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渤海近海典型海草床育幼功能评估体系构建及其空间差异分析

赵家悦 杨薇 白军红

赵家悦,杨薇,白军红. 渤海近海典型海草床育幼功能评估体系构建及其空间差异分析[J]. 海洋学报,2025,47(5):64–77 doi: 10.12284/hyxb2025064
引用本文: 赵家悦,杨薇,白军红. 渤海近海典型海草床育幼功能评估体系构建及其空间差异分析[J]. 海洋学报,2025,47(5):64–77 doi: 10.12284/hyxb2025064
Zhao Jiayue,Yang Wei,Bai Junhong. Evaluation system establishment of nursery function for three seagrass beds and their spatial differences in the nearshore Bohai Sea[J]. Haiyang Xuebao,2025, 47(5):64–77 doi: 10.12284/hyxb2025064
Citation: Zhao Jiayue,Yang Wei,Bai Junhong. Evaluation system establishment of nursery function for three seagrass beds and their spatial differences in the nearshore Bohai Sea[J]. Haiyang Xuebao,2025, 47(5):64–77 doi: 10.12284/hyxb2025064

渤海近海典型海草床育幼功能评估体系构建及其空间差异分析

doi: 10.12284/hyxb2025064
基金项目: 国家自然科学基金委联合基金重点项目(U2344229)。
详细信息
    作者简介:

    赵家悦(2001—),女,河北省廊坊市人,主要从事海洋生态环境科学研究。E-mail:202221180102@mail.bnu.edu.cn

    通讯作者:

    杨薇,教授,博士生导师,主要从事湿地环境生态学。 E-mail: yangwei@bnu.edu.cn

  • 中图分类号: Q178.531

Evaluation system establishment of nursery function for three seagrass beds and their spatial differences in the nearshore Bohai Sea

  • 摘要: 以渤海区域曹妃甸、黄河口、觉华岛等3个典型海草床为案例区,通过实地调研、物种鉴定及数据收集,获取了海草生长状况、水体和沉积物环境质量及浮游生物、底栖生物、幼鱼种类和生物量等多项第一手资料,从水环境、沉积环境、生物环境等生境角度构建了近海海草床育幼功能综合评估指标体系,并对渤海近海各典型海草床进行了系统评估。结果显示曹妃甸与觉华岛海草生物量分别为371.22 g/m2和340.05 g/m2,均显著高于黄河口海草生物量(161.24 g/m2p < 0.05);各海草床的浮游植物丰度和生物量平均值均为黄河口>曹妃甸>觉华岛,且空间差异显著(p < 0.05);而各海草床幼鱼和稚鱼密度则是觉华岛最高,黄河口次之,曹妃甸最低,具有显著空间差异(p < 0.05)。对海草床育幼功能综合评估的结果中,觉华岛海草床为良好,略优于曹妃甸海草床(良好状态),优于黄河口海草床(一般状态)。进一步分析典型海草床育幼功能现状的主要驱动因素,结果表明不同海草床中贡献较大的环境与生物指标呈现出空间差异。觉华岛海草床环境和生物状态良好,水体透明度高、溶解氧丰富、无机氮质量浓度适中,且幼鱼群落的各指标均表现较好,在育幼功能方面贡献显著。相比之下,黄河口海草床的水环境和生物状态相对较差,该区域水体透明度低、pH值和无机氮浓度过高,同时生物指标中浮游植物多样性特征表现差、幼鱼占比偏低,这些因素成为其育幼功能评估结果仅为一般的主要消极因素。曹妃甸海草床的环境状态良好,温度、无机氮和无机磷质量浓度等因素贡献较大。然而,其生物状态一般,浮游动物和幼鱼数量较低是该区域育幼功能评估的主要消极因素。本研究有助于深刻理解和认识渤海区域典型海草床的育幼功能时空差异和驱动因素,为促进我国海草床生态系统保护与海洋渔业资源可持续发展提供有效的科学依据和数据支撑。
  • 图  1  渤海各典型海草床及采样点位置

    Fig.  1  Locations of typical seagrass beds and sampling sites in the Bohai Sea

    图  2  海草床育幼功能综合指标体系

    Fig.  2  Comprehensive indicator system for evaluating the nursery function of seagrass beds

