中在九段沙和崇明島[6-10]，而針對橫沙東灘大型底棲動物多樣性和群落結構的研究相對較少。呂巍巍等[11]對圍墾后橫沙東灘大型底棲動物群落結構進行了研究，發(fā)現(xiàn)圍墾導致該區(qū)大型底棲動物群落結構發(fā)生了明顯改變。為進一步了解橫沙東灘圍墾后潮間帶大型底棲動物群落結構和多樣性，本研究于2019 年10 月、2020年4月分別對研究區(qū)成陸區(qū)和自然潮灘的大型底棲動物開展了調查，為橫沙東灘大型底棲動物深入研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

橫沙東灘促淤造地工程位于橫沙島東側，長江口北港與南漕之間的大面積淺灘上，西與橫沙島相連，南以長江口深水航道北島堤工程為依托，北隔長江口北港航道北望崇明淺灘，東側為橫沙淺灘灘地。項目自2003年12月開始建設，目前八期項目均已成陸，圈圍面積共104.93 km2。

1.2 調查范圍

本研究分別于2019年10月（秋季）、2020年4月（春季）對研究區(qū)東側灘涂進行3 個斷面（A1、A2 和A3）9個站位的潮間帶大型底棲動物調查取樣，每個斷面高、中、低潮帶各一個站位；在圈圍成陸區(qū)進行3個站位（S1、S2和S3）的大型底棲動物調查取樣，成陸區(qū)取樣站位位于四期、八期工程內。調查站位分布見圖1。

圖1 橫沙東灘大型底棲動物調查站位

1.3 取樣方法及樣品處理

潮間帶大型底棲動物的采樣器為25 cm×25 cm定量框，每站取樣5次，使用孔徑為0.5 mm的網篩對所取沉積物樣品進行分選，分選后留在網篩上的樣品全部收集裝瓶，用5%福爾馬林溶液進行固定?，F(xiàn)場及實驗室內樣品的處理、保存、計數(shù)和稱量均按《全國海岸帶和海涂資源綜合調查簡明規(guī)程》進行[12]。

1.4 生物多樣性指數(shù)

1.4.1 優(yōu)勢種采用優(yōu)勢度Y進行優(yōu)勢種的確定，其計算公式如下。

式（1）中，fi為第i個種在各樣方中的出現(xiàn)頻率，ni為群落中第i個種在空間中的個體數(shù)量，N為群落中所有種的個體數(shù)總和。

1.4.2 多樣性指數(shù)采用豐富度指數(shù)（d）、均勻度指數(shù)（J）及多樣性指數(shù)（H′）進行多樣性分析。其計算公式如下。

式（2—4）中，S為總種數(shù)，N為總豐度，ni為第i種的豐度。

1.4.3 群落結構采用Primer 5.0 軟件進行聚類分析（Cluster）和豐度/生物量曲線（ABC 曲線）分析，將調查海域大型底棲動物豐度數(shù)據(jù)對數(shù)轉化，得到Bray-Curtis 相似性矩陣，然后進行聚類分析[9]；ABC曲線采用原始豐度和生物量數(shù)據(jù)計算。

2 結果與分析

2.1 種類組成

橫沙東灘春秋兩季調查共鑒定到大型底棲動物4 個類群26 種，其中節(jié)肢動物最多，共12 種，占總種類數(shù)的46.15%；多毛類10 種，占38.46%；軟體動物和脊索動物各2 種，各占7.69%。調查區(qū)域潮間帶物種組成以節(jié)肢動物和多毛類為主，其他物種相對較少。大型底棲動物物種分布呈現(xiàn)出自然潮灘高于成陸區(qū)的分布趨勢。從季節(jié)變化來看，自然潮灘物種數(shù)秋季高于春季，成陸區(qū)春季高于秋季，自然潮灘和成陸區(qū)的物種數(shù)均以節(jié)肢動物最多，自然潮灘多毛類次之，成陸區(qū)其他物種相對較少（表1）。

