金塘島海域葉綠素a的分布及其與環(huán)境因子關(guān)系研究

金衍健 李子孟 朱劍等

摘要[目的]研究金塘島海域葉綠素a（Chla）的分布及其與環(huán)境因子的關(guān)系。[方法]2013年5月（春季）和10月（秋季）對金塘島海域分別進(jìn)行調(diào)查取樣，分析了該海域Chla和SS的時空分布特征，及其與水溫、鹽度、pH、DO、COD、營養(yǎng)鹽等主要環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系。[結(jié)果]春季Chla含量在0.011～0.915 μg/L之間變化，平均含量為0.551 μg/L；SS含量在58.8～1 186.0 mg/L之間變化，平均含量為488 mg/L。秋季Chla含量在0.316～1.246 μg/L之間變化，平均含量為0.701 μg/L；SS含量在372～1 628 mg/L之間變化，平均含量為881 mg/L。金塘島海域春季Chla含量與環(huán)境因子并不存在極顯著的相關(guān)性，春季SS含量雖然與Chla含量不存在顯著性相關(guān)，但也具有一定的相關(guān)性（r=-0.474，n=12）。秋季Chla含量與pH（r=-0.582， n=12， P<0.05）、SS（r=0.596， n=12， P<0.05）之間具有顯著相關(guān)性。[結(jié)論]該研究可為金塘島海域的生態(tài)監(jiān)測、評價提供依據(jù)，也可為該海域海洋資源可持續(xù)利用和發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞金塘島；葉綠素a；SS；環(huán)境因子

中圖分類號S181.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2015）31-236-03

The Distribution of Chla and the Relationship with Environmental Factors in the Sea Region of Jintang Island

JIN Yanjian， LI Zimeng， ZHU Jian et al

（Key Research Station of Fisheries Resources of Main Fishing Ground， Ministry of Agriculture， Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang， Zhoushan， Zhejiang 316021）

Abstract [Objective] The research aimed to study the distribution of Chla and the relationship with environmental factors in the sea region of Jintang Island. [Method] The distribution of Chla and SS， the correlation between Chla and environmental factors （water temperature， salinity， pH， DO， COD and nutrient） in the sea region of Jintang Island were analyzed through spring and autumn survey in 2013. [Result] The Chla content varied between 0.011 and 0.915 μg/L with the mean value of 0.551 μg/L， while the SS content varied between 58.8 and 1 186.0 mg/L with the mean value of 488 mg/L in spring. The Chla content varied between 0.316 and 1.246 μg/L with the mean value of 0.701 μg/L， while the SS content varied between 372 and 1 628 mg/L with the mean value of 881 mg/L in autumn. The correlation analysis showed that there was no significant correlations between Chla and environmental factors in spring， but there was a certain correlation with SS （r=-0.474，n=12）. However， there were significant correlations with pH （r=-0.582， n=12， P<0.05） and SS （r=0.596， n=12， P<0.05） in autumn. [Conclusion] The research could provide basis for ecological monitoring and evaluation， sustainable utilization and development of marine resources in the sea region.

Key words Jintang Island； Chla； SS； Environmental factors

金塘島是舟山群島中的第四大島，與舟山本島僅一水之隔，全島面積為76 km2，東與舟山本島最近岸距6.25 km，南與寧波北侖港相隔僅3.5 km。金塘島附近海域總體呈南北走向延伸，地處長江口、 杭州灣南部，緊鄰甬江入?？?，受地表徑流來水影響較大[1]。

浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)最主要的初級生產(chǎn)者，也是整個海洋食物鏈的起點(diǎn)和生物地化循環(huán)的重要環(huán)節(jié)[2]。海域葉綠素a（Chla）的濃度變化受到水溫、光照、鹽度、營養(yǎng)鹽以及浮游動物攝食等多個環(huán)境和生物因素的影響，是開展生態(tài)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)。Chla含量不僅是研究浮游植物生物量、時空分布和動態(tài)變化的主要指標(biāo)，同時也反映了整個生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)鹽分布、生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)以及動態(tài)變化[3]。

筆者通過2013 年5 月（春季）和10 月（秋季）對金塘島周圍海域分別進(jìn)行調(diào)查取樣，研究該金塘島周圍海域的Chla、理化因子及營養(yǎng)鹽，為該海域的生態(tài)監(jiān)測、評價提供依據(jù)，也為該海域海洋資源可持續(xù)利用和發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1站位布設(shè)與取樣方法

