基于AMBI和M-AMBI法的底棲生態環境質量評價
——以廈門五緣灣海域為例

林和山，俞煒煒，劉坤，何雪寶，林俊輝，黃雅琴，陳彬，鄭成興，王建軍*

(1. 國家海洋局 第三海洋研究所 海洋生物與生態實驗室，福建 廈門 361005)

基于AMBI和M-AMBI法的底棲生態環境質量評價
——以廈門五緣灣海域為例

林和山1，俞煒煒1，劉坤1，何雪寶1，林俊輝1，黃雅琴1，陳彬1，鄭成興1，王建軍1*

(1. 國家海洋局 第三海洋研究所 海洋生物與生態實驗室，福建 廈門 361005)

于2011-2013年5月和10月在廈門五緣灣海域設置7個站位進行大型底棲動物調查，并結合2005年的歷史數據，運用AMBI和M-AMBI指數法評價該海域海底生態環境質量的時空變化狀況。2011-2013年共鑒定大型底棲動物9門106科193種，多毛類(83種)、甲殼類(53種)和軟體動物(25種)是該海域的主要優勢類群，平均總密度和濕質量生物量分別為(518±292) ind/m2和(54.8±88.9) g/m2。多毛類的短鰓樹蟄蟲(Pistabrevibranchia)為該海域的絕對優勢種，其平均密度可達(170±179) ind/m2，其他優勢種還有似蟄蟲(Amaeanatrilobata)、西方似蟄蟲(Amaeanaoccidentalis)、絲鰓稚齒蟲(Prionospiomalmgreni)、梳鰓蟲(Terebellidesstroemii)、獨毛蟲屬一種(Tharyxsp.)、菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)、長指馬爾他鉤蝦(Melitalongidactyla)和伍氏螻蛄蝦(Austinogebiawuhsienweni)等。評價結果顯示，該海域底棲生態系統受輕度干擾，生態環境質量介于一般—優良之間，與2005年的調查相比，2011-2013年該海域的生態環境質量有所好轉，這可能與五緣灣及周邊海域近年來進行的海堤開口改造、海洋環境整治，以及海灣納潮量及水交換能力的改善有關。

AMBI；M-AMBI；大型底棲動物；底棲生態環境質量；五緣灣

1 引言

長期以來人類對港灣資源的肆意掠奪與開發使得港灣生態環境遭受空前的壓力，沿岸的工農業污水、城市生活污水以及水產養殖污水的大量排入，使得海洋生態環境質量日益惡化，已嚴重威脅到港灣生態系統以及人類的生命健康。因此，如何科學、準確、有效地評價港灣生態系統健康具有重要的生態意義。

底棲生物由于運動能力不強，常固定生活于海底，通過攝食、掘穴等活動參與碳、氮、磷、硫等元素的生物地球化學循環，并影響著污染物的轉化與遷移，能對自然和人為活動導致的水和沉積環境質量的變化作出可預測的響應。因此，底棲生物常被視為生物監測的敏感指示生物，而利用底棲生物作為海洋生態環境監測的生物指標和進行生態系統健康評價的生物指數已得到國內外科學家的廣泛認可[1—5]。Borja和Muxika等[6—7]在海洋生物指數(BI)[8]基礎上創建的AMBI以及融入因子分析的M-AMBI指數，被用于反映歐洲沿海和河口海域生態系統健康狀況[6—7，9]，在不同的環境壓力下，如水體富營養化、航道清淤、海產品養殖等，該指數評價法均可使用[10—11]。近年來，該指數也被多次應用于評價我國近岸海域[12—17]及河口地區[18—20]的生態環境質量狀況，其廣泛性和適用性得到了廣泛的認可和肯定。隨著研究的深入，該軟件生態分組(ecological group，EG)列表中的種名錄不斷更新，使得該指數具有更普遍的適用性和有效性[21]，截至2014年11月，已有8 000多種底棲生物被分入對應的EG等級列表中。

五緣灣(原名鐘宅灣)位于廈門島東北部，是筼筜港——鐘宅斷裂帶因新構造期的斷裂和斷塊活動發育成的斷陷港灣，是一個半封閉的淺水海灣。1958—2005年間灣內主要以鹽場、蝦池等人工設施為主，2005年底，整治工程正式開工，主要包括海堤開口改造、內灣疏浚清淤、內灣低水位水壩(含水閘)工程建設等，2007年，五緣灣片區主體工程基本完成。

