李鮮鮮　何文輝　董占營　崔麗香　蔡清潔　張奧

摘要：微生物在海洋生態(tài)系統(tǒng)中具有多種功能。蘆潮港、洋山港、外高橋港作為上海近海岸的三大主要港口，有必要對其微生物的豐度及水環(huán)境進(jìn)行研究。水文特征和化學(xué)特征分布表明，溫度、鹽度、溶解氧和營養(yǎng)鹽等在表層水體中的分布大體呈現(xiàn)一定的季節(jié)性。相關(guān)性分析表明，微生物數(shù)量與表層水體溫度呈正相關(guān)關(guān)系，但不顯著（P>0.05）；與鹽度呈顯著正相關(guān)關(guān)系；與溶解氧量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。營養(yǎng)鹽與微生物豐度的相關(guān)性較為復(fù)雜，但不顯著（P>0.05）。

關(guān)鍵詞：蘆潮港；洋山港；外高橋港；細(xì)菌豐度；真菌豐度；放線菌豐度；相關(guān)性分析

中圖分類號： Q917.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0286-06

收稿日期：2013-04-25

基金項目：上海市科學(xué)技術(shù)委員會社會發(fā)展基金（編號：09DZ120010C）。

作者簡介：李鮮鮮（1989—），女，河南安陽人，碩士研究生，研究方向為大型海藻對富營養(yǎng)化水體的修復(fù)。E-mail：xianxianli333@163.com。

通信作者：何文輝，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事水體的生態(tài)修復(fù)研究。E-mail：whhe@shou.edu.cn。隨著人口和經(jīng)濟(jì)的快速增長，人類活動的加強(qiáng)改變了近海岸生態(tài)環(huán)境的結(jié)構(gòu)和功能，大量的工業(yè)廢水和生活污水流入海流，包括海水養(yǎng)殖帶來的污染，使得近海岸水域中營養(yǎng)鹽量急劇升高，部分海域頻頻發(fā)生赤潮等生態(tài)危害，嚴(yán)重破壞了海洋的生態(tài)平衡，威脅人類身體健康。近年來，我國研究者對近海岸海域生態(tài)環(huán)境的研究相當(dāng)廣泛[1-4]。張培玉以渤海灣近海岸海域和潮間帶為研究區(qū)域，對海域底棲動物生態(tài)學(xué)與環(huán)境質(zhì)量作了評價研究[5]；朱廣超以連云港近岸海洋沉積物為研究對象，研究了不同采樣點的污染物類型和污染程度，并對不同污染毒的沉積物進(jìn)行微生物群落結(jié)構(gòu)與功能的研究[6]。海洋浮游細(xì)菌的生物量、生產(chǎn)力及其生長、分布的環(huán)境調(diào)控因子是海洋生物學(xué)關(guān)注的焦點，從海洋微生物中可以分離得到大量具有抗菌活性的藥用化合物[7]，且微生物學(xué)參數(shù)的變化能夠早期感應(yīng)和預(yù)報海洋污染情況，是海洋污染檢測的最好選擇對象[8]，因此有必要對海洋微生物資源展開大量的研究工作。本試驗對上海近海岸海域不同港口的海洋微生物數(shù)量和生態(tài)分布進(jìn)行了研究，并分析了它們與環(huán)境因子的相關(guān)度，以期為近海海域生態(tài)結(jié)構(gòu)、環(huán)境保護(hù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1樣品采集

樣品采自春（2012年4—5月）、夏（2012年7—8月）、秋（2012年10—11月）、冬（2012年12月至2013年1月）4個季節(jié)，采樣站位如圖1所示。水樣采集使用有機(jī)玻璃采水器。水樣采自5 m深的海水。

1.2水樣微生物計數(shù)

每個采樣點取50 mL水樣（微生物計數(shù)用水樣）置于預(yù)先滅菌的采樣瓶中，取500 mL水樣（測量環(huán)境參數(shù)用水樣）置于預(yù)先用硫酸洗過的采樣瓶中。

