徐加濤,吳建新,閻斌倫,馮志華,陳松茂,李 玉

(1.淮海工學(xué)院 海洋學(xué)院,江蘇 連云港 222005;2.淮海工學(xué)院 江蘇省海洋生物技術(shù)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 連云港 222005;3.連云港市海洋與漁業(yè)局,江蘇 連云港 222006)

江蘇省連云港市最東端的高公島鄉(xiāng),有中國(guó)目前單機(jī)容量最大的田灣核電站。核電站運(yùn)行時(shí)將通過(guò)溫排水的形式把巨大熱能傳遞到鄰近海域,導(dǎo)致水溫上升。高公島附近海域是重要的紫菜養(yǎng)殖區(qū),核電站的建設(shè)和運(yùn)行對(duì)其所處的海洋生態(tài)系統(tǒng)影響的研究有重要意義,也是人類(lèi)活動(dòng)對(duì)海洋環(huán)境影響的重要補(bǔ)充。

海洋浮游植物是海洋最重要的初級(jí)生產(chǎn)者,其群落特征直接或間接的制約著海洋生產(chǎn)力的發(fā)展。海洋浮游植物能改變海水光通量與熱通量[1]、海洋碳通量[2]和云返照率[3],而改變?nèi)驓夂?影響人類(lèi)的生存環(huán)境質(zhì)量。此外,其群落結(jié)構(gòu)可以靈敏而迅速地反映環(huán)境的變化,不同的浮游植物的群落結(jié)構(gòu)決定了其在生態(tài)系統(tǒng)中的功能差異,因此環(huán)境變化導(dǎo)致的海洋浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化是當(dāng)今海洋生態(tài)學(xué)研究熱點(diǎn)之一[4]。中國(guó)近岸海域浮游植物已有大量研究[5-9],核電站附近海域浮游植物的研究也有一些報(bào)道[10-11],但有關(guān)高公島附近海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征及其與水質(zhì)因子的相互關(guān)系的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。作者在2009年8月7號(hào)在該海域進(jìn)行了浮游植物采樣與分析研究,一方面了解該海域浮游植物生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能狀況,同時(shí)也為核電站等重大工程建設(shè)項(xiàng)目的海域環(huán)境影響評(píng)價(jià)及生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施的制訂和漁業(yè)資源可持續(xù)利用等提供基礎(chǔ)資料。

1 研究方法

1.1 調(diào)查站位布設(shè)、采樣及處理方法

租用蘇連漁 02018號(hào)船在連云港高公島近岸海域34.61～34.77°N,119.45～119.67°E之間,從近到遠(yuǎn)布設(shè) 5 個(gè)斷面(Ⅰ：S3、S8、S11;Ⅱ：S7、S13;Ⅲ：S6、S10;Ⅳ：S2、S5、S9、S12;Ⅴ：S1、S4、S14)共 14 個(gè)站位進(jìn)行浮游植物采樣,采樣站位如圖1所示。根據(jù)水深(圖2)用國(guó)產(chǎn)有機(jī)玻璃采水器(2.5 L)在表層、5 m、10 m和底層分別采水,混合后取1升水加入10毫升魯哥氏碘液固定[12],樣品參照相關(guān)文獻(xiàn)[13-16]進(jìn)行種類(lèi)鑒定及按個(gè)體計(jì)數(shù)法進(jìn)行計(jì)數(shù)、統(tǒng)計(jì)和分析,同步采集水質(zhì)分析的水樣,參考《海洋調(diào)查規(guī)范》測(cè)定水溫、水深、pH、鹽度、葉綠素、硅酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮含量、溶解氧、懸浮物濃度等水質(zhì)指標(biāo)。

圖1 采樣站位示意圖Fig.1 Map of sampling stations

圖2 采樣站位水深(m)的平面分布Fig.2 Water depth at sampling stations

1.2 分析方法和計(jì)算公式

定量描述浮游植物群落指數(shù)采用香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)H′(Shannon-Wiener index)、Margalef豐富度指數(shù)(d)、物種均勻度Pielou指數(shù)(J')和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(Y),按照如下公式計(jì)算：

式中,H′為多樣性指數(shù);S為該站位的物種數(shù);Pi為第i種的個(gè)數(shù)與該站位總個(gè)數(shù)的比值;d為豐富度指數(shù);J′為均勻度指數(shù)。ni為某個(gè)站位第i種的個(gè)體數(shù);fi為該種在各站位出現(xiàn)的頻率;N為每個(gè)種的總個(gè)體數(shù)。使用Suffer 8.0軟件作圖,SPSS 16.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)與相關(guān)性分析[17]。