本研究擬通過2011-2013年間春、秋兩季共6個航次的大型底棲動物調查及非生物要素監測，并結合2005年進行的本底調查，分析五緣灣大型底棲動物的群落結構和生物多樣性的時空分布，探討人類活動干擾背景下大型底棲動物的種群動態、群落受干擾現狀及其對環境變化的響應，并運用AMBI和M-AMBI指數法對該海域的生態環境質量進行評價，以期為管理者制定有效的科學的管理決策，保護生態環境并為生態恢復提供科學依據。

2 材料與方法

2.1 研究區域與取樣方法

于2011-2013年間每年在廈門五緣灣進行春(5月)、秋(10月)兩季的大型底棲動物取樣，在灣頂(3個)、灣中(2個)和灣口(2個)共布設7個站位(圖1)，水深介于4～13 m，灣頂和灣中的底質以軟泥為主，灣口以泥沙為主。沉積物取樣使用0.05 m2抓斗式采泥器，每站連續取樣5次(合計采樣面積0.25 m2)，用網目孔徑為0.5 mm的過篩器分選生物標本。樣品的現場處理、室內分析以及資料整理均按《海洋調查規范》(GB/T 12763.6—2007)要求進行。物種鑒定及名錄登記均通過WoRMS網站(http://marinespecies.org/)進行校對和復核。水體溶解氧(DO)、無機氮、活性磷酸鹽以及沉積物有機碳、硫化物、重金屬、石油類的樣品保存及分析方法分別按《海洋監測規范》GB 17378.4-2007和GB 17378.5-2007之規定執行。

2.2 數據處理與分析

采用Shannon-Wiener多樣性指數(H)以及相對重要性指數(IRI)[22]進行群落優勢種和多樣性分析，公式如下：

(1)

(2)

式中，Pi為第i種的個體數與樣品中的總個體數的比值(ni/N)，W為某一種類的生物量占總生物量的百分比，N′為某一種類的豐度占總豐度的百分比，F為該種類的出現頻率。

AMBI和M-AMBI值的計算采用AMBI V5.0軟件進行計算，先去除非大型底棲無脊椎動物的種類[23]，其余物種的生態分組以及分組表內未包含的大型底棲動物根據文獻之規定執行[6，24]，其中，EG Ⅰ(sensitive)為對擾動敏感的物種，EG Ⅱ(indifferent)為對擾動不敏感的物種，EG Ⅲ(tolerant)為對擾動有耐受力的物種，EG Ⅳ(second-order opportunistic species)為第二級機會種，EGV(first-order opportunistic species)為第一級機會種。M-AMBI參照狀態為：多樣性和物種數的參照值均取0，AMBI的參照值取6[20]。評價標準詳見表1。

采用SPSS 17.0軟件包進行相關性(Peason)和單因素方差分析(one-way ANOVA)，圖表繪制使用ArcMap 10和PRIMER5.0等分析處理軟件。

表1 AMBI和M-AMBI指數分級、擾動等級以及生態環境質量狀況[7]

3 結果

3.1 種類組成及分布

2011-2013年間于研究區域內共鑒定有大型底棲動物9門106科193種，多毛類(83種)、甲殼類(53種)和軟體動物(25種)是該海域的主要優勢類群，另有棘皮動物8種，其他動物24種(包括多孔動物1種、刺胞動物8種、紐形動物2種、星蟲動物1種、脊索動物12種)(附表1)。從空間分布上看，位于灣口的W6和W7站的平均種數明顯高于灣內的其他站位，站位之間的平均種數有顯著性差異(F=3.247，p=0.008)。

綜合出現頻率、密度及生物量，多毛類的短鰓樹蟄蟲(Pistabrevibranchia)為該海域的絕對優勢種，其出現頻率和IRI值分別可達0.83和3 726，其他優勢種(IRI>100)還有似蟄蟲(Amaeanatrilobata)、西方似蟄蟲(Amaeanaoccidentalis)、絲鰓稚齒蟲(Prionospiomalmgreni)、梳鰓蟲(Terebellidesstroemii)、獨毛蟲屬一種(Tharyxsp.)、菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)、長指馬爾他鉤蝦(Melitalongidactyla)和伍氏螻蛄蝦(Austinogebiawuhsienweni)等(表2)。

