吳文廣，張繼紅，王　巍，李加琦，房景輝，劉　毅，高振錕，張義濤，陳　潔

中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所, 農(nóng)業(yè)部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青島　266071

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桑溝灣春季葉綠素a濃度分布及其影響因素

吳文廣，張繼紅*，王巍，李加琦，房景輝，劉毅，高振錕，張義濤，陳潔

中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所, 農(nóng)業(yè)部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青島266071

依據(jù)2014年5月走航和定點(diǎn)連續(xù)調(diào)查資料，分析了桑溝灣葉綠素a的空間分布及晝?nèi)兆兓卣鳎Y(jié)合理、化環(huán)境因素的相關(guān)性分析，探討影響葉綠素a濃度的主要因素。(1)走航調(diào)查的結(jié)果顯示，桑溝灣春季葉綠素a濃度較低，葉綠素a濃度范圍為0.11—1.40g/L，平均為(0.64±0.36)g/L。葉綠素a濃度從灣內(nèi)向?yàn)惩庵鸩浇档?，貝類區(qū)>混養(yǎng)區(qū)>海帶區(qū)>外海區(qū)；灣內(nèi)表層葉綠素a濃度均高于底層，而灣外的非養(yǎng)殖區(qū)則相反(2)網(wǎng)箱區(qū)葉綠素a濃度最高，日平均為1.70g/L，顯著高于其它3個區(qū)；海草區(qū)最低，為0.57g/L，與海帶養(yǎng)殖區(qū)無顯著性差異，顯著低于貝類養(yǎng)殖區(qū)和網(wǎng)箱區(qū)。葉綠素a濃度的總體趨勢為：網(wǎng)箱區(qū)>貝類區(qū)>海帶區(qū)和海草區(qū)。而且，不同養(yǎng)殖區(qū)域，葉綠素a濃度晝夜變化規(guī)律各不相同，反映了養(yǎng)殖活動的影響。海草區(qū)白天表層高于底層，而夜間則相反；網(wǎng)箱區(qū)底層均高于表層；貝類區(qū)表層均高于底層；海帶區(qū)表底層葉綠素a濃度呈現(xiàn)出升降交替的規(guī)律。(3)葉綠素a濃度與硅酸鹽、水溫顯著正相關(guān)，與其他環(huán)境因子，如氨氮、亞硝酸鹽、磷酸鹽等無顯著相關(guān)性。硅酸鹽和溫度可能為影響桑溝灣春季浮游植物生長的主要限制性因素。(4)桑溝灣春季浮游植物生長受多重因素的限制，灣內(nèi)營養(yǎng)鹽濃度與葉綠素a濃度并未呈現(xiàn)顯著的規(guī)律性，營養(yǎng)鹽的上行控制和貝類攝食的下行控制均能影響浮游植物的生長。

桑溝灣；葉綠素a；海水養(yǎng)殖；溫度；營養(yǎng)鹽

浮游植物作為海洋初級生產(chǎn)力的主要貢獻(xiàn)者，是海洋生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)流動的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它是海水養(yǎng)殖活動的重要支撐，是濾食性貝類的主要食物之一[1- 2]。葉綠素a濃度是表征海洋中浮游植物現(xiàn)存生物量和光合作用有機(jī)碳同化能力的重要指標(biāo)，是海域肥瘠程度和評價海域生態(tài)環(huán)境的重要依據(jù)[3- 5]。有關(guān)養(yǎng)殖海域葉綠素a濃度分布及其變化的研究已有報道[6- 9]，葉綠素a濃度的高低在一定程度上能反映海區(qū)海水質(zhì)量狀況，同時也是評價水體理化性質(zhì)動態(tài)變化的綜合反映指標(biāo)之一。桑溝灣是中國最為著名的天然養(yǎng)殖良港之一，海產(chǎn)品產(chǎn)量高、品質(zhì)佳，其環(huán)境特點(diǎn)、養(yǎng)殖品種、養(yǎng)殖規(guī)模和養(yǎng)殖模式等均具有代表性。養(yǎng)殖的主要種類包括櫛孔扇貝、長牡蠣、蝦夷扇貝、海帶、海參、龍須菜等，養(yǎng)殖方式以筏式養(yǎng)殖為主，網(wǎng)箱養(yǎng)殖和底播養(yǎng)殖為輔。因此該海域是研究養(yǎng)殖活動與葉綠素a相互關(guān)系的理想海域。自20世紀(jì)80年代以來，已有專家學(xué)者對桑溝灣的浮游植物、營養(yǎng)鹽和海水pCO2[10- 14]等進(jìn)行了深入的研究，對桑溝灣主要養(yǎng)殖區(qū)表底層葉綠素a及其定點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測的研究報道較少。

