東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域浮游植物群落結(jié)構(gòu)及營(yíng)養(yǎng)狀況分析

吳惠璇

(漳州市海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，福建 漳州 363000)

2018年我國水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)量為4 755.90×104t，占全球總產(chǎn)量57.90%[1]，海水養(yǎng)殖是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重要部分。東山灣水產(chǎn)資源種類繁多，生境豐富，是魚蝦貝養(yǎng)殖的良好場(chǎng)所，是福建省主要的海水養(yǎng)殖水域之一[2]。在海水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，浮游植物與浮游動(dòng)物、細(xì)菌和腐屑共同組成“微食物環(huán)”[3]，可以有效利用和轉(zhuǎn)化殘餌、糞便以及溶解有機(jī)物等污染物形成次級(jí)生產(chǎn)力， 是清潔生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。同時(shí)，浮游植物與養(yǎng)殖容量[4]、水生系統(tǒng)富營(yíng)養(yǎng)化[5]、非經(jīng)典生物操縱下赤潮控制[6]等研究密切相關(guān)。浮游植物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的最重要的初級(jí)生產(chǎn)者，其群落特征是研究海區(qū)其他生態(tài)和環(huán)境問題的基礎(chǔ)，它的生物量、多樣性以及群落結(jié)構(gòu)直接反映了海洋生態(tài)環(huán)境的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，對(duì)環(huán)境變化起著重要的指示作用[7-10]，反映了人類活動(dòng)對(duì)海岸帶生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響[11]。

東山灣海域浮游植物的分布、群落特征的資料主要有林金美[2]于1988—1989年、王雨等[12]于2006年、戴紅等[11]于2011—2014年分別開展的調(diào)查研究。本文根據(jù)東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域2020年5月(春季)和8月(夏季)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)了浮游植物的群落結(jié)構(gòu)、多樣性特點(diǎn)及營(yíng)養(yǎng)狀況，了解并掌握海洋生態(tài)環(huán)境健康狀況，為海洋生物資源的可持續(xù)發(fā)展與利用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 調(diào)查區(qū)域概況

東山灣地處福建省漳州市南部沿海，位于臺(tái)灣海峽南口的西岸，海灣總面積247.89 km2，海灣以不規(guī)則的梨形伸入陸地，三面為山丘環(huán)繞，西北的灣頂有漳江注入，灣口朝南，是一個(gè)窄口半封閉型海灣[13]。

1.2 監(jiān)測(cè)站位

根據(jù)東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域分布特征(117°26′～117°32′E、23°45′～23°50′N)，布設(shè)5個(gè)浮游植物監(jiān)測(cè)調(diào)查站位點(diǎn)(DS01～DS05)進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)查，如圖1所示。

1.3 監(jiān)測(cè)時(shí)間和內(nèi)容

于2020年5月(春季)和8月(夏季)對(duì)東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域進(jìn)行監(jiān)測(cè)調(diào)查，根據(jù)《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第7部分》[14]采集了5個(gè)站位點(diǎn)表層和底層水樣進(jìn)行浮游植物定量分析，同時(shí)對(duì)表層水樣的葉綠素a含量進(jìn)行分析。

浮游植物水樣現(xiàn)場(chǎng)采集后加入碘液進(jìn)行固定，在實(shí)驗(yàn)室按《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第7部分》[14]使用顯微鏡(Olympus CX41)通過沉降計(jì)數(shù)法進(jìn)行計(jì)數(shù)分析；葉綠素a的測(cè)定按《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第7部分》[14]中的分光光度法，使用離心機(jī)(SIGMA 1-6)和分光光度計(jì)(北京普析 T6)進(jìn)行分析。

1.4 分析評(píng)價(jià)方法

采用污染生態(tài)調(diào)查資料常用評(píng)述方法中[14]的馬卡列夫(Margalef，1958)豐度指數(shù)d、香農(nóng)-韋弗(Shannon-Weaver，1963)多樣性指數(shù)H′和皮諾(Pielou，1966)均勻度指數(shù)J對(duì)東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域浮游植物群落多樣性和水質(zhì)狀況進(jìn)行分析評(píng)價(jià)[15-16](表1)。

優(yōu)勢(shì)度表示一個(gè)物種在群落種的地位與作用[17-18]，采用優(yōu)勢(shì)種計(jì)算公式Y(jié)=ni/N·fi來表示物種優(yōu)勢(shì)度，式中，Y表示物種優(yōu)勢(shì)度；ni表示第i種物種的個(gè)體數(shù)；N表示所有物種總個(gè)體數(shù)；fi表示第i種在各站點(diǎn)出現(xiàn)的頻率。當(dāng)Y≥0.02時(shí)，即為優(yōu)勢(shì)種[19]。

