浙江三門灣秋季浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及其影響因子分析

朱榮　張玉榮　嚴(yán)峻

摘要 東海三門灣海域漁業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)，其浮游植物現(xiàn)狀和水質(zhì)對地區(qū)漁業(yè)發(fā)展意義重大，在2018年9月對該海域的浮游植物和水環(huán)境進(jìn)行了調(diào)查研究，結(jié)果表明，水體中pH、DO、COD等指標(biāo)符合海水Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但是此海域無機(jī)氮和有機(jī)磷嚴(yán)重超標(biāo)，海水富營養(yǎng)化趨勢明顯;此外，三門灣海域浮游植物以硅藻和甲藻為主，浮游植物優(yōu)勢種主要有3種，分別是中肋骨條藻、瓊式圓篩藻和叉狀甲藻。浮游植物密度為1 373個/L。相關(guān)性分析顯示，中肋骨條藻的豐度與水體中的反應(yīng)性磷含量和透明度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞 浮游植物;群落結(jié)構(gòu);環(huán)境因子;三門灣

中圖分類號 P76文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2020）22-0090-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.22.024

Analysis of Structural Characteristics of Phytoplankton Community and Influencing Factors in Sanmen Bay of Zhejiang Province in Autumn

ZHU Rong1，2，3， ZHANG Yu-rong1，2， YAN Jun1，2

（1. Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang，Zhoushan， Zhejiang 316021;2. Zhejiang Ocean University， Zhoushan， Zhejiang 316021;3.Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fisheries Resources of Zhejiang Province， Zhoushan， Zhejiang 316021）

Abstract The fishing and aquaculture are flourishing along the Sanmen Bay， and their phytoplankton status and water quality are of great significance to the development of regional fisheries. In September 2018， a survey and study of the phytoplankton and water environment in the sea area was conducted.The results showed that the pH， DO， COD and other indicators in the water conformed to the water quality standard of seawater， but the inorganic nitrogen and organic phosphorus in this area were seriously exceeding， and the trend of seawater eutrophication was obvious. In addition， phytoplankton in Sanmen Bay were dominated by Bacillariophyta and Pyrrophyta，and there were three dominant species of phytoplankton， namely Skeletonema costatum， Coscinodiscus jonesianus and Ceratium furca. The density of phytoplankton was 1 373 個/L.Correlation analysis showed that the abundance of Skeletonema costatum showed a significant positive correlation with the reactive phosphorus content and transparency in the water.

Key words Phytoplankton;Community structure;Environmental factors;Sanmen Bay

基金項(xiàng)目 浙江省科技廳公益技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目（LGF19D060002）;浙江省海洋水產(chǎn)研究所博士啟動基金項(xiàng)目（112019118500105）。

作者簡介 朱榮（1991—），女，湖北仙桃人，助理研究員，博士，從事海洋生態(tài)環(huán)境方面的研究。

收稿日期 2020-04-06

浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者，也是水生食物網(wǎng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動基礎(chǔ)[1]。浮游植物在維持水環(huán)境健康和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定方面具有重要作用[2]。浮游植物對水環(huán)境的變化非常敏感，在自然環(huán)境中，海洋中的浮游植物群落受到多種環(huán)境因子的影響，包括水溫、營養(yǎng)鹽水平、濁度等[3-6]，因此其生物群落的變化能夠指示海洋環(huán)境的變化。探討浮游植物群落的結(jié)構(gòu)特征對于了解海洋生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

三門灣海域位于三門以北、寧海縣以東，是浙江省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要海域之一[7]。此海域沿岸經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口眾多，海水養(yǎng)殖規(guī)模大，大量的工農(nóng)業(yè)污水通過入海河流注入海灣，導(dǎo)致海水富營養(yǎng)化嚴(yán)重，海洋生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重影響。而三門灣海域?yàn)闁|海漁場的重要組成部分，海洋生態(tài)環(huán)境對于漁業(yè)捕撈和養(yǎng)殖具有重大影響，因此調(diào)查該海域的浮游植物狀況對地區(qū)漁業(yè)發(fā)展具有重要作用。

為了解浙江三門灣海域浮游植物結(jié)構(gòu)特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系，筆者在2018年9月對該海域的浮游植物種類與豐度以及多項(xiàng)水體理化指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，以期為該海域的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀和漁業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣時間和樣點(diǎn)設(shè)置