葉綠素a濃度的分布變化受水溫、養(yǎng)殖活動、營養(yǎng)鹽、晝夜節(jié)律和潮汐等因素的影響，海水營養(yǎng)鹽是海洋浮游植物生長和繁殖的關(guān)鍵因子，是海洋初級生產(chǎn)力和食物鏈的基礎(chǔ)。N、P、Si是海洋浮游植物必不可少的營養(yǎng)鹽，由于不同海區(qū)的狀況不同，以上幾項(xiàng)營養(yǎng)鹽都有可能成為浮游植物生長的限制因子[15]。在海水營養(yǎng)鹽充足的情況下，葉綠素a濃度隨溫度升高而增大，溫度是葉綠素a濃度增長的限制因子[2]。不同的海水養(yǎng)殖模式、養(yǎng)殖品種和養(yǎng)殖水域等均能引起葉綠素a濃度的改變，但不同海域的葉綠素a濃度的變化及其影響因素不盡相同，尤其養(yǎng)殖海域的特定地理位置及獨(dú)特的養(yǎng)殖模式，均會對葉綠素a濃度產(chǎn)生影響。桑溝灣是山東省海水養(yǎng)殖業(yè)的重點(diǎn)海灣，近年來逐漸形成了由灣內(nèi)向?yàn)惩庖来闻帕械呢愵愷B(yǎng)殖區(qū)、海帶和貝類混養(yǎng)區(qū)、海帶養(yǎng)殖區(qū)的多元養(yǎng)殖模式，其多元的養(yǎng)殖模式就必然會對該海域葉綠素a的分布產(chǎn)生影響。研究特定養(yǎng)殖海域葉綠素a的分布及其影響因素有助于掌握不同養(yǎng)殖模式、養(yǎng)殖品種和養(yǎng)殖水域等環(huán)境下浮游植物生物量和水質(zhì)狀況，從而為指導(dǎo)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持。

2014年5月在桑溝灣主要養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行表底層海水葉綠素a濃度的調(diào)查，并對其4個不同養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行24h定點(diǎn)連續(xù)觀測，分析研究葉綠素a濃度垂直分布及晝夜變化。并探討葉綠素a濃度與營養(yǎng)鹽(待發(fā)表數(shù)據(jù))的關(guān)系，有助于掌握該海域不同養(yǎng)殖區(qū)對葉綠素a的分布特征及其變化的影響機(jī)制，為創(chuàng)建新型健康養(yǎng)殖模式及養(yǎng)殖容量評估提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1調(diào)查站位

本次調(diào)查于2014年5月在桑溝灣主要養(yǎng)殖區(qū)設(shè)置兩條航線，4個連續(xù)監(jiān)測站點(diǎn)(圖1)。兩條調(diào)查船按照兩條航線同時進(jìn)行調(diào)查，共計(jì)14個站位。兩條航線的航行線路分別為：航線1，18- 15- 10- 6- 3- 1- 21；航線2，19- 14- 11- 5- 4- 22。航線調(diào)查時間為9:00—11:00。4個24h連續(xù)監(jiān)測站點(diǎn)分別為：A貝類區(qū)，B海帶區(qū)，C網(wǎng)箱區(qū)，D海草區(qū)(圖1)。桑溝灣三面環(huán)陸，灣口向東，水深0—18 m，灣內(nèi)平均水深7—8 m，為典型的淺水半封閉海灣，各站位間的水深不一，底層深度變化幅度較大。

