王莲莲 陈丕茂 黎小国 罗虹霞

摘要 为了解经过不同表面处理的人工鱼礁模板的附着生物群落特征，于2014年8月对大亚湾圆洲岛已投放的鱼礁模板进行采样调查。结果表明，共采集和鉴定出附着生物39种，黑缘牡蛎（Ostrea nigromarginata）占据附着生物优势种的绝对地位;经过表面处理的混凝土模块的附着生物生物量及丰度较高，而红砖、花岗岩板和未经表面处理的钢筋混凝土模板的附着生物生物量及丰度都很低;附着生物的生物量和丰度与其群落特征的变化未表现出一致的规律性。

关键词 表面处理;鱼礁模板;附着生物;群落特征

中图分类号 S9  文献标识码

A  文章编号 0517-6611（2015）03-171-04

Attaching Organism Community Characteristics of Different Surface Treatments on Artificial Reef Templates Inshore of Yuanzhou Island

WANG Lianlian¹，2，CHEN Pimao²*，LI Xiaoguo²et al

（1.Dalian Ocean University，Dalian，Liaoning 116023;2.South China Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Science / Scientific Observing and Experimental Station of South China Sea Fishery Resources and Environment，Ministry of Agriculture/ Key Laboratory of Marine Ranching Technology，CAFS，Guangzhou，Guangdong 510300）

Abstract  In order to understand the biological community characteristics of different surface treatments of artificial reef templates， which had  been placed on the offshore， Round Island，Daya Bay. Sampling survey was taken in August of 2014.The results showed that 39 kinds of fouling organisms were collected and identified，Ostrea nigromarginata has attached the absolute position of the dominant species; Through the concrete block surface treatment has a better biofouling effect，and red brick，granite plates and nosurfacetreated concrete template attached biomass and abundance of organisms are very low; Biomass and abundance indices and ecological indices do not show a certain degree of regularity.

Key words Surface treatment; Artificial reef template; Attaching organisms; Community characteristics

基金項目 国家科技支撑计划课题（2012BAD18B02，2012BAD18B01-2）;国家公益性行业（农业）科研专项经费项目（201003068）。

作者简介 王莲莲（1990- ），女，河北定州人，硕士研究生，研究方向：海洋牧场和人工鱼礁生物栖息地构建技术。*通讯作者，研究员，硕士，硕士生导师，从事人工鱼礁、海洋牧场、增殖放流和渔业资源研究。

收稿日期 20141112

大亚湾地处亚热带，位于珠江口东侧，面临南海，是一个半封闭海湾。圆洲岛是大亚湾众多岛屿之一，面积约0.074 km²，是广东省专门在大亚湾设立的3个珊瑚自然移植区之一。

附着生物的种类组成和数量变化是人工鱼礁饵料效应的重要体现^[1]，是评价人工鱼礁生态效应的重要指标。人工鱼礁的表面积和外露面形态是影响礁体饵料效应的重要因素^[2]，外露面的形态直接影响礁体生物附着效果。研究表明，钢筋混凝土人工鱼礁对海洋生物的诱集效果明显高于油井类、舰船类等人工鱼礁^[3]。人工鱼礁投放入海一段时间后，必然附着大量生物。然而，人工鱼礁的表面处理方法以及辅助材料的添加对礁体附着生物群落结构的影响却鲜有探究。2014年8月，笔者对大亚湾圆洲岛已投放的人工鱼礁模板的附着生物进行了调查研究，以期为今后人工鱼礁辅助材料选择和礁体表面处理方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

16种人工鱼礁模板（12种不同规格的钢筋混凝土板、煤渣砖、红砖、花岗岩板和石块）随机投放于圆洲岛近岸潮间带区域，模板规格如表1。每种规格模板投放3个。

1.2 方法

1.2.1 样品采集及保存。

2014年8月，对大亚湾圆洲岛已投放的人工鱼礁模板附着生物进行调查。样品采集和分析均按《海洋调查规范》^[4]进行。每个模板的采样面积为10 cm×10 cm。样品加入5%的福尔马林溶液固定，带回实验室进行种类鉴定及湿重测定^[5]。

1.2.2 数据处理。

附着生物数量丰度以每平方米出现的个体数表示（单位ind/m²），同时计算多样性指数（H′）、均匀度指数（J）和优势度（Y）。

ShannonWeaner多样性指数，其计算公式为：

H′=-Si=1Pilog₂Pi                              （1）

Pielou均匀度指数，其计算公式为： J=H′/log₂S                                         （2）

优势种的优势度，其计算公式为：Y=niNfi                                                （3）

式（1）～（3）中，ni为第i种的数量，N为采集样品中的所有种类总个体数;S为采集样品中的种类总数;P为第i种的个体数与样品中的总个体数的比值（ni/N），fi为该种在各样品中出现的频率。

