鞏俊霞,楊秀蘭,劉 飛,張明磊,杜興華 王志忠,張金路,陳述江,陳秀麗,段登選
(山東省淡水水產(chǎn)研究所,山東 濟南 250117)
黃河入??谒蚋∮沃参锏娜郝涮卣?/p>
鞏俊霞,楊秀蘭,劉 飛,張明磊,杜興華 王志忠,張金路,陳述江,陳秀麗,段登選
(山東省淡水水產(chǎn)研究所,山東 濟南 250117)
于2008年和2009年枯水期與豐水期對黃河入??谒蛑械母∮沃参镞M行了調(diào)查研究,并分析了浮游植物的群落結(jié)構(gòu)、豐度與變化。結(jié)果表明:共鑒定出浮游植物8門63種,其中硅藻門的種類最多,占41.27%;浮游植物的枯水期豐度均高于豐水期;黃河入??谒蚋∮沃参锒鄻有院途鶆蚨染^好,浮游植物群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,2008年枯水期多樣性指數(shù)與均勻度都高于2009年枯水期,2008年豐水期多樣性指數(shù)低于2009年豐水期,而均勻度則高于2009年豐水期;黃河入海口水域總體為磷限制水體。
黃河入??谒?;浮游植物;豐度;多樣性指數(shù);優(yōu)勢度;均勻度
浮游植物是海洋中最主要的初級生產(chǎn)力,其生物量的多少直接反映了海域的肥瘠程度和所能養(yǎng)育生物資源的能力。浮游植物群落在環(huán)境改變時可以靈敏而迅速地反映環(huán)境的變化,而且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,所以研究浮游植物變化是當今海洋生態(tài)學研究的熱點之一[1]。
黃河入??谒蚴屈S河入海的通道,也是許多江海魚類的洄游通道、產(chǎn)卵場和索餌場。黃河入??谒蛩沫h(huán)境復雜多變,近年來由于受人類活動和陸源污染物排放等因素的影響,水質(zhì)逐漸趨于富營養(yǎng)化。黃河入??谒蛭挥诓澈硸|南部和萊州灣西北部,海岸帶曲折、漫長,沿岸有黃河等10多條河流由此入海,徑流量大并攜帶大量營養(yǎng)物質(zhì)和一定泥沙流入河口海域,海域水質(zhì)肥沃,浮游生物生物量大,與外洋海水有不同程度的阻隔,生物交換受到一定的約束。因此,黃河入海口水域浮游植物的群落特征具有一定的代表性。根據(jù)2008年和2009年對黃河入海口水域浮游植物4個航次的調(diào)查資料,本研究對浮游植物的種類組成、數(shù)量分布、生物多樣性及其與環(huán)境因子的關(guān)系進行分析,以期為黃河入??谒虻纳鷳B(tài)環(huán)境、養(yǎng)殖環(huán)境容量的評估以及合理的開發(fā)提供科學的依據(jù)。
圖1 黃河入海口水域采樣點的分布
1.1 調(diào)查水域與站位布設(shè)
研究區(qū)域主要是黃河入??诩班徑?E119°4.815′~119°38.140′,N37°25.140′~37°59.152′),調(diào)查水域面積約為1000余km2。調(diào)查共布設(shè)14個站位,調(diào)查站位詳見圖1。
1.2 樣品的采集與分析
1.2.1 浮游植物
分別于2008年和2009年的枯水期(5月)與豐水期(8月)對黃河入??谒蜻M行了4次采樣調(diào)查,浮游植物的采樣方法和分類鑒定執(zhí)行國家標準《海洋調(diào)查規(guī)范》[2]、《海洋監(jiān)測規(guī)范》[3]和《海洋浮游生物圖譜》[4]。采水器為5LQCC15-5型卡蓋式,各采樣站位均采集上、中、下3層海水的混合樣品,濃縮后、搖勻,計數(shù);每個采樣站位計數(shù)2~3次(片),每次計數(shù)50個視野,并用視野法公式換算成每升細胞個數(shù)(豐度)。
1.2.2 水樣
采用YSI556-MPS水質(zhì)快速測定儀現(xiàn)場測定pH、鹽度、溫度、溶解氧等指標。采集的水樣經(jīng)處理后帶回實驗室進行營養(yǎng)鹽分析測定,水樣的采集、現(xiàn)場處理和分析測定均執(zhí)行國家標準《海洋調(diào)查規(guī)范》[2]和《海洋監(jiān)測規(guī)范》[3]。
1.3 指標計算
物種的多樣性指數(shù)、均勻度和優(yōu)勢度分別按下式計算。
均勻度J=H′/log2S[6]
優(yōu)勢度D=(ni/N)×fi[7]
式中,H′為多樣性指數(shù),S為物種數(shù)目,Pi為屬于種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)。取浮游植物優(yōu)勢度D≥0.02的種為優(yōu)勢種[7]。
2.1 種類組成及變化
