春季南日島人工魚礁海域浮游植物的群落特征

楊　芳

(福建省水產(chǎn)研究所，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點實驗室，福建 廈門 361013)

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春季南日島人工魚礁海域浮游植物的群落特征

楊芳

(福建省水產(chǎn)研究所，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點實驗室，福建 廈門 361013)

根據(jù)2011年4月、2014年5月在南日島人工魚礁區(qū)及鄰近海域進行的2次生態(tài)環(huán)境調(diào)查資料，研究投礁前后南日島海域浮游植物的群落特征。結(jié)果表明：兩次調(diào)查共鑒定浮游植物3門40屬82種。2011年共鑒定3門32屬52種，擬建礁區(qū)中心及四周和對照區(qū)種類組成相似，平均種類數(shù)分別為26種/站和27種/站，細(xì)胞數(shù)量分別為3.34×104個/dm3和5.68×104個/dm3。投礁前浮游植物豐富度平均值為1.750，物種多樣性指數(shù)平均值為2.206，均勻度平均值為0.464，優(yōu)勢度平均值為0.753。2014年共鑒定3門34屬60種，礁區(qū)中心及四周和對照區(qū)種類組成相似，平均種類數(shù)分別為35種/站和32種/站，細(xì)胞數(shù)量分別為1.07×104個/dm3和1.05×104個/dm3。投礁后浮游植物豐富度平均值為2.504，物種多樣性指數(shù)平均值為3.424，均勻度平均值為0.672，優(yōu)勢度平均值為0.551。

浮游植物；人工魚礁；群落結(jié)構(gòu)；南日島

人工魚礁是人為地在海水中投放的構(gòu)造物，可為魚類等水生生物營造適合棲息、生長、繁殖的環(huán)境，從而達(dá)到修復(fù)、改善和優(yōu)化海洋生態(tài)環(huán)境，保護和增殖漁業(yè)資源的目的[1]。目前，有關(guān)人工魚礁的礁體設(shè)計、選址、鋪設(shè)與管理[2-4]及其對投放海域流場效應(yīng)[5-7]、水質(zhì)[8-10]、浮游動物[11-13]、魚礁附著生物[14]、底棲生物[15-17]和漁業(yè)資源[18-21]影響的研究較多，但對魚礁生態(tài)系統(tǒng)中最主要的初級生產(chǎn)者——浮游植物的群落特征研究相對較少[22-25]。

浮游植物可為浮游動物、甲殼動物、軟體動物和仔稚魚等提供食物和必需的營養(yǎng)成分，其群落組成與多樣性的變化將直接影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，同時浮游植物由于其繁殖速度快、生長周期短、對環(huán)境變化敏感，是海水環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的重要指示生物[26-27]，故在評價人工魚礁的生態(tài)修復(fù)效果時非常有必要研究浮游植物的群落結(jié)構(gòu)變化。

有關(guān)南日島人工魚礁海域浮游植物群落特征的研究還未見報道。本文通過對投礁前、后南日島人工魚礁及鄰近海域浮游植物的調(diào)查資料進行分析，以期為該海域生態(tài)環(huán)境評價和保護提供基礎(chǔ)資料和參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)域

南日島地處福建省東南沿海中部，位于莆田市興化灣灣口處，南鄰平海灣，北倚平潭開發(fā)區(qū)，東瀕臺灣海峽。該地區(qū)海洋生物資源豐富，是福建省重要的漁業(yè)基地。南日島人工魚礁一期、二期工程位于南日島東側(cè)、東羅盤島的南側(cè)海域，四周被南日鎮(zhèn)的十八列島環(huán)繞。該魚礁區(qū)于2013年2月建成，由27個礁群組成，總空方量1.17×104m3。

1.2樣品采集

于2011年4月(投礁前)、2014年5月(投礁后)，對南日島人工魚礁區(qū)進行2個航次調(diào)查。根據(jù)南日島人工魚礁區(qū)的地形特點，在礁區(qū)四周外延500～1 000 m(N2、N3、N5、N6)和中心(N4)各布設(shè)1個站位，在礁區(qū)東南面(N1)和西北面(N7)海域各布設(shè)對照點2個，共7個站位，如圖1所示。