2 结果与分析

2.1 种类组成

由表2可知，此次调查共鉴定出附着生物39种，其中软体动物门17种、环节动物门8种、节肢动物门7种、腔肠动物门2种、星虫动物门2种、藻类2种、棘皮动物门1种。软体动物占总样品种类的43.5%，环节动物次之，占20.5%，节肢动物占18.0%。由此可见，软体动物、环节动物和节肢动物是人工鱼礁模板附着生物的重要种类组成。各模板附着生物种类以12号出现最多（23种），4号和6号次之（16种），1号模板最少（2种）（表2）。

表1 圆洲岛人工鱼礁模板规格及表面处理方案

模板编号材料长×宽×高

cm×cm×cm表面处理数量

个

1钢筋混凝土板40×30×5未处理，表面粗糙3

2钢筋混凝土板40×30×5米字槽（深与宽1 cm）3

3钢筋混凝土板40×30×5密布小孔（直径1 cm）3

4钢筋混凝土板40×30×5加贝壳，突起3

5鋼筋混凝土板40×30×5不规则表面3

6钢筋混凝土板40×30×56大孔（直径5 cm）3

7钢筋混凝土板40×30×5绳网槽（深与宽1cm）3

8钢筋混凝土板40×30×5条带槽（深与宽1 cm，间隔2 cm）3

9钢筋混凝土板40×30×5条带槽（深与宽1 cm，间隔10 cm）3

10钢筋混凝土板40×30×5条带槽（深与宽1 cm，间隔6 cm）3

11钢筋混凝土板40×30×5条带槽（深与宽1 cm，间隔1 cm）3

12钢筋混凝土板40×30×5条带槽（深与宽1 cm，间隔4 cm）3

13煤渣砖-未经处理，表面粗糙3

14红砖24.2×11.5×5.3未经处理，表面粗糙3

15花岗岩板40×30×5未经处理3

16石块-未经处理，表面粗糙3

表2 不同表面处理的人工鱼礁模板附着生物种类分布

类别种类模板编号

12345678910111213141516

绿藻门

Chlorophyta石莼 Ulva lactuca+

红藻门

Rhodophyta日本凋毛藻 G.japonica Okam++++

齿纹蜒螺 Nerita yoldiRécluz+++

渔舟蜒螺 Nerita albicilla+

粗糙滨螺 Littorina scabra（Linnaeus）++

嫁虫咸 Cellana toreumaReeve+++++++++++++

平轴螺 Planaxis sulcaturs（Born）++

星状帽贝Patella stellaeformis Reeve+++++++

珠母核果螺 Drupa margariticola（Broderip）+++++

软体动物门疣荔枝螺 Thais clavigera Kuster+++++++

Mollusca翡翠贻贝 Perna viridis （Linnaeus）+++++

海月 Placuna placenta （Linnaeus）+

黑荞麦蛤 Vignadula atrata （Lischke）+++++++++++++

黑缘牡蛎 Ostrea nigromarginata++++++++++++++

凸壳肌蛤 Musculus senhousia+

咬齿牡蛎 Ostrea mordax++++

棕蚶 Barbatia fusca++

船蛆 Teredo navalis++

日本花棘石鳖 Liolophura japonica+++

红斑斗蟹 Liagore rubromaculata++

裸盲蟹 Typhlocarcinus nudus+

节肢动物门小相手蟹 Nanosesarma minutum++++++++++

Arthropoda鳞笠藤壶 Tetraclita squamosa++++++++++

纹藤壶 Amphibalanus amphitrite+++

巨型深水虱 Bathyonmus giganteus+

环节动物门独齿围沙蚕 Perinereis cultrifera++++

Annelida中华内卷齿蚕 Ogenus Nephtys++++

双齿围沙蚕 Nereis succinea++++

多齿围沙蚕 Perinereis nuntia

旋鰓虫 Spirobranchus giganteus+

奇异稚齿虫 Paraprionospiopinnata++++

岩虫 Marphysa sanguinea++++

异足索沙蚕 Lumbriconereis heleropoda+++

背裂虫 Opisthosyllis brunnea++++

腔肠动物门纵条矶海葵Haliplanella luciae（Verrill）+++

Coelenterata羽状葵树海葵 Actinodendron plumosum++