1.2.1平板計數(shù)法適用于水深小于200 m海區(qū)的微生物活菌數(shù)計數(shù)。按10 ml/L的量加滅菌的Tween 80工作溶液。

（1）稀釋。用高壓滅菌海水制成梯度稀釋液（10-1、10-2、…、10-6）。（2）接種。根據(jù)不同計數(shù)對象，取適當(dāng)稀釋梯度（10-3、10-4）樣品0.1 mL（以平板上出現(xiàn)30～300個菌落為宜），接種于相應(yīng)的平板培養(yǎng)基上，并涂布均勻，每個稀釋度重復(fù)3個平板。（3）培養(yǎng)。將平板倒置于接近現(xiàn)場溫度的恒溫箱，培養(yǎng)4～15 d。（4）計數(shù)。在放大鏡下，按菌落形態(tài)，分別計算各種培養(yǎng)基中四大菌類的菌落數(shù)（必要時，用顯微鏡觀察確證）。（5）計算樣品含菌數(shù)。

N=Na×D1（1-0.01）×V

式中：N為樣品含菌落數(shù)，單位為CFU/L；Na為3個平板平均菌落數(shù)，單位為CFU；D為樣品稀釋倍數(shù)；V為接種量，單位為L。

1.2.2培養(yǎng)計數(shù)用的培養(yǎng)基細(xì)菌培養(yǎng)基：自制2216 E培養(yǎng)基；放線菌培養(yǎng)基：高氏1號合成培養(yǎng)基；真菌培養(yǎng)基：自制PDA慶大霉素培養(yǎng)基。

1.2.3人工海水人工海水成分[9]為22.0 g NaCl、9.7 g MgCl2·6H2O、3.7 g Na2SO4（無水）、1.0 g CaCl2（無水）、0.65 g KCl、0.20 g NaHCO3、0.230 g H3BO3。

制備方法：將各成分溶解，用蒸餾水定容至1 000 mL，海水的鹽度基本為3.3%。

1.3環(huán)境參數(shù)測定

溫度、鹽度、溶解氧數(shù)據(jù)采用JPBJ-608便攜式溶氧測定儀測定。營養(yǎng)鹽、pH值、硬度、總氮、總磷等水化學(xué)參數(shù)根據(jù)GB/T 12763.2—2007《海洋調(diào)查規(guī)范》進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1上海近海岸海域的基本環(huán)境特征

2.1.1水文特征

2.1.1.1表層水溫的季節(jié)變化和分布特征本研究三大港口近海岸表層水域溫度呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化，夏季的表層水溫最高，其次是秋季，再次是春季，冬季水溫最低（圖2-A）。

蘆潮港和洋山港各個季節(jié)的平均水溫相差不大，春季平均表層水溫變化范圍為11～14 ℃，夏季變化范圍為23～26 ℃，秋季變化范圍為18～22℃，冬季變化范圍為為4～

8 ℃。外高橋港是長江入?？谂c東海的交匯處，與蘆潮港和洋山港表層水溫有明顯差異，春季平均表層水溫為20.3 ℃，夏季為31.8 ℃，秋季為23.4 ℃，冬季為15.3 ℃，明顯高于另外兩大港口（表1）。表1蘆潮港、洋山港、外高橋港的水文特征、化學(xué)特征變化

港口1季節(jié)1溫度

2.1.1.2鹽度的季節(jié)變化和分布特征本研究港口水域冬季和春季的表層鹽度較高，夏季和秋季的較低（圖2-B）。外高橋港作為長江入海口和東海的交匯處，鹽度明顯低于另外兩大港口。蘆潮港海拔4.56 m，洋山港海拔4.15 m，相對于蘆潮港，洋山港在近海岸屬于比較深的海港區(qū)，其平均鹽度要高于蘆潮港。endprint

2.1.1.3溶解氧濃度的季節(jié)變化和分布特征本研究海域溶解氧濃度具有明顯的季節(jié)變化，三大港口表層的溶解氧濃度變化趨勢一致，均為冬季﹥春季﹥秋季﹥夏季，其中夏季溶解氧濃度有明顯的下降趨勢（圖2-C）。蘆潮港春、夏、秋、冬四季平均溶解氧濃度分別為8.14、5.98、6.35、9.00 mg/L，洋山港四季平均溶解氧濃度分別為12.73、10.47、11.24、13.40 mg/L，外高橋港四季平均溶解氧濃度分別為5.73、3.98、4.86、6.15 mg/L（表1）。洋山港的溶解氧濃度明顯高于蘆潮港；外高橋港的溶解氧濃度明顯低于洋山港和蘆潮港，可能與其河口水流量大有關(guān)。