    图  3  3个区域海草床海草生物学特征空间差异

    误差线上的不同小写字母表示海草生物学特征在不同海草床之间存在显著差异(p < 0.05)

    Fig.  3  Spatial differences in biological characteristics of Zostera marina among seagrass beds

    Different lowercase letters above error bars indicate significant differences in biological characteristics of Zostera marina among seagrass beds (p < 0.05)

    图  4  各海草床典型生物群落丰度/密度的空间差异

    误差线上的不同小写字母表示典型生物群落丰度/密度在不同海草床之间存在显著差异(p < 0.05)

    Fig.  4  Spatial differences in abundance/density of typical biological communities among seagrass beds

    Different lowercase letters above error bars indicate significant differences in abundance/density of typical biological communities among seagrass beds (p < 0.05)

    图  5  各海草床典型生物群落生物量的空间差异

    误差线上的不同小写字母表示典型生物群落生物量在不同海草床之间存在显著差异(p < 0.05)

    Fig.  5  Spatial differences in biomass of typical biological communities among seagrass beds

    Different lowercase letters above error bars indicate significant differences in biomass of typical biological communities among seagrass beds (p < 0.05)

    图  6  各海草床典型生物群落多样性特征的空间差异

    误差线上的不同小写字母表示典型生物群落多样性特征在不同海草床之间存在显著差异(p < 0.05)

    Fig.  6  Spatial differences in biodiversity of typical biological communities among seagrass beds

    Different lowercase letters above error bars indicate significant differences in biodiversity of typical biological communities among seagrass beds (p < 0.05)

    图  7  海草床环境指标评估

    Fig.  7  Assessment results of environmental indicators among seagrass beds

    图  8  海草床生物指标评估

    Fig.  8  Evaluation of biological indicators among seagrass beds

    图  9  海草床育幼功能综合指数时空差异

    误差线上的不同小写字母表示NFI在不同海草床之间存在显著差异(p < 0.05)

    Fig.  9  Spatiotemporal differences in comprehensive nursery function index (NFI) among seagrass beds

    Different lowercase letters above error bars indicate significant differences in NFI (Nursery Function Index) among seagrass beds (p < 0.05)

    表  1  指标评分标准

    Tab.  1  Scoring criteria for evaluation indicators

    类型 指标 单位 指标水平(标准化范围)
    优[0.8,1.0] 良好[0.6,0.8) 一般[0.4,0.6) 差[0.2,0.4) 极差[0,0.2)
    水环境 透明度 cm ≥150 100~150 50~100 25~50 <25
    溶解氧 mg/L ≥10 9~10 8~9 7~8 <7
    盐度 PSU ≤30 >30
    pH 无量纲 7.8~8.5 6.8~7.8 <6.8
    水温 20~25 15~20 <15 >25
    无机氮 mg/L ≤0.2 0.2~0.4 0.4~0.8 0.8~1 >1
    磷酸盐 μg/L ≤15 15~30 30~45 45~60 >60
    沉积环境 总氮 mg/g ≤0.3 0.3~0.4 0.4~0.5 0.5~0.6 >0.6
    总磷 mg/g ≤0.2 0.2~0.4 0.4~0.5 0.5~0.6 >0.6
    砂含量 % ≤75 75~80 80~85 85~90 >90
    海草 茎枝密度 ind./m2 ≥300 200~300 100~200 50~100 <50
    生物量 shoots/m2 ≥500 300~500 200~300 100~200 <100
    平均株高 cm ≥40 30~40 20~30 10~20 <10
    浮游植物 Shannon-Wiener多样性指数 无量纲 ≥2 1.5~2 1~1.5 0.5~1 <0.5
    Margalef 丰富度指数 无量纲 ≥2 1~2 0.5~1 0.1~0.5 <0.1
    Pielou 均匀度指数 无量纲 ≥0.9 0.8~0.9 0.6~0.8 0.5~0.6 <0.5
    丰度 103 cells/L 3000 300010000 1000030000 3000060000 >60000
    生物量 mg/L ≤0.5 0.5~1 1~3 3~5 >5
    浮游动物 Shannon-Wiener多样性指数 无量纲 ≥1.5 1~1.5 0.5~1 0.1~0.5 <0.1
    Margalef 丰富度指数 无量纲 ≥2 1~2 0.5~1 0.1~0.5 <0.1
    Pielou 均匀度指数 无量纲 ≥0.8 0.7~0.8 0.6~0.7 0.5~0.6 <0.5
    丰度 ind./L ≥80 40~80 20~40 10~20 <10
    生物量 mg/L ≥1.5 1~1.5 0.5~1 0.25~0.5 <0.25
    底栖动物 Shannon-Wiener多样性指数 无量纲 ≥1.5 1~1.5 0.5~1 0.1~0.5 <0.1
    Margalef 丰富度指数 无量纲 ≥2 1~2 0.5~1 0.1~0.5 <0.1
    Pielou 均匀度指数 无量纲 ≥0.8 0.7~0.8 0.6~0.7 0.5~0.6 <0.5
    密度 ind./m2 ≥400 300~400 200~300 100~200 <100
    生物量 g/m2 ≥40 25~40 10~25 5~10 <5
    幼鱼 密度 kg/km2 4000 15004000 500~1500 250~500 <250
    生物量 ind./km2 ≥20 15~20 10~15 5~10 <5
    幼鱼数量占比 % ≥0.4 0.3~0.4 0.2~0.3 0.1~0.2 <0.1
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    表  2  各层指标权重和类型