采用修正的卡森營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)法(TSIM)，即以葉綠素a的含量為基準(zhǔn)的營(yíng)養(yǎng)狀況指數(shù)來評(píng)價(jià)水體的營(yíng)養(yǎng)狀況。當(dāng)卡森指數(shù)數(shù)值在30以內(nèi)為貧營(yíng)養(yǎng)，30～50之間為中營(yíng)養(yǎng)，50～100之間為富營(yíng)養(yǎng)，即卡森指數(shù)越大，水體的富營(yíng)養(yǎng)程度越嚴(yán)重[20]。

2 結(jié)果與討論

2.1 種類組成和分布

本次監(jiān)測(cè)共調(diào)查到浮游植物3門40屬74種，其中硅藻門種數(shù)最多，為32屬61種，占總數(shù)的82.43%；甲藻門次之，為7屬12種，占16.22%；金藻門最少，為1種，占1.35%。浮游植物種類以硅藻為主的情況，與林金美[2]于1988—1989年、王雨等[12]于2006年、戴紅等[11]于2011—2014年的調(diào)查結(jié)論相一致。

表 1 浮游植物多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)水體的標(biāo)準(zhǔn)值及評(píng)價(jià)結(jié)果

2.1.1 季節(jié)變化

浮游植物5月(春季)和8月(夏季)兩個(gè)季度分別調(diào)查到3門33屬53種和3門33屬58種，分別占全年調(diào)查總數(shù)的71.62%和78.38%，8月(夏季)浮游植物種類數(shù)略多于5月(春季)。從浮游植物種類組成上看，硅藻種類數(shù)最多，分別為43種(春季)和49種(夏季)；甲藻種類數(shù)次之，分別為9種(春季)和8種(夏季)；金藻種類數(shù)最少，均為1種。表層和底層浮游植物的種類組成相同，均以硅藻為主，甲藻次之，金藻最少；春、夏兩季的種類數(shù)分布較為均勻，波動(dòng)較小，變化不明顯(圖2)。

2.1.2 空間變化

各站位點(diǎn)浮游植物的種類數(shù)在35～40種之間，其中以硅藻種類數(shù)為主(82.50%～89.19%)，甲藻次之(8.11%～17.50%)，金藻最少(0～2.56%)。硅藻的種類數(shù)在各站位點(diǎn)的數(shù)量相近；甲藻種類數(shù)在站位點(diǎn)DS03最多，為7種，站位點(diǎn)DS01最少，為3種；金藻種類數(shù)最少，在站位點(diǎn)DS01、DS04和DS05采集到1種，其余兩個(gè)站位點(diǎn)未采集到(圖3)。種類數(shù)在各站位點(diǎn)的分布較為均勻的情況，與王雨[12]在2006年的調(diào)查結(jié)果一致。

各站位點(diǎn)表層浮游植物的種類數(shù)(圖4)，5月(春季)和8月(夏季)分別在13～18種和14～19種之間，站位點(diǎn)DS04、DS01和DS02種類數(shù)相同或相近，站位點(diǎn)DS05和DS03種類數(shù)波動(dòng)較大。各站位點(diǎn)底層浮游植物的種類數(shù)，5月(春季)和8月(夏季)分別在12～20種和14～18種之間，站位點(diǎn)DS03和DS04種類數(shù)相同或相近，站位點(diǎn)DS05種類數(shù)波動(dòng)較大。

2.2 細(xì)胞豐度分布

2.2.1 季節(jié)變化

表層和底層浮游植物的總細(xì)胞豐度的年平均值為8.59×105個(gè)/dm3，其中5月(春季)為8.40×105個(gè)/dm3， 8月(夏季)為8.77×105個(gè)/dm3，8月(夏季)略多于5月(春季)。表層浮游植物5月(春季)和8月(夏季)的總細(xì)胞豐度分別為9.26×105個(gè)/dm3和9.95×105個(gè)/dm3，具有數(shù)值相近、變化幅度小的特點(diǎn)，底層浮游植物的季節(jié)變化規(guī)律與表層浮游植物相同。

