黃海南部海域不同類群微型浮游原生生物生長對亞洲沙塵和磷添加的響應(yīng)?

晨 曦， 劉光興,2， 白曉巖， 史冬婉， 張 潮,2， 趙陽國,2??， 高會旺,2

(1.中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100； 2.中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點實驗室，山東 青島 266100；3.中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院，山東 青島 266003)

海洋微型浮游原生生物的粒徑一般為2～20 μm，是微型食物環(huán)的重要組成，對有機質(zhì)分解和營養(yǎng)鹽再生有著重要貢獻，在海區(qū)營養(yǎng)鹽的補充和初級生產(chǎn)力的維持方面均發(fā)揮著不可替代的作用[1-5]。原生生物種類龐雜，準確分類鑒定十分困難，使對其生態(tài)特征和功能的深入研究受到極大限制，而且，原生生物的營養(yǎng)代謝涵蓋自養(yǎng)、異養(yǎng)和兼養(yǎng)等多種營養(yǎng)類型[4-8]，使其生態(tài)功能更加復(fù)雜，如果通過粒徑和營養(yǎng)方式劃分功能類群，可以更清晰地表明其在不同生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)作用，這種概念目前已逐漸被廣泛接受[6,9-12]。

黃海是中國四大邊緣海之一，自然資源十分豐富、沿岸經(jīng)濟發(fā)達，也是陸地、海洋和大氣等各種過程相互作用較為激烈的海區(qū)，一直備受海洋學(xué)者的關(guān)注[13]。沙塵沉降是陸源營養(yǎng)物質(zhì)和污染物向海洋輸送的重要途徑，是海洋中限制性營養(yǎng)元素的重要來源[14-17]。亞洲沙塵指源于中亞和東亞地區(qū)的沙塵，是全球沙塵的重要組成部分[14]。亞洲沙塵天氣中大量沙塵顆粒從中國西北部長距離輸運后沉降入黃海[14,17]，對近海和大洋營養(yǎng)鹽的貢獻(如鐵、氮、磷等)是沙塵影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的主要方面[14]。黃海又是主要受P潛在限制的海區(qū)，在南黃海以秋季最為突出[18]，營養(yǎng)鹽的變化會導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生諸如原生生物的營養(yǎng)習(xí)性、群落結(jié)構(gòu)改變等問題，使其對營養(yǎng)物質(zhì)的利用與轉(zhuǎn)化能力發(fā)生變化，并進一步影響其生態(tài)功能的發(fā)揮[1,19]。

為探討沙塵沉降和P添加對南黃海微型浮游原生生物的影響及沙沉降作用與P溶出之間的關(guān)系，本研究于2014年11月在南黃海海域進行了現(xiàn)場模擬培養(yǎng)實驗，通過分析不同粒徑級和營養(yǎng)類型浮游原生生物生長速率的變化，研究不同類群原生生物生長對沙塵和P添加的響應(yīng)，以期為深入探討沙塵沉降對海洋微型生物種群結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能的影響及作用機制提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 沙塵采集與處理

內(nèi)蒙古渾善達克沙地是我國北方起塵總量較高的沙地[20]，在內(nèi)蒙古沙地產(chǎn)生的沙塵所影響的中國近海海區(qū)中，黃海是影響可能性最大的海區(qū)[17]，因此本研究采用來自內(nèi)蒙古渾善達克沙地(42°22′28″N，112°58′34″E)的沙塵。沙塵于2011年5月采集表層土壤，-20 ℃冷凍保存。在實驗室經(jīng)20 μm篩網(wǎng)過篩后，再進行人工老化處理[21]。用ICS-1100離子色譜儀(美國安捷倫公司)分析其中營養(yǎng)鹽與重金屬含量，總有機碳采用高溫燃燒氧化法由島津 TOC-V 型總有機碳測定儀測定[22]，結(jié)果見表1。

表1 實驗用沙塵中營養(yǎng)鹽、DOC及溶解性微量元素的濃度Table 1 Concentrations of nutrients, DOC, dissolved trace metals in the dust