表2 五緣灣大型底棲動物優勢種的平均密度、生物量、出現頻率及IRI值

3.2 數量組成及分布

研究區域內大型底棲動物的平均總密度為(518±292) ind/m2，春、秋兩季的平均密度分別為(597±169) ind/m2和(439±365) ind/m2，平均密度在時空分布上均無顯著性差異(見圖2)。多毛類為主要密度優勢類群，其平均密度可占平均總密度的74.6%[(386±241) ind/m2]，其中，短鰓樹蟄蟲的平均密度達(170±179) ind/m2。

平均總生物量為(54.8±88.9) g/m2，春、秋兩季的平均生物量分別為(75.4±119.3)g/m2和(34.2±32.9) g/m2，年際間和季節間的平均生物量均無顯著性差異；位于灣口的W6和W7站的平均生物量明顯高于灣中的其他各站位(F=8.399，p=0.001)(見圖2)。軟體動物(18.4±70.4) g/m2和多毛類(14.9±10.8) g/m2為主要生物量優勢類群，其中，菲律賓蛤仔的平均生物量達(17.2±69.0) g/m2。

圖2 五緣灣各站位大型底棲動物的密度和生物量分布Fig.2 Maps displaying mean density and biomass of macrobenthos，Wuyuan Bay

3.3 物種生態分組

該海域所鑒定的184種大型底棲無脊椎動物中，有164種可依據AMBI V5.0軟件中種類名錄(V5.2014.11)(同一屬的物種生態組別相同)[24]之規定，被分入相應的生態組別；其余20種沒有分入相應的生態組別。其中2011年秋季的W6站次和2013年秋季的W7站次的未分組物種比例(以密度計，下同)分別為34.3%和38.9%，這2站次的評價結果需謹慎判斷，其余各站的未分組物種比例均低于20%(介于0%～19.8%之間)(見表3)，均可運用AMBI和M-AMBI指數進行分析[23]。

3.4 AMBI及M-AMBI

該海域的AMBI值介于0.27～3.20之間，AMBI值在時空分布上均無顯著性差異，最低值出現在2013年秋季的W7站，該站次的主要優勢種為敏感型物種(EG Ⅰ占比為81.8%)，最高值為2012年秋季的W5站次，第二級機會種(EG Ⅳ占比為63.8%)為該站次的主要優勢種。AMBI評價結果顯示，該海域有9.5%的站次(4站次，AMBI值介于0.27～1.10)為無擾動狀態，其余站次(AMBI值介于1.31～3.20)為輕度擾動狀態(見表3)。

M-AMBI值介于0.36～0.91之間，M-AMBI值在時空分布上均無顯著性差異，最低值出現在2013年秋季的W3站(該站次的種數和多樣性H值均較低，分別僅有3種和0.42)，最高值為2013年春季的W7站次(該站次的種數和多樣性H值分別高達55種和4.98)。M-AMBI生態環境狀況評價結果顯示，有1個站次為較差，10個站次(M-AMBI值介于0.43～0.53)為一般，29個站次(M-AMBI值介于0.53～0.75)為優良，2個站次為高等(M-AMBI值介于0.82～0.91)(見表3)。

表3 五緣灣各站位AMBI及M-AMBI指數值

3.5 非生物要素質量狀況

對照海洋沉積物質量及海水水質標準(GB 18668-2002和GB 3097-1997)，五緣灣海域沉積物質量良好，有機碳、硫化物、石油類和重金屬等含量均符合第一類海洋沉積物質量標準；水體的溶解氧含量也符合第一類海水水質標準，但水體的無機氮(0.68±0.16) mg/L和活性磷酸鹽(0.07±0.04) mg/L為超四類，水體富營養化較為嚴重(表4)。單因素方差分析顯示，該海域水體中的無機氮和活性磷酸鹽含量并無時空分布差異，單從水體中的溶解氧含量看，灣口的溶解氧含量(8.9±1.4) mg/L略高于灣中(7.4±0.9) mg/L和灣頂(7.4±1.3) mg/L。

