廟島群島海域網(wǎng)采浮游植物種類(lèi)組成及分布

喻 龍,王 磊,王文君,李 峰,郝彥菊

(1.煙臺(tái)市海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心,山東煙臺(tái)264003;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院,山東煙臺(tái)264670)

廟島群島海域網(wǎng)采浮游植物種類(lèi)組成及分布

喻 龍1,王 磊1,王文君1,李 峰1,郝彥菊2*

(1.煙臺(tái)市海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心,山東煙臺(tái)264003;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院,山東煙臺(tái)264670)

于2015-05(春季)、2015-08(夏季)對(duì)北至北隍城島、南至蓬萊近岸的廟島群島海域進(jìn)行網(wǎng)采浮游植物調(diào)查。樣品共鑒定出67種浮游植物物種,其中硅藻60種,甲藻5種,甲藻孢囊1種,金藻1種。該海區(qū)春季浮游植物群落優(yōu)勢(shì)種為具槽帕拉藻(Paralia sulcata,優(yōu)勢(shì)度0.384)、剛毛根管藻(Rhizosolenia setigera,優(yōu)勢(shì)度0.319)、冰河擬星桿藻(Asterionellopsis glacialis,優(yōu)勢(shì)度0.054)、布氏雙尾藻(Ditylum brightwellii,優(yōu)勢(shì)度0.021);夏季優(yōu)勢(shì)種為高齒狀藻(Odontella regia,優(yōu)勢(shì)度0.787),廟島海峽南部海區(qū)出現(xiàn)高齒狀藻的密集分布區(qū)域。夏季浮游植物總豐度是春季的2.17倍。春、夏季浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都較低,且其數(shù)量的時(shí)間、空間分布變化明顯。春季,浮游植物細(xì)胞豐度、主要優(yōu)勢(shì)種數(shù)量、多樣性指數(shù)、種類(lèi)豐富度指數(shù)的空間分布特征為海區(qū)北部高,南部低;夏季與春季相反,為海區(qū)南部高,北部低。

廟島群島海域;網(wǎng)采浮游植物;種類(lèi)組成;優(yōu)勢(shì)種;空間分布

海洋浮游植物作為初級(jí)生產(chǎn)者是海洋食物鏈的第一環(huán)節(jié),是大多數(shù)浮游動(dòng)物和濾食性貝類(lèi)的餌料,在海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中起到重要的作用。浮游植物的種類(lèi)組成和數(shù)量分布與漁業(yè)關(guān)系較為密切[1-4]。其群落結(jié)構(gòu)、生物量及生產(chǎn)力的變化將直接影響到海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能,同時(shí)也對(duì)氣候變化和人為活動(dòng)做出響應(yīng)[5-8]。

廟島群島(120°36'～120°56'E,37°53'～38°23'N)位于山東半島和遼東半島之間,地處渤海海峽,為黃海和渤海的交匯處,由32個(gè)島嶼組成,地理位置特殊。廟島群島海域浮游植物和浮游動(dòng)物種類(lèi)較多,各島周?chē)Ｓ虻讞锓N類(lèi)繁多,是多種魚(yú)類(lèi)洄游必經(jīng)之路,海洋哺乳動(dòng)物資源比較豐富,并分布有多處水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū),生態(tài)環(huán)境特殊[9-11]。

我們于2015-05(春季)、2015-08(夏季)對(duì)北至北隍城島、南至蓬萊近岸的整個(gè)廟島群島海域進(jìn)行了取樣調(diào)查,分析網(wǎng)采浮游植物群落結(jié)構(gòu),為廟島群島海域生態(tài)系統(tǒng)的研究和保護(hù)提供基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。

1 調(diào)查站位與方法

2015-05和2015-08在廟島群島海域共設(shè)22個(gè)站位(圖1)。

按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[13],樣品采集使用淺水Ⅲ型網(wǎng),自水體底層至表層垂直拖取,樣品用體積分?jǐn)?shù)為5%的福爾馬林溶液固定保存,在實(shí)驗(yàn)室?jiàn)W林巴斯CKX-41倒置顯微鏡下進(jìn)行種類(lèi)分類(lèi)鑒定和個(gè)體計(jì)數(shù),計(jì)算總豐度(個(gè)·m-3)。數(shù)據(jù)用Microsoft Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,用Surfer 8軟件制圖。