1.2 沙塵沉降模擬培養(yǎng)體系的建立與培養(yǎng)

于2014年11月搭載“東方紅2號”科考船在黃海南部H03站(36°06′00″N，121°39′00″E)采集現(xiàn)場海水進行沙塵沉降的隨船模擬培養(yǎng)實驗，采樣站位見圖1。使用船載CTD采水器(Seabird 911，USA)采集表層海水，將采集到的海水立即用20 μm篩絹過濾以除去大、中、小型浮游生物。將過濾海水分裝至1.5 L的無菌PET培養(yǎng)瓶中，將培養(yǎng)瓶置于固定在甲板上周圍無遮光影響的水槽中進行船基模擬培養(yǎng)，水槽中通入現(xiàn)場循環(huán)海水以維持培養(yǎng)水溫。

圖1 培養(yǎng)站位Fig.1 Location of incubation stations

培養(yǎng)實驗分5組進行，分別為對照組(Control)、低沙塵添加組(LD)、高沙塵添加組(HD)、低磷添加組(LP)和高磷添加組(HP)，所添加的沙塵和營養(yǎng)鹽量以歷年在黃海海域觀測所得數(shù)據(jù)為參考[23]，各實驗組的添加量見表2。每個船基培養(yǎng)實驗均設(shè)置3個平行實驗組，培養(yǎng)周期為5天，培養(yǎng)期間每天采樣1次。沙塵和磷酸二氫鈉(P)均在培養(yǎng)體系建立后立即一次性添加。

表2 培養(yǎng)組沙塵和營養(yǎng)鹽添加量Table 2 Experimental groups and concentration

1.3 樣品采集與測定

微型浮游原生生物樣品 于培養(yǎng)期間的每天上午8∶00采集樣品，取樣前先緩慢將PET培養(yǎng)瓶倒置3次以上，使培養(yǎng)體系中的微型浮游生物均勻分布。無菌取培養(yǎng)瓶中水樣各10 mL，分別加入無菌凍存管中，立即加入10%多聚甲醛固定(終濃度為0.5%)，輕微顛倒混勻后立即置于液氮瓶中迅速冷凍，再轉(zhuǎn)入-80 ℃超低溫冰箱中保存，每次均取3個平行樣。

微型浮游原生生物數(shù)量的測定采用BD C6 plus流式細胞儀進行。樣品經(jīng)SYBR Green Ⅰ染色，激發(fā)光波長為488 nm，綠色熒光(FL1，波長(530±20) nm)為染色熒光，紅色熒光(FL3，波長>630 nm)為自發(fā)熒光。FL1熒光信號強、FL3熒光信號弱為異養(yǎng)型，F(xiàn)L3熒光信號強為自養(yǎng)型，F(xiàn)L3熒光信號弱于自養(yǎng)型但強于異養(yǎng)型為兼養(yǎng)型。測定樣品時加入2、5和10 μm標準微球確定樣品在流式細胞儀上的粒徑范圍，按2～5 μm(小粒徑)、5～10 μm(中粒徑)和10～20 μm(大粒徑)3個粒徑級分別計數(shù)3種營養(yǎng)型的原生生物數(shù)量。

原生生物生長速率計算公式為μ=(lnNt-lnN0)/(t-t0)。式中：μ為比生長速率(d-1)；N0、Nt分別為單位水體中原生生物的起始數(shù)量和培養(yǎng)t天后的數(shù)量(cells·cm-3)[24]。

溶解有機碳 在采集培養(yǎng)體系用海水的同時，另采集CTD采水器的現(xiàn)場水樣，用經(jīng)450 ℃灼燒12 h處理的GF/F 濾膜(Whatman，UK)過濾后裝入經(jīng)同法高溫燒灼處理的50 mL玻璃瓶，4 ℃避光保存，帶回實驗室用高溫燃燒氧化法由島津 TOC-VCPN 型總有機碳測定儀測定[22]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 SPSS 軟件(SPSS Inc., Chicago IL)中多因素方差分析法分析培養(yǎng)體系中各分組之間結(jié)果的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)站位H03的環(huán)境特征