表1 橫沙東灘底棲動物種類組成單位：種

2.2 優(yōu)勢種

取相對重要性指數(shù)居于前三位的物種為優(yōu)勢種，調查期間橫沙東灘共出現(xiàn)大型底棲動物優(yōu)勢種7 種（表2），分別為圓鋸齒吻沙蠶（Dentinephtys glabra）、河蜆（Corbicula fluminea）、螠蟶（Sinonovacula constricta）、譚氏泥蟹（Ilyoplax deschampsi）、日本新糠蝦（Neomysis japonica）、日本旋卷蜾蠃蜚（Corphium volutator）和搖蚊幼蟲（Chironomidae）。自然潮灘和成陸區(qū)優(yōu)勢種明顯不同，自然潮灘優(yōu)勢種主要為圓鋸齒吻沙蠶（D. glabra）、河蜆（C. fluminea）、螠蟶（S. constricta）和譚氏泥蟹（I. deschampsi），圓鋸齒吻沙蠶（D. glabra）和河蜆（C. fluminea）是春季和秋季共有優(yōu)勢種。成陸區(qū)優(yōu)勢種為日本新糠蝦（N.japonica）、日本旋卷蜾蠃蜚（C. volutator）和搖蚊幼蟲（Chironomidae），三者均為春季和秋季共有優(yōu)勢種。

表2 調查區(qū)域大型底棲動物優(yōu)勢種優(yōu)勢度

2.3 豐度和生物量

由表3 可看出，橫沙東灘大型底棲動物自然潮灘春秋兩季調查平均豐度為302.40 ind./m2，成陸區(qū)平均豐度為481.60 ind./m2。自然潮灘大型底棲動物豐度占優(yōu)勢地位的類群為節(jié)肢動物，其次為多毛類；成陸區(qū)底棲動物豐度占優(yōu)勢地位的類群為節(jié)肢動物。成陸區(qū)大型底棲動物豐度季節(jié)相差較大，春季成陸區(qū)大型底棲動物豐度較高，為902.40 ind./m2，原因可能是春季成陸區(qū)出現(xiàn)了大量的日本旋卷蜾蠃蜚（C. volutator）；自然潮灘大型底棲動物的豐度季節(jié)變化較小，秋季大型底棲動物豐度略高于春季。

表3 調查區(qū)域大型底棲動物的豐度和生物量

橫沙東灘大型底棲動物自然潮灘春秋兩季調查平均生物量為84.50 g/m2，成陸區(qū)平均生物量為6.71 g/m2。春秋兩季調查生物量均呈現(xiàn)自然潮灘高于成陸區(qū)的分布趨勢，自然潮灘生物量占優(yōu)勢地位的類群為軟體動物，其次為脊索動物；成陸區(qū)生物量占優(yōu)勢地位的類群為節(jié)肢動物。

2.4 生物多樣性指數(shù)

由表4 可以看出，橫沙東灘自然潮灘大型底棲動物多樣性指數(shù)（H′）、豐富度指數(shù)（d）和均勻度指數(shù)（J）均值分別為1.20、0.33 和0.79，成陸區(qū)多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)均值分別為0.51、0.12和0.71，橫沙東灘底棲動物多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)均呈現(xiàn)自然潮灘高于成陸區(qū)的分布趨勢。調查區(qū)域大型底棲生物多樣性指數(shù)較低，表明調查區(qū)域大型底棲生態(tài)環(huán)境可能受到了一定程度的擾動。

表4 調查區(qū)域大型底棲動物多樣性指數(shù)

2.5 群落結構

大型底棲動物群落Cluster聚類分析結果見圖2，在20%相似性水平上，春季調查站位可劃分為2個群落，根據(jù)SIMPER分析結果，群落1為日本旋卷蜾蠃蜚-搖蚊幼蟲群落，組內平均相似性為23.83%，日本旋卷蜾蠃蜚對組內相似性貢獻率達69.37%。群落2為圓鋸齒吻沙蠶-河蜆群落，組內平均相似性為20.84%，圓鋸齒吻沙蠶對組內相似性貢獻率達85.07%。

圖2 調查區(qū)域大型底棲動物聚類分析

在18%相似性水平上，秋季調查站位可劃分為2個群落，根據(jù)SIMPER分析結果，群落1為搖蚊幼蟲-日本旋卷蜾蠃蜚群落，組內平均相似性為22.94%，搖蚊幼蟲對組內相似性貢獻達79.25%。群落2為圓鋸齒吻沙蠶-中華蜾蠃蜚-河蜆群落，組內平均相似性為18.47%，圓鋸齒吻沙蠶對組內相似性貢獻達50.00%。

經ANOSIM 分析，自然潮灘和成陸區(qū)大型底棲動物的群落之間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01）。采用Bray-Curtis相似性系數(shù)轉換距離系數(shù)繪制非度量多維標度（MDS）圖（圖3），不同調查區(qū)域為單位MDS圖群落結構分布與Cluster 聚類分析結果一致，分為泥相自然潮灘和成陸區(qū)兩個群組，脅強系數(shù)（STRESS）值＜0.1，吻合較好，可以較清晰的體現(xiàn)自然潮灘和成陸區(qū)的差異[13]。