圖1　桑溝灣春季主要養(yǎng)殖區(qū)葉綠素a調(diào)查站位設(shè)置　Fig.1　The Survey stations for chlorophyll-a in Sanggou Bay in spring

1.2樣品采集及測定

樣品采集參照國家《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB17378.7—2007)進(jìn)行。每個站位分別采集表層、底層水樣，晝夜連續(xù)站水樣采集白天每2h取樣1次，晚間每3h取樣1次。所有水樣經(jīng)0.45μm玻璃纖維濾膜過濾后滴加2滴飽和碳酸鎂溶液，過濾體積為500mL，每個水樣3個平行，濾膜于-20℃冷凍保存并帶回實(shí)驗(yàn)室分析。樣品的測定采用分光光度法[6]。

1.3數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010和SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析， ANOVA單因子方差分析檢驗(yàn)組間差異，Pearson相關(guān)分析檢驗(yàn)葉綠素a與營養(yǎng)鹽歸回關(guān)系顯著性。

2　結(jié)果

2.1航線調(diào)查

圖2　桑溝灣春季航線1表、底層葉綠素a濃度　Fig.2　The chlorophyll-a concentration of surface and bottom layer for lane 1 in Sanggou Bay in spring

桑溝灣航線1表、底層葉綠素a濃度如圖2所示。從圖2中可以看出航線1葉綠素a濃度范圍在0.14—1.40g/L，均值為0.68g/L，除1#站位葉綠素a濃度底層高于表層外，其余站位表層葉綠素a濃度均高于底層，即外海區(qū)底層葉綠素a高于表層，貝類區(qū)、混養(yǎng)區(qū)和藻類區(qū)表層葉綠素a高于底層(P<0.05)。航線1葉綠素a濃度分布趨勢為：貝類區(qū)>混養(yǎng)區(qū)>海帶區(qū)>外海區(qū)(P<0.05)。

圖3　桑溝灣春季航線2葉綠素a表、底層分布特征　Fig.3　The chlorophyll-a concentration of surface and bottom layer for lane 2 in Sanggou Bay in spring

桑溝灣航線2表、底層葉綠素a濃度如圖3所示。從圖3中可以看出航線2葉綠素a濃度范圍在0.11—0.92g/L，均值為0.73g/L，表層葉綠素a濃度均高于底層，即貝類區(qū)、混養(yǎng)區(qū)及藻類區(qū)表層葉綠素a高于底層，外海區(qū)則相反(P<0.05)。航線2葉綠素a濃度分布 為貝類區(qū)>混養(yǎng)區(qū)和外海區(qū)>海帶區(qū)(P<0.05)。

2.2連續(xù)觀測站

桑溝灣主要養(yǎng)殖區(qū)葉綠素a濃度24h定點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測見圖4。從圖中可以看出，網(wǎng)箱區(qū)葉綠素a濃度變化范圍在0.92—2.65g/L，除18:00外，網(wǎng)箱區(qū)葉綠素a濃度底層均高于表層(P<0.05)；海草區(qū)葉綠素a濃度變化范圍在0.14—0.95g/L，9:00—20:00即白天海草區(qū)葉綠素a濃度表層高于底層，23:00—5:00即夜間時則底層高于表層，7:00—9:00則變?yōu)楸韺痈哂诘讓?P<0.05)，其中海草區(qū)在23:00—5:00時間段，底層高于表層。網(wǎng)箱區(qū)葉綠素a濃度總體上高于海草區(qū)。

圖4　桑溝灣春季主要養(yǎng)殖區(qū)葉綠素a濃度24h定點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測Fig.4　The continuous observation of chlorophyll-a for 24 h from the four culture zones in Sanggou Bay in spring

桑溝灣春季不同養(yǎng)殖區(qū)連續(xù)站表底層葉綠素a濃度均值比較見表1。從表1中可以看出，桑溝灣4個連續(xù)站葉綠素a濃度趨勢為：網(wǎng)箱區(qū)>貝類區(qū)>海帶區(qū)和海草區(qū)(P<0.05)，除網(wǎng)箱區(qū)外，葉綠素a濃度均為表層略高于底層。