浮游植物采樣按GB17378.7-2007《海洋監(jiān)測規(guī)范》[28]進行，分表、底層采水(若水深超過15 m則分表、中、底三層采水)，每層水樣量在1 L左右，同一站位不同深度的樣品最后混合在一起作為一個樣品代表整個水團。水樣用5% Lugos 溶液固定，在實驗室靜置后濃縮、鑒定。

1.3數(shù)據(jù)處理

評價方法采用污染生態(tài)評述方法[28]：

豐富度(Margalef richness index，d)采用馬卡列夫的計算式：d=(S-1)/log2N，N—樣品中的生物總個體數(shù)；

均勻度(Pielou evenness index，J)指數(shù)采用皮諾的公式：J=H'/Hmax，Hmax為log2S，表示物種多樣性指數(shù)的最大值；

優(yōu)勢度(Dominance，D2)采用的算式：D2=(N1+N2)/NT，N1—樣品中第一優(yōu)勢種的個體數(shù)，N2—樣品中第二優(yōu)勢種的個體數(shù)，NT—樣品中的總個體數(shù)；

2　結(jié)果

2.1種類組成和分布

2.1.1種類數(shù)分布

2011年和2014年兩次春季調(diào)查共鑒定浮游植物3門40屬82種，其中硅藻門種類占絕對優(yōu)勢，共32屬68種，甲藻門共7屬13種，金藻門共1屬1種。

1)2011年調(diào)查結(jié)果

2011年調(diào)查浮游植物種類不豐富，共鑒定3門32屬52種(包括變種和變型等，下同)，其中硅藻門的種類占絕對優(yōu)勢，共27屬43種，占總種數(shù)的82.7%；甲藻門共4屬8種，占總種數(shù)的15.4%；金藻門共1屬1種，占總種數(shù)的1.9%。擬建礁區(qū)中心及四周共鑒定浮游植物3門30屬47種，其中硅藻門26屬41種，甲藻門3屬5種，金藻門1屬1種；對照區(qū)共鑒定浮游植物2門26屬39種，其中硅藻門22屬34種，甲藻門4屬5種。

各站種類數(shù)范圍在19～31種之間，其中對照點N1站和N5站種類數(shù)最多，為31種，N3站種類數(shù)最少，為19種(圖2)。擬建礁區(qū)中心及四周浮游植物種類數(shù)的平均值為26種/站，對照區(qū)種類數(shù)的平均值為27種/站，二者基本無區(qū)別。

2)2014年調(diào)查結(jié)果

2014年調(diào)查浮游植物種類不豐富，共鑒定3門34屬60種，其中硅藻門的種類占絕對優(yōu)勢，共27屬48種，占總種數(shù)的80.0%；甲藻門共6屬11種，占總種數(shù)的18.3%；金藻門共1屬1種，占總種數(shù)的1.7%。礁區(qū)中心及四周共鑒定浮游植物3門33屬56種，其中硅藻門26屬45種，甲藻門6屬10種，金藻門1屬1種；對照區(qū)共鑒定浮游植物3門28屬43種，其中硅藻門21屬33種，甲藻門6屬9種，金藻門1屬1種。

各站種類數(shù)范圍在31～36種之間，其中N4、N5、N6號站種類數(shù)最多，為36種，對照點N7站種類數(shù)最少，為31種(圖2)。礁區(qū)中心及四周浮游植物種類數(shù)的平均值為35種/站，對照區(qū)種類數(shù)的平均值為32種/站，礁區(qū)中心及四周浮游植物種類數(shù)的平均值略高于對照區(qū)。