(高 峻 編輯)

圖1 2015-05和2015-08廟島群島海域浮游植物調(diào)查站位圖Fig.1 Phytoplankton survey sites in the Miaodao Archipelago waters in May and Agust,2015

浮游植物群落多樣性指數(shù)Shannon-Wiener指數(shù)H':

優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Y:

種類(lèi)豐富度指數(shù)D:

均勻度指數(shù)J':

式中:S為種類(lèi)數(shù);Pi為i種所占比例;ni為第i種的細(xì)胞數(shù)量;N為總個(gè)體數(shù);fi為該種在各站位出現(xiàn)頻率。

2 結(jié) 果

2.1 種類(lèi)組成

本次調(diào)查采集的浮游植物樣品共鑒定出67種浮游植物物種(表1),其中硅藻門(mén)60種,占總種數(shù)的89.55%;甲藻門(mén)5種,并有1種甲藻孢囊,共占8.96%;金藻門(mén)1種,占1.49%。

2.2 各調(diào)查站位的豐度分布

春季(2015-05),海區(qū)各調(diào)查站網(wǎng)采浮游植物豐度為(1.99～86.78)×105個(gè)·m-3,平均值為15.22×105個(gè)·m-3,以具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、剛毛根管藻(Rhizosolenia setigera)、冰河擬星桿藻(Asterionellopsis glacialis)、布氏雙尾藻(Ditylum brightwellii)、圓篩藻(Coscinodiscus sp.)等種類(lèi)為主,長(zhǎng)山水道以南的海區(qū)豐度較低、以北豐度較高,總體分布為海區(qū)西南部較低,東北部較高(圖2)。

夏季(2015-08),各站位網(wǎng)采浮游植物豐度為(0.336～576.320)×105個(gè)·m-3,平均達(dá)33.04×105個(gè)· m-3,為春季的2.17倍,以高齒狀藻(Odontella regia)、中華半管藻(Hemiaulus sinensis)、角毛藻(Chaetoceros sp.)、泰晤士旋鞘藻(Helicotheca tamesis)、波狀石絲藻(Lithodesmium undulatus)等種類(lèi)為主。但夏季浮游植物空間分布極不均勻,海區(qū)南部廟島海峽近岸豐度最高,密集分布明顯。北長(zhǎng)山島西部豐度較高,東部和以北的海區(qū)豐度較低,均低于1×105個(gè)·m-3(圖3)。

表1 浮游植物種類(lèi)名錄Table 1 Species list of phytoplankton

圖2 春季豐度分布(×105個(gè)·m-3)Fig.2 Distributions of abundance in spring(×105ind·m-3)

圖3 夏季豐度分布(×105個(gè)·m-3)Fig.3 Distributions of abundance in summer(×105ind·m-3)

2.3 優(yōu)勢(shì)種及其豐度分布

2.3.1 優(yōu)勢(shì)種

廟島群島海區(qū)浮游植物主要類(lèi)群的優(yōu)勢(shì)度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。依據(jù)優(yōu)勢(shì)度Y＞0.02時(shí)定為優(yōu)勢(shì)種,春季廟島群島海區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)種為具槽帕拉藻、剛毛根管藻、冰河擬星桿藻、布氏雙尾藻四種;夏季優(yōu)勢(shì)種僅為高齒狀藻,顯著不同于春季。該海區(qū)浮游植物優(yōu)勢(shì)種的優(yōu)勢(shì)度較為明顯。如春季具槽帕拉藻和剛毛根管藻的優(yōu)勢(shì)度分別為0.384和0.319,夏季高齒狀藻的優(yōu)勢(shì)度則高達(dá)0.787。

表2 廟島群島海區(qū)浮游植物主要種類(lèi)及其優(yōu)勢(shì)度Table 2 The main species and dominances of phytoplankton in the Miaodao Archipelago waters