2.3葉綠素a影響因素

桑溝灣夏季葉綠素a濃度與營養(yǎng)鹽、溫度以及鹽度的關(guān)系顯示出夏季主要養(yǎng)殖區(qū)葉綠素a濃度與硅酸鹽、溫度呈較顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖5)，與鹽度、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸等無明顯相關(guān)性。航線表層葉綠素a濃度(C1)分別與硅酸鹽濃度(S1)、溫度(T)均呈較顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖5，航線表層)，網(wǎng)箱區(qū)底層葉綠素a濃度(C2)與硅酸鹽濃度(S2)呈較顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖5，網(wǎng)箱區(qū)底層)，海帶區(qū)表層葉綠素a濃度(C3)與硅酸鹽濃度(S3)呈較顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖5，海帶區(qū)表層)。表2為桑溝灣春季不同養(yǎng)殖區(qū)營養(yǎng)鹽平均濃度及氮磷、硅氮比數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)來源：張義濤, 陳潔待發(fā)表數(shù)據(jù))，從表2中看出航線調(diào)查及四個海區(qū)氮磷比(N/P)范圍在15—57.33，硅氮比(Si/N)范圍在0.11—0.32。

表1　桑溝灣春季連續(xù)監(jiān)測區(qū)葉綠素a濃度均值比較

表中不同處理之間帶有不同字母的數(shù)據(jù)表示相互之間差異顯著(P<0.05)

圖5　桑溝灣春季連續(xù)監(jiān)測區(qū)葉綠素a濃度與硅酸鹽、溫度的關(guān)系Fig.5　The relationship between chlorophyll-a concentration and silicate, temperature from the continuous observation zones in Sanggou Bay in spring

調(diào)查站位Surveysites總氮Totalnitrogen/(μmol/L)溶解無機(jī)氮DIN/(μmol/L)磷酸鹽PO3-4-P/(μmol/L)硅酸鹽SiO2-3-Si/(μmol/L)氮磷比RatioN/P硅氮比RatioSi/N航線LaneS278.47±148.21ab12.84±1.12a0.41±0.12a1.66±0.15b31.320.13B242.03±114.99ab11.80±1.03a0.50±0.14a1.29±0.11b23.600.11網(wǎng)箱區(qū)S119.79±42.25b6.41±1.25c0.18±0.14b1.08±0.48c35.610.17CagezoneB148.40±47.52b5.34±0.87c0.18±0.1b0.93±0.41c29.670.17海草區(qū)S335.47±79.34a8.60±1.64b0.15±0.13b1.35±0.27b57.330.16SeagrasseszoneB341.05±97.93a8.23±1.41b0.19±0.13b1.34±0.18b43.320.16貝類區(qū)S119.54±75.24b8.33±2.13b0.47±0.23a2.70±0.69a17.720.32ShellfishzoneB142.67±84.13b7.64±2.22bc0.40±0.18a2.43±0.55a19.100.32海帶區(qū)S26.71±11.18c7.35±2.08bc0.49±0.17a1.69±0.40b15.000.23KelpzoneB33.28±18.14c7.96±2.16b0.44±0.23a1.79±0.45b18.090.22

DIN: 溶解無機(jī)氮Dissolved inorganic nitrogen，S: 為表層Surface layer，B: 為底層Bottom layer; 表中不同處理之間帶有不同字母的數(shù)據(jù)表示相互之間差異顯著(P<0.05)

桑溝灣春季主要養(yǎng)殖區(qū)表、底層葉綠素a濃度與潮汐作用的關(guān)系見圖6，從圖6中可以看出海草區(qū)表層葉綠素a濃度低潮時大于高潮(P<0.05)，而其他3個連續(xù)監(jiān)測區(qū)葉綠素a濃度變化不明顯；海帶區(qū)底層葉綠素a濃度高潮時大于低潮(P<0.05)，而其他3個連續(xù)監(jiān)測區(qū)葉綠素a濃度變化不明顯。