2.2.2 空間分布

各站位春秋季表層和底層浮游植物細(xì)胞豐度的平均值在1.17×105～2.40×105個(gè)/dm3之間(表2)，全年的高值出現(xiàn)在站位點(diǎn)DS01。各站位點(diǎn)表層浮游植物細(xì)胞豐度在1.02×105～3.18×105個(gè)/dm3之間(表2)，空間分布的年平均值為1.92×105個(gè)/dm3，最大值出現(xiàn)在站位點(diǎn)DS01，最小值出現(xiàn)在站位點(diǎn)DS02，站位點(diǎn)DS02和DS05數(shù)值波動(dòng)較大；底層浮游植物細(xì)胞豐度在1.04×105～1.84×105個(gè)/dm3之間，空間分布的年平均值為1.51×105個(gè)/dm3，最大值出現(xiàn)在站位點(diǎn)DS01，最小值出現(xiàn)在站位點(diǎn)DS03，各站位點(diǎn)的數(shù)值相近，波動(dòng)較小。細(xì)胞豐度的空間分布上，表層浮游植物變化明顯，底層浮游植物變化不明顯。本次調(diào)查中表層和底層浮游植物年細(xì)胞豐度平均值的高值、表層浮游植物細(xì)胞豐度和底層浮游植物細(xì)胞豐度的最大值均出現(xiàn)在站位點(diǎn)DS01，說明該海域的氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽水平相對(duì)較高，為浮游植物的生產(chǎn)提供了足夠的營(yíng)養(yǎng)保證，分析原因可能是受陸源污染排放的影響較大，應(yīng)予以重視。

表2 東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域浮游植物數(shù)量的時(shí)空變化

2.3 浮游植物多樣性分析

2.3.1 馬卡列夫豐度指數(shù)(d)

馬卡列夫豐度指數(shù)(d)用來分析浮游植物種類的豐富程度，同時(shí)也可以反映水體的污染程度。東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域d值在1.56～2.61之間，水體受污染評(píng)價(jià)結(jié)果為“輕污染”和“中污染”兩種(表3)。季節(jié)分布上， 5月(春季)和8月(夏季)d值大于2的站位點(diǎn)的百分比分別為50%和70%， 8月(夏季)中污染站位點(diǎn)少于5月(春季)，說明夏季水質(zhì)較好?？臻g分布上，站位點(diǎn)DS02的d值較低，中污染監(jiān)測(cè)結(jié)果最多；其余四個(gè)站位點(diǎn)d值較高，水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果以輕污染為主。站位點(diǎn)DS02的d值較低，因其位于漳江匯入東山灣的位置，帶入的陸源污染物的濃度較高，水質(zhì)較差，種類豐度低。表層浮游植物的d值在1.71～2.34之間，平均值為2.08；底層浮游植物豐度指數(shù)在1.56～2.61之間，平均值為2.05。表層、底層的豐度指數(shù)在春、夏兩季的分布規(guī)律相似，無明顯的季節(jié)變化特征。

表3 東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域浮游植物豐度指數(shù)(d)及水體污染評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3.2 香農(nóng)-韋弗多樣性指數(shù)(H′)

香農(nóng)-韋弗多樣性指數(shù)(H′)用來反映浮游植物種類多樣性，同時(shí)也用來評(píng)價(jià)水體受污染的情況。東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域H′的數(shù)值在2.38～3.48之間，水體受污染評(píng)價(jià)結(jié)果為“清潔”和“輕度污染”兩種(表4)。季節(jié)分布上，5月(春季)和8月(夏季)評(píng)價(jià)結(jié)果為“清潔”的站位點(diǎn)占總站位點(diǎn)數(shù)量的百分比分別為60%和70%，兩季度的水體受污染情況相近，總體上較好?？臻g分布上，站位點(diǎn)DS04水體評(píng)價(jià)結(jié)果為清潔，其余站位點(diǎn)均存在輕度污染的情況。站位點(diǎn)DS05因其位于八尺門海堤與東山灣相連處，水交換能力減弱，水質(zhì)變差[21]，進(jìn)而導(dǎo)致一些耐污種類的浮游植物大量生長(zhǎng)，破壞了浮游植物間的生態(tài)平衡，使得H′數(shù)值較低，水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果均為“輕度污染”。垂直分布上，底層水體的受污染程度大于表層水體。由于沉積物對(duì)底層水體的影響大于表層水體[22]，導(dǎo)致底層水體受污染評(píng)價(jià)結(jié)果多以輕度污染為主。

2.3.3 皮諾均勻度指數(shù)(J)

皮諾均勻度指數(shù)(J)表示種間個(gè)體數(shù)分布的均勻情況，東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域J值在 0.55～0.91之間，平均值為0.77。從時(shí)間分布、空間分布和垂直分布上來看，采用皮諾均勻度指數(shù)評(píng)價(jià)水體的結(jié)果均為“無污染或輕污染”(表5)。

表4 東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域浮游植物香農(nóng)-韋弗多樣性指數(shù)(H′)及水體污染評(píng)價(jià)結(jié)果

表5 東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域浮游植物皮諾均勻度指數(shù)(J)及水體污染評(píng)價(jià)結(jié)果

綜上所述，東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域浮游植物的馬卡列夫豐度指數(shù)d、香農(nóng)-韋弗多樣性指數(shù)H′和皮諾均勻度指數(shù)J的變化范圍分別為1.56～2.61、2.38～3.48和0.55～0.91(表6)。浮游植物多樣性指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，水質(zhì)未受到嚴(yán)重污染。