鑒定出黃河入??谒蚋∮沃参锕灿?門63種(表1),硅藻門種類最多,計26種,占41.27%,其中出現(xiàn)頻率較高的屬有海鏈藻(Thalassiosira)、中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)、圓篩藻(Coscindiscus);甲藻門11種,占17.46%,常見屬為夜光藻(Noctilucascientillans);綠藻門9種,占14.29%,出現(xiàn)率較高的屬有小球藻(Chlorella)、扁藻(Platymonaspeculata);藍藻門7種,占11.11%,金藻門4種,占6.35%,隱藻門3種,占4.76%,尖隱藻(Cryptomonas)、蘭隱藻(Chroomonas)的出現(xiàn)率較高;黃藻門2種,占3.17%,卡盾藻(Chattonella)出現(xiàn)率較高;裸藻門1種,占1.59% 。
該水域2009年浮游植物種類數(shù)量高于2008年,浮游植物種數(shù)以硅藻門為主。2008年檢出浮游植物8門40種,枯水期8門25種,豐水期7門27種;2009年檢出8門53種,枯水期8門33種,豐水期鑒8門46種。豐水期浮游植物種類數(shù)量均高于枯水期;這可能與黃河豐水期徑流量大、帶有淡水種類和河口半咸水種類,同時伴隨洋流又攜帶咸水種類等因素有關(guān)。
2.2 優(yōu)勢種類
不同年份和同一年份的不同時期,黃河入??谒蚋∮沃参飪?yōu)勢種類有所不同。2008年枯水期優(yōu)勢種為小球藻、扁藻、海鏈藻、尖隱藻、尖尾蘭隱藻和卡盾藻,豐水期則為扁藻、海鏈藻、尖隱藻、鹽田蘭隱藻、棕囊藻和卡盾藻;2009年枯水期優(yōu)勢種為小球藻、扁藻、尖尾蘭隱藻和卡盾藻,豐水期則為小球藻、扁藻、卡盾藻、尖隱藻和尖尾蘭隱藻。其中扁藻和卡盾藻為每次調(diào)查的優(yōu)勢種;夜光藻數(shù)量枯水期顯著高于豐水期,2008年枯水期其出現(xiàn)率達92.86%,平均豐度為5.9×105ind/m3,2009年出現(xiàn)率則達100%,平均豐度為2.6×105ind/m3,由于其個體較大(直徑1000μm左右),因此在浮游植物生物量中占有明顯優(yōu)勢。
2.3 豐度分布
表2列出了黃河入??谒蚋∮沃参飻?shù)量均值和豐度變動范圍。從浮游植物豐度均值來看,枯水期浮游植物豐度均高于豐水期,這種變化反映了本水域浮游植物的季節(jié)變動規(guī)律;同時期內(nèi)浮游植物豐度最高站位比最低站位高4~8倍,充分反映了黃河入??谒蚋∮沃参锲矫娣植嫉牟痪鶆蛐?。在4個航次的調(diào)查中,1號站位浮游植物豐度均最高,可能是因為1號站位所處位置風浪較小,水體流動性較差,距離黃河入海位置較遠,混濁度小,利于浮游植物的生長繁殖。
表1 黃河入??谒蚋∮沃参锏奈锓N組成(2008,2009)
表2 黃河入??谒蚋∮沃参锏呢S度均值和站間豐度變動范圍 107ind/m3
不同年份枯水期浮游植物豐度分布不盡相同。2008年枯水期豐度從河口南部向河口中南部呈逐漸降低趨勢,河口中南部到河口中北部又呈逐漸上升趨勢;2009年枯水期豐度則由河口南部向河口中南部、中北部呈逐漸降低的趨勢,到河口北部呈上升趨勢。
豐水期浮游植物豐度均低于枯水期,豐水期不同年份的浮游植物豐度分布趨勢基本一致,均由河口南部向河口北部呈逐漸降低的趨勢。
2.4 多樣性特征
表3的數(shù)據(jù)顯示了黃河入??谒蚋∮沃参锒鄻有?、均勻度的變化特點。浮游植物多樣性指數(shù)最高值出現(xiàn)在2009年豐水期的14號站位(3.27),最低值出現(xiàn)在2008年豐水期的7號站位(0.67);均勻度最高值和最低值均出現(xiàn)在2008年豐水期的11號站位(0.98)、7號站位(0.22)。
表3 黃河入??谒蚋∮沃参锏娜郝浣Y(jié)構(gòu)特征
3.1 枯水期浮游植物豐度明顯高于豐水期的原因
黃河入??谒?008年枯水期浮游植物(細胞)的豐度為382.01×107ind/m3,豐水期為231.38×107ind/m3,2009年枯水期浮游植物豐度為518.86×107ind/m3,豐水期為212.71×107ind/m3,4個航次的調(diào)查枯水期的浮游植物細胞豐度明顯高于豐水期。一般海灣水溫較高的季節(jié)浮游植物豐度較高[8],而本研究結(jié)果表明,黃河入海口水域枯水期浮游植物豐度卻明顯高于豐水期,可能因為枯水期黃河徑流量明顯低于豐水期,枯水期(1~6月)黃河入??倧搅髁繛?8.8億m3,豐水期(7~10月)為339.3億m3是枯水期的4.3倍[9],致使本水域枯水期含沙量明顯低于豐水期,水體透明度較高,提高了浮游植物的光合作用,促進了浮游植物的繁殖與生長,是造成枯水期浮游植物豐度明顯高于豐水期的主要原因之一;筆者對本水域浮游動物的研究結(jié)果表明,浮游動物枯水期豐度為1.18×105ind/m3,豐水期為2.95×105ind/m3,枯水期豐度明顯低于豐水期,這使枯水期浮游動物的濾食強度明顯低于豐水期,因此浮游動物的濾食是枯水期浮游植物豐度高于豐水期的另一重要原因。