2.2 10～20 μm微型原生生物生長對沙塵和磷添加對的響應(yīng)

10～20 μm不同營養(yǎng)型微型原生生物生長對沙塵和磷添加的響應(yīng)見圖2，各組自養(yǎng)、異養(yǎng)和兼養(yǎng)型原生生物生長速率的變化見圖2。由圖2可見，10～20 μm原生生物在培養(yǎng)期間的生長速率除沙塵組異養(yǎng)和兼養(yǎng)型是先降低后升高外，其他各組均具有先增加后降低的趨勢，但不同濃度沙塵和磷添加組與對照組相比生長速率的變化較大。對照組C組在培養(yǎng)第1天，自養(yǎng)、異養(yǎng)和兼養(yǎng)型原生生物的生長速率分別為0.26、0.71和0.90 d-1，培養(yǎng)結(jié)束時分別為0.08、-0.71和-0.71 d-1。

(注：“*”代表具有高度顯著性差異?！?”Represent highly significant difference.)

圖2 10～20 μm各組自養(yǎng)(a)、異養(yǎng)(b)和兼養(yǎng)(c)型原生生物的生長速率
Fig. 2 Growth rate of phototrophic(a), heterotrophic(b) and mixotrophic(c) nanoplanktonic protists 10～20 μm in size

P添加組在培養(yǎng)第1天，自養(yǎng)型HP、LP組的生長速率分別為1.39和0.96 d-1，分別是對照組的5.35和3.69倍(P<0.05)；異養(yǎng)型HP組、LP組的生長速率分別為2.12、1.27 d-1，分別是對照組的2.99和1.79倍(P<0.05)；兼養(yǎng)型HP組、LP組的生長速率分別為1.84和1.31 d-1，分別為對照組的2.04和1.46倍(P<0.05)。培養(yǎng)結(jié)束時，自養(yǎng)型HP、LP組的生長速率分別為-0.41和0.29 d-1，異養(yǎng)型分別為-2.26和-0.2 d-1，兼養(yǎng)型分別為-1.51和0.59 d-1；高P添加組各營養(yǎng)類型的原生生物生長速率均為負增長，顯著低于C組(P<0.05)，低P組均略高于C組，但差異不顯著。

沙塵添加組在培養(yǎng)第1天，10～20 μm不同營養(yǎng)類型原生生物生長速率的變化有所不同。自養(yǎng)型原生生物在HD、LD組的生長速率分別為0.69 和0.47 d-1，明顯高于C組(P<0.05)，分別為C組的2.65和1.81倍，但均低于P添加的各組，異養(yǎng)型原生生物在HD、LD組的生長速率分別為-0.20和-0.33 d-1，均低于對照組且表現(xiàn)為負增長(P<0.05)；兼養(yǎng)型在HD、LD組的生長速率分別為0.12和0.13 d-1，均低于對照組(P<0.05)培養(yǎng)結(jié)束時，各沙塵添加組10～20 μm不同營養(yǎng)類型原生生物生長速率差異較大，自養(yǎng)型HD、LD組的生長速率分別為-0.12和0.10 d-1，低沙塵組顯著高于對照組(P<0.05)，但高沙塵組為負值，顯著低于對照組(P<0.05)；異養(yǎng)型HD、LD組分別為0.71 和0.17 d-1，兼養(yǎng)型分別為1.11和0.53 d-1，沙塵組均顯著高于對照組(P<0.05)。

2.3 5～10 μm微型原生生物生長對沙塵和磷添加的響應(yīng)