2.1.1.4pH值的季節(jié)變化本研究海域的酸堿度也存在明顯的季節(jié)變化，夏季pH值明顯最高（圖2-D）。外高橋港的表層水體pH值變化較大，變化范圍在7.69～8.67（表1），未受污染的海水pH值在8.0～8.3，考察外高橋港周邊環(huán)境，分析可能有大量工業(yè)廢水進(jìn)入該海域。

2.1.2化學(xué)特征

2.1.2.1總氮含量的季節(jié)變化和分布特征表層水體總氮量的季節(jié)變化一致，均為夏季最高，春季其次，冬季再次，秋季最低（表1），高值區(qū)出現(xiàn)在外高橋港（圖3-A），即為長江口岸交匯處。蘆潮港和洋山港的總氮含量相差不大，前者要高于后者。

2.1.2.2亞硝酸鹽含量的季節(jié)變化和分布特征亞硝酸鹽量作為水質(zhì)測定的其中一個重要指標(biāo)，決定著水體中生物的生長和健康狀況。本研究三大港口亞硝酸鹽含量的季節(jié)變化呈現(xiàn)相同的趨勢：冬季>春季>秋季>夏季，外高橋港的亞硝酸鹽含量明顯高于另外2個港口（圖3-B）。

2.1.2.3總磷含量的季節(jié)變化和分布特征本研究表層水體總磷含量季節(jié)變化一致，冬季最高，秋季其次，夏季再次，春季最低（表1）。外高橋港總體要比蘆潮港和洋山港高（圖3-C）。總磷含量季節(jié)變化總體范圍較小，蘆潮港在3218～4.331 μmol/L，洋山港在2.001～3.264 μmol/L，外高橋港8.005～10.917 μmol/L。

2.1.2.4總有機(jī)碳含量的季節(jié)變化和分布特征洋山港表層水體的總有機(jī)碳含量明顯高于另外2個港口，3個港口總有機(jī)碳含量的季節(jié)變化也呈現(xiàn)一致的趨勢：秋季>夏季>冬季>春季（圖2-D）。

2.2水體微生物數(shù)量的分布

2.2.1細(xì)菌的季節(jié)變化和水平分布上海近海岸三大港口表層水體細(xì)菌豐度的季節(jié)變化特征均為夏季>春季>秋季>冬季（表2），春季和秋季的細(xì)菌平均豐度接近，分別為 11.5×108～19.5×108、9×108～18×108 CFU/L，冬季表層水體的細(xì)菌豐度明顯降低，僅為其他季節(jié)的1/4～1/3。三大港口表層水體細(xì)菌含量在整個微生物群體中的比例并沒有隨季節(jié)的變化發(fā)生改變，蘆潮港表層水體細(xì)菌所占比例為79%～84%（圖4），洋山港表層水體細(xì)菌所占比例為75%～84%（圖5），外高橋港水體細(xì)菌所占比例為87%～90%（圖6）。細(xì)菌為三大港口表層水體中重要的微生物群落。

2.2.2放線菌的季節(jié)變化和水平分布三大港口表層水體放線菌豐度的季節(jié)變化特征均為夏季>秋季>春季>冬季（表2），春季和秋季的放線菌平均豐度接近，分別為6×107～7×107、6×107～7.5×107 CFU/L，冬季表層水體的放線菌豐度明顯降低，僅為其他季節(jié)的1/3～1/2。表層水體放線菌含量在整個微生物群體中的比例并沒有隨季節(jié)的變化發(fā)生改變，蘆潮港表層水體放線菌所占比例為5%～6%（圖4），洋山港表層水體放線菌所占比例為4%～7%（圖5），外高橋港表層水體放線菌所占比例為3%～4%（圖6）。放線菌為三大港口表層水體中所占比例最小的微生物群落。

2.2.3真菌的季節(jié)變化和水平分布三大港口表層水體真菌豐度的季節(jié)變化特征均為夏季>春季>秋季>冬季（表2），春季和秋季的真菌平均豐度接近，分別為10.5×107～17.5×107、14×107～16.5×107 CFU/L， 冬季表層水體的真

菌豐度明顯降低，約為其他季節(jié)的1/2。表層水體真菌含量在整個微生物群體中的比例并沒有隨季節(jié)的變化發(fā)生改變，蘆潮港表層水體真菌所占比例為10%～16%（圖4），洋山港表層水體真菌所占比例為10%～19%（圖5）， 外高橋港表層水體真菌所占范圍為7%～9%（圖6）。真菌是三大港口表層水體中處于中間地位的微生物群落。