2 結(jié)果

2.1 調(diào)查海域浮游植物的種類(lèi)組成和生態(tài)類(lèi)型

調(diào)查海域共鑒定浮游植物4門(mén)36屬81種(圖3)。其中,硅藻門(mén)25屬63種,占種數(shù)的77.78%;甲藻門(mén)9屬 16種,占種數(shù)的19.75%;藍(lán)藻門(mén) 1屬 1種,占總種數(shù)的 1.23%;金藻門(mén) 1屬 1種,占總種數(shù)的1.23%。

從圖3可以看出,硅藻類(lèi)在種類(lèi)數(shù)上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),是最重要的群落組成者。浮游植物主要由低鹽近岸生態(tài)類(lèi)群組成,如伏氏海毛藻、浮動(dòng)彎角藻、三角角藻、梭角藻等,尚有少量的半咸水河口生態(tài)類(lèi)群和廣溫廣鹽生態(tài)類(lèi)群,如中肋骨條藻等,種類(lèi)較豐富。

圖3 浮游植物各類(lèi)群比例Fig.3 The proportion of phytoplankton phytoplankton groups

2.2 調(diào)查海域浮游植物的豐度和種類(lèi)數(shù)

調(diào)查海域各站位浮游植物的豐度為 0.458×105～3.134×105個(gè)/L,平均值 1.795×105個(gè)/L。最高豐度出現(xiàn)在 S5站位;最低豐度出現(xiàn)在離核電站最遠(yuǎn)的S14站位;浮游植物細(xì)胞豐度平面分布有很大差異,最高值是最低值的6.8倍(圖4)。浮游植物種類(lèi)數(shù)(圖5)各站位較豐富;除S1、S3、S4、S8、S11、S14不足30種外,其他站位種類(lèi)數(shù)都超過(guò)30種,最高值有42種,出現(xiàn)在S10站位,最少為19種,出現(xiàn)在S4站位,具體如圖4所示。

2.3 調(diào)查海域浮游植物的群落特征

浮游植物多樣性指數(shù)為 2.069～3.428,均值為2.926,多樣性指數(shù)最高和最低的站位分別是 S13和S4,數(shù)值在2和3之間的站位有S1、S3、S4、S5、S11、S14,在3和4之間的站位有S2、S6、S7、S8、S9、S10、S12、S13(圖6)。調(diào)查海域均勻度指數(shù)為0.485～0.677,均值為 0.592,均勻度指數(shù)最高的站位是 S8,最低的站位是 S1(圖7);豐富度指數(shù)為1.064～2.364,均值為 1.753,豐富度指數(shù)最高的站位是S10,最低的站位是S4(圖8)。

圖4 采樣站位浮游植物豐度(×105個(gè)/L)的平面分布Fig.4 Density of phytoplankton at sampling stations

圖5 采樣站位浮游植物種類(lèi)數(shù)Fig.5 Species number of phytoplankton at sampling stations

圖6 采樣站位浮游植物多樣性指數(shù)Fig.6 Biodiversity indexes of phytoplankton at sampling stations

圖7 采樣站位浮游植物的均勻度指數(shù)Fig.7 Evenness index of phytoplankton at sampling stations

圖8 調(diào)查海域浮游植物豐富度指數(shù)的平面分布Fig.8 Richness index of phytoplankton at sampling stations

2.4 浮游植物優(yōu)勢(shì)種類(lèi)

整個(gè)調(diào)查海域的浮游植物優(yōu)勢(shì)種類(lèi)(優(yōu)勢(shì)度Y＞0.02)共18種。主要優(yōu)勢(shì)種類(lèi)(優(yōu)勢(shì)度Y＞0.1)為斯氏幾內(nèi)亞藻(Guinardia striata)、浮動(dòng)彎角藻(Eucampia zoodiacus)、擬旋鏈角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus)、扭鏈角毛藻(Chaetoceros tortissimus)。優(yōu)勢(shì)度分別為0.688、0.207、0.142、0.103。

