2006年春季長(zhǎng)江口及其鄰近水域浮游植物

趙冉，孫軍，宋書群

（1.上海市水產(chǎn)研究所 上海市漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海 200433；2.天津科技大學(xué) 海洋科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；3.中國(guó)科學(xué)院海洋研究所，山東 青島 266071）

長(zhǎng)江口及其鄰近水域是多種經(jīng)濟(jì)魚、蝦和蟹類的繁殖及索餌場(chǎng)所，是我國(guó)近海重要漁業(yè)水域，由于人類活動(dòng)頻繁作用，導(dǎo)致該水域漁業(yè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量逐漸惡化，主要體現(xiàn)在水體富營(yíng)養(yǎng)化、河口產(chǎn)卵場(chǎng)退化以及生物群落結(jié)構(gòu)異常等方面，制約了漁業(yè)資源可持續(xù)利用（陳亞瞿等，1999）。春季是多種漁業(yè)經(jīng)濟(jì)品種繁殖、幼體生長(zhǎng)時(shí)期，浮游植物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的基礎(chǔ)，其生態(tài)特征是漁場(chǎng)環(huán)境質(zhì)量評(píng)估的重要指標(biāo)。

該水域處于赤潮多發(fā)區(qū)，隨著三峽水利樞紐工程蓄水，長(zhǎng)江徑流輸沙量明顯減少，硅酸鹽濃度降低（余立華等，2006），水體營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)改變，尤其是Si/N 降低（沈志良等，1991）。由兩種或兩種以上水華原因種引發(fā)或協(xié)同引發(fā)的甲藻有害水華維持較高水平，2006年本研究調(diào)查采樣前曾爆發(fā)面積超過(guò)1000 平方公里的具齒原甲藻（Prorocentrum dentatum） 和米氏凱倫藻（Karenia mikimotoi） 赤潮（2006年中國(guó)海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)，2007）。

自20 世紀(jì)50年代開(kāi)始已經(jīng)有很多長(zhǎng)江口浮游植物的調(diào)查研究，但早期浮游植物分析均基于網(wǎng)采樣品或采水沉降濃縮法（沈竑等，1995；徐兆禮等，1999 a；朱根海等，2003；吳玉霖等，2004；王云龍等，2005；何青等，2009），對(duì)采水樣品分析（孫軍等，2002） 的資料相對(duì)較少（孫軍等，2002；Luan，et al，2006；何青 等，2007；孫軍等，2011 a，2011 b）。本文根據(jù)2006年春季長(zhǎng)江口航次樣品，應(yīng)用Uterm?hl 方法分析了春季長(zhǎng)江口浮游植物的群集結(jié)構(gòu)，從物種組成、豐度以及多樣性指數(shù)等方面進(jìn)行研究，采用典范對(duì)應(yīng)分析（canonical correspondence analysis，CCA） 對(duì)浮游植物與環(huán)境因子進(jìn)行分析，并與歷史數(shù)據(jù)和同航次網(wǎng)采樣品數(shù)據(jù)比較，為長(zhǎng)江河口區(qū)漁業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的評(píng)估和保護(hù)提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 環(huán)境因子和浮游植物的采樣與分析

在長(zhǎng)江口及其鄰近水域（30° 30′ N-32° N，121°E-123°30′E），沿河口內(nèi)、沿海及外海共設(shè)39 個(gè)站位，調(diào)查時(shí)間為2006年5月24日至30日，根據(jù)長(zhǎng)江沖淡水的擴(kuò)展方向劃分出兩個(gè)典型斷面（圖1）。用5L Niskin 采水器在0 m，5 m，10 m，20 m，30 m 以及底層（距海底2 m） 取樣，分別倒入250 mL 聚丙烯（PE） 瓶中，加入中性福爾馬林溶液至最終濃度為2%～5%固定保存。取25 mL 浮游植物樣品于Hydro-Bios 的Uterm?hl 計(jì)數(shù)框，靜置沉淀24 h，在American-Optical 倒置顯微鏡200倍和400 倍下進(jìn)行物種形態(tài)分類和計(jì)數(shù)，細(xì)胞豐度統(tǒng)計(jì)和誤差處理參照孫軍等（孫軍 等，2002；Luan，et al，2006；何青 等，2007；孫軍 等，2011 a，2011 b；國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局，2007）。溫度、鹽度、pH、溶解氧等環(huán)境參數(shù)用經(jīng)過(guò)標(biāo)定的YSI 6600 水質(zhì)分析儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，營(yíng)養(yǎng)鹽（NO3-N，PO4-P，SiO3-Si） 樣品分別采用銅鎘還原法、鉬銻抗法、硅鉬藍(lán)法進(jìn)行分析（國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2007）