2.1.2種類組成

2．主動探索多層次金融服務(wù)體系，創(chuàng)新發(fā)展面向小微企業(yè)和“三農(nóng)”的金融產(chǎn)品與服務(wù)。當(dāng)前和今后一段時期內(nèi)，要根據(jù)中央精神，在溫州“建立民間融資備案制度”的指引下，著手準(zhǔn)備設(shè)立民間借貸服務(wù)中心，發(fā)展面向小微企業(yè)和“三農(nóng)”的融資租賃企業(yè)，讓資金持有者手里的資金集中起來，由專業(yè)人士進行經(jīng)營，由國家政策進行引導(dǎo)，可以緩解國家和地方建設(shè)資金不足，也減少了資金持有者盲目投資帶來的負(fù)面影響。

1)2011年調(diào)查結(jié)果

根據(jù)物種優(yōu)勢度公式計算，2011年調(diào)查海域的優(yōu)勢種類有中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)、具槽直鏈藻(Melosirasulcata)和圓海鏈藻(Thalassiosirarotula)。各站位優(yōu)勢種的數(shù)量比例見表1。N2和N4站浮游植物種類組成與對照點N1站相似，第一優(yōu)勢種為具槽直鏈藻，N3、N5和N6站浮游植物種類組成與對照點N7站相似，第一優(yōu)勢種為中肋骨條藻，第二優(yōu)勢種

為具槽直鏈藻。

從生態(tài)類群來分析，廣溫性種類在種類數(shù)和細(xì)胞數(shù)量上均占優(yōu)勢，還有一些溫帶種和暖水種。廣溫性種類，如中肋骨條藻、具槽直鏈藻、波狀輻裥藻(Actinoptychusundulatus)、離心列海鏈藻(Thalassiosiraexcentrica)、布氏雙尾藻(Ditylumbrightwellii)等；溫帶種，如圓海鏈藻、加氏星桿藻(Asterionellakariana)、柔弱角毛藻(Chaetocerosdebilis)等；暖水種，如有翼圓篩藻(Coscinodiscusbipartitus)、洛氏菱形藻(Nitzschialorenziana)等。

2)2014年調(diào)查結(jié)果

根據(jù)物種優(yōu)勢度公式計算，2014年調(diào)查海域的優(yōu)勢種類有具槽直鏈藻、奇異棍形藻(Bacillariaparadoxa)、東海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)、尖刺擬菱形藻(Pseudo-Nitzschiapungens)、條紋小環(huán)藻(Cyclotellastriata)、端尖斜紋藻(Pleurosigmaacutum)、墨氏原多甲藻(Protoperidiniummurrayi)、三角角藻(Ceratiumtripos)。各站位優(yōu)勢種的數(shù)量比例見表1。除N2站外，N3～N6站浮游植物種類組成與對照點N1和N7站相似，第一優(yōu)勢種為具槽直鏈藻，第二優(yōu)勢種為奇異棍形藻；N2站的第一優(yōu)勢種為具槽直鏈藻，第二優(yōu)勢種為東海原甲藻。

從生態(tài)類群分析，廣溫性種類在種類數(shù)和細(xì)胞數(shù)量上均占優(yōu)勢，還有一些暖水種和溫帶種。廣溫性種類，如具槽直鏈藻、奇異棍形藻、尖刺擬菱形藻、條紋小環(huán)藻、三角角藻等；暖水種，如東海原甲藻、舟形斜紋藻(Pleurosigmanaviculaceum)、直舟形藻(Naviculadirecta)等；溫帶種，如圓海鏈藻、溫和圓篩藻(Coscinodiscustemperei)等。

表1　浮游植物的主要種類及其細(xì)胞數(shù)量所占比例

2.2細(xì)胞數(shù)量分布

2011年調(diào)查浮游植物細(xì)胞數(shù)量的平均值為4.01×104個/dm3，范圍在1.05×104～9.88×104個/dm3之間(圖3)，其中對照點N7站浮游植物細(xì)胞數(shù)量最多，中心點N4站細(xì)胞數(shù)量最少。擬建礁區(qū)中心及四周和對照區(qū)浮游植物細(xì)胞數(shù)量的平均值分別為3.34×104個/dm3和5.68×104個/dm3，對照區(qū)浮游植物細(xì)胞平均數(shù)量較高，是擬建礁區(qū)中心及四周的1.70倍。浮游植物細(xì)胞數(shù)量平面分布不均勻，N2～N5站浮游植物細(xì)胞數(shù)量與對照點N1站較為接近，N6站與對照點N7站細(xì)胞數(shù)量則明顯較高。