2013 年春季（5 月）和秋季（10 月）對金塘島海域Chla、環(huán)境因子等多方面進(jìn)行綜合調(diào)查。共布設(shè)12個Chla調(diào)查站位，具體調(diào)查位置如圖1。樣品采集和分析方法按《海洋調(diào)查規(guī)范》進(jìn)行[4-5]。

1.2數(shù)據(jù)處理Chla含量等值線由Golden Software Surfer 8.0 生成。為了消除數(shù)據(jù)極差影響，更好地反映Chla與其他參數(shù)間的關(guān)系，在對Chla含量取自然對數(shù)后由統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。Chla與主要環(huán)境因子（水溫、鹽度、pH、DO 和COD）和營養(yǎng)鹽的分析采用Pearson 積矩相關(guān)分析（兩尾） 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2結(jié)果與分析

2.1金塘島海域Chla和SS平面分布特征

春季金塘島海域Chla含量在0.011～0.915 μg/L之間變化，平均含量為0.551 μg/L，最高值出現(xiàn)在S12和S14站，含量為0.915 μg/L，次高值出現(xiàn)在S11站，含量為0.902 μg/L，最低值出現(xiàn)在S05和S06站，含量為0.011 μg/L。春季金塘島海域SS含量在58.8～1 186.0 mg/L之間變化，平均含量為488.0 mg/L，最高值出現(xiàn)在S10站，含量為1 186.0 mg/L，次高值出現(xiàn)在S05站，含量為953.0 mg/L，最低值出現(xiàn)在S19站，含量為58.8 mg/L。秋季金塘島海域Chla含量在0.316～1246 μg/L之間變化，平均含量為0.701 μg/L，最高值出現(xiàn)在S19站，含量為1.246 μg/L，次高點(diǎn)出現(xiàn)在S17站，含量為1.087 μg/L，最低值為0.316 μg/L，出現(xiàn)在S06站。秋季金塘島海域SS含量在372～1 628 mg/L之間變化，平均含量為881 mg/L，最高值出現(xiàn)在S12站，含量為1 628 mg/L，次高點(diǎn)出現(xiàn)在S14站，含量為1 450 mg/L，最低值為372 mg/L，出現(xiàn)在S04站。

由圖2～3可見Chla和SS含量平面分布的不均勻性。金塘島海域春季Chla呈現(xiàn)明顯的北高中低的分布規(guī)律，在站位S11和S14以北海域Chla呈現(xiàn)高含量分布，低值主要出現(xiàn)在內(nèi)陸河流入?？谂c金塘島之間海域，即S05和S06站位。春季SS在站位S05和S10對比其他海域呈現(xiàn)明顯的高含量分布。秋季Chla在金塘島的東邊和西邊海域分布差異較大，高值明顯出現(xiàn)在東部海域，金塘島與舟山本島之間海域（站位S19），低值出現(xiàn)海域與春季類似，即S05和S06站位。秋季SS在東北海域?qū)Ρ绕渌Ｓ虺尸F(xiàn)明顯的高含量分布，即S14站位。說明Chla和SS的平面分布明顯相關(guān)。雖然季節(jié)性變化適合整個調(diào)查海域，但這種季節(jié)性差異在不同區(qū)域的變化幅度顯著不同。金塘島北部和東部海域Chla和SS的季節(jié)性變化較大，其他海域變化幅度則較小。

2.2Chla含量變化與環(huán)境因子的相關(guān)性

由表1可見，金塘島海域Chla的含量與水溫、鹽度、pH、DO、 COD、SS、無機(jī)氮、磷酸鹽之間，隨著季節(jié)的變化而有不同的相關(guān)關(guān)系。在春季，Chla含量與COD和SS含量存在一定的相關(guān)性，但沒有顯著相關(guān)性（r1=-0.423，r2=-0.474，n=12）。在秋季，Chla含量與pH、SS之間具有顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為-0.582（n=12，P<0.05）和0.596（n=12，P<0.05）（圖4），與鹽度和無機(jī)氮含量存在一定的相關(guān)性，但沒有顯著相關(guān)性（r1=0.441，r2=0.484，n=12）。

在春、秋兩季，Chla與鹽度的相關(guān)性都不顯著，相關(guān)系數(shù)分別為0.137和0.441。事實(shí)上，海水鹽度變化主要體現(xiàn)了沿岸河流入海的影響。入海河流帶來大量的陸源營養(yǎng)鹽，海區(qū)鹽度變化與Chla的關(guān)系主要反映了近岸海域生態(tài)環(huán)境差異尤其是營養(yǎng)鹽來源對浮游植物的影響，而非鹽度本身對浮游植物生理效應(yīng)的直接影響[6]。