5～10 μm自養(yǎng)型、異養(yǎng)型和兼養(yǎng)型微型原生生物生長對沙塵和磷添加的響應(yīng)見圖3。由圖3可見，5～10 μm各組原生生物在培養(yǎng)期間的生長速率的變化趨勢與10～20 μm的基本相同，但變化幅度差異很大。特別是C組在培養(yǎng)第1天自養(yǎng)、異養(yǎng)和兼養(yǎng)型原生生物的生長速率分別為-0.35、0.31和-0.04 d-1，在培養(yǎng)結(jié)束時分別為-0.49、-1.12和0.29 d-1，培養(yǎng)期間增長率變化不大或以負增長為主，主要與培養(yǎng)期間上一營養(yǎng)級的捕食壓力有關(guān)[26]。

HP、LP組在培養(yǎng)第1天，自養(yǎng)型的生長速率分別為1.31和0.56 d-1，異養(yǎng)型分別為2.02和1.19 d-1，兼養(yǎng)型分別為1.09和0.53 d-1，P添加組各營養(yǎng)類型的生長速率均明顯高于對照組(P<0.05)，各HP組的增加幅度顯著大于LP組(P<0.05)，其中自養(yǎng)型原生生物生長速率的增幅最為明顯。培養(yǎng)結(jié)束時，自養(yǎng)型HP、LP組的生長速率分別為-0.07和-0.16 d-1，異養(yǎng)型分別為-2.45和-0.15 d-1，兼養(yǎng)型分別為-1.02和0.92 d-1；高P添加組各營養(yǎng)類型的原生生物生長速率均為負增長，顯著低于C組(P<0.05)；低P組各營養(yǎng)型均高于C組(P<0.05)。

沙塵添加后在培養(yǎng)第1天，5～10 μm不同營養(yǎng)類型原生生物生長速率的變化也不盡相同。HD、LD組自養(yǎng)型原生生物的生長速率分別為0.40和0.20 d-1，異養(yǎng)型分別為-0.86和0.05 d-1，兼養(yǎng)型分別為-0.33和-0.57 d-1。培養(yǎng)結(jié)束時，各沙塵添加組5～10 μm原生生物生長速率與對照組相比變化很大，自養(yǎng)型HD、LD組的生長速率分別為0.04和-0.37 d-1，異養(yǎng)型分別為1.63和0.10 d-1，兼養(yǎng)型分別為1.16和0.53 d-1，沙塵添加的各營養(yǎng)類型組原生生物生長速率均高于C組(P<0.05)，且高沙塵組顯著高于低沙塵組(P<0.05)，特別是對異養(yǎng)型和兼養(yǎng)型的促進作用更加顯著。

(注：“*”代表具有高度顯著性差異?！?”Represent highly significant difference.)

圖3 5～10 μm各組自養(yǎng)(a)、異養(yǎng)(b)和兼養(yǎng)(c)型原生生物的生長速率
Fig. 3 Growth rate of phototrophic(a), heterotrophic(b) and mixotrophic(c) nanoplanktonic protists 5～10 μm in size

2.4 2～5 μm微型原生生物生長對沙塵和磷添加的響應(yīng)

沙塵和磷添加下2～5 μm自養(yǎng)型、異養(yǎng)型和兼養(yǎng)型微型原生生物生長速率的變化見圖4。

2～5 μm自養(yǎng)型、異養(yǎng)型和兼養(yǎng)型微型原生生物對沙塵和磷添加的響應(yīng)見圖4。對照組在培養(yǎng)第1天的自養(yǎng)、異養(yǎng)和兼養(yǎng)型原生生物的生長速率分別為0.02、0.27和0.11 d-1，培養(yǎng)結(jié)束時分別為0.46、-0.46和0.18 d-1。