圖1 長(zhǎng)江口及其鄰近水域調(diào)查站位

1.2 浮游植物的數(shù)據(jù)分析

本文浮游植物群落指數(shù)采用香農(nóng)-威納指數(shù)（Shannon-Wiener index）、物種均勻度Pielou 指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度（Y）（孫軍等，2004）。使用表層環(huán)境因子數(shù)據(jù)、浮游植物豐度數(shù)據(jù)經(jīng)水柱積分計(jì)算，選取優(yōu)勢(shì)度（Y）前9 位物種用于排序，經(jīng)過(guò)ln（x+1）轉(zhuǎn)換后，用Multi-Variate Statistical Package 3.1 軟件做物種與環(huán)境因子的雙序圖 （biplot），對(duì)浮游植物與環(huán)境因子進(jìn)行典范對(duì)應(yīng)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 調(diào)查海區(qū)的環(huán)境特征

春季調(diào)查水域表層溫度近岸高，沿著離岸的方向水溫降低，整體介于15.38 ℃～29.02 ℃，平均為20.21 ℃。鹽度介于0.03～31.14，平均為18.66，沿著離岸的方向表層鹽度逐漸升高。調(diào)查水域表層硝酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽濃度的平均值分別為32.66 μmol/L、0.40 μmol/L 和59.74 μmol/L，由于長(zhǎng)江徑流和陸源輸入影響，河道和近岸的營(yíng)養(yǎng)鹽高于外海。調(diào)查水域表層溶解氧、懸浮物濃度的平均值分別為7.10 mg/L 和7.80 mg/L，pH 值平均值為8.18，西南部近岸水域溶解氧濃度較低，靠近長(zhǎng)江沖淡水北支的2、5 和9 號(hào)站懸浮物濃度明顯高于調(diào)查水域其他站位。

表1 2006年春季長(zhǎng)江口水域浮游植物優(yōu)勢(shì)種

2.2 物種組成

此次調(diào)查初步鑒定出浮游植物92 種（不包括未定名種），硅藻和甲藻是調(diào)查區(qū)的主要浮游植物類群。其中硅藻門24 屬44 種，占物種總數(shù)的47.8 %；甲藻門15 屬42 種（不包括未定名種），占物種總數(shù)的45.7%；綠藻門2 屬3 種，金藻門1屬1 種及藍(lán)藻門2 屬2 種。調(diào)查區(qū)浮游植物以溫帶沿岸性物種為主，在河道和口門附近出現(xiàn)個(gè)別淡水物種。

春季浮游植物群集優(yōu)勢(shì)物種為具齒原甲藻、骨條藻（Skeletonema spp.） 和米氏凱倫藻，其他常見(jiàn)物種列于表1 中，這些物種全部為水華原因物種。調(diào)查區(qū)浮游植物的細(xì)胞豐度介于0.76 ～6 123.78 cells/mL 之間，平均為397.94 cells/mL。硅藻細(xì)胞豐度介于0.04～3 732.93 cells/mL 之間，平均值為116.46 cells/mL，其優(yōu)勢(shì)物種主要為骨條藻；甲藻細(xì)胞豐度介于0.04～3 661.33 cells/mL 之間，平均值為281.32 cells/mL，其優(yōu)勢(shì)物種主要為具齒原甲藻和米氏凱倫藻。

受采樣方式、調(diào)查時(shí)間和范圍的影響，浮游植物細(xì)胞豐度與物種數(shù)據(jù)與歷史資料差別明顯。細(xì)胞豐度、甲藻/硅藻物種數(shù)和甲藻/硅藻豐度比例明顯高于2006年同航次網(wǎng)樣（何青等，2009） 分析結(jié)果（表2），具齒原甲藻和米氏凱倫藻在2006年5月、6月兩個(gè)航次的水采樣品中均為優(yōu)勢(shì)物種（王丹等，2008），但網(wǎng)樣中較少檢出，表明春季網(wǎng)采樣品中損失了絕大部分個(gè)體小于76 μm 的甲藻。