    Tab.  2  Weights and types of hierarchical indicators in the comprehensive evaluation system

    准则层 权重 中间层 权重 指标层 权重
    环境
    指标
    0.3700 水环境 0.8000 透明度 0.2039
    溶解氧 0.1668
    盐度 0.0701
    pH 0.0487
    水温 0.1682
    无机碳 0.1727
    磷酸盐 0.1727
    沉积
    环境
    0.2000 总氮 0.3333
    总磷 0.3333
    砂含量 0.3333
    生物
    指标
    0.6300 海草 0.1667 茎枝密度 0.3333
    生物量 0.3333
    平均株高 0.3333
    浮游
    植物
    0.1667 Shannon-Wiener多样性指数 0.1429
    Margalef 丰富度指数 0.1429
    Pielou 均匀度指数 0.1429
    丰度 0.2857
    生物量 0.2857
    浮游
    动物
    0.1667 Shannon-Wiener多样性指数 0.1429
    Margalef 丰富度指数 0.1429
    Pielou 均匀度指数 0.1429
    丰度 0.2857
    生物量 0.2857
    底栖
    动物
    0.1667 Shannon-Wiener多样性指数 0.1429
    Margalef 丰富度指数 0.1429
    Pielou 均匀度指数 0.1429
    密度 0.2857
    生物量 0.2857
    幼鱼 0.3333 密度 0.3333
    生物量 0.3333
    幼鱼数量占比 0.3333
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    表  3  海草床环境因子空间差异

    Tab.  3  Spatial differences in environmental factors among seagrass beds

    类别 指标名称 单位 觉华岛 黄河口 曹妃甸
    水环境 透明度 cm 131.00 ± 10.55a 32.95 ± 0.35b 104.25 ± 14.27a
    溶解氧 mg/L 9.01 ± 0.35b 9.14 ± 0.10a 8.74 ± 0.30b
    盐度 PSU 30.82 ± 0.46a 33.10 ± 0.63a 32.93 ± 0.59a
    pH 无量纲 7.39 ± 0.08c 8.04 ± 0.05b 8.54 ± 0.04a
    水温 18.07 ± 1.44b 22.71 ± 0.16a 17.89 ± 1.03b
    无机氮 mg/L 0.08 ± 0.01c 1.12 ± 0.02a 0.13 ± 0.00b
    磷酸盐 μg/L 23.74 ± 2.03a 4.60 ± 0.00c 12.13 ± 1.60b
    沉积环境 总氮 mg/g 0.38 ± 0.01b 0.40 ± 0.00b 0.68 ± 0.01a
    总磷 mg/g 0.14 ± 0.00b 0.10 ± 0.00c 0.49 ± 0.00a
    砂含量 % 87.19 ± 1.08a 86.60 ± 0.17b 81.88 ± 2.92b
      注:表中数据为平均值±标准误;上角不同字母(a, b, c)表示差异显著(p < 0.05)。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-10-29
  • 修回日期:  2025-02-28
  • 网络出版日期:  2025-04-15
  • 刊出日期:  2025-05-30

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