鄒佳君，朱凌宇，劉明華（秦皇島市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，河北秦皇島066000）

環(huán)境監(jiān)測與污染防治

秦皇島西浴場滸苔暴發(fā)區(qū)浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

鄒佳君，朱凌宇，劉明華
（秦皇島市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，河北秦皇島066000）

2015年8月12日至28日于秦皇島西浴場滸苔暴發(fā)區(qū)共鑒定浮游植物3門20屬26種，主要由硅藻和甲藻組成，優(yōu)勢種為尖刺擬菱形藻、中肋骨條藻、旋鏈角毛藻和浮動(dòng)彎角藻，與歷史資料相比，浮游植物種類沒有發(fā)生明顯變化，調(diào)查海域浮游植物平均細(xì)胞豐度為40.38×104cells/L，多樣性指數(shù)為1.78，均勻度指數(shù)為0.38。滸苔等大型藻類對(duì)單細(xì)胞浮游植物的化感作用導(dǎo)致浮游植物群落多樣性與穩(wěn)定性都出現(xiàn)了顯著下降。

滸苔；浮游植物；群落結(jié)構(gòu)；秦皇島西浴場

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.01.20

滸苔（Enteromorpha prolifera）為綠藻門、石莼目、石莼科、滸苔屬的重要物種，廣泛分布于河口、海灣及海陸交匯處，在水體富營養(yǎng)化和適宜環(huán)境下，滸苔極易暴發(fā)繁殖，形成“綠潮”災(zāi)害。浮游植物作為海洋生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者，主要由單細(xì)胞藻類構(gòu)成，在海洋中為浮游動(dòng)物和魚蝦等初級(jí)消費(fèi)者提供餌料食物，廣泛參與海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，然而其過度繁殖和大面積死亡都極大地影響了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和漁業(yè)經(jīng)濟(jì)。針對(duì)海洋赤潮和綠潮等生態(tài)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防治理，實(shí)現(xiàn)海洋生態(tài)資源的有效利用成為當(dāng)前亟待解決的問題。

秦皇島位于遼東灣西南，境內(nèi)有石河、湯河、新開河等多條河流注入，營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)的改變使得秦皇島西浴場至東浴場沿岸海域成為赤潮頻發(fā)區(qū)[1]。2015年8月12日至28日秦皇島西浴場近岸海域暴發(fā)綠潮災(zāi)害，浮游植物多樣性出現(xiàn)顯著降低現(xiàn)象，這可能與大型藻類與單細(xì)胞藻類的競爭性抑制相關(guān)。針對(duì)海洋大型藻類和單細(xì)胞赤潮藻類相生相克的室內(nèi)模擬受控實(shí)驗(yàn)已有大量報(bào)道[2]，這些實(shí)驗(yàn)為海洋生態(tài)的修復(fù)和保護(hù)提供了重要資料和寶貴經(jīng)驗(yàn)。筆者擬在前人研究的基礎(chǔ)上，通過對(duì)該海域滸苔暴發(fā)區(qū)浮游植物的分類鑒定和主要環(huán)境因子的實(shí)時(shí)監(jiān)測，探討該海域滸苔暴發(fā)繁殖對(duì)浮游植物的物種組成、細(xì)胞豐度和相關(guān)環(huán)境因子的影響，為相關(guān)海域的生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)災(zāi)害防治管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考。

1　研究方法

1.1調(diào)查海域

2015年8月12日至28日，在秦皇島西浴場（39.89°～39.91°N，119.55°～119.57°E）進(jìn)行調(diào)查，共設(shè)立2個(gè)站位（圖1）。

圖1　2015年8月秦皇島西浴場調(diào)查站位

1.2材料與方法

使用天津埃特曼公司生產(chǎn)的ETM-2020采水器進(jìn)行現(xiàn)場水樣采集。營養(yǎng)鹽按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》進(jìn)行測定[3]，營養(yǎng)鹽（硝酸鹽NO3-N、亞硝酸鹽NO2-N、氨氮NH4-N、磷酸鹽PO4-P）樣品在海水采集后立即過濾，其中0.45 μm醋酸纖維濾膜預(yù)先經(jīng)1 mol/L的HCl處理。NO2-N采用萘乙二胺分光光度法測定，NO3-N以鎘柱還原為NO2-N后測定，NH4-N采用次溴酸鹽氧化法測定，PO4-P采用磷鉬藍(lán)分光光度法測定?；瘜W(xué)需氧量（COD）采用堿性高錳酸鉀法測定。浮游植物的樣品采集按照《海洋調(diào)查規(guī)范》[4]進(jìn)行，采用終濃度5%的福爾馬林溶液固定保存。浮游植物樣品靜置沉降24 h濃縮后，取1 ml浮游植物亞樣品于浮游生物計(jì)數(shù)框內(nèi)，在Axio Imager顯微鏡400倍和1 000倍下進(jìn)行物種鑒定和細(xì)胞計(jì)數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)處理分析

