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摘要：为了掌握人工鱼礁建设对海洋生物资源和海洋生态环境的作用效果，在汉沽示范区已投放人工鱼礁海域进行了跟踪监测与研究。研究结果表明：投放1年的礁体表面90%以上被生物覆盖，附着厚度10～15 cm，附着生物以长牡蛎、密鳞牡蛎为主要优势种，单位面积附着量6.25 kg/m2。实验数据显示附着的牡蛎及其它生物生长良好。从浮游生物、底栖生物、鱼卵、仔稚鱼密度分布以及礁体生物附着状况来看，人工鱼礁区良好的生态效应已初步显现。在礁区周围的海底出现了以礁体为中心的高生物量区向四周扩散的趋势。从生物多样性和总生物量的角度来看，汉沽示范区人工鱼礁对改造局部区域的海洋生态环境起到了良好作用。
关键词：人工鱼礁；监测与研究；效果评价
渤海湾天津海域历史上渔业资源丰富，是渤海最重要的鱼虾贝产卵场、索饵场。由于不断增强的开发活动和日益加剧的环境污染，破坏了渤海生态系统的结构，使生物群落生产力下降，渔业资源日益衰退。为逐步修复和改善海洋生态环境，在农业部的统一部署下，天津市水产局组织承担了蓬莱溢油生物资源养护与渔业生态修复项目，在天津建设渤海生态修复汉沽示范区，实施人工鱼礁建设及生态环境修复工程。为了掌握人工鱼礁建设对海洋生物资源和海洋生态环境的作用效果，笔者在天津汉沽示范区已投放人工鱼礁海域进行了跟踪监测与研究，旨在进一步了解人工鱼礁对海洋生物资源的修复效果，为渤海生物资源养护与渔业生态修复提供技术参考。
1材料与方法
1.1人工鱼礁示范区的位置及建设规模
示范区位于天津汉沽大神堂近海，离岸距离10 km。与“大神堂牡蛎礁国家级海洋特别保护区”及“天津市海洋牧场汉沽示范区”临近。示范区面积为427.1561 hm2，在示范区内完成16个礁群建设，投放人工鱼礁2 804个（9 463.5空 m3）。
1.2人工鱼礁礁体的选型及投放布局
礁体的材料以钢筋混凝土为主，技术要求参照《混凝土结构设计规范》GBJ10-89、《港口及航道护岸工程设计与施工规范》JTJ300-2000。对于海水环境中的混凝土，设计年限为50年，强度等级达到C35。参照《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057，抗渗设计采用等级S8。
礁体的设计主要有2种，一种为大窗箱型礁，另一种为大小窗箱型礁。设计参数见表1，礁体的示意图如图1、图2所示。
1.3监测时间及站位布设
在汉沽示范区面积为427.156 hm2范围内设立5个监测站位，在示范区以外设立监测对照站位4个。
1.4监测内容与监测重点
1.4.1海洋生物监测主要包括浮游植物、浮游动物、底栖生物、鱼卵仔鱼及游泳生物的种类组成、多样性特征、密度及生物量等。
1.4.2人工鱼礁附着生物调查提取已投放1年的人工鱼礁，调查生物附着状况，主要指标包括生物附着率、附着厚度、附着量以及附着生物的种类组成等。
1.5调查与分析方法
各项调查与分析方法均按照《海洋监测规范》（GB17378-2007）和《海洋调查规范》（GB12763-2007）中的有关规定执行。
2研究结果
2.1示范区人工鱼礁礁体生物附着效果
2014年7月5日，租用天津航通潜水工程有限公司打捞船对2013年投放的人工鱼礁进行了打捞作业，打捞区域坐标为：39°07.358′N、118°00.482″E和39°07.350′N、118°00.486″E。现场打捞两块回字形礁体，礁体长、宽各1.5 m，其中单面中空面长、宽各0.60 m，单面附着面积为189 m2，每个礁体共计11个附着面（除去朝下接触海底一面）。经现场测量计算，2013年投放的人工鱼礁（投放期1年）礁体表面90%以上被生物覆盖，附着厚度10～15 cm，附着生物以长牡蛎、密鳞牡蛎为主要优势种。单面生物附着量11.8 kg，每个礁体平均生物附着量为129.8 kg，按照2013年已投放1 904块人工鱼礁计算，2013-2014年1年内礁体生物总附着量约为247 t，单位面积附着量6.25 kg/m2，人工鱼礁投放前后照片对照如图4。现场采集部分礁体生物带回实验室鉴定，发现大量软体动物、节肢动物、环节动物、棘皮动物、脊索动物、腔肠动物，详见表2，图5。在实验室随机抽取35个牡蛎样本进行了生物学测定，牡蛎壳长范围57～77 mm，壳宽范围33～69 mm，平均个体重26.2 g，可食部分4.8 g，出肉率17.7%，实验数据显示附着的牡蛎及其它生物生长良好。