星虫动物门裸体方格星虫 Sipunculus nudus Linnaeus+

Sipuncula厥目革囊星虫 Phascolosoma scolops Selenka+

棘皮动物门真蛇尾 Ophiura sp.+

Echinodermata

2.2 优势种及优势度

拟定Y≥0.02和0.02>Y≥0.006分别作为群落优势种和重要种类判定指标。若附着生物种类的优势度Y≥0.02时，则为优势种;若优势度0.02>Y≥0.006，则为常见种。从表3可以看出，在所有人工鱼礁模板附着生物中黑缘牡蛎（Ostrea nigromarginata）占据了绝对的优势地位，黑荞麦蛤（Vignadula atrata，Lischke）、鳞笠藤壶（Tetraclita squamosa）也是明显的优势种，而嫁虫咸（Cellana toreumaReeve）则只在14号板材的附着生物中作为优势种出现。黑荞麦蛤、鳞笠藤壶、嫁虫咸作为常见种出现于多种人工鱼礁模板，小相手蟹（Nanosesarma minutum）则仅是15号模板的常见种。

43卷3期              王莲莲等 圆洲岛近岸不同表面处理的鱼礁模板附着生物群落特征

2.3 生物量和栖息密度

人工鱼礁模板投入到海区2年后，由于模板的材质和表面处理不同，附着生物的栖息密度和生物量也不同。从图1可以看出，4号模板附着生物的生物量显著高于其他表面处理的模板，达到11 640.34 g/m²，6号模板次之，为62 66.67 g/m²;6号模板的附着生物栖息密度最大，为5 066.67 ind/m²，2号板材和4号板材的附着生物栖息密度相对较高，分别为3 733.33和4 000.00 ind/m²。除4号和6号模板外，12号、9号、8号、2号和3号模板均具有较高的附着生物生物量值;2号、9号、8号和12号模板亦具有较高的附着生物栖息密度。

表3 不同表面处理的人工鱼礁模板附着生物优势种及其优势度

模板

编号黑缘

牡蛎黑荞

麦蛤鳞笠

藤壶嫁虫咸小相

手蟹

10.022 4*-0.166 2*--

20.194 1*0.031 3*---

30.021 8*0.016 30.019 5--

40.209 4*0.011 8---

50.127 9*0.010 00.075 2*--

60.212 1*0.013 60.006 9--

70.058 9*-0.101 5*0.011 0-

80.268 6*0.015 7---

90.322 4*0.009 8---

100.020 4*0.016 60.063 8*0.019 0-

110.098 5*0.026 8*0.010 5--

120.033 4*----

130.032 5*0.013 2 -0.009 4-

140.042 6*-0.051 0*0.023 2*-

150.179 1*0.305 0*0.008 8-0.010 9

160.213 2*0.011 6-0.010 0-

注：*表示优势度Y>0.02，为群落优势种。

图1 不同表面处理的人工鱼礁模板生物附着效果

2.4 群落生态特征

人工鱼礁模板投放后，有大量的生物附着生长。模板上附着生物的物种多样性指数为0.29～4.09，平均值为2.26;物种多样性指数最高值出现在9号模板上，10号模板次之，为3.22，最低值出现在1号和13号模板，分别为0.29和1.54。均匀度指数为0.29～0.90，平均值为0.74;最高值和最低值也是分别出现在9号模板和1号模板（图2）。

3 讨论

3.1 种类与优势种 此次调查共鉴定出39种生物，分别属于藻类、软体动物门、节肢动物门、环节动物门、腔肠动物门、棘皮动物门和星虫动物门，大多数属于热带-亚热带暖水性常见种，软体动物和环节动物占据附着生物的大部分种类。黑缘牡蛎具有附着生物优势种的绝对地位，黑荞麦蛤、鳞笠藤壶是明显的优势种，而嫁磩只在未经处理的红砖上作为附着生物优势种之一。不同表面处理的人工鱼礁模板附着生物种类组成有差异，间隔4 cm的条带槽钢筋混凝土模板附着生物种类最多，添加贝壳突起的模板和设有6大孔的钢筋混凝土模板种类次之，而未经过处理钢筋混凝土模板附着生物种类最少。

人工鱼礁模板投放后，经过2年的时间大量生物附着生长，为多种海洋生物提供饵料。附着生物多为滤食性生物，通过滤食海水中的浮游生物生长繁殖^[6]。浮游生物的动态变化影响鱼类和无脊椎动物的种群生物量^[7]。杜飞雁等对大亚湾浮游动物种类组成和优势种进行研究，结果表明大亚湾海域浮游动物群落的组成基本稳定，但优势种组成趋于简单、单一种优势地位明显提高^[8]，使附着生物种类的多样性下降，优势种生物较少。附着生物的种类组成具有明显的季节性变化，优势种也会出现更替现象^[9]。