2)2014年調(diào)查結(jié)果

2014年調(diào)查浮游植物細(xì)胞數(shù)量的平均值為1.06×104個/dm3，范圍在0.74×104～1.71×104個/dm3之間(圖3)，其中中心點N4站浮游植物細(xì)胞數(shù)量最多，N6站細(xì)胞數(shù)量最少。礁區(qū)中心及四周和對照區(qū)浮游植物細(xì)胞數(shù)量的平均值分別為1.07×104個/dm3和1.05×104個/dm3，二者差別不大。N5、N6站浮游植物細(xì)胞數(shù)量與對照點N7站較為接近，N2～N4站與對照點N1站細(xì)胞數(shù)量較高。

2.3群落參數(shù)

兩次調(diào)查各站浮游植物的群落參數(shù)見表2。

1)2011年調(diào)查結(jié)果

2011年調(diào)查浮游植物豐富度(d)的范圍在1.213～2.167之間，平均1.750，其中N1站豐富度最高，N3站最低；物種多樣性指數(shù)(H')的范圍在0.804～3.267之間，平均2.206，其中N2站物種多樣性指數(shù)最高，N7站物種多樣性指數(shù)最低；均勻度(J)的范圍在0.180～0.672之間，平均0.464，其中N2站均勻度最高，N7站最低；優(yōu)勢度(D2)的范圍在0.551～0.934之間，平均0.753，其中N7站優(yōu)勢度最高，N2站最低(表2)。

從浮游植物群落參數(shù)分析，N1～N5站各項指數(shù)在正常的范圍內(nèi)，其中N2站和對照點N1站豐富度、物種多樣性指數(shù)和均勻度都較高，優(yōu)勢度較低。而N6站和對照點N7站豐富度、物種多樣性指數(shù)和均勻度都較低，優(yōu)勢度較高。

表2　浮游植物的群落參數(shù)

2)2014年調(diào)查結(jié)果

2014年調(diào)查浮游植物豐富度(d)的范圍在2.330～2.724之間，平均2.504，其中N6站豐富度最高，N1站最低；物種多樣性指數(shù)(H’)的范圍在2.765～4.010之間，平均3.424，其中N6站物種多樣性指數(shù)最高，N1站最低；均勻度(J)的范圍在0.548～0.776之間，平均0.672，其中N6站均勻度最高，N1站最低；優(yōu)勢度(D2)的范圍在0.421～0.702之間，平均為0.551，其中N1站優(yōu)勢度最高，N6站最低(表2)。

從浮游植物群落參數(shù)分析，除對照點N1站浮游植物物種多樣性指數(shù)略小于3外，其余各站H′值均大于3，調(diào)查海域浮游植物多樣性水平良好，群落結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。

3　討論

3.1人工魚礁海域浮游植物的重要性

人工魚礁作為一種科學(xué)設(shè)計的外源投放物，可以保護和增殖海洋漁業(yè)資源，并改善和修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)境，但這種過程是漫長的，即使熱帶人工魚礁區(qū)也需十幾年的時間[29]。很多學(xué)者對人工魚礁的生態(tài)作用機理做過報道[30-33]，人工魚礁投后放會對其周圍海域產(chǎn)生影響，并圍繞魚礁逐漸形成新的局部人工生態(tài)系統(tǒng)[19，34-35]。受海流影響，礁體周圍水體的壓力場隨之變化，流場重新分布并形成新的動力場，迎流面附近產(chǎn)生上升渦流區(qū)，背流面產(chǎn)生渦動緩流區(qū)[36]。在流場改變(涌升流、渦流、加速流和滯流等)影響下，表、底層海水和上覆水充分交換，沉積物—水界面也隨之發(fā)生改變，通過再懸浮與擴散，沉積物中營養(yǎng)鹽和有機質(zhì)向海面的輸送通量增加[37]，提高了營養(yǎng)鹽和有機質(zhì)的水平和周轉(zhuǎn)率[38]，從而促使魚礁區(qū)浮游植物大量生長、繁殖[24]，進而提高海域的初級生產(chǎn)、次級生產(chǎn)和漁業(yè)資源量。