2.2人工鱼礁对周围海洋基础生物的影响变化
2.2.1浮游植物项目实施后与实施前相比，浮游植物多样性指数提高了58.9%；浮游植物密度由项目实施前的293.12×104个/m3增加到项目实施后的394.9×104个/m3，增加了34.7%。见表3。
项目实施后示范区与周边对照区相比，示范区浮游植物的种类数、密度及生物多样性均高于对照区，见浮游植物密度等值线分布图（图6）。
2.2.2浮游动物项目实施后与实施前相比，浮游动物的密度、生物量、多样性指数、丰富度有不同程度升高，其中密度、生物量升高幅度较大，分别升高19.9倍和88.4倍；浮游动物的均匀度有所下降，下降19.4%。见表4。
项目实施后示范区浮游动物的密度、生物量、多样性指数、均匀度均高于对照区。从浮游动物密度等值线分布图显示，示范区内浮游动物密度明显高于周边对照区域，而且浮游动物密度呈现由周边区域向示范区逐步升高的趋势。见图7。
2.2.3底栖生物项目实施后与实施前相比，底栖生物密度略有降低，降低26.8%，但底栖生物的生物量有所升高，升高13.0%；底栖生物多样性、均匀性、丰富度均有所提高，分别升高289%、11.0%、29.2%。见表5。 项目实施后示范区底栖生物的密度、生物量、多样性指数、均匀性、丰富度均高于对照区。从底栖生物密度及生物量等值线分布图显示，示范区底栖生物的密度和生物量明显高于周边对照区域，而且底栖生物密度和生物量呈现由周边区域向示范区逐步升高的趋势。见图8、图9。
2.3人工鱼礁对周围渔业资源的影响变化
2.3.1鱼卵、仔稚鱼项目实施后与实施前相比，仔稚鱼平均密度为4.04尾/m3，比项目实施前本底值略有降低，降低14%，鱼卵平均密度为3.54粒/m3，比项目实施前本底值明显增加，增加98%。
示范区与对照区相比，示范区鱼卵和仔稚鱼密度均高于周围对照区，分别高于2.3倍和75.7%。
2.3.2游泳动物项目实施后示范区游泳动物平均生物量为22.43 kg/网·h，比项目实施前增加了14.0%，比对照区略有降低，降了4.5%；示范区游泳动物平均密度为2 460尾/网·h，比项目实施前增加了15.2%，比对照区略有降低，降低2.4%。示范区游泳动物密度、生物量略低于对照区，有可能由于在示范区海底一定区域存在人工鱼礁礁体，不便于拖网作业所致。
3结论与建议
3.1小结
汉沽示范区从2012-2014年共完成16个礁群建设，投放人工鱼礁2 804个（9 463.5空 m3），形成礁区面积189.582 hm2，完成示范区建设427.156 hm2。汉沽示范区人工鱼礁建设，在一定海域内创造了一个良好的人工生态系统，为海洋经济品种提供了避敌栖息和索饵的场所，从浮游生物、底栖生物、鱼卵、仔稚鱼密度分布以及礁体生物附着状况来看，礁区良好的生态效应已初步显现。在礁区周围的海底出现了以礁体为中心的高生物量区向四周扩散的趋势。
无论从生物多样性和总生物量的角度来看，汉沽示范区人工鱼礁对改造局部区域的海洋生态环境起到了良好作用，为渤海湾天津近海的渔业资源恢复和生态环境修复起到了示范作用。
3.2建议
在人工鱼礁投放区周围设立航标灯塔，禁止船舶进入和一切捕捞活动。在加强监督管理的同时，开展公众宣传，普及生态保护知识，提高海洋生态环境保护意识。
为进一步了解和掌握人工鱼礁对海洋生物资源及生态环境的作用效果，建立环境与资源监测常态机制，为开展海洋生物资源修复提供基础数据。