2.3.2 主要優(yōu)勢(shì)種豐度分布

春季(2015-05),具槽帕拉藻為廟島群島海區(qū)的主要優(yōu)勢(shì)種之一。具槽帕拉藻屬于世界性廣布的半咸水、近岸性海水底棲種,受海流、潮汐等作用常出現(xiàn)在浮游生物種群中,在中國(guó)沿海皆有分布。本次調(diào)查中,具槽帕拉藻在各調(diào)查站位中出現(xiàn)的頻率為100%,平均豐度為5.85×105個(gè)·m-3,總豐度占所檢浮游植物細(xì)胞總量的38.44%。其數(shù)量分布由南向北逐漸增多,并在南、北長(zhǎng)山島沿岸有較高的數(shù)量分布(圖4)。1,2, 21號(hào)站浮游植物細(xì)胞豐度較低,其中具槽帕拉藻的數(shù)量雖然也不高,但其在浮游植物細(xì)胞總量中所占的比例卻很高,均高于90%;在浮游植物細(xì)胞豐度較低的3,15,16,17,18,19,20,22號(hào)站,具槽帕拉藻數(shù)量占各自站位浮游植物細(xì)胞總量的比例亦較高,均高于80%。

該海區(qū)2015-05的另一主要優(yōu)勢(shì)種剛毛根管藻為沿岸廣溫、廣鹽性種,早春或盛夏為盛產(chǎn)期,在我國(guó)南海、東海、黃海和渤海均有分布。本次調(diào)查出現(xiàn)頻率為90.90%,平均豐度為5.87×105個(gè)·m-3,總豐度占所檢浮游植物細(xì)胞總量的35.07%。其數(shù)量在北長(zhǎng)山島以西、以南的海區(qū)較少,長(zhǎng)山水道以北數(shù)量分布顯著升高(圖5)。砣磯島以西的5號(hào)站、長(zhǎng)山水道東部的10號(hào)站浮游植物細(xì)胞豐度最高,這2個(gè)站位剛毛根管藻的數(shù)量亦高,所占比例均高于52%。

夏季(2015-08),廟島群島海區(qū)的主要優(yōu)勢(shì)種為高齒狀藻。高齒狀藻屬于暖溫帶至熱帶近海種,在中國(guó)沿海皆有分布。本次調(diào)查除13號(hào)站(大欽島西北岸)外,其余站位均出現(xiàn)高齒狀藻,但豐度分布極不均勻,除15號(hào)站(北長(zhǎng)山島西南)、20號(hào)站、21號(hào)站、22號(hào)站(廟島海峽南部)細(xì)胞豐度超過(guò)1×105個(gè)·m-3外,其余站位細(xì)胞豐度均低于1×105個(gè)·m-3;尤其是20號(hào)站(廟島海峽東南),豐度達(dá)到529.12×105個(gè)·m-3,為海區(qū)平均值的19.4倍,占整個(gè)海區(qū)浮游植物細(xì)胞總數(shù)的76.26%,占該站位浮游植物細(xì)胞總數(shù)的91.81%。在本次調(diào)查中,高齒狀藻細(xì)胞豐度的空間分布呈北長(zhǎng)山島的西部、南部數(shù)量高,東部、北部數(shù)量低的趨勢(shì)(圖6)。整個(gè)調(diào)查海區(qū)的平均豐度為27.29×105個(gè)·m-3,細(xì)胞豐度占整個(gè)調(diào)查海區(qū)浮游植物細(xì)胞總數(shù)的82.61%。

圖4 春季具槽帕拉藻數(shù)量分布(×105個(gè)·m-3)Fig.4 Distributions of Paralia sulcata in spring (×105ind·m-3)

圖5 春季剛毛根管藻數(shù)量分布(×105個(gè)·m-3)Fig.5 Distributions of Rhizosolenia setigera in spring (×105ind·m-3)

圖6 夏季高齒狀藻數(shù)量分布(×105個(gè)·m-3)Fig.6 Distributions of Odontella regia in summer(×105ind·m-3)