表6 東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域浮游植物多樣性指數(shù)匯總表

續(xù)表6

2.4 優(yōu)勢(shì)種

2020年東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域浮游植物共記錄到優(yōu)勢(shì)種11種，均為硅藻。季節(jié)分布上，5月(春季)和8月(夏季)優(yōu)勢(shì)種數(shù)量分別為4種和10種，8月(夏季)多于5月(春季)；平面分布上，各站位點(diǎn)的浮游植物數(shù)量在6～9之間，數(shù)量相近，變化較??；垂直分布上，表層、底層浮游植物的優(yōu)勢(shì)種數(shù)量分別為7種和8種，數(shù)量較為接近。

全年優(yōu)勢(shì)種為中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)、菱形海線藻(Thalassionemanitzschioides)和端尖斜紋藻(Pleurosigmaacutum)。中肋骨條藻是全年優(yōu)勢(shì)度最高的物種，屬于廣溫廣鹽耐污種類，其大量聚集在一定程度上表示海域環(huán)境呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化[10，19]。同時(shí)，菱形海線藻也為赤潮生物，在適宜的水域環(huán)境條件下，可能存在引起赤潮暴發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)[11-12]。中肋骨條藻在5月(春季)和8月(夏季)兩個(gè)季節(jié)均為第一優(yōu)勢(shì)種，在各個(gè)站位上都有檢出，且優(yōu)勢(shì)度的數(shù)值在0.231～0.518之間，遠(yuǎn)高于其他優(yōu)勢(shì)種，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；垂直分布上，表層和底層優(yōu)勢(shì)度數(shù)值相近，無明顯波動(dòng)。赤潮生物是赤潮暴發(fā)的生物基礎(chǔ)，一旦水域環(huán)境條件適宜，就可能會(huì)引起相應(yīng)的赤潮[8]。

2.5 營(yíng)養(yǎng)狀況評(píng)價(jià)

TSIM計(jì)算結(jié)果在29.3～49.2之間，年平均值為39.9(表7)。表層葉綠素a含量5月(春季)和8月(夏季)監(jiān)測(cè)結(jié)果分別為1.54～3.63 μg/L和2.18～9.60 μg/L，8月(夏季)葉綠素a的含量明顯高于5月(春季)。各站位點(diǎn)在5月(春季)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)為貧營(yíng)養(yǎng)或中營(yíng)養(yǎng)，在8月(夏季)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)均為中營(yíng)養(yǎng)，5月(春季)的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)略好于8月(夏季)。TSIM評(píng)價(jià)結(jié)果表明，東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域總體處于中營(yíng)養(yǎng)。

表7 東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域各站位點(diǎn)葉綠素a含量和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)

3 結(jié)論

1)2020年5月(春季)和8月(夏季)對(duì)東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域進(jìn)行浮游植物的監(jiān)測(cè)調(diào)查，共記錄到浮游植物種類數(shù)3門40屬74種，以硅藻為主，甲藻次之，金藻最少，優(yōu)勢(shì)種為中肋骨條藻、菱形海線藻和端尖斜紋藻。表層、底層浮游植物種類數(shù)量在春季和夏季的分布變化不大；各站位點(diǎn)浮游植物數(shù)量相近，種類組成的平面分布較為均勻。細(xì)胞豐度在季節(jié)變化上具有數(shù)值相近的特點(diǎn)；空間分布上，表層浮游植物變化較為明顯，底層浮游植物變化不明顯。

2)馬卡列夫豐度指數(shù)d和香農(nóng)-韋弗多樣性指數(shù)H′在春、夏兩季的分布上變化不明顯，空間變化較明顯。表層、底層浮游植物的d值分布規(guī)律相同；表層浮游植物的H′值高于底層，表層水質(zhì)好于底層水質(zhì)。皮諾均勻度指數(shù)J浮游植物多樣性指數(shù)在春季和夏季的季節(jié)分布、空間分布以及表、底層的垂直分布上，呈現(xiàn)出數(shù)值相近、無明顯變化的特點(diǎn)。浮游植物多樣性指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)未受嚴(yán)重污染。水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，東山灣重點(diǎn)海水養(yǎng)殖水域水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)處于中營(yíng)養(yǎng)水平。

3)赤潮生物中肋骨條藻和菱形海線藻在各個(gè)站位點(diǎn)分別為第一和第二優(yōu)勢(shì)種，應(yīng)引起重視。在赤潮易發(fā)期間，應(yīng)組織開展相關(guān)海域現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)監(jiān)視工作，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)水色、養(yǎng)殖生物和浮游生物等的異常現(xiàn)象，盡可能降低赤潮災(zāi)害帶來的漁業(yè)生產(chǎn)損失。