在培養(yǎng)第1天，HP、LP組自養(yǎng)型的生長速率分別為0.96和0.56 d-1，異養(yǎng)型分別為1.40和0.85 d-1，兼養(yǎng)型分別為1.12和0.68 d-1，P添加組各營養(yǎng)類型的生長速率均明顯高于對照組(P<0.05)，且HP組顯著大于LP組(P<0.05)，其中異養(yǎng)型原生生物生長速率最高，其次為兼養(yǎng)型。培養(yǎng)結(jié)束時，自養(yǎng)型HP組、LP組的生長速率分別為-0.72和0.16 d-1，異養(yǎng)型分別為-0.82和0.13 d-1，兼養(yǎng)型分別為-0.21和0.47 d-1，高P添加組各營養(yǎng)類型的原生生物生長速率均為負增長，顯著低于C組(P<0.05)；低P組除自養(yǎng)型外均高于C組(P<0.05)。

(注：“*”代表具有高度顯著性差異?！?”Represent highly significant difference.)

圖4 2～5 μm各組自養(yǎng)(a)、異養(yǎng)(b)和兼養(yǎng)(c)型原生生物的生長速率
Fig. 4 Growth rate of phototrophic(a), heterotrophic(b) and mixotrophic(c) nanoplanktonic protists 2～5 μm in size

2～5 μm各營養(yǎng)類型原生生物生長對沙塵添加響應(yīng)不同。在培養(yǎng)第1天，自養(yǎng)型原生生物在HD、LD組的生長速率分別為0.31和0.17 d-1，明顯高于C照組(P<0.05)，但均低于P添加的各組。該粒徑異養(yǎng)型原生生物在HD、LD組的生長速率分別為-0.06和0.10 d-1，兼養(yǎng)型分別為-0.04和-0.29 d-1，以負增長為主，均顯著低于對照組(P<0.05)。培養(yǎng)結(jié)束時，2～5 μm沙塵添加組不同營養(yǎng)類型原生生物生長速率變化差異較大，自養(yǎng)型HD、LD組的生長速率分別為-0.15 和-1.10 d-1，異養(yǎng)型分別為0.84和0.40 d-1，兼養(yǎng)型分別為0.68和0.01 d-1。

2.5 沙塵和P添加對不同原生生物類群組成的影響

沙塵和P添加的各實驗組和對照組原生生物各粒徑級和營養(yǎng)型組成結(jié)構(gòu)變化見圖5。由圖中結(jié)果可以看出，不同類群原生生物的組成構(gòu)成變化存在明顯差異。培養(yǎng)第1天，HD、LD兩個沙塵添加組自養(yǎng)型原生生物的增加幅度最為顯著，其中5～10 μm所占比例增加幅度最大，分別為對照組的2.00和2.25倍(P<0.05)，而2～5 μm自養(yǎng)型原生生物所占比例最大，分別為27.80%和26.50%，但較C組增加的幅度小于5～10 μm組，分別為C組的1.50和1.43倍(P<0.05)；P添加的HP、LP組5～10 μm自養(yǎng)型和異養(yǎng)型的增幅較大，自養(yǎng)型分別為C組的1.75、1.25倍(P<0.05)，異養(yǎng)型分別為C組的1.86、1.33倍(P<0.05)；HP組10～20組異養(yǎng)型也有較C組明顯增加，為C組的1.40倍(P<0.05)。

(注：“*”代表具有高度顯著性差異。“*”Represent highly significant difference.)

圖5 不同粒徑級和不同營養(yǎng)型原生生物的構(gòu)成比變化
Fig.5 Abundance structure of nanoplanktonic protists in different size and trophic types

培養(yǎng)結(jié)束時，各實驗組異養(yǎng)型所占比例和增幅都較對照組顯著增加，HD、LD組5～10 μm異養(yǎng)型分別是對照組的7.20和5.80倍(P<0.05)，增幅最大，10～20 μm的增幅次之，分別是對照組的4.0和3.00倍(P<0.05)，2～5 μm異養(yǎng)型原生生物所占比例的增幅較小，但其所占比例最大，分別占43.10%和47.90%，是該粒徑級的優(yōu)勢類群；在培養(yǎng)結(jié)束時各粒徑級兼養(yǎng)型原生生物所占比例也有明顯變化，特別是HP、LP組2～5 μm兼養(yǎng)型原生生物比例的變化最為顯著，分別占52.0%和51.3%，分別為C組的1.25和1.23倍(P<0.05)，成為所在組中絕對的優(yōu)勢類群；10～20和5～10 μm兼養(yǎng)型原生生物在LP、LD組的比例也有顯著增加，10～20 μm分別為C組的3.80和1.40倍(P<0.05)，5～10 μm分別為C組的1.41和1.36倍(P<0.05)。