2.3 表層浮游植物平面分布

表層浮游植物的細(xì)胞豐度介于0.78 ～3 918.18 cells/mL 之間，平均為567.93 cells/mL。調(diào)查區(qū)表層浮游植物有3 個(gè)密集區(qū)，位于調(diào)查區(qū)北部的2 號(hào)站和11 號(hào)站，主要優(yōu)勢(shì)種均為具齒原甲藻，細(xì)胞豐度分別為3 918.18cells/mL 和2 911.18cells/mL，這兩個(gè)站位0～10 m 層，溫度介于17 ℃～22 ℃，鹽度介于24～32，處于具齒原甲藻的最適溫鹽范圍（王金輝等，2003），使得具齒原甲藻能夠迅速增殖；另一個(gè)浮游植物密集區(qū)位于調(diào)查區(qū)中部的18號(hào)站附近，主要優(yōu)勢(shì)物種為骨條藻，細(xì)胞豐度為2 504.18 cells/mL，這與長(zhǎng)江口浮游植物細(xì)胞豐度高值區(qū)位于渾濁帶現(xiàn)象一致（圖2）。

調(diào)查區(qū)表層，具齒原甲藻細(xì)胞豐度介于0.13～3 584.00 cells/mL 之間，平均值為268.19 cells/mL，主要分布在調(diào)查區(qū)的中部和北部；骨條藻細(xì)胞豐度介于0.18 ～1 996.80 cells/mL 之間，平均值為107.44 cells/mL，主要分布在調(diào)查區(qū)的中部；米氏凱倫藻介于0.76～1 433.60 cells/mL 之間，平均值為133.72 cells/mL，主要分布在調(diào)查區(qū)的東部。

2.4 垂直分布

浮游植物的細(xì)胞豐度最大值出現(xiàn)在18 號(hào)站的5 m 層，優(yōu)勢(shì)物種骨條藻和具齒原甲藻的細(xì)胞豐度分別為3 555.56 cells/mL 和2 346.67 cells/mL，其分布趨勢(shì)受硅藻和甲藻的共同影響（圖3）。甲藻主要分布在10 m 以上水層，其分布趨勢(shì)主要由具齒原甲藻決定；硅藻在各個(gè)水層分布相對(duì)均勻，其分布主要受骨條藻的影響。米氏凱倫藻細(xì)胞豐度隨水深增加而降低。

表2 2006年春季長(zhǎng)江口水域浮游植物豐度與往年同期比較

圖2 2006年春季表層浮游植物細(xì)胞豐度（cells/mL） 的平面分布

2.5 典型斷面分布

斷面1 浮游植物細(xì)胞豐度最大值出現(xiàn)在12 號(hào)站10 m 層（圖4），由近岸延伸至沖淡水域，浮游植物細(xì)胞豐度逐漸增大，自沖淡水域至外海細(xì)胞豐度逐漸減小。與斷面1 相似，斷面2 浮游植物細(xì)胞豐度最大值出現(xiàn)在25 號(hào)站表層（圖5）。春季主要優(yōu)勢(shì)物種具齒原甲藻、骨條藻和米氏凱倫藻在斷面分布密集區(qū)較為集中，由于具齒原甲藻、骨條藻和米氏凱倫藻的細(xì)胞豐度分別占到整個(gè)調(diào)查區(qū)浮游植物細(xì)胞豐度總數(shù)的50.36 %、19.86 %和14.74 %，它們的分布共同決定了浮游植物群落的分布格局。

圖3 2006年春季浮游植物細(xì)胞豐度垂直分布（cells/mL） Box-Whisker 圖

圖4 2006年春季調(diào)查區(qū)斷面1 細(xì)胞豐度（cells/mL） 的分布特征

圖5 2006年春季調(diào)查區(qū)斷面2 細(xì)胞豐度（cells/mL） 的分布特征

5-8月長(zhǎng)江口存在自東向西的低溫、高鹽、低溶解氧臺(tái)灣暖流深層水的涌升現(xiàn)象，而且涌升區(qū)域十分穩(wěn)定（趙保仁，1993）。本航次同期的溫、鹽度資料也支持了這一現(xiàn)象。盡管長(zhǎng)江徑流持續(xù)輸入，由于上升流的作用，兩個(gè)典型斷面溫鹽等值線明顯抬升（圖6）。并且春季日照增強(qiáng)，表層水溫上升，水體出現(xiàn)分層現(xiàn)象并趨于穩(wěn)定，水體營(yíng)養(yǎng)鹽因長(zhǎng)江徑流和上升流作用得到補(bǔ)充，在上升流區(qū)的中上層形成高值區(qū)。