在春、秋兩季，Chla與無機(jī)氮的相關(guān)性系數(shù)分別為0.167和0.484，與鹽度的相關(guān)性系數(shù)具有相似性；與磷酸鹽的相關(guān)性系數(shù)分別為0.042和0.046，均不具有顯著相關(guān)性。春季金塘島海域平均無機(jī)氮含量為1.251 mg/L，平均磷酸鹽含量為0.313 mg/L；秋季金塘島海域平均無機(jī)氮含量為0734 mg/L，平均磷酸鹽含量為0.020 mg/L。浮游植物吸收無機(jī)氮的半飽和常數(shù)為0.112 mg/L，磷酸鹽的半飽和常數(shù)為0.018 mg/L，春秋兩季金塘島海域因營養(yǎng)鹽超過浮游植物的營養(yǎng)鹽半飽和濃度而不成為限制因子[7]。

在春季，Chla與SS的相關(guān)性系數(shù)為-0.474，說明Chla與SS呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)性但不顯著。在高濁度的沿海或河口地區(qū)，光照往往在控制浮游植物光合作用中扮演重要角色[8-9]。在水體懸浮物濃度較低的區(qū)域，Chla含量與懸浮物含量沒有明顯的相關(guān)性，但在渾濁水體中，水體中的各種懸浮顆粒物直接影響光在水體中的垂直分布，并附著于浮游植物，增加了其細(xì)胞外擴(kuò)散層厚度，降低了溶解無機(jī)碳的供應(yīng)，從而影響浮游植物的生長、繁殖與分布[ 10-11] 。由圖2明顯可見，在SS含量高海域?qū)?yīng)的Chla含量較低。同該研究春季的研究結(jié)果類似，浮游植物生物量和初級生產(chǎn)力向濁度較高的方向降低的現(xiàn)象在其他近海地區(qū)被廣泛觀測到[12]。盡管這些地區(qū)營養(yǎng)鹽含量豐富，但較高的懸浮物濃度使光照成為浮游植物光合作用和生長速率的主要影響限制因子[12-13]。在秋季，Chla與SS的相關(guān)性系數(shù)為0.596（P<0.05），說明Chla與SS呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，與春季分析結(jié)果相反，還需要進(jìn)一步的研究說明。

在春、秋兩季，Chla含量與水溫關(guān)系不明顯（r1=0.013，r2=-0.177，n=12），說明水溫不是表層浮游植物的限制因子[14]。Chla含量與鹽度之間呈正相關(guān)，但不顯著（r1=0.137，r2=0.447，n=12）。同樣的，Chla含量與DO、COD之間的相關(guān)性都不顯著。但在秋季，Chla含量與pH之間具有顯著相關(guān)性（r=-0.582，n=12，P<0.05）。

3結(jié)論

通過2013 年5 月（春季）和10 月（秋季）對金塘島海域分別進(jìn)行調(diào)查取樣，分析了該海域Chla和SS的時空分布特征，及其與水溫、鹽度、pH、DO、COD、營養(yǎng)鹽等主要環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系分析，得到以下結(jié)論：

（1）在春、秋兩季，金塘島海域Chla和SS含量平面分布不均勻，雖然季節(jié)性變化適合整個調(diào)查海域，但這種季節(jié)性差異在不同區(qū)域的變化幅度顯著不同。金塘島北部和東部海域Chla和SS的季節(jié)性變化較大，其他海域變化幅度則較小。春季Chla呈現(xiàn)明顯的北高中低的分布規(guī)律，與SS的分布呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)。秋季Chla高值明顯出現(xiàn)在東部海域，與SS的分布呈現(xiàn)一定的正相關(guān)。

（2）在春季，Chla含量與COD和SS含量存在一定的相關(guān)性，但沒有顯著相關(guān)性。在秋季，Chla含量與pH、SS之間具有顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為-0.582和0.596，與鹽度和無機(jī)氮含量存在一定的相關(guān)性，但沒有顯著相關(guān)性。水動力過程、溫度、光照、營養(yǎng)鹽來源以及攝食等各因素以及它們之間的相互作用共同影響浮游植物的光合作用效率和生長速率，決定了浮游植物生物量、群落結(jié)構(gòu)及其空間分布的變化[13]。要確定金塘島海域不同季節(jié)Chla含量的限制因素還需要進(jìn)一步的研究。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2015年

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