3討論

3.1上海近海岸水域微生物的時空變化以及與其他海洋環(huán)境的比較

海岸帶是我國經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)，自20世紀(jì)80年代以來，我國學(xué)者在東海、渤海等主要臨海岸線開展了大量的研究工作。本研究結(jié)果表明，在微生物群體中，細(xì)菌豐度處于較高的水平，特別是外高橋港表層水體，處于長江入海口和外海海流的交匯區(qū)，營養(yǎng)豐富。有研究表明，長江沖淡水控制的海域細(xì)菌豐度明顯高于陸架區(qū)[10]。

與其他近海海域細(xì)菌豐度相比，本研究細(xì)菌豐度以外高橋港口較高，與山東半島等近海岸海域比較相似（表3），可能是它們都處于污染較嚴(yán)重的海域。在全球范圍內(nèi)，河口和近海岸等環(huán)境的微生物數(shù)量都要高于遠(yuǎn)海和極地等開放性海洋[11]，這也說明營養(yǎng)條件是影響微生物數(shù)量和生長的重要因素。

3.2環(huán)境因子對三大港口表層水體微生物分布的影響

微生物在海洋生態(tài)系統(tǒng)中扮演很重要的角色，作為分解者能夠分解有機(jī)物釋放能量，作為生產(chǎn)者能夠利用浮游植物所不能利用的可溶性有機(jī)物，將之轉(zhuǎn)化為顆粒有機(jī)物，進(jìn)行二次生成[12]，因此微生物在海洋生物生成和生源要素循環(huán)中起著不可替代的作用。本研究對微生物數(shù)量與環(huán)境因子作了相關(guān)性分析。

3.2.1溫度溫度是影響海洋微生物生長的重要環(huán)境因子，微生物活動能力取決于酶活性，一定溫度范圍內(nèi)酶活性與溫度成正比，海水溫度與海洋微生物的數(shù)量和生產(chǎn)力呈正相關(guān)關(guān)系[13]。本研究所探討的海水中微生物的含量與溫度具有一定的相關(guān)性，蘆潮港和洋山港不顯著，外高橋港表層海水微生物數(shù)量與溫度具顯著相關(guān)性（圖7）。李云等認(rèn)為長江口鄰近海域細(xì)菌垂直分布與溫度具有顯著的相關(guān)性[14]。白潔等發(fā)現(xiàn)在黃海西北部細(xì)菌數(shù)量與溫度之間并沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，他們認(rèn)為原生動物對細(xì)菌的捕食及病毒活動有可能是削弱其相關(guān)性的重要原因之一[13]。endprint

3.2.2鹽度相關(guān)性分析結(jié)果表明，海水中微生物數(shù)量與鹽度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖8），在營養(yǎng)充足的條件下，鹽度可能是影響微生物分布的主要因素。在河口與海流交匯處，由于鹽度發(fā)生巨大的變化，可能會導(dǎo)致水體整個微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)的改變[15]。

3.2.3溶解氧相關(guān)性分析結(jié)果表明，溶解氧濃度與微生物數(shù)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性不顯著（圖9）。表層水體相對底層屬于高氧區(qū)，而河口與海流交匯處由于污染嚴(yán)重，其溶氧處于劣勢。低氧對海洋微生物、浮游動物等具有很大危害，生物缺氧導(dǎo)致大量死亡，引起生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)途徑的改變[16]。本研究說明低氧對微生物的生長有很強(qiáng)的抑制作用。

3.2.4營養(yǎng)鹽在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，海洋微生物可以利用氮源、碳源和磷源進(jìn)行生長和繁殖，它們在營養(yǎng)鹽的循環(huán)中起著非常重要的作用。本試驗結(jié)果表明，三大港口的總磷（TP）含量與微生物數(shù)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，總氮（TN）和總有機(jī)碳（TOC）含量與微生物數(shù)量呈正相關(guān)關(guān)系（圖10）。有研究表明，磷酸鹽是異樣浮游細(xì)菌生物量和生產(chǎn)的重要限制因子[17]；周偉華等研究發(fā)現(xiàn)在三亞灣冬季水體溶解無機(jī)氮和磷酸鹽與細(xì)菌生