2.5 調(diào)查站位主要非生物因子

不同采樣站位的氨氮質(zhì)量濃度有較大差異,最高為0.34 mg/L,出現(xiàn)在S11,最低為0.03 mg/L,出現(xiàn)在S4和S13,平均為0.14 mg/L;懸浮物(SPM)含量最高為56.8 mg/L,出現(xiàn)在S3,最低為25.4 mg/L,出現(xiàn)在 S12,平均為 38.3 mg/L;不同站位的水深和水溫有較大差異,最深處在S10,深度11 m,最淺處在 S3和S7,深度 5 m;水溫最高為26.6℃,在 S11,最低為 25.3℃,在 S1、S4、S14站位;DOC最低為6.86 mg/L,最高為8.81 mg/L,平均為7.64 mg/L;pH最低為8.21,最高為8.38,平均為8.28;鹽度最高為27.79,最低為25.73,平均為26.77。

3 討論

浮游植物是海洋生態(tài)系中一個(gè)重要類(lèi)群,其在特定海域的數(shù)量和種類(lèi)的多少直接受到海洋環(huán)境條件不同的影響,影響因素包括水溫、鹽度、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、DOC、pH、浮游動(dòng)物等。

3.1 海水溫度的平面分布特征

從圖9可以明顯看出,核電站溫排水使調(diào)查海域海水溫度從西南方向近岸處的高溫向東北方向逐漸降溫。在遠(yuǎn)岸的第Ⅴ斷面的 S1、S4、S14三個(gè)站位上水溫最低,平均水溫是 25.3℃;最高水溫是26.6℃,出現(xiàn)在第Ⅰ斷面的 S11,該斷面的平均水溫最高,為26.4℃;第Ⅱ斷面的平均水溫為26.1℃;第Ⅲ斷面的是 26.0℃;第Ⅳ斷面的降為 25.75℃,而同期東西連島周?chē)Ｓ蛩疁卦?23.7℃左右。水溫分布狀況顯示核電站溫排水造成了局部海域水溫上升,但是升幅不大,在 3℃以?xún)?nèi),溫升區(qū)域的面積也有限(圖9)。

圖9 采樣站位水溫Fig.9 Water temperature at sampling stations

3.2 浮游植物豐度和種類(lèi)分布特征

調(diào)查海域浮游植物豐度的平面分布變化很大(圖4),最小值為0.458×105個(gè)/L,出現(xiàn)在S14站位;最大值為 3.134×105個(gè)/L,出現(xiàn)在 S5,浮游植物細(xì)胞豐度在斷面 III(S6、S10)和斷面 IV(S2、S5、S9、S12)的站位較高;平均值為 1.795×105個(gè)/L,是長(zhǎng)江口秋季浮游植物細(xì)胞豐度的41倍[7]。調(diào)查海域浮游植物種類(lèi)數(shù)的平面分布也有較大的差異(圖5),S4站位最少,只有19種,S10站位最多,有42種。斷面I(S3、S8、S11)和斷面 V(S1、S4、S14)種類(lèi)數(shù)都在 20 種左右;而斷面 II(S7、S13),斷面 III(S6、S10)和斷面 IV(S2、S5、S9、S12)都有30種左右。

3.3 浮游植物群落特征參數(shù)與水質(zhì)環(huán)境因子的相關(guān)性分析

調(diào)查海域的水質(zhì)因子狀況監(jiān)測(cè),包括 pH、懸浮物含量、氨氮含量、COD、DOC、鹽度、油含量、汞離子濃度、鉛離子濃度、鋅離子濃度、鎘離子濃度、銅離子濃度、磷酸鹽含量、硝酸鹽含量、亞硝酸鹽含量以及砷含量。利用SPSS軟件對(duì)浮游植物群落特征參數(shù)和水質(zhì)因子之間的相關(guān)性分析表明,僅均勻度指數(shù)與水溫之間具有顯著的相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)(r)為 0.544,具有顯著性意義(P＜0.05),水溫越高,均勻度指數(shù)越高。其他因子之間均沒(méi)有顯著的相關(guān)性,說(shuō)明目前田灣核電站的運(yùn)行對(duì)附近海域浮游植物的生長(zhǎng)影響甚微。

3.4 浮游植物群落多樣性的環(huán)境評(píng)價(jià)

田灣核電站近岸海域浮游植物種類(lèi)豐富,多樣性指數(shù)較高,多樣性指數(shù)平均值為 2.926,最高值為3.428,最低值為2.069。參照國(guó)內(nèi)通用的生物指數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[18],H′=0,為嚴(yán)重污染;0＜H′＜1,重污染;1＜H′＜2,為中污染;2＜H′＜3,為輕污染;H′＞3,為清潔?？梢耘卸?目前田灣核電站近岸海域水質(zhì)狀況總體屬于輕污染,尚適宜浮游植物的生長(zhǎng),浮游植物群落結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。

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