3 討論

3.1 南黃海海區(qū)不同粒徑級和不同營養(yǎng)型原生生物的P限制

3個粒徑級的原生生物生長速率在P添加組初期各營養(yǎng)型均明顯高于對照組，高磷組增幅大于低磷組，自養(yǎng)型生長速率的增加量顯著高于其它營養(yǎng)型，表明該海區(qū)各粒徑級不同營養(yǎng)類型的浮游原生生物生長均受P 的限制，P的添加會促進各營養(yǎng)類型浮游原生生物的生長，特別是對自養(yǎng)型10～20 μm級和異養(yǎng)型2～5 μm粒徑級的原生生物的促進作用最為顯著，P添加組自養(yǎng)型生物爆發(fā)性生長與體系中缺乏的P得到補充有關(guān)，表明大粒徑級自養(yǎng)型原生生物受P限制更加明顯，而在小粒徑級異養(yǎng)型的限制作用更加明顯。高P組不同粒徑級各營養(yǎng)類型原生生物生長速率在培養(yǎng)后期顯著降低，與前期高P添加組原生生物快速生長消耗了其所在環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)后期營養(yǎng)缺乏使其生長速率下降有關(guān)，且前期P添加量越高、原生生物生長率增加幅度越大，后期下降幅度也越大，表明P的一次性添加只能短期內(nèi)促進原生生物的快速生長，如營養(yǎng)鹽得不到及時補充，后期會因營養(yǎng)缺乏而抑制其生長。有研究表明，南黃海秋季大部分海域N/P高達50～100，甚至更高，與高N/P(>100)的長江沖淡水和臺灣暖流等共同影響有關(guān)[27-28]；氮、磷營養(yǎng)元素不僅限制浮游植物的生長，而且還會改變浮游植物的種群結(jié)構(gòu)，使其由小型向微型、微微型轉(zhuǎn)變[29]。本研究結(jié)果表明，研究海區(qū)不同粒徑級各營養(yǎng)型的原生生物均受P 的限制，其中10～20 μm自養(yǎng)型最為明顯，其次是2～5 μm粒徑級的異養(yǎng)型。對大粒徑級自養(yǎng)型原生生物而言，磷的可獲得性直接影響海區(qū)有機物的凈生產(chǎn)量、限制所在海區(qū)的食物產(chǎn)出量，也表明上行控制是南黃海大粒徑級自養(yǎng)原生生物生長的主要影響因素之一；而小粒徑級異養(yǎng)型原生生物的營養(yǎng)限制則會使其在溶解性有機碳的吸收和營養(yǎng)鹽再生等物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮的作用受到一定影響。