浮游植物群落結(jié)構(gòu)對海洋環(huán)境變化具有指示作用[39]，故人工魚礁對海洋生態(tài)環(huán)境的影響可能會體現(xiàn)在浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化上。浮游植物處于食物鏈的最底端，通過“上行效應(yīng)”影響浮游動物和漁業(yè)資源，探究人工魚礁海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征，對了解礁區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)運行機制具有重要意義。

3.2人工魚礁海域浮游植物的群落特征

3.2.1人工魚礁海域浮游植物的細(xì)胞數(shù)量

從細(xì)胞數(shù)量來看，投礁前，調(diào)查海域浮游植物平面分布不均勻；投礁后，礁區(qū)中心點N4站細(xì)胞數(shù)量最多，礁區(qū)四周(0.90×104個/dm3)和對照區(qū)(1.05×104個/dm3)細(xì)胞數(shù)量差別不大。由于調(diào)查海區(qū)范圍小，環(huán)境差異一般不是很顯著，因此各站浮游植物數(shù)量相差不大。

人工魚礁所引起的流場效應(yīng)能促進浮游植物的生長，但這種機制受潮流、魚礁區(qū)位置[10]和水動力[37]的影響。其他學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，人工魚礁的投放對榮成俚島[40]、象山港[41]、大亞灣[42]、海州灣[43]的浮游植物具有增殖效果，礁區(qū)浮游植物豐度高于同期對照海區(qū)。

3.2.2人工魚礁海域浮游植物種類組成和分布

從種類數(shù)來看，投礁前，擬建礁區(qū)中心及四周和對照區(qū)浮游植物種類數(shù)基本無區(qū)別，分別為26種/站和27種/站；投礁后，礁區(qū)中心及四周和對照區(qū)種類數(shù)分別為35種/站和32種/站，礁區(qū)中心及四周比對照區(qū)浮游植物種類數(shù)多了3種/站。

從優(yōu)勢種來看，投礁前，具槽直鏈藻分別為N1、N2、N4站的第一優(yōu)勢種，為其余站的第二優(yōu)勢種，投礁后，具槽直鏈藻為全區(qū)的第一優(yōu)勢種。

從生態(tài)類群來看，投礁前、后全區(qū)浮游植物均呈現(xiàn)以廣溫種在種類數(shù)和細(xì)胞數(shù)量上占優(yōu)勢，溫帶種和暖水種較少出現(xiàn)的狀況，原因可能是浮游植物的分布受到海流和水團的影響，春季浙閩沿岸流對該海區(qū)的控制開始退縮、臺灣暖流影響開始增強。該結(jié)果與1990—1991年南日島周圍海域浮游植物春季調(diào)查結(jié)果[44]相吻合。

因此，投礁后海區(qū)浮游植物種類組成變化不大，礁區(qū)中心及四周和對照區(qū)群落結(jié)構(gòu)組成相似。這一結(jié)果與榮成俚島[40]、象山港[45]、大亞灣[46]、海州灣[24]人工魚礁的文獻(xiàn)中魚礁區(qū)與對照區(qū)群落結(jié)構(gòu)無顯著差異的結(jié)果一致。

究其原因：(1)該海域人工魚礁建礁時間較短，礁區(qū)生物群落仍處于發(fā)展階段，而人工魚礁對生態(tài)環(huán)境的影響可能需要相對長時間的積累，其生態(tài)效應(yīng)在短期內(nèi)難以顯著體現(xiàn)。(2)該調(diào)查區(qū)域范圍較小，對照區(qū)與人工魚礁區(qū)的空間距離較近，且采樣站位靠近島嶼，潮流和島嶼對浮游植物的影響可能超過了人工魚礁投放對其的影響。(3)由于生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性，除主要的環(huán)境因子(光照、水溫、鹽度、營養(yǎng)鹽和水動力等)[47-51]外，以浮游植物為食的浮游動物、貝類和一些小型魚類通過“下行效應(yīng)”也影響著浮游植物的群落結(jié)構(gòu)[52]，這些都有待于進一步的研究。