图2 不同表面处理的人工鱼礁模板附着生物群落特征

浅海地带底质多变，多数生物选择狭窄的岩缝和岩石底部栖息避敌^[10]。附着生物种类繁多，生态习性差异显著，对不同钢筋混凝土模板的选择存在差异。间隔4 cm的条带槽、添加贝壳突起和设有6大孔的钢筋混凝土模板能够为附着生物提供充分的附着表面及避敌场所，附着生物种类较多;未经处理的钢筋混凝土模板结构简单，遮阴效果较差，附着生物种类较少。

3.2 生物附着效果

附着生物作为鱼、虾、蟹等渔业重要经济种类的饵料生物，具有增加投礁海区的次级生产力，加速有机物的积累和循环，促进渔业生产等多项生态功能^[11]。该试验中人工鱼礁模板附着生物的生物量最大值出现在添加贝壳的钢筋混凝土模板，生物栖息密度最大值出现在设有6大孔的钢筋混凝土模板，其他钢筋混凝土模板也具有较高的附着生物生物量和较大的栖息密度。总而言之，表面经过处理的混凝土模块具有较好的生物附着效果，表现出较好的饵料效应;由于石块和煤渣砖虽然未经过表面处理，但其自身具有一定的粗糙度，生物附着效果也较好;红砖、花岗岩板和未经过表面处理的钢筋混凝土模板的附着生物生物量及丰度都很低。大亚湾潮间带生物全年平均生物量为1 954.26 g/m²，平均栖息密度为1 003.77 ind/ m^2[12]，圆洲岛人工鱼礁模板平均生物量为3 404.00 g/m²，平均丰度为1 912.5 1ind/ m²，均高于大亚湾潮间带生物全年平均值。

钢筋混凝土人工鱼礁经过表面处理后，會增加其表面积，增大表面粗糙度，有利于生物附着生长。贝壳是一种天然海洋产物，表面具有蜂窝状、柱状、管壳状、片状、脉状等多种微观结构^[13]。不同种类的贝壳具有不同的表面微观结构，因此贝壳的比表面积和孔隙率都非常大。贝壳附在人工鱼礁表面，使礁体的表面积显著增大。贝壳是天然生物材料，能够增加人工鱼礁的的生物亲和性，缩短人工鱼礁发挥生态效应的周期。人工鱼礁可以为海洋生物提供很好的栖息、避敌场所。张俊波等通过刺参对礁体形状选择的实验，发现空隙大小和阴影处光亮是影响刺参选择礁体的重要因素，并且刺参对礁体形状的选择优于对礁体材料的选择^[14]。管敏等^[15]研究表明附着基的遮阴效果是影响刺参聚集效果的重要因素。人工鱼礁表面孔隙的设计，为海洋生物提供了很好的栖息、避敌场所，此次采样过程中也发现日本花棘石鳖等多种生物钻入孔隙中附着生长。

3.3 群落生态特征 此次调查附着生物群落的多样性指数和均匀度的变化范围分别为0.29～4.09和0.29～0.90，平均值分别为2.26和0.74，属于中等水平。与人工鱼礁模板附着生物的生物量和生物栖息密度变化趋势不吻合的是，经过表面处理的钢筋混凝土模板的多样性指数和均匀度相对较低，而未经处理的钢筋混凝土模板、煤渣砖、红砖、花岗岩板等在均匀度上比经处理的钢筋混凝土模板要高一些。

人工鱼礁附着生物稳定群落形成要经历初期阶段（微生物载膜阶段）、中期阶段（发展阶段）和稳定阶段^[16-17]3个阶段。附着生物群落演替过程中改变了礁体表面空间结构，使人工鱼礁空间异质性提高^[18]，形成诸多小生境，进一步影响附着生物的群落特征。该试验人工鱼礁模板随机投放在近岸的潮间带位置，模板上附着生物经过2年的生长变化，生物量指数和丰度指数与其生态指数的变化没有呈现出一定的规律性，出现上述情况可能是因为：①附着生物优先在经过表面处理的钢筋混凝土模板生长，相对于未经表面处理的鱼礁模板，经过表面处理的钢筋混凝土模板可能会较早的发生群落演替形成稳定群落^[19];②附着生物之间存在着激烈的种间竞争，较大个体生物将人工鱼礁模板表面空间占据，导致模板上附着生物出现个体大、种类少的现象;③人工鱼礁投放海区基底的性质^[20]以及气温、水温、盐度、光照、潮汐、海浪这些环境因子的变化也会对附着生物种类组成和丰度产生重要影响^[21-22]。