2.4 多樣性、均勻度和種類(lèi)豐富度指數(shù)

2015年春季(2015-05)和夏季(2015-08),整個(gè)調(diào)查海區(qū)浮游植物多樣性指數(shù)均較低。春季,浮游植物多樣性指數(shù)范圍為0.437～2.547,平均為1.187;均勻度指數(shù)范圍0.126～0.600,平均0.303;種類(lèi)豐富度指數(shù)范圍0.469～1.360,平均為1.006。多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)分布特征相似,均是長(zhǎng)山水道以北和南、北長(zhǎng)山島以東的海區(qū)較高(圖7和圖8)。而種類(lèi)豐富度指數(shù)分布則是在北長(zhǎng)山島東北沿岸及其以北的海區(qū)較高(圖9)。夏季(圖10)調(diào)查海區(qū)浮游植物多樣性指數(shù)范圍0.666～3.382,平均為2.354,分布特征為北長(zhǎng)山島附近海區(qū)和廟島海峽南部海區(qū)較高;均勻度指數(shù)范圍0.145～0.823,平均為0.669,北長(zhǎng)山島附近及東部海區(qū)較高(圖11);種類(lèi)豐富度指數(shù)范圍0.501～1.784,平均為0.961,與多樣性指數(shù)的分布特征相似(圖12)。2015-08浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)雖高于2015-05的,但優(yōu)勢(shì)種高齒狀藻數(shù)量最多的20號(hào)站(廟島海峽東南),其多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都最低。

圖7 2015年春季浮游植物多樣性指數(shù)分布Fig.7 Distributions of phytoplankton diversity index in spring

圖8 2015年春季浮游植物均勻度指數(shù)分布Fig.8 Distributions of phytoplankton uniformity index in spring

圖9 2015年春季種類(lèi)豐富度指數(shù)分布Fig.9 Distributions of species richness index in spring

圖10 2015年夏季浮游植物多樣性指數(shù)分布Fig.10 Distributions of phytoplankton diversity index in summer

圖11 2015年夏季浮游植物均勻度指數(shù)分布Fig.11 Distributions of phytoplankton uniformity index in summer

圖12 2015年夏季種類(lèi)豐富度指數(shù)分布Fig.12 Distributions of species richness index in summer

3 討 論

廟島群島海域隸屬渤海海域,地處渤海海峽中部海區(qū)。關(guān)于渤海浮游植物研究的歷史資料較多。與前人的研究[10,12,14-16]相比,本次調(diào)查中鑒定出的物種在種類(lèi)組成和分布上差異較大。

結(jié)果分析顯示,調(diào)查海區(qū)浮游植物的細(xì)胞豐度較高,這與渤海海區(qū)浮游植物具有春、夏季雙峰值的特征[17]一致。1998年,渤海近岸浮游植物數(shù)量高峰出現(xiàn)在春季(5月)和秋季(10月)[18];從豐度的空間分布看,1999年春季(4—5月)渤海海區(qū)浮游植物斑塊是其平面分布的主要特征,其豐度的高值區(qū)出現(xiàn)在渤海中部靠近渤海海峽處[15](廟島群島以西海區(qū))。本次調(diào)查研究中,2015-05北部海區(qū)浮游植物的豐度較高,而2015-08南部海區(qū)浮游植物的豐度較高。春季各站位具槽帕拉藻在浮游植物群落中所占的比例均超過(guò)80%,豐度較低;而剛毛根管藻在浮游植物群落中所占的比例均超過(guò)52%,且豐度較高,但未形成斑塊。黃風(fēng)洪等[10]亦發(fā)現(xiàn)冬季廟島海峽附近浮游植物細(xì)胞豐度較高。

2015年春、夏季浮游植物數(shù)量的時(shí)間、空間分布變化明顯。浮游植物細(xì)胞豐度、主要優(yōu)勢(shì)種數(shù)量、多樣性指數(shù)、種類(lèi)豐富度指數(shù)的空間分布在2015-05與2015-08呈大致相反的趨勢(shì)(圖2～圖6):2015-05北高南低,2015-08南高北低;浮游植物種間數(shù)量分布不均勻,多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都較低。