圖6　桑溝灣春季主要養(yǎng)殖區(qū)表、底層葉綠素a濃度與潮汐作用的關(guān)系Fig.6　The relationship between chlorophyll-a concentration and tidal effect in the continuous observation zones in Sanggou Bay in springA: 貝類區(qū)Shellfish zone，B: 海帶區(qū)Kelp zone，C: 網(wǎng)箱區(qū)Cage zone，D: 海草區(qū)Sea grasses zone;H1: 第一次高潮期The first high tide, L1: 第一次低潮期The first low tide, H2: 第二次高潮期The second high tide, L2: 第二次低潮期The second low tide

3　分析與討論

3.1葉綠素a分布特征

桑溝灣春季葉綠素a濃度的整體趨勢是從灣內(nèi)向?yàn)惩庵饾u遞減的，與郝林華等研究結(jié)果相吻合[2]。桑溝灣春季牡蠣、扇貝等高密度的養(yǎng)殖，其攝食壓力并未明顯降低該區(qū)域葉綠素a的濃度，而混養(yǎng)區(qū)和海帶區(qū)的海帶處于高速生長階段，吸收大量的營養(yǎng)鹽，限制了該區(qū)域浮游植物對營養(yǎng)鹽的吸收，使該區(qū)葉綠素a濃度降低，這說明桑溝灣春季營養(yǎng)鹽的限制作用較貝類的攝食壓力強(qiáng)，即，上行控制>下行控制。此外，在大面走航時，早出晚歸，從而造成取樣時間上的差異，可能會給監(jiān)測帶來誤差，誤差范圍因不同養(yǎng)殖區(qū)而異，所以在對桑溝灣未來監(jiān)測時需要加強(qiáng)長期、連續(xù)數(shù)據(jù)的獲取。

本次桑溝灣航線調(diào)查結(jié)果表明葉綠素a濃度平均值為0.70g/L，低于歷史同期葉綠素a濃度均值(表3)，并且與其他養(yǎng)殖海灣相比，桑溝灣海域春季葉綠素a濃度均值也處于較低水平，但是，桑溝灣春季表層葉綠素a濃度<1 ug/L，浮游植物已經(jīng)成為濾食性貝類生長的限制因子[15]。近年來專家學(xué)者對桑溝灣養(yǎng)殖品種結(jié)構(gòu)、養(yǎng)殖布局規(guī)劃不斷改善和優(yōu)化，明顯改善了桑溝灣的養(yǎng)殖環(huán)境，從而導(dǎo)致桑溝灣春季葉綠素a濃度低于歷史同期水平，并與其他養(yǎng)殖海灣相比也處于較低水平。