3.2.3人工魚礁海域浮游植物的群落參數(shù)

大亞灣、海州灣等魚礁區(qū)的相關(guān)研究[22，53-54]表明，魚礁區(qū)浮游植物的物種多樣性指數(shù)比對照區(qū)略高，原因可能是礁區(qū)海域環(huán)境較對照區(qū)更適合浮游植物生長與繁殖。綜合南日島人工魚礁海域浮游植物的群落參數(shù)來看，投礁后，與對照區(qū)相比，礁區(qū)中心及四周浮游植物的豐富度增加了0.240、物種多樣性指數(shù)增加了0.172、均勻度增加了0.015、優(yōu)勢度減少了0.037。但是由于調(diào)查時南日島人工魚礁投放完成僅一年多，未能得到更長時間尺度關(guān)于人工魚礁投放對該海域影響的數(shù)據(jù)與結(jié)論，有待進一步監(jiān)測與調(diào)查討論。

致謝：福建省水產(chǎn)研究所的沈長春、劉勇、羅冬蓮、許翠婭、楊妙峰、葉泉土、鄭惠東、蔡建堤、許貽斌、席英玉、鄭盛華、董曉毅、林永青、林嬌、馬超、徐春燕、陳宇鋒、姜雙城、陳財珍、陳小紅、蔡玉婷、吳立峰、黃桂芳等參與了本項目的工作，謹(jǐn)致謝忱。

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Community characteristics of phytoplankton in artificial reef area around Nanri Islands in spring

YANG Fang

(Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province，F(xiàn)isheries Research Institute of Fujian，Xiamen 361013，China)

Based on the investigation on phytoplankton between before-casting reef(April，2011)and after-casting reef(May，2014)in artificial reef area around Nanri Islands，the community characteristics of phytoplankton were studied.The results showed that a total of 82 species which belong to 40 genera of 3 phyla were identified in survey area.Before casting reef，there were 52 species belonging to 32 genera(3 phyla)of phytoplankton.The reef area including around area(with 26 species per station)and control area(with 27 species per station)had similar community structure，and the average cell abundances were 3.34×104cell/dm3and 5.86×104cell/dm3，respectively.In survey area，Margalef richness index was 1.750，Shannon-weaner diversity index was 2.206，Pielou evenness index was 0.464，and dominance index was 0.753.After casting reef，there were 60 species belonging to 34 genera(3 phyla)of phytoplankton.The reef area including around area(with 35 species per station)and control area(with 32 species per station)still had similar community structure，and the average cell abundances were 1.07×104cell/dm3and 1.05×104cell/dm3，respectively.In survey area，Margalef richness index was 2.504，Shannon-weaner diversity index was 3.424，Pielou evenness index was 0.672，and dominance index was 0.551.

phytoplankton；artificial reef；community characteristics；Nanri Islands

2016-05-25

國家海洋局海洋公益性行業(yè)科研專項(201305043-4)；福建省屬公益類科研院所基本科研專項(2016R1003-6)；閩臺重要海洋生物資源高值化開發(fā)技術(shù)公共服務(wù)平臺(2014FJPT01)；福建重要海洋經(jīng)濟生物種質(zhì)庫與資源高效開發(fā)技術(shù)公共服務(wù)平臺(14PZY017NF17).

楊芳(1987-)，女，福建龍海，研究實習(xí)員，碩士，研究方向為海洋環(huán)境生態(tài).E-mail：young87@qq.com

X835

A

1006-5601(2016)03-0210-09

楊芳.春季南日島人工魚礁海域浮游植物的群落特征[J].漁業(yè)研究，2016，38(3)：210-218.