黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征

鞏俊霞，王志忠，張明磊，許國晶，陳秀麗，李壯，張金路，杜興華，田功太，鄭慧麗

（山東省淡水漁業(yè)研究院，山東 濟南 250017）

黃河年輸入渤海徑流量為344億m3，帶入巨量的淡水、泥沙和各種營養(yǎng)鹽類，河口和近海區(qū)初級生產(chǎn)力較高，餌料生物豐富，形成了適宜海洋生物生長、發(fā)育的良好生態(tài)環(huán)境，是多種海洋生物的產(chǎn)卵場、索餌場和育肥場[1,2]。黃河口牡蠣產(chǎn)卵場（俗稱黃河口牡蠣山）位于黃河口南側(cè)小島河入?？谒?，牡蠣在此大量繁殖、生長、聚集，自然形成了大面積牡蠣礁。牡蠣不僅是高價值的海洋經(jīng)濟貝類，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中也具有十分重要的生態(tài)作用。牡蠣礁在凈化水體、提供棲息生境、保護生物多樣性和耦合生態(tài)系統(tǒng)能量流動等方面均具有重要的功能[3]。研究認(rèn)為，修復(fù)牡蠣礁，恢復(fù)和強化其生態(tài)系統(tǒng)的自凈修復(fù)功能，可以治理海域污染，恢復(fù)其生態(tài)系統(tǒng)功能[4-6]。浮游植物種類多樣性及群落特征是評價海域營養(yǎng)水平、污染狀況、資源現(xiàn)狀以及生產(chǎn)潛力和海洋生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。海洋浮游植物群落的改變可以反映環(huán)境的變化[7]。目前有關(guān)黃河口牡蠣產(chǎn)卵場浮游植物群落結(jié)構(gòu)的研究尚未見報道。本文通過調(diào)查及分析評價黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)的特征，為保護和修復(fù)黃河口牡蠣產(chǎn)卵場，以及優(yōu)化與恢復(fù)該海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位

2015年在枯水期（5月）、平水期（6月）和豐水期（8月）對黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域生態(tài)環(huán)境進行3個航次的采樣調(diào)查；每航次調(diào)查5個站位。調(diào) 查 區(qū) 域 為 E 119°4'34.99"～119°8'41.94"，N 37°28'34.01"～37°35'19.95"，調(diào)查面積約 68.88km2，調(diào)查采樣站位分布見圖1。

圖1 黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域調(diào)查站位Fig.1 The survey sites in Yellow River estuary and adjacent waters

1.2 采樣方法

采樣方法和分類鑒定參照國家標(biāo)準(zhǔn)《海洋調(diào)查規(guī)范》[8]、《海洋監(jiān)測規(guī)范》[9]、《海洋浮游生物圖譜》[10]和《中國海藻志》[11]進行。浮游植物樣品用淺水Ⅲ型浮游生物網(wǎng)自底層到表層作垂直拖網(wǎng)采集，5%甲醛溶液固定和保存，濃縮后用奧林巴斯CX41型生物顯微鏡觀察、鑒定和計數(shù)。

1.3 統(tǒng)計分析

對浮游植物計數(shù)結(jié)果進行統(tǒng)計分析，其中物種的多樣性指數(shù)、均勻度、物種豐富度和優(yōu)勢度分別按下式計算：

式中，H'為多樣性指數(shù)；S為物種數(shù)目；Pi為種i的個體在全部個體中的比例，Pi=ni/N；fi為屬于種i的個體在各站位中出現(xiàn)的頻率；J為均勻度；N為樣品的總個數(shù)；ni為樣品中i種的個數(shù)。本研究中浮游植物優(yōu)勢度D≥0.02的種為優(yōu)勢種[14]。

1.4 評價方法

浮游植物優(yōu)勢種群及群落結(jié)構(gòu)特征指數(shù)（如多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)等）可用來表征其群落結(jié)構(gòu)，優(yōu)勢種群和群落結(jié)構(gòu)特征指數(shù)的變化可以在一定程度上反映出環(huán)境的變化（如污染等）[15-17]。本文根據(jù)孫軍等[18]所提出的浮游植物多樣性指數(shù)、豐富度和均勻度的閾值，綜合評判黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)及環(huán)境狀況，各指數(shù)評價見表 1。H'在 3～4 為無污染，2～3 為輕度污染，1～2為中度污染，＜l為重污染；同時結(jié)合均勻度、豐富度和優(yōu)勢度等指標(biāo)來衡量調(diào)查海域生物群落結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀。

表1 浮游植物群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)評價Tab.1 Evaluation of community structure of phytoplankton