采樣時間為2018年9月，采樣區(qū)域和采樣點(diǎn)如圖1所示，此次采樣共設(shè)置了15個采樣點(diǎn)。

1.2 海水采集與理化指標(biāo)測定

每個采樣點(diǎn)利用10 L的采水器采集離水面0.5 m處的海水，然后水樣密封帶回實(shí)驗(yàn)室用于各種理化指標(biāo)的測定。其中水溫、pH、水深、溶氧等指標(biāo)在采樣現(xiàn)場利用YSI環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行測定，其余的如鹽度、濁度、總氮、總磷、葉綠素、化學(xué)需氧量和生物需氧量等在實(shí)驗(yàn)室測定，分析方法參考《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB 12763.1—7 2007）、《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378.1—7 2007）、《建設(shè)項(xiàng)目對海洋生物資源影響評價(jià)技術(shù)規(guī)程》（SC/T 9110—2007）、《海洋漁業(yè)資源調(diào)查規(guī)范》（SC/T 9403—2012）等相關(guān)方法進(jìn)行。

1.3 浮游植物分析方法

首先，取采集的水樣1 L，在現(xiàn)場加入2 mL的魯哥試劑固定。樣品帶回到實(shí)驗(yàn)室后，將其靜置沉淀48 h，去除上清液，將樣品濃縮至10 mL，將濃縮樣品充分搖勻，取0.1 mL放置于浮游植物計(jì)數(shù)板（0.1 mL，20 mm×20 mm）中，用顯微鏡在400倍放大率下全盤計(jì)數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

浮游植物群落分析中常用的多樣性指數(shù)參考孫軍等[8]的方法。優(yōu)勢種的概念有2個方面，即一方面占有廣泛的生態(tài)環(huán)境，可以利用較高的資源，有著廣泛的適應(yīng)性，在空間分布上表現(xiàn)為空間出現(xiàn)頻率（fi）較高;另一方面，表現(xiàn)為個體數(shù)量（ni）龐大，豐度ni/N較高。

綜合優(yōu)勢種概念的2個方面，得出優(yōu)勢種優(yōu)勢度（Y）的計(jì)算公式：

Y=ni/N×fi（1）

式中，fi為第i個種在各樣方中的出現(xiàn)頻率;ni為群落中第i個物種在空間中的豐度;N為群落中所有物種的總豐度。

浮游植物多樣性指數(shù)H′ 采用Shannon-Weiner 公式：

H′=-Si=1pi×log2pi（2）

豐富度指數(shù)d采用Margalef公式：

d=S-1lnN（3）

均勻度J′采用Pielou 公式：

J′=H′log2S（4）

式中，S為樣品中的種類總數(shù);N為樣品中的總個體數(shù);pi為樣品中第i種的個體數(shù)占總個體數(shù)。

在該研究中，數(shù)據(jù)繪圖由軟件origin 8.0 完成。浮游植物組成與環(huán)境因子之間的關(guān)系通過軟件CANOCO 5.0 中的典型相關(guān)分析（CCA）進(jìn)行探究。利用向前選擇法確定對浮游植物群落具有顯著性影響（P<0.05）的環(huán)境因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體理化指標(biāo)

從圖2可以看出，采樣期間海水水溫在28.2～29.7 ℃，采樣區(qū)域水深在7～35 m，最深的位于采樣點(diǎn)9，該區(qū)域海水的鹽度在26.6%～29.4%，海水透明度最高可達(dá)0.5 m，最低僅0.2 m，海水的pH在7.96～8.08;DO在7.23～7.81 mg/L;海水的懸浮物含量最高可達(dá)192 mg/L，而最低僅為49 mg/L;COD含量則在0.46～2.28 mg/L。海水中的無機(jī)氮含量為0.174～2.023 mg/L，而活性磷酸鹽在0.002～0.027 mg/L。

2.2 浮游植物群落結(jié)構(gòu)

研究期間共鑒定出浮游植物2門46種。其中，硅藻門35種，占76.1 %;甲藻門11種，占239%（表1）。從浮游植物的組成變化（圖3）可以看出，浮游植物優(yōu)勢種主要有3種，分別是瓊氏圓篩藻（Coscinodiscus jonesianus）、叉狀角藻（Ceratium furca）和中肋骨條藻（Skeletonema costatum）。調(diào)查期間浮游植物豐度在840～2 800個/L，平均豐度為1 373個/L。浮游植物空間分布（圖4）顯示，浮游植物密度呈現(xiàn)中間高、周圍低的趨勢。

2.3 浮游植物多樣性分析

從表2可以看出，浮游植物多樣性指數(shù)H′值為1.105～2.130，平均值為1.628;豐富度d為0.567～1.386，平均值為0.886;均勻度J′為0.686～0.888，平均值為0.821;優(yōu)勢度為0.563～0.857，平均值為0.749?？梢姡摵Ｓ蚋∮沃参锒鄻有蕴幱谝粋€比較高的水平，浮游植物的群落結(jié)構(gòu)良好。