3.2 沙沉降對不同粒徑級各營養(yǎng)型原生生物生長速率的影響及與P溶出的關(guān)系

沙塵添加對3個粒徑級異養(yǎng)和兼養(yǎng)型是抑制作用，特別是對5～10 μm兼養(yǎng)型的抑制作用更強，與沙塵中重金屬等有害物質(zhì)的溶出對原生生物的毒害作用有關(guān)[14]。培養(yǎng)后期沙塵添加對異養(yǎng)和兼養(yǎng)型是促進作用，早期沙塵添加量越高、后期對異養(yǎng)和兼養(yǎng)型的增加幅度越大，特別是對中、小粒徑級兼養(yǎng)型原生生物在培養(yǎng)后期的促進作用最為顯著。表明異養(yǎng)和兼養(yǎng)型原生生物在培養(yǎng)后期對沙塵中溶出的有害物質(zhì)的影響逐漸耐受，前期因生長被抑制所消耗的營養(yǎng)較少，加之沙塵中包括Fe等微量元素和DOC等有機物溶出[27-30](見表1)，補充了培養(yǎng)后期營養(yǎng)物質(zhì)的需求。沙塵添加對自養(yǎng)型原生生物生長具有顯著的促進作用，且變化趨勢與P添加組一致，特別是對10～20 μm的最為明顯，但最大增長率明顯低于P添加組，說明沙塵對原生生物生長的作用機制和P的相同，且可能與沙塵中P 的溶出有關(guān)[15]，但沙塵溶出的P較添加的P少，對原生生物生長的影響低于P添加組。培養(yǎng)后期沙塵添加對自養(yǎng)型原生生物表現(xiàn)為抑制作用，且前期促進作用越強、后期抑制作用越明顯，主要與其早期的過度生長造成后期營養(yǎng)缺乏而生長受到抑制有關(guān)。

3.3 不同粒徑級各營養(yǎng)型原生生物生長速率對P和沙塵添加的響應(yīng)

以Kruskal-wallis秩和檢驗與Nemenyi-Wilcoxon-Wilcox秩和檢驗綜合分析各組中原生生物增長率變化可知，不同濃度沙塵和P對各粒徑不同營養(yǎng)型原生生物生長的影響順序均為HP>LP>C>HD>LD，其中不同濃度沙塵和P添加對各粒徑自養(yǎng)型原生生物生長率的影響早期為促進作用，后期為抑制作用。沙塵添加對不同粒徑自養(yǎng)原生生物生長速率影響的順序為10～20 μm>5～10 μm>2～5 μm；P對各粒徑異養(yǎng)型和兼養(yǎng)型原生生物生長率的影響為促進作用，沙塵早期為抑制作用，后期為促進作用；沙塵對異養(yǎng)和兼養(yǎng)型促進作用順序為異養(yǎng)>兼養(yǎng)型；對不同粒徑異養(yǎng)原生生物生長速率促進作用的順序為5～10 μm>2～5 μm>10～20 μm，表現(xiàn)為異養(yǎng)原生生物粒徑越小、對沙塵促進作用的響應(yīng)越快；對不同粒徑異養(yǎng)原生生物生長速率抑制作用的順序為5～10 μm>10～20 μm>2～5 μm，表現(xiàn)為大粒徑異養(yǎng)原生生物對沙塵抑制的響應(yīng)越快；沙塵對不同粒徑兼養(yǎng)型原生生物生長速率早期的促進作用和后期抑制作用的順序一致，均為10～20 μm>5～10 μm>2～5 μm，表明粒徑越大的兼養(yǎng)型原生生物對沙塵的影響越敏感。

3.4 沙塵和P添加對原生生物類群組成影響的生態(tài)意義

過去幾十年的研究已經(jīng)越來越明顯的證明原生生物在海洋生態(tài)系統(tǒng)中扮演著極為重要的角色[31]。微型浮游生物在微食物網(wǎng)中占據(jù)了一個重要的營養(yǎng)節(jié)點[32-33]，在某些海區(qū)浮游原生生物對原核生物豐度控制和生物多樣性保持方面發(fā)揮著重要作用[34]。本研究沙塵和P添加早期對10～20 μm粒徑級自養(yǎng)原生生物生長速率的促進作用最為顯著，但該類群原生生物在所有類群中所占比例的變化與對照組相比沒有顯著性差異，表明沙塵和P的一次性添加對大粒徑自養(yǎng)型原生生物的促進作用持續(xù)時間較短，還不足以使其在所占比例上有顯著的持續(xù)提高，也可能與該粒徑級原生生物本身所占比較較少，所占比例增加幅度未能體現(xiàn)出統(tǒng)計學(xué)差異有關(guān)。自養(yǎng)型微型原生生物是浮游植物的重要組成部分，并貢獻了一部分初級生產(chǎn)力[5]。自養(yǎng)型原生生物的生長經(jīng)常受到營養(yǎng)鹽的限制，營養(yǎng)鹽或DOC限制會改變原生生物的營養(yǎng)習(xí)性，使其對營養(yǎng)鹽或有機碳的利用與轉(zhuǎn)化能力發(fā)生變化，進而改變其生態(tài)功能[4,35]。