圖3 調查區(qū)域大型底棲動物MDS分析

2.6 豐度/生物量（ABC）曲線

ABC曲線作為一種評價河口濕地和海洋底棲生態(tài)系統(tǒng)受擾動程度的有效方法，已被很多學者引用[14-17]。其原理是當群落未受擾動時，其生物量曲線始終位于豐度曲線上方，當群落受到中度或重度干擾時，豐度曲線與生物量曲線相交或完全位于生物量曲線之上。

調查區(qū)域ABC 曲線如圖4 所示，從ABC 曲線情況看，自然潮灘生物量曲線位于豐度曲線之上，表明斷面大型底棲動物群落未受到污染或擾動；成陸區(qū)ABC 曲線出現(xiàn)部分重疊，表明該斷面大型底棲動物群落受到了一定程度的擾動，群落穩(wěn)定性下降。

圖4 大型底棲動物春、秋季的ABC曲線

2.7 圍墾對大型底棲動物的影響

圍堰促淤使潮灘濕地大型底棲動物群落結構及多樣性發(fā)生變化，促淤時間的長短是導致大型底棲動物群落結構和多樣性差異的主要因素之一。成陸區(qū)促淤時間長，底質已陸生化，原有潮間帶大型底棲動物逐漸消失，導致成陸區(qū)和自然潮灘物種組成差異明顯，成陸區(qū)僅發(fā)現(xiàn)底棲動物6種，遠低于自然潮灘物種數(shù)；圍墾后成陸區(qū)和自然潮灘優(yōu)勢種組成上明顯不同，成陸區(qū)優(yōu)勢種為搖蚊幼蟲和日本旋卷蜾蠃蜚，圍墾后成陸區(qū)因缺少潮汐的影響，物種呈現(xiàn)一定的淡水化。成陸區(qū)圍墾時間較長，縊蟶、河蜆等個體較大的物種由于不適應圍墾后生態(tài)環(huán)境而死亡，而搖蚊幼蟲和日本旋卷蜾蠃蜚等耐污節(jié)肢動物適應成陸區(qū)豐富的有機質環(huán)境而大量繁殖，導致成陸區(qū)平均豐度高達476.80 ind./m2，由于搖蚊幼蟲和日本旋卷蜾蠃蜚個體生物量較小，成陸區(qū)出現(xiàn)高豐度、低生物量的現(xiàn)象。從聚類分析和MDS 可以看出橫沙東灘群落組成上存在明顯差異，圍墾后群落結構趨于簡單，這與相關研究結果一致[18-19]。圍墾后成陸區(qū)生境復雜程度下降，生物多樣性降低，在高強度人為干擾下，一些營r-選擇生存策略的物種如搖蚊幼蟲占優(yōu)勢地位[20]。

2.8 橫沙東灘大型底棲動物動態(tài)變化

由表5 可知，本次調查發(fā)現(xiàn)橫沙東灘大型底棲動物有26 種，高于1997—1999 年和2006—2007 年調查數(shù)據(jù)，與2011 年調查的物種數(shù)持平，物種數(shù)呈現(xiàn)先降低后增長的趨勢。本次調查中自然潮灘大型底棲動物的豐度和生物量均高于歷史調查，豐度和生物量均呈現(xiàn)先降低后增長的趨勢。從優(yōu)勢種變化來看，優(yōu)勢種未發(fā)生明顯變化，優(yōu)勢種組成上以河蜆等軟體動物為主。從時間尺度上看，受圍填海疏浚工程影響，大型底棲動物群落的恢復可能需要2～10 年[21]，隨著橫沙東灘圈圍工程的實施，對環(huán)境造成一定的直接或間接影響，大型底棲動物物種數(shù)、豐度和生物量呈下降趨勢，隨著主體工程的完工，自然潮灘生境逐漸穩(wěn)定，大型底棲動物物種逐漸豐富，豐度和生物量呈增長趨勢。

表5 調查區(qū)域自然潮灘大型底棲動物與歷史資料的對比

3 結論

根據(jù)2019年10月、2020年4月對橫沙東灘成陸區(qū)和自然潮灘大型底棲動物的調查結果表明，圍堰促淤使潮灘濕地大型底棲動物群落結構及多樣性發(fā)生變化，促淤時間的長短是導致大型底棲動物群落結構和多樣性差異的主要因素。圍墾后成陸區(qū)出現(xiàn)高豐度、低生物量的現(xiàn)象，生物多樣性降低，群落結構趨于簡單，物種呈現(xiàn)一定的淡水化。自然潮灘大型底棲動物物種逐漸豐富，豐度生物量呈增長趨勢，底棲動物的生境逐漸穩(wěn)定。