2.6 多樣性

調(diào)查水域表層浮游植物群落的物種多樣性指數(shù)介于0.10～2.83，平均值為1.54。調(diào)查區(qū)南部浮游植物群落有多個(gè)優(yōu)勢(shì)種且優(yōu)勢(shì)度相當(dāng)，群落結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜（圖7）。中部和北部水域，優(yōu)勢(shì)種單一且優(yōu)勢(shì)度較大，2 號(hào)站出現(xiàn)最低值，2 號(hào)站的細(xì)胞豐度為2 911.18 cells/mL，檢測(cè)到16 種浮游植物，優(yōu)勢(shì)物種為具齒原甲藻，占細(xì)胞總量的99.02%。

調(diào)查水域表層浮游植物群落的Pielou 均勻度指數(shù)介于0.02～0.77，平均值為0.43。其分布與香農(nóng)-威納指數(shù)多樣性指數(shù)基本一致，調(diào)查海區(qū)南部水域浮游植物群落結(jié)構(gòu)的均勻度高于中部和北部水域。28 號(hào)站的均勻度最高，為0.77；2 號(hào)站的均勻度最低，為0.02。

在長(zhǎng)江口臺(tái)灣暖流深層水涌升水與長(zhǎng)江沖淡水交匯水域（該水域大約以31°30′N、122°40′E 為中心，在經(jīng)緯方向上各達(dá)一度） （趙保仁，1993），溫鹽環(huán)境改變明顯，多樣性指數(shù)低，少數(shù)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的物種成為極優(yōu)勢(shì)種，由圖7 可見(jiàn)2 號(hào)站和5 號(hào)站均位于該水域，水樣中具齒原甲藻豐度比均超過(guò)97%。

2.7 典范性對(duì)應(yīng)分析

調(diào)查水域浮游植物群集受環(huán)境因子不同程度影響，應(yīng)用典范對(duì)應(yīng)分析（CCA） 可以更好地解釋物種與環(huán)境因子之間的內(nèi)在聯(lián)系，排序圖中位置相近的物種對(duì)環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)性較一致。本航次調(diào)查春季優(yōu)勢(shì)物種具齒原甲藻和螺旋環(huán)溝藻豐度與鹽度、溶解氧呈現(xiàn)較大相關(guān)性（圖8），骨條藻和具槽帕拉藻豐度則與pH 值、營(yíng)養(yǎng)鹽的關(guān)系更為密切。主要優(yōu)勢(shì)物種在排序圖中的位置差異較大，表明其對(duì)環(huán)境條件的生態(tài)需求不同，與其在長(zhǎng)江口不同的水域分布格局一致。

圖6 2006年春季調(diào)查區(qū)典型斷面溫度、鹽度的垂直分布

圖7 2006年春季表層水體浮游植物的Shannon 多樣性指數(shù)（A） 和Pielou 均勻度指數(shù)（B） 的平面分布

3 結(jié)論

圖8 浮游植物優(yōu)勢(shì)種與環(huán)境因子的典范對(duì)應(yīng)分析雙序圖

2006年春季長(zhǎng)江口浮游植物群集組成以硅藻和甲藻為主，優(yōu)勢(shì)物種為具齒原甲藻、骨條藻和米氏凱倫藻，甲藻物種數(shù)較往年明顯增加，細(xì)胞豐度比例超過(guò)總細(xì)胞豐度的64%，群集結(jié)構(gòu)與其他季節(jié)對(duì)比明顯。浮游植物細(xì)胞豐度在5 m 層出現(xiàn)最大值。兩個(gè)典型斷面的浮游植物分布特征受到具齒原甲藻、骨條藻和米氏凱倫藻共同影響。調(diào)查區(qū)南部水域浮游植物群集多樣性程度和物種均一性高于浮游植物密集區(qū)，在長(zhǎng)江沖淡水和臺(tái)灣暖流水交匯水域，少數(shù)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的物種成為極優(yōu)勢(shì)種。對(duì)浮游植物和環(huán)境因子進(jìn)行典范性對(duì)應(yīng)分析，表明2006年春季調(diào)查水域優(yōu)勢(shì)物種中甲藻與鹽度、溶解氧相關(guān)性較大，而硅藻與pH 值、營(yíng)養(yǎng)鹽的關(guān)系更為密切。