表3　桑溝灣春季海域葉綠素a濃度與歷史數(shù)據(jù)及其他海灣均值比較

對桑溝灣主要養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行24h定點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測，掌握不同養(yǎng)殖環(huán)境下葉綠素a濃度的晝夜變化規(guī)律，從而分析不同養(yǎng)殖活動對該養(yǎng)殖地點(diǎn)的海水水質(zhì)的影響狀況。海草區(qū)葉綠素a濃度白天表層高于底層，而夜間則相反；網(wǎng)箱區(qū)葉綠素a濃度底層均高于表層；貝類區(qū)葉綠素a濃度表層均高于底層；海帶區(qū)葉綠素a濃度表底層葉綠素a濃度呈現(xiàn)出升降交替的規(guī)律。四個連續(xù)監(jiān)測站點(diǎn)的葉綠素a濃度晝夜變化規(guī)律各不相同，說明不同養(yǎng)殖活動影響葉綠素a濃度的升降。海草區(qū)葉綠素a濃度晝夜的改變可能是受到潮汐作用以及浮游植物光合作用周期的共同影響[16- 17]。網(wǎng)箱養(yǎng)殖底部沉積物中富含無機(jī)氮、無機(jī)磷和硫化物，使微生物活動增強(qiáng)，加速沉積物中氮、磷等營養(yǎng)鹽的釋放，使水體碳、氮、磷負(fù)荷升高[18-20]，桑溝灣春季網(wǎng)箱區(qū)內(nèi)大量養(yǎng)殖鲆鰈類，以及投餌使用凍雜魚和肉食性飼料，鲆鰈類等均屬于底棲魚類[21-22]，在網(wǎng)箱中大都處于底層，所以高密度的網(wǎng)箱魚類的生理代謝活動產(chǎn)生的代謝廢物，再加上殘餌、糞便等均沉降到底層，為該養(yǎng)殖區(qū)底層浮游植物提供了充足的營養(yǎng)鹽，使得網(wǎng)箱區(qū)葉綠素a濃度底層高于表層。濾食性貝類的攝食行為主要是通過選擇性攝食周圍海水中以浮游植物為主的懸浮有機(jī)物顆粒方式來進(jìn)行的[23]。桑溝灣浮游植物攝食者主要有養(yǎng)殖貝類和浮游動物，而貝類的攝食可顯著改變浮游植物生物量的分布[24]。而本研究中貝類養(yǎng)殖區(qū)的表層葉綠素a濃度白天高于夜間，說明葉綠素a濃度受濾食性貝類攝食活動和浮游植物光合作用周期的共同影響，即高密度貝類養(yǎng)殖區(qū)夜間的攝食活動能有效降低葉綠素a濃度。另外，水體混濁度也是影響浮游植物的重要因素[20]，尤其是底層的葉綠素a濃度變化，所以在今后的研究中應(yīng)增加對桑溝灣海域水體混濁度數(shù)據(jù)的監(jiān)測。

桑溝灣四個主要養(yǎng)殖區(qū)葉綠素a濃度整體趨勢：網(wǎng)箱區(qū)>貝類區(qū)>海帶區(qū)和海草區(qū)。大型海藻養(yǎng)殖可以凈化養(yǎng)殖廢水、控制水域富營養(yǎng)化、調(diào)控水域生態(tài)平衡[25]，而桑溝灣海草區(qū)也有較高密度的野生大葉藻[26- 27]，海草床可以加速懸浮顆粒物的沉降, 增加水體透明度,凈化水質(zhì),加速濱海生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)循環(huán)等等[28- 29]，所以桑溝灣春季海草區(qū)和海帶區(qū)的海草和海帶生長可能與浮游植物形成競爭，導(dǎo)致這兩個海區(qū)的葉綠素a濃度顯著低于網(wǎng)箱區(qū)和貝類區(qū)，這也說明了海草區(qū)和海帶區(qū)在桑溝灣養(yǎng)殖系統(tǒng)中起著凈化水質(zhì)、調(diào)控水域生態(tài)平衡的重要作用。

3.2葉綠素a的影響因素

營養(yǎng)鹽對于浮游植物生長的影響是迅速的、靈敏的[30- 31]。桑溝灣航線表層、海帶區(qū)表層以及網(wǎng)箱區(qū)底層葉綠素a濃度均與硅酸鹽濃度呈較顯著的正相關(guān)關(guān)系。Redfield定律認(rèn)為藻類健康生長及生理平衡所需的氮磷原子比率為16∶1，硅氮原子比率為1[32]，當(dāng)?shù)妆瘸^16∶1，磷被認(rèn)為是限制性因素，硅氮比低于1時，硅被認(rèn)為是限制性因素。從表2中看出航線調(diào)查及四個海區(qū)氮磷比值均大于16，硅氮比則小于1，但網(wǎng)箱區(qū)和海草區(qū)浮游植物存在磷限制程度要強(qiáng)于貝類區(qū)和海帶區(qū)，四個不同養(yǎng)殖區(qū)浮游植物均存在硅限制，且活性硅酸鹽的濃度也低于浮游植物生長的閾值(2 μmol/L)[33]，這說明磷元素和硅元素是影響桑溝灣春季浮游植物生長繁殖的限制性因素。從圖7和圖8中可以看出，2014年桑溝灣春季溶解無機(jī)氮低于國家一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，與歷史同期相比處于中等水平[13,16,34]，溶解無機(jī)磷則處于國家一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，高于歷史同期水平，但活性硅酸鹽與歷史同期相比則處于較低水平，這也從一定程度上反映出硅酸鹽是影響桑溝灣春季浮游植物生長的限制性因素。李超倫等研究表明桑溝灣浮游植物種類主要由硅藻類(74種)和甲藻類(11種)組成，硅藻是絕對優(yōu)勢種(春季平均為63. 0×104個/m2)[10]，而硅酸鹽是硅藻的必需營養(yǎng)元素，除了作為細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)成分外，還參與光合色素合成、蛋白質(zhì)合成、DNA 合成和細(xì)胞分裂等多種代謝和生長過程[35]。孫珊、曲克明等研究表明春季硅濃度低于浮游植物生長的最低閾值，也是一個潛在的限制因素[12,36]。另外還有研究表明，由于Si結(jié)合于硅藻殼中很難再生，并且在水體中的再循環(huán)速率比N和P慢得多[37]。本研究結(jié)果與前者的研究結(jié)論相吻合，即桑溝灣春季海區(qū)硅酸鹽和溫度成為該海域浮游植物主要生長限制因子。