3.2 浮游植物群落特征的分析及評價
2008年~2009年黃河入??谒蚬矙z出浮游植物8門63種,高于2005年渤海灣的5門58種[10]和萊州灣2002~2003年的45種[11],幾次調(diào)查的結(jié)果不盡相同,但共同點是浮游植物種類均以硅藻門為主。
浮游植物多樣性指數(shù)是表示其群落多樣性的指標值,一般認為大于1時為正常,小于1時可能受到了其他環(huán)境因素的擾動。均勻度則是實際多樣性指數(shù)與理論上最大多樣性指數(shù)的比值,是一個相對值,其數(shù)值范圍在0~1,用它來評價浮游植物的多樣性更為直觀、清晰。實際應(yīng)用中,當均勻度大于0.3時,表示海區(qū)內(nèi)浮游植物的多樣性較好,可以此做為評價其多樣性優(yōu)劣的標準?,F(xiàn)以多樣性指數(shù)小于l、均勻度小于0.3為多樣性較差的標準進行綜合評價[12]。本調(diào)查中,黃河入??谒蚋∮沃参锒鄻有灾笖?shù)范圍在1.98~2.48之間,均大于1;均勻度指數(shù)變化范圍為0.56~0.78,遠大于0.3。因此可以認為,黃河入??谒蚋∮沃参锒鄻有院途鶆蚨容^好,浮游植物群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,組成種類多,個體數(shù)量分布比較均勻。
3.3 浮游植物與環(huán)境因子的關(guān)系
表4 黃河入??谒虿煌瑫r期的主要營養(yǎng)鹽 mg/L
浮游植物的生長繁殖與溫度、鹽度、氮、磷等因子有著內(nèi)在的關(guān)聯(lián),并帶動其下行生物鏈—浮游動物生物量的變動[13]。由表4可以看出,無機氮和磷酸鹽的含量(DIN、DIP)最高值出現(xiàn)在2009年豐水期,均值分別為0.345mg/L和0.011mg/L;最低值則出現(xiàn)在2008年豐水期,均值分別為0.220mg/L和0.004mg/L;而2009年豐水期浮游植物豐度卻最低,浮游植物豐度與無機氮和磷酸鹽含量呈負相關(guān),表明水域中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量的高低與浮游植物利用有關(guān),同時也說明氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量不是限制浮游植物生長的唯一因素,豐水期黃河大量徑流入海,雖然帶來了豐富的營養(yǎng)鹽,但同時也攜帶大量泥沙,造成河口區(qū)透明度降低,影響了浮游植物的繁殖與生長。
多數(shù)情況下,硅藻在浮游植物群落中屬主導群落豐度的優(yōu)勢種群[14-16],但本調(diào)查結(jié)果顯示,雖然硅藻種類較多,但豐度不高。根據(jù)Redfiedf的假設(shè),臨界的N∶P的比值按元素計應(yīng)為16∶1,按質(zhì)量計應(yīng)為7.2∶1,當N/P比值大于Redfiedf值時,則可認為磷是藻類增長的主要限制因素[17]。本研究中2008年枯水期無機氮含量在0.171 mg/L~0.843 mg/L之間,均值為0.337mg/L,活性磷酸鹽含量在0.000 mg/L~0.023 mg/L之間,均值為0.008mg/L,豐水期無機氮含量在0.043 mg/L~0.488 mg/L之間,均值為0.220mg/L,活性磷酸鹽在0.000 mg/L~0.009 mg/L之間,均值為0.004mg/L;2009年枯水期無機氮含量在0.09 mg/L~0.69 mg/L之間,均值為0.312 mg/L,活性磷酸鹽在0.001 mg/L~0.035 mg/L之間,均值為0.007mg/L,豐水期無機氮含量在0.15 mg/L~0.93 mg/L之間,活性磷酸鹽在0.004 mg/L~0.015 mg/L;各站位N/P比值除了個別站位小于Redfiedf值外,每次調(diào)查的氮、磷均值比值均大于Redfiedf值,因此黃河入??谒蚩傮w為磷限制水體。另外,本研究還證明,黃河口較低的鹽度和較高的含氮營養(yǎng)鹽使鞭毛藻類豐度增加,而各種硅藻的豐度減少。
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10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.07.007
S932.7
A
1673-1409(2012)07-S022-05
2012-06-20
海洋公益性行業(yè)科研專項(200705008)。
鞏俊霞(1975-),女,山東壽光人,工程師,研究方向為漁業(yè)生態(tài)。
楊秀蘭,E-mail:yangxiulan@126.com。