加强人工鱼礁自然沉降及海底泥沙淤积的监测与研究，综合考虑天津沿海海流、潮汐的水动力学特点，科学选择礁区位置，优化人工鱼礁的单体组合方式，确定生态鱼礁区的布局方式，构建生态复合型鱼礁群，实现生物附着和栖息环境功能改善的最大化。
在开展人工鱼礁建设的同时，加大毛蚶、青蛤、扇贝的底播和鱼、虾、蟹等资源增殖放流的力度，改善浅海生态环境状况，达到部分修复当地已经消失的生物资源，提高生物多样性水平，遏制生态系统的退化，促进海洋经济的可持续发展。
关键词：人工鱼礁；监测与研究；效果评价
渤海湾天津海域历史上渔业资源丰富，是渤海最重要的鱼虾贝产卵场、索饵场。由于不断增强的开发活动和日益加剧的环境污染，破坏了渤海生态系统的结构，使生物群落生产力下降，渔业资源日益衰退。为逐步修复和改善海洋生态环境，在农业部的统一部署下，天津市水产局组织承担了蓬莱溢油生物资源养护与渔业生态修复项目，在天津建设渤海生态修复汉沽示范区，实施人工鱼礁建设及生态环境修复工程。为了掌握人工鱼礁建设对海洋生物资源和海洋生态环境的作用效果，笔者在天津汉沽示范区已投放人工鱼礁海域进行了跟踪监测与研究，旨在进一步了解人工鱼礁对海洋生物资源的修复效果，为渤海生物资源养护与渔业生态修复提供技术参考。
1材料与方法
1.1人工鱼礁示范区的位置及建设规模
示范区位于天津汉沽大神堂近海，离岸距离10 km。与“大神堂牡蛎礁国家级海洋特别保护区”及“天津市海洋牧场汉沽示范区”临近。示范区面积为427.1561 hm2，在示范区内完成16个礁群建设，投放人工鱼礁2 804个（9 463.5空 m3）。
1.2人工鱼礁礁体的选型及投放布局
礁体的材料以钢筋混凝土为主，技术要求参照《混凝土结构设计规范》GBJ10-89、《港口及航道护岸工程设计与施工规范》JTJ300-2000。对于海水环境中的混凝土，设计年限为50年，强度等级达到C35。参照《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057，抗渗设计采用等级S8。
礁体的设计主要有2种，一种为大窗箱型礁，另一种为大小窗箱型礁。设计参数见表1，礁体的示意图如图1、图2所示。
1.3监测时间及站位布设
在汉沽示范区面积为427.156 hm2范围内设立5个监测站位，在示范区以外设立监测对照站位4个。
1.4监测内容与监测重点
1.4.1海洋生物监测主要包括浮游植物、浮游动物、底栖生物、鱼卵仔鱼及游泳生物的种类组成、多样性特征、密度及生物量等。
1.4.2人工鱼礁附着生物调查提取已投放1年的人工鱼礁，调查生物附着状况，主要指标包括生物附着率、附着厚度、附着量以及附着生物的种类组成等。
1.5调查与分析方法
各项调查与分析方法均按照《海洋监测规范》（GB17378-2007）和《海洋调查规范》（GB12763-2007）中的有关规定执行。
2研究结果
2.1示范区人工鱼礁礁体生物附着效果
2014年7月5日，租用天津航通潜水工程有限公司打捞船对2013年投放的人工鱼礁进行了打捞作业，打捞区域坐标为：39°07.358′N、118°00.482″E和39°07.350′N、118°00.486″E。现场打捞两块回字形礁体，礁体长、宽各1.5 m，其中单面中空面长、宽各0.60 m，单面附着面积为189 m2，每个礁体共计11个附着面（除去朝下接触海底一面）。经现场测量计算，2013年投放的人工鱼礁（投放期1年）礁体表面90%以上被生物覆盖，附着厚度10～15 cm，附着生物以长牡蛎、密鳞牡蛎为主要优势种。单面生物附着量11.8 kg，每个礁体平均生物附着量为129.8 kg，按照2013年已投放1 904块人工鱼礁计算，2013-2014年1年内礁体生物总附着量约为247 t，单位面积附着量6.25 kg/m2，人工鱼礁投放前后照片对照如图4。现场采集部分礁体生物带回实验室鉴定，发现大量软体动物、节肢动物、环节动物、棘皮动物、脊索动物、腔肠动物，详见表2，图5。在实验室随机抽取35个牡蛎样本进行了生物学测定，牡蛎壳长范围57～77 mm，壳宽范围33～69 mm，平均个体重26.2 g，可食部分4.8 g，出肉率17.7%，实验数据显示附着的牡蛎及其它生物生长良好。