物種多樣性指數(shù)的計(jì)算采用香農(nóng)-威納指數(shù)（H'，Shannon-Wiener index）[5]，計(jì)算公式為：

物種豐富度Margalef指數(shù)[6]，計(jì)算公式為：

物種均勻度指數(shù)J采用Pielou計(jì)算公式[7]：

優(yōu)勢度Y計(jì)算公式為：

其中，S為樣品物種總數(shù)；N為樣品中生物總個(gè)體數(shù)；Pi為第i種的個(gè)體數(shù)（ni）與總個(gè)體數(shù)（N）的比值；fi為第i種在各樣品中出現(xiàn)的頻率。

富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)采用營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法[8]：

其中，EI為富營養(yǎng)化指數(shù)，COD為化學(xué)需氧量，mg/L；DIN為無機(jī)氮，μg/L；DIP為無機(jī)磷，μg/L。

2　結(jié)果與討論

2.1自然環(huán)境特征

調(diào)查海域水體溫度為（24.8±1.3）℃，pH值為（7.9±0.2），硝酸鹽（NO3-N）值介于49.0～106.0 μg/L，均值為72.1 μg/L；亞硝酸鹽（NO2-N）介于1.0～22.0 μg/L，均值為4.9 μg/L；氨氮（NH4-N）為21.0～113.0 μg/L，均值為45.3 μg/L；磷酸鹽（PO4-P）為13.0～43.0 μg/L，均值為28.4 μg/L（圖2）。氮磷比介于1.88～7.92之間，隨著人工捕撈滸苔工作的進(jìn)行，滸苔含量逐漸減少，氮和磷的含量逐漸上升，由于磷酸鹽PO4-P含量上升更快，因此總體表現(xiàn)為氮磷比含量的下降（圖3）。該海域的EI指數(shù)為（2.13±0.83），EI值越大，富營養(yǎng)化程度越高，當(dāng)EI≥1時(shí)，水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，而當(dāng)EI≥5時(shí)，水體所在水域往往為赤潮暴發(fā)區(qū)。

圖2　調(diào)查海域營養(yǎng)鹽含量變化趨勢

圖3　調(diào)查海域氮磷比和浮游植物細(xì)胞豐度變化趨勢

2.2浮游植物物種組成

2015年8月西浴場滸苔暴發(fā)區(qū)兩個(gè)站點(diǎn)共鑒定浮游植物3門20屬26種，其中硅藻門16屬20種，占物種數(shù)量的76.92%；甲藻門5屬5種，占物種數(shù)量的19.23%；金藻門1屬1種，占物種數(shù)量的3.85%。兩站位硅藻在物種數(shù)量和細(xì)胞豐度上都占有優(yōu)勢，調(diào)查海域浮游植物的生態(tài)類型多為溫帶近岸世界廣布種，與秦皇島周邊海域歷史調(diào)查資料類似，如：尖刺擬菱形藻、中肋骨條藻、旋鏈角毛藻、浮動(dòng)彎角藻、三角角藻和微小原甲藻，優(yōu)勢種為尖刺擬菱形藻、中肋骨條藻、旋鏈角毛藻和浮動(dòng)彎角藻（表1），均為當(dāng)?shù)爻Ｒ姵喑狈N[9]。

表1　2015年8月秦皇島西浴場滸苔爆發(fā)區(qū)浮游植物優(yōu)勢種

2.3浮游植物群落特征分析

為了較全面地反映調(diào)查海域的浮游植物群落特征，選擇目前常用的香農(nóng)-威納指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)和Margalef指數(shù)分析浮游植物群落結(jié)構(gòu)，一個(gè)群落的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)越高，一般預(yù)示該生態(tài)系統(tǒng)越趨于穩(wěn)定和成熟。

調(diào)查海域浮游植物細(xì)胞豐度介于2.06×104～68.05×104cells/L，平均值為40.38×104cells/L。調(diào)查海域浮游植物的香農(nóng)-威納指數(shù)介于0.53～2.78，平均值1.78。根據(jù)《環(huán)境生物學(xué)》多樣性指數(shù)與水質(zhì)的關(guān)系，該海域環(huán)境為中度污染。浮游植物Margalef指數(shù)介于0.18～0.74，平均值0.38，表明該海域群落物種豐富度較低。尤其是尖刺擬菱形藻的優(yōu)勢度明顯，造成該海域物種組成趨于單一化。