致謝：俞志明研究員提供溫度、鹽度資料，謹(jǐn)致謝忱。

Luan Q S，Sun J，Shen Z L，et al，2006.Phytoplankton assemblage of Yangtze River estuary and the adjacent East China Sea. Journal of Ocean University of China，5（2）：123-131.

陳亞瞿，陳淵泉，1999.長(zhǎng)江河口區(qū)漁業(yè)資源利用新模式及可持續(xù)利用的探討. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)，5（5）：72-74.

國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2007.GB/T 12763 海洋調(diào)查規(guī)范. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

何青，孫軍，欒青杉，等，2007.長(zhǎng)江口及其鄰近水域冬季浮游植物群集.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，18（11）：2559-2566.

何青，孫軍，2009.長(zhǎng)江口及其鄰近水域網(wǎng)采浮游植物群落.生態(tài)學(xué)報(bào)，29（7）：3928-3938.

沈竑，徐韌，王桂蘭，1995.上海市海島周圍水域浮游植物的調(diào)查研究. 海洋通報(bào)，14（4）：26-37.

沈志良，1991.三峽工程對(duì)長(zhǎng)江口及附近海域營(yíng)養(yǎng)鹽分布變化影響的研究.海洋與湖沼，22（6）：540-546.

孫軍，劉東艷，錢樹(shù)本，2002.一種海洋浮游植物定量研究分析方法-Uterm?hl 方法的介紹及其改進(jìn).黃渤海海洋，20（2）：105-112.

孫軍，劉東艷，2002.中國(guó)海區(qū)常見(jiàn)浮游植物種名更改初步意見(jiàn).海洋與湖沼，33（3）：271-286.

孫軍，劉東艷，2004.多樣性指數(shù)在海洋浮游植物研究中的應(yīng)用.海洋學(xué)報(bào)，26（1）：62-75.

孫軍，田偉，2011a.2009年春季長(zhǎng)江口及其臨近水域浮游植物-物種組成與粒級(jí)葉綠素a. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，22（1）：235-242.

孫軍，趙冉，張利永，2011b.春末三峽大壩首次蓄水期長(zhǎng)江口浮游植物群集. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，22（4）：1045-1052.

王丹，孫軍，周鋒，吳瑩，2008.2006年6月長(zhǎng)江口低氧區(qū)及鄰近水域浮游植物. 海洋與湖沼，39（6）：619-627.

王金輝，黃秀清，2003.具齒原甲藻的生態(tài)特征及赤潮成因淺析.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，14（7）：1065-1069.

王云龍，袁騏，沈新強(qiáng)，2005.長(zhǎng)江口及其鄰近水域春季浮游植物的生態(tài)特征. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)，12（3）：300-306.

吳玉霖，傅月娜，張永山，等，2004.長(zhǎng)江口海域浮游植物分布及其與徑流的關(guān)系. 海洋與湖沼，35（3）：246-251.

徐兆禮，白雪梅，袁騏，等，1999a.長(zhǎng)江口浮游植物生態(tài)研究. 中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)，6（5）：52-54.

余立華，李道季，方濤，等，2006.三峽水庫(kù)蓄水前后長(zhǎng)江口水域夏季硅酸鹽、溶解無(wú)機(jī)氮分布及硅氮比值的變化. 生態(tài)學(xué)報(bào)，26（9）：2817-2826.

趙保仁，1993.長(zhǎng)江口外的上升流現(xiàn)象. 海洋學(xué)報(bào)，15（2）：108-114.

朱根海，許衛(wèi)憶，朱德第，等，2003.長(zhǎng)江口赤潮高發(fā)區(qū)浮游植物與水動(dòng)力環(huán)境因子的分布特征. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，14（7）：1135-1139.