表4 五緣灣海域部分水體及沉積物化學參數

4 討論

使用AMBI軟件時，物種名錄的錄入和核對是其中一個重要環節，當存在同種異名或種名變更情況時，把數據錄入AMBI運行軟件后，有些物種無法分入相應的生態組別，應先將物種名錄在WoRMS網站(http://marinespecies.org/)上進行核對，修訂物種名錄后再錄入AMBI運行軟件。如，本研究中，Austinogebiawuhsienweni(伍氏螻蛄蝦)與Upogebiawuhsienweni、Tellinaminuta(小亮櫻蛤)與Nitidotellinaminuta等為同種異名。另外，隸屬于多毛綱(Polychaeta)沙蠶科(Nereidae)刺沙蠶屬(Neanthes)的腺帶刺沙蠶(Neanthesglandicincta)，AMBI V5.0軟件中將其分入EGⅠ，但據多位學者研究顯示，該物種主要分布于印度沿岸、泰國灣、越南南部及我國福建和廣東沿海及河口區域，具有較強的耐污性[25—27]，為了數據資料的一致性和可比性，本研究暫且將其分入EGⅠ，但該物種的生態分組有待進一步探討研究。

參照蔡立哲等的多樣性指數污染評價法[28]，五緣灣海域所受污染程度多數站次為輕度或中度污染；AMBI法則判斷大部分站次處于輕度擾動狀態；而M-AMBI法評價顯示該海域的生態環境狀況為一般或優良。該海域灣口的平均種數、平均生物量和M-AMBI值均高于灣頂和灣中，很多污染敏感種類也僅分布在灣口的W6和W7站位，如柑橘荔枝海綿(Tethyaaurantium)、刺柳珊瑚(Echinogorgiasp.)、海仙人掌(Cavernulariaglans)、蕨形角海葵(Cerianthusfiliformis)、廈門棍海鰓(Lituariaamoyensis)、華貴類櫛孔扇貝(Mimachlamysnobilis)、倍棘蛇尾(Amphioplusspp.)和陽遂足(Amphiuraspp.)等，表明灣口的生態環境質量優于灣內，這可能與灣口的溶解氧含量及水交換能力均優于灣內有關。非生物要素質量監測顯示，五緣灣海域的環境壓力主要表現為水體無機氮和活性磷酸鹽超標，但沉積物質量仍然較好，符合第一類海洋沉積物質量標準。由此可見，AMBI或M-AMBI評價法能與非生物要素質量監測結果取得較好的一致性。

2005年10月的調查結果顯示，該海域的種數、生物量和多樣性H均較低，分別介于2～9種、1.7～220.9 g/m2和0.72～2.52，AMBI值介于0.61～5.18，擾動等級為無擾動—重度擾動，M-AMBI值介于0.17～0.63，生態環境質量狀況為優良—惡劣(表5)，優勢種主要有腺帶刺沙蠶、小頭蟲(Capitellidae und.)(EGⅤ)、寡毛類(Oligochaeta und.)(EGⅤ)和搖蚊(Chironomussp.)(EGⅢ)等。相較之下，2011-2013年該海域的生態環境質量有所好轉，這可能與2005年底開始的海域整治工程有關，該工程通過實施打開五緣灣老海堤，對海灣及灘涂進行清淤整治，以增加灣內納潮量和水流動力，促進灣內水體自然交換，主體工程于2007年基本完成。另外，從2010年開始，廈門加強了周邊海域的環境整治力度，清除了大量的海產養殖設施，尤其是高集海堤開口改造工程，改善了同安灣海域的水動力條件，打開了廈門東、西海域的生態通道，改善了五緣灣海域的生態環境質量。

表5 2005年10月五緣灣各站位AMBI及M-AMBI指數值

5 結論

2011-2013年6個航次42站次共鑒定大型底棲動物9門106科193種，多毛類(83種)、甲殼類(53種)和軟體動物(25種)是該海域的主要優勢類群。該海域大型底棲動物的平均總密度和生物量分別為(518±292) ind/m2和(54.8±88.9) g/m2，多毛類的短鰓樹蟄蟲為該海域的絕對優勢種，其平均密度、出現頻率和IRI值分別可達(170±179) ind/m2、0.83和3 726，其他優勢種(IRI>100)還有似蟄蟲、西方似蟄蟲、絲鰓稚齒蟲、梳鰓蟲、獨毛蟲屬一種、菲律賓蛤仔、長指馬爾他鉤蝦和伍氏螻蛄蝦等。