3　結(jié)論

秦皇島西浴場滸苔暴發(fā)區(qū)海域浮游植物種類組成仍以硅藻為主，浮游植物種類多為渤海灣常見種。與歷史資料相比，浮游植物細(xì)胞數(shù)量呈下降趨勢，角毛藻種類下降明顯，該海域常見的具槽帕拉藻和夜光藻等赤潮種在此次調(diào)查中出現(xiàn)頻率均較低。該分布趨勢可能主要與滸苔的大量繁殖密切相關(guān)。秦皇島西浴場的地理環(huán)境和灣內(nèi)水體交換狀況受近岸水域和陸源環(huán)境影響較大，水體營養(yǎng)鹽含量較高，有利于浮游植物的大量繁殖。近岸水域在潮汐作用下，表層海水和底層海水發(fā)生混合，人類活動(dòng)等也是造成營養(yǎng)鹽含量較高的重要原因，營養(yǎng)鹽含量較高更有利于海洋大型藻和單細(xì)胞浮游植物的繁殖。此外，在調(diào)查期間浴場游客反映在浴場內(nèi)游泳后出現(xiàn)皮膚瘙癢發(fā)粘等癥狀，這很可能與羽紋硅藻的大量繁殖，通過縱溝分泌粘液有關(guān)。

雖然氮磷比與浮游植物細(xì)胞豐度在統(tǒng)計(jì)學(xué)上未發(fā)現(xiàn)具有明顯的相關(guān)性關(guān)系，但在16日至22日，隨著氮磷比從7.92迅速下降到1.88，細(xì)胞豐度也出現(xiàn)了連續(xù)性下降的趨勢。在調(diào)查后期，隨著人工捕撈滸苔工作的進(jìn)行，水體氮磷含量都有所增加，其中氮營養(yǎng)鹽的增加尤其可以快速促進(jìn)小細(xì)胞硅藻（如尖刺擬菱形藻）的繁殖，這也從側(cè)面反映了該海域的營養(yǎng)鹽含量過剩。雖然在調(diào)查后期，滸苔含量減少，但未發(fā)現(xiàn)浮游植物總細(xì)胞豐度的增加，可能表明滸苔對(duì)浮游植物的抑制作用存在一定閾值，而該海域滸苔密度的下降并未降低至閾值以下。本次調(diào)查研究也表明，對(duì)于富營養(yǎng)化程度較高的海域，適宜密度的滸苔等大型海藻可以有效地抑制單細(xì)胞浮游藻類的繁殖，在赤潮生物防治和海洋生態(tài)修復(fù)等方面都發(fā)揮著重要作用。

[1]晉利，楊知?jiǎng)?秦皇島近海有害藻華發(fā)生特征及防治對(duì)策研究[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，24（1）：40-42.

[2]張雪，欒青杉，孫堅(jiān)強(qiáng)，等.綠藻滸苔對(duì)浮游植物群落結(jié)構(gòu)影響研究[J].海洋科學(xué)，2013，37（6）：24-31.

[3]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB 17378.4-2007海洋監(jiān)測規(guī)范第4部分海水分析[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[4]國家海洋局.GB 12763.4-2007海洋調(diào)查規(guī)范第6部分：海洋生物調(diào)查[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[5]SHANNON C E.A mathematical theory of communication[J].ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review，2001，5（1）：3-55.

[6]ULANOWICZ R E.Information theory in ecology[J].Computers& Chemistry，2001，25（4）：393-399.

[7]PIELOU E C.An introduction to mathematical ecology[M].New York：Wiley-Interscience，1969.

[8]鄭克芳，尹杰，趙蓓，等.秦皇島近岸海域營養(yǎng)狀況及其與赤潮關(guān)系的初步研究[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，32（6）：521-526.

[9]孫萍，李瑞香，李艷，等.2005年夏末渤海網(wǎng)采浮游植物群落結(jié)構(gòu)[J].海洋科學(xué)進(jìn)展，2008，26（3）：354-363.

（編輯：程俊）

Investigation on Phytoplankton Biocoenosis in Enteromorpha Prolifera Area of the West Bathing Beach of Qinhuangdao City

Zou Jiajun,Zhu Lingyu,Liu Minghua
（Qinhuangdao Environmental Protection and Monitoring Station,Qinhuangdao Hebei 066000,China）

A total of 26 taxa which belong to 20 genera of 3 phyla were identified in the west bathing beach of Qinhuangdao city from August 12thto 28thin 2015.The phytoplankton Biocoenosis was mainly composed of Bacillariophyta and Dinophyta.The preponderant species were Pseudo-nitzschia pungens,Skeletonema costatum,Chaetoceros curvisetus and Eucompia zoodiacus. No significant change was found in the phytoplankton species compared with the history data.The average cell abundance was 40.38×104cells/L，and Shannon-wiener diversity index and Pielou's evenness index were 1.78 and 0.38 respectively.Due to the allelopathic effect of E.prolifera,the diversity and stability of phytoplankton Biocoenosis trend to decline.

Enteromorpha prolifera，phytoplankton，community structure，west bathing beach of Qinhuangdao city

X173

A

1008-813X（2016）01-0074-04

2015-09-20

鄒佳君（1988-），男，山東榮成人，畢業(yè)于中國海洋大學(xué)海洋生物學(xué)專業(yè)，碩士，助理工程師，主要從事海洋浮游生物的分類鑒定工作。