2.2人工鱼礁对周围海洋基础生物的影响变化
2.2.1浮游植物项目实施后与实施前相比，浮游植物多样性指数提高了58.9%；浮游植物密度由项目实施前的293.12×104个/m3增加到项目实施后的394.9×104个/m3，增加了34.7%。见表3。
项目实施后示范区与周边对照区相比，示范区浮游植物的种类数、密度及生物多样性均高于对照区，见浮游植物密度等值线分布图（图6）。
2.2.2浮游动物项目实施后与实施前相比，浮游动物的密度、生物量、多样性指数、丰富度有不同程度升高，其中密度、生物量升高幅度较大，分别升高19.9倍和88.4倍；浮游动物的均匀度有所下降，下降19.4%。见表4。
项目实施后示范区浮游动物的密度、生物量、多样性指数、均匀度均高于对照区。从浮游动物密度等值线分布图显示，示范区内浮游动物密度明显高于周边对照区域，而且浮游动物密度呈现由周边区域向示范区逐步升高的趋势。见图7。
2.2.3底栖生物项目实施后与实施前相比，底栖生物密度略有降低，降低26.8%，但底栖生物的生物量有所升高，升高13.0%；底栖生物多样性、均匀性、丰富度均有所提高，分别升高289%、11.0%、29.2%。见表5。 项目实施后示范区底栖生物的密度、生物量、多样性指数、均匀性、丰富度均高于对照区。从底栖生物密度及生物量等值线分布图显示，示范区底栖生物的密度和生物量明显高于周边对照区域，而且底栖生物密度和生物量呈现由周边区域向示范区逐步升高的趋势。见图8、图9。
2.3人工鱼礁对周围渔业资源的影响变化
2.3.1鱼卵、仔稚鱼项目实施后与实施前相比，仔稚鱼平均密度为4.04尾/m3，比项目实施前本底值略有降低，降低14%，鱼卵平均密度为3.54粒/m3，比项目实施前本底值明显增加，增加98%。
示范区与对照区相比，示范区鱼卵和仔稚鱼密度均高于周围对照区，分别高于2.3倍和75.7%。
2.3.2游泳动物项目实施后示范区游泳动物平均生物量为22.43 kg/网·h，比项目实施前增加了14.0%，比对照区略有降低，降了4.5%；示范区游泳动物平均密度为2 460尾/网·h，比项目实施前增加了15.2%，比对照区略有降低，降低2.4%。示范区游泳动物密度、生物量略低于对照区，有可能由于在示范区海底一定区域存在人工鱼礁礁体，不便于拖网作业所致。
3结论与建议
3.1小结
汉沽示范区从2012-2014年共完成16个礁群建设，投放人工鱼礁2 804个（9 463.5空 m3），形成礁区面积189.582 hm2，完成示范区建设427.156 hm2。汉沽示范区人工鱼礁建设，在一定海域内创造了一个良好的人工生态系统，为海洋经济品种提供了避敌栖息和索饵的场所，从浮游生物、底栖生物、鱼卵、仔稚鱼密度分布以及礁体生物附着状况来看，礁区良好的生态效应已初步显现。在礁区周围的海底出现了以礁体为中心的高生物量区向四周扩散的趋势。
无论从生物多样性和总生物量的角度来看，汉沽示范区人工鱼礁对改造局部区域的海洋生态环境起到了良好作用，为渤海湾天津近海的渔业资源恢复和生态环境修复起到了示范作用。
3.2建议
在人工鱼礁投放区周围设立航标灯塔，禁止船舶进入和一切捕捞活动。在加强监督管理的同时，开展公众宣传，普及生态保护知识，提高海洋生态环境保护意识。
为进一步了解和掌握人工鱼礁对海洋生物资源及生态环境的作用效果，建立环境与资源监测常态机制，为开展海洋生物资源修复提供基础数据。
加强人工鱼礁自然沉降及海底泥沙淤积的监测与研究，综合考虑天津沿海海流、潮汐的水动力学特点，科学选择礁区位置，优化人工鱼礁的单体组合方式，确定生态鱼礁区的布局方式，构建生态复合型鱼礁群，实现生物附着和栖息环境功能改善的最大化。
在开展人工鱼礁建设的同时，加大毛蚶、青蛤、扇贝的底播和鱼、虾、蟹等资源增殖放流的力度，改善浅海生态环境状况，达到部分修复当地已经消失的生物资源，提高生物多样性水平，遏制生态系统的退化，促进海洋经济的可持续发展。