結合水體及沉積物質量參數，AMBI和M-AMBI值的時空分布能基本反映該海域的生態環境質量狀況，整體上來講該海域的擾動等級為輕度擾動，生態環境質量狀況介于一般—優良之間，灣口的生態環境質量優于灣內，這可能與灣口的溶解氧含量及水動力條件均優于灣內有關。與2005年的調查相比，2011-2013年該海域的生態環境質量有所好轉，這可能與五緣灣及周邊海域近年來進行的五緣灣及高集海堤開口改造、海洋環境整治以及海灣納潮量及水交換能力的改善有關。

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Assessing benthic ecological status in stressed Wuyuan Bay (Xiamen，China) using AMBI and M-AMBI

Lin Heshan1，Yu Weiwei1，Liu Kun1，He Xuebao1，Lin Junhui1，Huang Yaqin1，Chen Bin1，Zheng Chengxing1，Wang Jianjun1

(1.LaboratoryofMarineBiologyandEcology，ThirdInstituteofOceanography，StateOceanicAdministration，Xiamen361005，China)

Six surveys were conducted during 2011-2013 to assess the benthic ecological status of the stressed Wuyuan Bay (Xiamen，China) by the AZTI’S Marine Biotic Index (AMBI) and multivariate-AMBI (M-AMBI). A total of 193 species of macrobenthos were identified，which were belonged to 9 phyla and 106 families. The dominated ones were polychaetes，crustaceans and mollusks，which have 83，53，and 25 species，respectively. The dominant species of polychaetes werePistabrevibranchia，Ruditapesphilippinarum，Tharyxsp.，Amaeanatrilobata，Prionospiomalmgreni，Terebellidesstroemii，Melitalongidactyla，AustinogebiawuhsienweniandAmaeanaoccidentalis. The average density and biomass (mean ± SD across all stations) of the total macrobenthos were (518±292) ind/m2and (54.8±88.9) g/m2，respectively. The results showed that most sampling stations were slightly disturbed，and the benthic ecological status of Wuyuan Bay were between “moderate” and “good”. Compared with the results of 2005，the average taxa numbers，the average density，biodiversity and M-AMBI values in the stressed Wuyuan Bay were increased，which might benefit from the uncork rebuilt of Wuyuan and Gaoji Causeway，treatment of marine environmental and improvement of water exchange in Wuyuan Bay and Xiamen area．