物量有顯著正相關(guān)關(guān)系[18]；外國學(xué)者在海洋異樣浮游細(xì)菌培養(yǎng)室試驗過程中發(fā)現(xiàn)，DIN作為主要的氮源，提供55%～99%的總氮吸收，極大地促進(jìn)了細(xì)菌的生長和新陳代謝[19]。由于人為因素，N、P在近海岸區(qū)呈現(xiàn)高富集狀態(tài)，現(xiàn)階段N、P在海洋中影響生物生存和發(fā)展的問題已成為研究的熱門。

4小結(jié)

本試驗采樣的地點選自30°51′N、12150′E，30°52′N、121°52′E，31°21′N、121°35′E。采集地點均位于潮間帶以內(nèi)，靠近海岸線。由于采集地點靠近陸地，試驗結(jié)果所測得的微生物有一部分肯定來自陸地；另外對海水的化學(xué)分析數(shù)據(jù)偏差，有部分也是人為因素造成的。近年來，以細(xì)菌檢測海洋環(huán)境質(zhì)量的研究已成為熱點[20-24]。海岸帶生境退化的主要特征就是水質(zhì)和沉積物質(zhì)量的下降。隨著水質(zhì)指標(biāo)BOD、COD、銨態(tài)氮、透明度等化學(xué)因子的變化，水體中的微生物種類、數(shù)量及種群結(jié)構(gòu)等也會呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。有些細(xì)菌的指標(biāo)變化能夠直接反映出海水質(zhì)量的變化，從而對環(huán)境變化起到指示作用[25]。

本試驗中微生物生物量與環(huán)境因子的相關(guān)分析結(jié)果表明，溫度與微生物生物量的相關(guān)性不是很大，但是呈現(xiàn)一定的正相關(guān)，可能是因為溫度對酶活性有影響；微生物生物量與鹽度的相關(guān)性很高，主要是由海岸帶與河口交匯處鹽度層次的劇烈變化引起；微生物生物量與溶解氧濃度呈負(fù)相關(guān)，因為表層水體生長的主要是好氧和兼氧微生物；微生物生物量與營養(yǎng)鹽的相關(guān)性比較復(fù)雜，與以往的研究[17-19]相比較，不盡相同，可能與海域的地理環(huán)境和周邊生態(tài)環(huán)境有很大的關(guān)系。本試驗還存在很多的缺點：在水體層次結(jié)構(gòu)上沒有進(jìn)行研究（在后續(xù)的試驗中作為主要方向）；微生物的分離不夠全面，相對較宏觀；沒有進(jìn)行微生物純化和活性研究等。這在后續(xù)的研究中有待解決。

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[15]劉鎮(zhèn)盛. 長江口及其鄰近海域浮游動物群落結(jié)構(gòu)和多樣性研究[D]. 青島：中國海洋大學(xué)，2012.

[16]Riedel G F，Sanders J G，Breitburg D L. Seasonal variability in response of estuarine phytoplankton communities to stress：linkages between toxic trace elements and nutrient enrichment[J]. Estuaries，26（2）：323-338.

[17]Cotner J B，Sada R H，Bootsma H，et al. Nutrient limitation of heterotrophic bacteria in Florida Bay[J]. Estuaries，2000，23（5）：611-620.

[18]周偉華，王漢奎，董俊德，等. 三亞灣秋、冬季浮游植物和細(xì)菌的生物量分布特征及其與環(huán)境因子的關(guān)系[J]. 生態(tài)學(xué)報，2006，26（8）：2633-2639.

[19]Tupas L M，Koike I，Karl D M，et al. Nitrogen metabolism by heterotrophic bacterial assemblages in Antarctic coastal waters[J]. Polar Biology，1994，14（3）：195-204.

[20]黃邦欽，洪華生. 海洋微藻作為海洋生態(tài)環(huán)境的指示初探[J]. 海洋環(huán)境科學(xué)，1998，17（3）：24-28.

[21]白樹猛，田黎. 指示生物在海洋污染監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 海洋科學(xué)，2010，34（1）：80-83.

[22]姜勇. 膠州灣浮游纖毛蟲群落的時空分布特征及與環(huán)境間的關(guān)系[D]. 青島：中國海洋大學(xué)，2012.

[23]Li C Q，Liu W C，Zhu P，et al. Phylogenetic diversity of bacteria associated with the marine sponge Gelliodes carnosa collected from the Hainan Island coastal waters of the South China Sea[J]. Microbial Ecology，2011，62（4）：800-812.

[24]Wei B.Diversity and distribution of proteorhodopsin-containing microorganisms in marine environments[J]. Frontiers of Environmental Science & Engineering，2012，6（1）：98-106

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