2.4 海水水質(zhì)評價(jià)

研究期間監(jiān)測的海水水質(zhì)情況，根據(jù)《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3097—1997）對三門灣海域海水水質(zhì)進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明，盡管此海域pH、DO、COD等指標(biāo)符合海水Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但是此海域無機(jī)氮和有機(jī)磷超標(biāo)，海域水質(zhì)綜合評價(jià)結(jié)果顯示無機(jī)氮和活性磷酸鹽含量超標(biāo)是影響海水水質(zhì)的主要因素。而隨著近海海水養(yǎng)殖業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，大量的養(yǎng)殖廢水會造成海水營養(yǎng)鹽含量繼續(xù)上升，因此在此區(qū)域，開展海水水質(zhì)監(jiān)測，實(shí)行海水養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)至關(guān)重要。

2.5 浮游植物與環(huán)境因子關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)，浮游植物優(yōu)勢種為瓊氏圓篩藻、叉狀角藻和中肋骨條藻，而浮游植物的組

成和豐度與環(huán)境因子密切相關(guān)，因此為探究具體環(huán)境因子對

這3種優(yōu)勢浮游植物的影響，對這3種藻類豐度與環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果表明（表3），中肋骨條藻的豐度與水體中的反應(yīng)性磷含量和透明度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。水體中磷含量是浮游植物生長常見的限制因子，特別對于一些容易形成赤潮的藻類來說，磷的作用比氮更加重要[9-10]。因此作為東海地區(qū)常見的赤潮形成種中肋骨條藻，水體中較高反應(yīng)性磷的含量促進(jìn)其生長。透明度高的水體意味著水體光照條件良好，這也是浮游植物進(jìn)行光合作用的重要條件[11]，因此較高的透明度也會導(dǎo)致水體中中肋骨條藻豐度較高。但是與以往研究不同的是，該研究中浮游植物與水溫卻沒有顯著性的關(guān)系，這可能是由于采樣僅僅進(jìn)行了一次，而且采樣期間水溫變化不大，而浮游植物受到其他因素的影響較大，導(dǎo)致其豐度與水溫沒有顯著性的關(guān)系。如果想要探究其他環(huán)境因子對浮游植物群落組成的影響，需要延長采樣研究的時間，進(jìn)一步分析浮游植物的變化情況。

3 討論與結(jié)論

浙江沿岸海域海洋開發(fā)力度較大，海洋生態(tài)環(huán)境較為脆弱，關(guān)于該海域的浮游植物調(diào)查研究也較多。2005年在浙江三門灣附近的浮游植物調(diào)查結(jié)果顯示其秋季密度為4.72×104個/L[12];2012年秋季浮游植物密度則為143個/L[13]。2014年8月在附近海域展開的調(diào)查發(fā)現(xiàn)浮游植物密度為1 883個/L，優(yōu)勢種為中肋骨條藻和瓊式圓篩藻[14]。該研究中，浮游植物密度為1.31×103個/L，與2014年相比較，變化不大。從這些研究中可以看出，浙江沿岸海域秋季浮游植物優(yōu)勢種均以中肋骨條藻、瓊式圓篩藻等為主。浮游植物對環(huán)境變化非常敏感，其群落結(jié)構(gòu)能較好地反映水生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)狀況，浮游植物已被作為評價(jià)水體營養(yǎng)等級的重要環(huán)境指示生物[15]。浮游植物優(yōu)勢種變化以及群落結(jié)構(gòu)由大粒徑浮游植物向小粒徑浮游植物占主導(dǎo)的趨勢轉(zhuǎn)變意味著水體的富營養(yǎng)化[16]。在近期的研究中，中肋骨條藻在春季和夏季均為優(yōu)勢種，該種在有機(jī)質(zhì)豐富及受污染近海海域常占有較大比例[17]。以上結(jié)果表明調(diào)查海域水體呈現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)，而水體的富營養(yǎng)化會引發(fā)赤潮和底層水體低氧等生態(tài)災(zāi)害，嚴(yán)重危險(xiǎn)沿岸養(yǎng)殖業(yè)和漁業(yè)，需要引起重視。

該研究結(jié)果顯示，三門灣海域海水水質(zhì)良好，pH、DO、COD等指標(biāo)符合海水Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但是無機(jī)氮和活性磷酸鹽含量超過Ⅰ類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。三門灣海域9月份浮游植物密度為1 373個/L，優(yōu)勢種為瓊氏圓篩藻、叉狀角藻和中肋骨條藻。中肋骨條藻的豐度與水體中的反應(yīng)性磷含量和透明度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。

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