本研究在培養(yǎng)結(jié)束時2～5 μm異養(yǎng)型原生生物在沙塵組所占比例超過40%，成為所在該粒徑級的優(yōu)勢類群，表明沙沉降對異養(yǎng)原生生物，特別是對小型異養(yǎng)原生生物群落的影響更加持久。異養(yǎng)型微型浮游原生生物攝食細菌、藍藻和更小的自養(yǎng)型原生生物[6～8]，通過選擇性攝食的調(diào)控作用對微型浮游生物的群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響，而它自身也是小型、中型浮游動物的食物來源[36-39]，并作為食物網(wǎng)底部微生物往更高營養(yǎng)水平流動的通道[40-41]，在決定初級生產(chǎn)的物質(zhì)能量流動上發(fā)揮著巨大作用。

兼養(yǎng)型原生生物是指在一個生物體內(nèi)同時具有自養(yǎng)和異養(yǎng)能力的原生生物，在浮游原生生物中廣泛存在[4-5]，本研究在培養(yǎng)結(jié)束時10～20和5～10 μm兼養(yǎng)型原生生物分別在LP和LD組的比例有明顯增加，2～5 μm兼養(yǎng)型原生生物在P添加組占比超過50%，為所在該粒徑級的絕對優(yōu)勢類群，表明P對小型兼養(yǎng)型原生生物群落的影響更加持久。

有研究報道海洋中5～20 μm 的鞭毛蟲攝食體型大于1 μm的生物[26]，因此本研究如果考慮上兩個營養(yǎng)級異養(yǎng)原生生物數(shù)量增加導(dǎo)致的捕食壓力增大，沙塵和P添加對2～5 μm異養(yǎng)和兼養(yǎng)型原生生物生長的促進作用可能更強。原生生物不同粒徑級和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的改變對原生生物的攝食能力、攝食過程中所釋放的DOC及其化學(xué)組和對營養(yǎng)鹽的吸收轉(zhuǎn)化效率都將產(chǎn)生顯著影響，最終影響原生生物在該海區(qū)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和食物產(chǎn)出中的生態(tài)功能，將直接影響海洋碳循環(huán)及碳庫來源[41]。

4 結(jié)論

(1)該海區(qū)各營養(yǎng)類型的浮游原生生物生長均受P 的限制，P的添加會促進各營養(yǎng)類型浮游原生生物的生長，特別是培養(yǎng)早期對自養(yǎng)型原生生物的促進作用最為顯著。

(2)沙塵在培養(yǎng)早期對自養(yǎng)型為促進作用，對異養(yǎng)和兼養(yǎng)型為抑制作用；沙塵對10～20 μm自養(yǎng)原生生物生長速率促進作用最強，對5～10 μm異養(yǎng)原生生物和10～20 μm兼養(yǎng)型原生生物生長速率抑制作用最強。沙塵對原生生物生長的促進作用可能與沙塵中P 的溶出有關(guān)。

(3)沙沉在培養(yǎng)后期對自養(yǎng)型原生生物的生長為抑制作用，對異養(yǎng)和兼養(yǎng)型為促進制作用，其作用強度為異養(yǎng)>兼養(yǎng)型，對小粒徑的異養(yǎng)和兼養(yǎng)型原生生物生長速率促進作用最強，影響也更加持久。沙塵對不同粒徑級和營養(yǎng)類型浮游原生生物生長速率的影響，會改變黃海南部海區(qū)微型食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，進而對該海區(qū)微食物環(huán)在物質(zhì)轉(zhuǎn)化和食物產(chǎn)出中的生態(tài)功能產(chǎn)生影響。