AMBI; M-AMBI; macrobenthos; benthic ecological status; Wuyuan Bay

附表1 廈門五緣灣大型底棲動物種名錄及其生態分組

續附表1中文名拉丁名生態組別(EG)中文名拉丁名生態組別(EG)后指蟲LaonicecirrataⅢ寬甲古漣蟲EocumalatumⅡ結海蟲LeocrateschinensisN．A．好斗埃蜚EricthoniuspugnaxⅠ光突齒沙蠶LeonnatespersicusⅢ塞切爾泥鉤蝦EriopisellasechellensisⅠ突齒沙蠶Leonnatessp．Ⅲ內海擬鉤蝦GammaropsisutinomiiⅠ扁蟄蟲LoimiamedusaⅢ日本大螯蜚GrandidierellajaponicaⅢ雙唇索沙蠶LumbrineriscruzensisⅡ顆粒六足蟹HexapinusgranuliferusN．A．異足索沙蠶LumbrinerisheteropodaⅡ雙角互敬蟹HyastenusdiacanthusⅠ納加索沙蠶LumbrinerisnagaeⅡ彎指伊氏鉤蝦IdunellacurvidactylaⅡ西奈索沙蠶LumbrinerisshiinoiⅡ背刺強鉤蝦Iphimediasp．Ⅰ索沙蠶Lumbrinerissp．Ⅱ廉形葉鉤蝦JassamarmorataV錐毛似帚毛蟲LygdamisgiardiⅠ水母寬額蝦LatreutesanoplonyxⅠ節節蟲Maldanidaeund．Ⅰ尖尾細螯蝦LeptochelaaculeocaudataⅢ巖蟲MarphysasanguineaⅡ細螯原足蟲LeptocheliadubiaⅢ氈毛巖蟲MarphysastragulumⅡ明秀大眼蟹MacrophthalmusdefinitusⅠ中蚓蟲Mediomastussp．Ⅲ長指馬爾他鉤蝦MelitalongidactylaⅠ米列蟲Melinnasp．Ⅲ刀額新對蝦MetapenaeusensisⅡ刺沙蠶Neanthessp．Ⅲ模糊新短眼蟹NeoxenophthalmusobscurusⅡ全刺沙蠶NectoneanthesoxypodaⅢ小五角蟹NursiaminorⅡ全刺沙蠶Nectoneanthessp．Ⅲ無眼彈鉤蝦Orchomenesp．Ⅱ多鰓齒吻沙蠶NephtyspolybranchiaⅡ日本擬花尾水虱ParanthurajaponicaⅢ齒吻沙蠶Nephtyssp．Ⅱ貪精武蟹ParapanopeeuagoraN．A．沙蠶Nereissp．Ⅲ中華擬亮鉤蝦ParaphotissinensisⅡ背蚓蟲Notomastussp．Ⅲ天草旁寬鉤蝦PareurystheusamakusaensisN．A．歐努菲蟲OnuphiseremitaⅡ日本囊對蝦PenaeusjaponicusN．A．華麗角海蛹OphelinagrandisⅠ對蝦幼體Penaeussp．N．A．角海蛹Ophelinasp．Ⅰ夏威夷亮鉤蝦PhotishawaiensisⅡ錐頭蟲Orbiniasp．Ⅰ極地蚤鉤蝦PontocratesaltamarinusⅡ狹細蛇潛蟲OxydromusangustifronsⅡ美麗磁蟹PorcellanapulchraⅠ擬特須蟲ParalacydoniaparadoxaⅡ纖手梭子蟹PortunusgracilimanusⅠ擬突齒沙蠶ParaleonnatesuschakoviⅢ淺礁梭子蟹PortunusiranjaeⅠ奇異稚齒蟲ParaprionospiopinnataⅣ尖尾擬琥珀鉤蝦PseudambasiaacuticaudataN．A．乳突筆帽蟲PectinariapapillosaⅠ畸形鎚肢蟲PseudosphyrapusanomalusⅢ葉須蟲Phyllodocidaeund．Ⅱ絨毛細足蟹RaphidopusciliatusⅠ叉毛矛毛蟲PhyloornatusⅠ薄片蜾蠃蜚SinocorophiumlamellatumⅢ短鰓樹蟄蟲PistabrevibranchiataⅡ同掌紅眼鉤蝦Sinoedicerossp．Ⅱ樹蟄蟲Pistasp．Ⅱ中華管革便蝦SolenoceracrassicornisⅡ煙樹蟄蟲PistatyphaⅡ強壯板鉤蝦StenothoevalidaⅡ蛇形雜毛蟲PoecilochaetusserpensⅠ隆背強蟹TrissoplaxdentataⅡ雜毛蟲Poecilochaetussp．Ⅰ齒腕擬盲蟹TyphlocarcinopsdenticarpusⅡ

N.A.=Not assigned，生態組別未定種類。

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.08.007

2015-02-05；

2015-04-28。

國家海洋局第三海洋研究所基本科研業務費(海三科2013006)；國家海洋局海洋生態環境科學與工程重點實驗室開放基金(MESE-2014-02)。

林和山(1982—)，男，福建省漳州市人，助理研究員，主要從事海洋生物與生態研究。E-mail：linheshan@tio.org.cn

*通信作者：王建軍，副研究員，主要從事海洋生物與生態研究。E-mail:wjj5358@sina.com

X820

A

0253-4193(2015)08-0076-12

林和山，俞煒煒，劉坤，等. 基于AMBI和M-AMBI法的底棲生態環境質量評價——以廈門五緣灣海域為例[J].海洋學報，2015，37(8)：76—87，

Lin Heshan，Yu Weiwei，Liu Kun，et al. Assessing benthic ecological status in stressed Wuyuan Bay (Xiamen，China) using AMBI and M-AMBI[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(8)：76—87，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.08.007