孫萍等研究[16]表明,2005-08渤海網(wǎng)采浮游植物群落的多樣性隨細(xì)胞豐度值的增加而降低。而本次調(diào)查中,浮游植物群落的多樣性和細(xì)胞豐度的空間分布趨勢(shì)大致相似,僅廟島海峽西南部(20號(hào)站)較為異常——該站位出現(xiàn)密集成團(tuán)的高齒狀藻,浮游植物種類(lèi)多達(dá)24種,細(xì)胞豐度高,但多樣性指數(shù)低(圖3和圖10)。黃風(fēng)洪等研究[12]發(fā)現(xiàn),2013-08北長(zhǎng)山島西南岸(本次研究中的15號(hào)站)表層水樣中浮游植物物種數(shù)最少,僅圓篩藻和具槽帕拉藻兩種;在南長(zhǎng)山島以西最遠(yuǎn)的調(diào)查站位處(本次研究中的1號(hào)站位附近海區(qū)),浮游植物只有3種,且發(fā)現(xiàn)有密集成團(tuán)的具槽帕拉藻。但是我們研究主要為網(wǎng)采浮游植物分析,而近幾年對(duì)該海域浮游植物的研究多為水樣分析,無(wú)法與本次研究結(jié)果進(jìn)行有效比較。因而,本次研究結(jié)果可為該海域網(wǎng)采浮游植物的后續(xù)研究提供更準(zhǔn)確的參考。

以往的研究表明,黃海海區(qū)和渤海海區(qū)浮游植物種類(lèi)組成在不同的調(diào)查時(shí)間內(nèi)變化明顯。董婧等[19]發(fā)現(xiàn),1998-06黃海北部近岸水域中甲藻數(shù)量占浮游植物細(xì)胞總數(shù)的比重高達(dá)50.45%。孫軍等[15]發(fā)現(xiàn),渤海海峽浮游植物群落在1999年春季(4—5月)主要由硅藻、甲藻組成,以冰河擬星桿藻、虹彩圓篩藻(Coscinodiscus oculus-iridis)、太陽(yáng)雙尾藻(Ditylum sol)、剛毛根管藻等小型細(xì)胞硅藻占優(yōu)勢(shì)的群落為主。孫曉霞等[20]2011年對(duì)黃海、東海浮游植物粒級(jí)結(jié)構(gòu)的研究也表明,夏季(8月)中小型的表層浮游植物對(duì)海區(qū)Chl-a總量的貢獻(xiàn)率最大。1998-09—10渤海海峽以大型細(xì)胞硅藻-甲藻聯(lián)合的優(yōu)勢(shì)群落為主,群落季節(jié)和周年的變化以種類(lèi)演替表明浮游植物群落由硅藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣柙?甲藻共存為主的群落[14];2005-08渤海的浮游植物以硅藻為主,優(yōu)勢(shì)種主要為中肋骨條藻(Skeletonema costatum)、擬旋鏈角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus)、菱形海線藻(Thalassionema nitzschioides)和旋鏈角毛藻(Chaetoceros curvisetus)[16]; 2011-11—12主要由硅藻和甲藻組成,還有少量的金藻,主要優(yōu)勢(shì)種為具槽帕拉藻、偏心圓篩藻(Coscinodiscus excentricus)、梭角藻(Ceratium fusus)、相似曲舟藻(Pleurosigma affine)、星臍圓篩藻(Coscinodiscus asteromphalus)和菱形藻(Nitzschia sp.)等[21]。廟島群島南部海域2013年冬季(2013-02)表層水樣中浮游植物優(yōu)勢(shì)種為太平洋海鏈藻(Thalassiosira pacirica)、具槽帕拉藻、加拉星平藻(Asteroplanus karianus)、離心列海鏈藻(Thalassiosira excentricus)和圓海鏈藻(Thalassiosira rotula)[10];2013-08優(yōu)勢(shì)種為圓篩藻、具槽帕拉藻[12]。本次研究結(jié)果顯示,2015-05廟島群島海域浮游植物優(yōu)勢(shì)種為具槽帕拉藻、剛毛根管藻、冰河擬星桿藻、布氏雙尾藻;2015-08優(yōu)勢(shì)種為高齒狀藻。