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物的種類組成

共檢出浮游植物2門21種，硅藻門19種，占90.48%，甲藻門2種，占9.52%。其中，5月檢出2門13種，硅藻門12種，占92.31%，甲藻門1種，占7.69%；6月檢出2門12種，硅藻門11種，占91.67%，甲藻門1種，占8.33%；8月檢出2門8種，硅藻門7種，占87.5%，甲藻門1種占1.25%。由調(diào)查結(jié)果可知，枯水期（5月）浮游植物種類數(shù)最多，平水期（6月）次之，豐水期（8月）最少。硅藻門是本調(diào)查水域浮游植物的主要組成類群。

2.2 浮游植物的優(yōu)勢種

以浮游植物優(yōu)勢度Y≥0.02的種判定為優(yōu)勢種。調(diào)查水域的優(yōu)勢種分別為：細(xì)弱圓篩藻Coscinodiscus subtilis、虹彩圓篩藻Coscinodiscus oculusiridis、舟形藻Navicula、夜光藻Noctilucidae scientillans和短柄曲殼藻Achnanthes brevipes Ag.。枯水期（5月）優(yōu)勢種有4種，平水期（6月）3種，豐水期（8月）2種（表2）。舟形藻為本次調(diào)查出現(xiàn)頻率最高（100%）的優(yōu)勢種，有較高的優(yōu)勢度，細(xì)弱圓篩藻、虹彩圓篩藻僅在枯水期（5月）和平水期（6月）出現(xiàn)。

表2 黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物的優(yōu)勢種及優(yōu)勢度Tab.2 Dominant species and dominance of phytoplankton in Yellow River estuary and adjacent waters

2.3 浮游植物豐度

2.3.1 浮游植物豐度組成

調(diào)查水域浮游植物豐度主要由硅藻、甲藻組成?？菟冢?月）硅藻的豐度為 111 447ind.·m-3，甲藻的豐度為5437.46ind.·m-3，硅甲藻的比值為20.50；平水期（6 月）硅藻的豐度為 108 100 ind.·m-3，甲藻的豐度為1.50 ind.·m-3，硅甲藻的比值為72 066.67；豐水期（8月）硅藻的豐度為 486 238 ind.·m-3，甲藻的豐度為 1 050ind.·m-3，硅甲藻的比值為 463.08（表3）。

2.3.2 浮游植物豐度的平面分布

黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物豐度的變動范圍為（3.68～358.31）×104ind.·m-3，平均豐度為20.33×104ind.·m-3?？菟冢?月）浮游植物豐度的變動范圍為（3.68～21.89）×104ind.·m-3，平均為11.69×104ind.·m-3，低值出現(xiàn)在 1#站位，高值出現(xiàn)在 4#站位；平水期（6月）為（6.88～15.75）×104ind.·m-3，平均為 10.81×104ind.·m-3，低值出現(xiàn)在 1 號站位，高值出現(xiàn)在2#站位；豐水期（8月）為（12.60～101.50）×104ind.·m-3， 平 均 為 48.73 ×104ind.·m-3，低值出現(xiàn)在 1#站位，高值出現(xiàn)在 4#站位（圖2），豐水期浮游植物豐度高值是低值的8倍，說明豐度平面分布不均勻。

圖2 黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物豐度分布Fig.2 The abundance distribution of phytoplankton in oyster spawning ground in Yellow River estuary and adjacent waters

表3 黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物的豐度組成（ind.·m-3）Tab.3 The abundance（ind.·m-3）of phytoplankton in Yellow River estuary and adjacent waters

2.4 浮游植物生物多樣性分布

黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物多樣性指數(shù)的變動范圍在0.21～2.36之間，均值為1.19?？菟冢?月）的浮游植物多樣性指數(shù)均值為1.59，高值出現(xiàn)在1#站位，低值出現(xiàn)在2#站位；平水期（6月）多樣性指數(shù)均值為1.35，高值出現(xiàn)在4#站位，低值出現(xiàn)在2#站位；豐水期（8月）多樣性指數(shù)均值為0.56，高值出現(xiàn)在1#站位，低值出現(xiàn)在3#站位。浮游植物多樣性指數(shù)由高至低依次為：枯水期（5月）＞平水期（6月）＞豐水期（8月）。

黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物的均勻度變動范圍在0.13～0.91之間，均值為0.51。枯水期（5月）的浮游植物均勻度均值為0.66，高值出現(xiàn)在1#站位，低值出現(xiàn)在2#站位；平水期（6月）均勻度均值為0.53，高值出現(xiàn)在1#站位，低值出現(xiàn)在3#站位；豐水期（8月）均勻度均值為0.34，高值出現(xiàn)在1#站位，低值出現(xiàn)在3#站位。浮游植物均勻度枯水期（5月）＞平水期（6月）＞豐水期（8月）。

黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物的物種豐富度變動范圍在0.15～0.61之間，均值為0.33?？菟冢?月）的浮游植物豐富度均值為0.42，高值出現(xiàn)在4#站位，低值出現(xiàn)在5#站位；平水期（6月）豐富度均值為0.38，高值出現(xiàn)在4#站位，低值出現(xiàn)在3#站位；豐水期（8月）豐富度均值為0.20，高值出現(xiàn)在4#站位，低值出現(xiàn)在5#站位。浮游植物豐富度由高至低依次為：枯水期（5月）＞平水期（6月）＞豐水期（8月）。

綜上所述，黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物多樣性指數(shù)、均勻度和豐富度均以枯水期（5月）最高，平水期（6月）次之，豐水期（8月）最低，表明枯水期（5月）浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征好于平水期（6月）和豐水期（8月）。

2.5 環(huán)境質(zhì)量評價

表4 黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物的多樣性指數(shù)與環(huán)境質(zhì)量評價Tab.4 Diversity index and environmental quality assessment of phytoplankton in oyster spawning ground in Yellow River estuary and adjacent waters

圖3 黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域浮游植物群落特征指數(shù)的分布Fig.3 Distribution of community feature index of phytoplankton in oyster spawning ground in Yellow River estuary and adjacent waters

由表4可知，枯水期（5月）黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域的浮游植物多樣性指數(shù)均值為1.59，環(huán)境質(zhì)量評價屬于中污染水平。多樣性指數(shù)在2～3之間的站位1個，屬于輕污染水平，占20.00%；多樣性指數(shù)在1～2之間的站位3個，屬于中污染水平，占60.00%；多樣性指數(shù)＜1的站位1個，屬于嚴(yán)重污染，占20.00%。平水期（6月）的多樣性指數(shù)均值為1.35，從整體來看屬于中污染水平。多樣性指數(shù)在2～3之間的站位2個，屬于輕污染水平，占40.00%；在1～2之間的站位1個，屬于中污染水平，占20.00%；多樣性指數(shù)＜1的站位2個，屬于嚴(yán)重污染，占40.00%。豐水期（8月）的多樣性指數(shù)均值為0.63，整體屬于重污染水平。多樣性指數(shù)在1～2之間的站位1個，屬于中污染水平占20.00%；多樣性指數(shù)＜1的站位4個，屬于嚴(yán)重污染，占80.00%（表4）。

3 討論

3.1 浮游植物的種類組成

共檢出浮游植物2門21種，硅藻門19種，占90.48%，甲藻門2種，占9.52%。枯水期（5月）浮游植物種類數(shù)最多，平水期（6月）次之，豐水期（8月）最少。硅藻門是本調(diào)查水域浮游植物的主要組成類群。近年來，僅有少量關(guān)于黃河口及鄰近海域浮游植物的種類組成的研究。張繼民等[19]2006年的調(diào)查結(jié)果為：黃河口有浮游植物129種，其中硅藻99種，占76.74%，鞏俊霞等[20]2008年對黃河口的調(diào)查結(jié)果為8門63種，其中硅藻26種占41.27%。冷春梅等[21]2012年對黃河口調(diào)查結(jié)果為79種，其中硅藻20種占25.32%。本次調(diào)查結(jié)果少于以上調(diào)查，種類組成差別也很大，但均以硅藻為主。其主要原因可能是調(diào)查區(qū)域的不同，充分說明了浮游植物種類組成的地理地域性。

3.2 浮游植物豐度的分布與變化

調(diào)查海域浮游植物豐度的變動范圍在3.68×104～358.31×104ind.·m-3之間，平均豐度為 20.33×104ind.·m-3。豐水期浮游植物豐度高值與低值之間差異顯著，充分說明豐度平面分布的不均勻性。本調(diào)查水域浮游植物豐度豐水期（8月）最高，枯水期（5月）次之，平水期（6月）最低，其原因可能是豐水期大量徑流入海帶來了豐富的營養(yǎng)鹽，適宜浮游植物的生長繁殖。3次調(diào)查，1#站位的豐度值均最低1#站位于小島河入海處，此處淡海水交匯，營養(yǎng)鹽豐富，適合浮游生物的生長，生物多樣性較好，是造成豐度值低的原因之一。