圖7　 2014年桑溝灣春季溶解無機(jī)氮、磷酸鹽與歷史同期數(shù)據(jù)比較Fig.7　The mean comparison of DIN and phosphate with historical data in spring 2014 of Sanggou Bay

圖8　 2014年桑溝灣春季活性硅酸鹽與歷史同期比較　Fig.8　The mean comparison of silicate with historical data in spring 2014 of Sanggou Bay

桑溝灣春季航線調(diào)查顯示(圖9)，春季灣內(nèi)水溫比灣口回升快，從灣底到灣口，水溫逐漸降低，灣外21#站位水溫高于1#站位，而鹽度變化較小。航線表層葉綠素a濃度與溫度呈較顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖5)，這與郝華林、張繼紅等研究結(jié)果相一致[1- 2]。硅藻喜低溫，最適合的溫度通常低于18℃[38-39]，而桑溝灣春季水溫在11—18℃，是硅藻生長的理想溫度，能促進(jìn)其大量繁殖，形成明顯的優(yōu)勢種。

潮汐作用是影響沿岸海域水交換的主要因素，同時也是影響葉綠素a濃度變化的因素之一，但在不同海域所表現(xiàn)的葉綠素a變化特征也不盡相同。彭安國等研究廈門灣葉綠素a隨潮汐的變化表明該海區(qū)表底層葉綠素a濃度均為高潮>低潮[40]。海帶區(qū)表層葉綠素a濃度高潮時大于低潮，可能是由于桑溝灣大面積海帶和貝類養(yǎng)殖等筏式養(yǎng)殖的影響，阻礙了海水流速，降低了桑溝灣內(nèi)的水交換能力，而海帶區(qū)處于桑溝灣灣口附近，海水交換能力較強(qiáng)，從而導(dǎo)致了海帶區(qū)葉綠素a濃度高潮時大于低潮，這與彭安國等研究相一致。海草區(qū)表層葉綠素a濃度低潮時大于高潮，可能是海水漲潮時，大量密集的海草床具有緩沖減弱水流并且加速懸浮顆粒物的沉降、增加水體透明度以及凈化水質(zhì)等功能，從而加速浮游植物等顆粒物的沉降，導(dǎo)致表層葉綠素a濃度低潮時大于高潮。

本文的研究不足之處只涉及到一個季節(jié)，不能得出桑溝灣主要養(yǎng)殖區(qū)葉綠素a濃度分布特征的季節(jié)動態(tài)變化，今后有待于加強(qiáng)對其季節(jié)動態(tài)變化以及初級生產(chǎn)力估算的研究，以便為多元養(yǎng)殖模式下養(yǎng)殖水域固碳潛力的計(jì)量及估算提供數(shù)據(jù)支持。

圖9　桑溝灣春季航線溫度、鹽度數(shù)據(jù)Fig.9　The temperature and Salt of lane 1 and 2 in spring 2014 of Sanggou Bay