綜上所述,該海域浮游植物優(yōu)勢(shì)種的變遷無(wú)顯著規(guī)律。浮游植物群落組成、浮游植物數(shù)量和空間分布的變化反映了其棲息環(huán)境的變化。廟島群島海區(qū)水文、營(yíng)養(yǎng)環(huán)境的變化與浮游植物群落的季節(jié)變化、年際變化的關(guān)系有待于更深入、全面的研究。

4 結(jié) 論

1)2015年春、夏季廟島群島海區(qū)網(wǎng)采浮游植物共鑒定出67種。其中硅藻門(mén)60種,占總種數(shù)的89.55%;甲藻門(mén)5種,并有1種甲藻孢囊,共占8.96%;金藻門(mén)1種,占1.49%。

2)廟島群島海區(qū)春季浮游植物群落優(yōu)勢(shì)種為具槽帕拉藻、剛毛根管藻、冰河擬星桿藻、布氏雙尾藻共4種;夏季優(yōu)勢(shì)種只1種,為高齒狀藻,廟島海峽南部出現(xiàn)高齒狀藻的密集分布區(qū)域。

3)浮游植物細(xì)胞豐度、主要優(yōu)勢(shì)種數(shù)量、多樣性指數(shù)、指數(shù)豐富度指數(shù)的空間分布季節(jié)差異性較大:春季北高南低,夏季南高北低。浮游植物種間數(shù)量分布不均勻,多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)都較低。

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The Net-phytoplankton Species Composition and Distribution of the Miaodao Archipelago Waters

YU Long1,WANG Lei1,WANG Wen-jun1,LI Feng1,HAO Yan-ju2
(1.Yantai Monitoring and Forecasting Center of Marine Environment,Yantai 264003,China; 2.Yantai Research Institute,Agriculture University of China,Yantai 264670,China)

The net-phytoplankton of the Miaodao Archipelago waters was investigated in May(spring)and August(summer),2015.67 phytoplankton species were identified,including 60 diatom species,5 dinoflagellate species,1 dinoflagellates cysts,and 1 chrysophyta species.In spring,Paralia sulcata (dominance 0.384),Rhizosolenia setigera(dominance 0.319),Asterionellopsis glacialis(dominance 0.054),and Ditylum brightwellii(dominance 0.021)were the dominant species.In summer,Odontella regia(dominance 0.787)was the only dominant species,and there was mass Odontella regia distributing in the south of Miaodao strait.The total phytoplankton cell abundance in summer was 2.17 times of that in spring.Both phytoplankton diversity index and uniformity index were low in spring and summer,the temporal and spatial distributions of phytoplankton quantities were obviously variational.In spring,the spatial distributions of phytoplankton abundance,the quantities of main dominant species,diversity index,and species richness index were lower in the south and higher in the north of the sea area.However,the characteristic of spatial distribution of these parameters were opposite in summer,demonstrating higher in the south and lower in the north of the sea area.

the Miaodao Archipelago waters;net-phytoplankton;species composition;dominant species; spatial distribution

May 3,2016

Q178.53

A

1671-6647(2017)03-0404-10

10.3969/j.issn.1671-6647.2017.03.010

2016-05-03

山東省渤海海洋生態(tài)修復(fù)及能力建設(shè)項(xiàng)目——山東省渤海海洋保護(hù)區(qū)生物多樣性數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建及生物保護(hù)方案制定(20140601)

喻 龍(1974-),男,江西南昌人,高級(jí)工程師,碩士,主要從事海洋生態(tài)環(huán)境方面研究.E-mail:yulong589@126.com

*通訊作者:郝彥菊(1980-),女,山東日照人,講師,博士,主要從事海洋環(huán)境方面研究.E-mail:yanju_hao@126.com