3.3 浮游植物的群落特征

調(diào)查海域浮游植物多樣性指數(shù)的變動范圍在0.21～2.36之間，均值為1.19。浮游植物多樣性指數(shù)、均勻度及豐富度均枯水期（5月）最高，平水期（6月）次之，豐水期（8月）最低，表明枯水期（5月）浮游植物的群落結(jié)構(gòu)好于平水期（6月）、豐水期（8月）。在3個航次的調(diào)查中，1#站位浮游植物的多樣性指數(shù)、均勻度均最高，說明1#站位浮游植物的群落特征優(yōu)于其他站位。

3.4 調(diào)查水域環(huán)境質(zhì)量評價

根據(jù)孫軍[18]等提出的環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)對調(diào)查水域水質(zhì)狀況進行評價，枯水期（5月）和平水期（6月）環(huán)境質(zhì)量評價屬于中污染水平，豐水期（8月）整體屬于重污染水平。

［1］龐家珍,姜明星.黃河河口演變（Ⅰ）:（一）河口水文特征［J］.海洋湖沼通報,2003（3）:1-13.

［2］呂振波,李凡,曲業(yè)兵,等.2010年夏季黃河口及鄰近海域魚類群落多樣性［J］.漁業(yè)科學(xué)進展,2013,34（2）:10-18.

［3］全為民,沈新強,羅民波,等.河口地區(qū)牡蠣礁的生態(tài)功能及恢復(fù)措施［J］.生態(tài)學(xué)雜志,2006,25（10）:1234-1239.

［4］Plutchak R,Major K,Cebrian J,et al.Impacts ofoyster reef restoration on primary productivity and nutrient dynamics in tidal creeks of the north central gulf of Mexico［J］.Estuaries and Coasts,2010,33（6）:1355-1364.

［5］Quan W M,Zheng L,Li B J,et al.Habitat values for artificial oyster （Crassostrea ariakensis）reefs compared with natural shallow-water habitats in Changjiang River estuary［J］.Chinese Journal of Oceanology and Limnology,2013,31（5）:957-969.

［6］Sharma S,GoffJ,MoodyR M,et al.Dorestored oyster reefs benefit seagrasses An experimental study in the Northern Gulf of Mexico［J］.Restoration Ecology,2016,24（3）:306-313.

［7］洪偉,吳承禎.Shannon—Wiener指數(shù)的改進［J］.熱帶亞熱帶植物學(xué)報,1999,7（2）:120-124．

［8］國家技術(shù)監(jiān)督局.海洋調(diào)查規(guī)范［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1992:17-22．

［9］GB17378.4-1998,海洋監(jiān)測規(guī)范（第4部分:海水分析）［S］.

［10］韓茂森,束蘊芳.中國海洋浮游生物圖譜［M］.北京:海洋出版社,1992．

［11］郭玉潔,錢樹本.中國海藻志［M］.北京:科學(xué)出版社,2003.

［12］孫儒泳,李慶芬,牛翠娟,等.基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)［M］.北京:高等教育出版社,2002:45-46．

［13］Margaleg D R.Information theory in ecology［J］.Gensyst,1958（3）:36-71．

［14］徐兆禮,陳亞瞿.東黃海秋季浮游動物優(yōu)勢種聚集強度與鮐鲹漁場的關(guān)系［J］.生態(tài)學(xué)雜志,1989,8（4）:13-15．

［15］孫軍,劉東艷,寧修仁,等.2001/2002年夏季南極普里茲灣及其鄰近海域的浮游植物［J］.海洋與湖沼,2003,34（5）:519-532.

［16］孫軍,劉東艷,楊世民,等.渤海中部和渤海海峽及鄰近海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)的初步研究［J］.海洋與湖沼,2002,33（5）:461-471.

［17］孫松,張永山,吳玉霖,等.膠州灣初級生產(chǎn)力周年變化［J］.海洋與湖沼,2005,36（6）:481-486.

［18］孫軍,劉東艷,魏皓,等.琉球群島鄰近海域浮游植物多樣性的模糊綜合評判［J］.海洋與湖沼,2001,32（4）445-453.

［19］張繼民,劉霜,張琦,等.黃河口附近海域浮游植物種群變化［J］.海洋環(huán)境科學(xué),2010,29（6）:834-837．

［20］鞏俊霞,楊秀蘭,劉飛,等.黃河入?？谒蚋∮沃参锏娜郝涮卣鳎跩］.長江大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2012,9（7）:22-26.

［21］冷春梅,曹振杰,張金路,等.黃河口浮游生物群落結(jié)構(gòu)特征及環(huán)境質(zhì)量評價［J］.海洋環(huán)境科學(xué),2014,3（33）:360-365.