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Distribution of chlorophyll-a concentration and its control factors in spring in Sungo Bay

WU Wenguang, ZHANG Jihong*, WANG Wei, LI Jiaqi, FANG Jinghui, LIU Yi, GAO Zhenkun, ZHANG Yitao, CHEN Jie

KeyLaboratoryofSustainableDevelopmentofMarineFisheries,YellowSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Qingdao266071,China

Chlorophyll concentration is an important indicator for characterizing phytoplankton biomass and organic carbon assimilation capacity for photosynthesis. For shellfish farming, chlorophyll concentration can reflect food quantity and quality, and it is also the key factor for the growth of shellfish and control of the maricultural carrying capacity. To understand chlorophyll concentration and spatial distribution in maricultural regions, we need to evaluate the environmental quality and establish a healthy farming mode. Two sampling transects for chlorophyll-a between the inner bay and the mouth of the bay were used, and 4 sampling stations in 4 different maricultural areas were sampled once every 2 h during the day in May 2014 in Sungo Bay. Spatial and diurnal variation characteristics of chlorophyll, as well as the control factors, were analyzed. The results showed that: (1) For the voyage survey, chlorophyll was in the range of 0.11—1.40g/L, and the average value was (0.64 ± 0.36)g/L. The general trend of chlorophyll concentration was higher in the inner rather than the outer site of the bay: shellfish maricultural area > polycultural area > kelp maricultural area > outer site of the bay. Chlorophyll-a concentration was higher in the surface water layer than in the bottom layer in the inner bay, but the reverse trend was observed in the outer bay. (2) The highest chlorophyll concentration was observed in the cage area, with an average value of 1.70g/L, and the lowest concentration was observed in the sea grass area (cage area > shellfish area > kelp area > sea grass area). In different farming areas, diurnal variation in chlorophyll a concentration was different, which shows that farming activities may affect chlorophyll concentration. Chlorophyll-a concentration was higher in the surface water layer than in the bottom layer in the sea grass area during the day, but it was the reverse at night. In the cage area, chlorophyll-a concentration was higher in the bottom layer than in the surface layer, regardless of the time; a reverse trend was observed in the shellfish area. However, diurnal variation was complete in the kelp area. (3) There was a significantly positive correlation between chlorophyll-a concentration and temperature or silicate concentration. The linear equation between chlorophyll-a concentration (C1) in the surface layer and silicate concentration (S1) or temperature (T) in the lane was as follows:C1=0.8222 S1-0.6965 (n=15,P=0.0001,R2=0.6945),C1=0.1468T-1.4189 (n=15,P=0.0009,R2=0.6462). However, there was no significant correlation with other environmental factors, including ammonia, nitrite, and phosphate. Silicate concentration and temperature may be the main control factors for phytoplankton growth in spring in Sungo Bay. (4) The growth of phytoplankton was limited by multiple factors in Sungo Bay in spring, and there was no significant correlation between chlorophyll-a concentration and nutrient concentrations in the inner bay. Thus, bottom-up forces of nutrients and top-down forces of shellfish feeding can affect the growth of phytoplankton.

Sungo Bay; chlorophyll-a; mariculture; temperature; nutrient

中國水產(chǎn)科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)資助(2014A01YY01)；國家“十二五"支撐計(jì)劃課題資助項(xiàng)目 (2011BAD13B06)；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41276172)

2015- 01- 13; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2015- 11- 16

Corresponding author.E-mail: zhangjh@ysfri.ac.cn

10.5846/stxb201501130102

吳文廣，張繼紅，王巍，李加琦，房景輝，劉毅，高振錕，張義濤，陳潔.桑溝灣春季葉綠素a濃度分布及其影響因素.生態(tài)學(xué)報,2016,36(15):4855- 4863.

Wu W G, Zhang J H, Wang W, Li J Q, Fang J H, Liu Y, Gao Z K, Zhang Y T, Chen J.Distribution of chlorophyll-a concentration and its control factors in spring in Sungo Bay .Acta Ecologica Sinica,2016,36(15):4855- 4863.