李佳俊，譚燁輝，周林濱，姜歆，趙春宇

（1.中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所　海洋生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東　廣州　510301；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京　100049）

南海東北部貧營(yíng)養(yǎng)海區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的限制

李佳俊1，2，譚燁輝2，周林濱2，姜歆1，2，趙春宇1，2

（1.中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所海洋生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510301；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

為了探究南海貧營(yíng)養(yǎng)海區(qū)浮游植物的營(yíng)養(yǎng)鹽限制，2014年10月對(duì)南海東北部海區(qū)進(jìn)行綜合調(diào)查，并于陸坡海盆海區(qū)設(shè)置了不同種類的氮源和同時(shí)添加氮磷的實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加富培養(yǎng)，觀察不同粒徑級(jí)的葉綠素以及各級(jí)主要浮游植物的響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示陸坡海盆海區(qū)浮游植物易對(duì)同時(shí)添加氮磷產(chǎn)生明顯響應(yīng)，浮游植物總?cè)~綠素從0.1 mg/L左右增長(zhǎng)到0.6 mg/L以上，且浮游植物加富5 d左右生物量達(dá)到最大值。加富營(yíng)養(yǎng)鹽氮磷后微微型（Pico）葉綠素均顯著增長(zhǎng)，而聚球藻沒(méi)有出現(xiàn)與Pico級(jí)葉綠素同等程度的增長(zhǎng)。31、51站各級(jí)浮游植物對(duì)單一添加氮源后發(fā)生一定程度的增長(zhǎng)，不同種類的氮源間差異不大。6號(hào)站位由于初始浮游植物群落結(jié)構(gòu)及生態(tài)環(huán)境不同，響應(yīng)的方式不同于31、51站，磷酸鹽對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的促進(jìn)能力相對(duì)更強(qiáng)。另外營(yíng)養(yǎng)鹽添加后，海區(qū)浮游植物原有的種群結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，尤其是同時(shí)添加氮磷組，硅藻成為主要優(yōu)勢(shì)種，主要包括繞孢角毛藻Chaetoceros cinctus，小細(xì)柱藻Leptocylindrus minimus，中華根管藻Rhizosolenia sinensis等。

南海；浮游植物；營(yíng)養(yǎng)鹽加富；氮磷限制

氮和磷這兩種生源要素最初被認(rèn)為是分別限制海洋生態(tài)系統(tǒng)和淡水生態(tài)系統(tǒng)浮游植物的主要營(yíng)養(yǎng)元素（劉慧等，2002；穆迪等，2012），浮游植物營(yíng)養(yǎng)鹽的限制可以分為絕對(duì)含量限制和相對(duì)含量限制（Satoh et al，2006）。Nelson等通過(guò)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽吸收動(dòng)力學(xué)的研究，提出浮游植物營(yíng)養(yǎng)鹽的絕對(duì)限制性法則，即Si=2 μmol/L，DIN=1 μmol/L，P= 0.1 μmol/L為浮游植物生長(zhǎng)所需的最低閾值（Fisher et al，1992）；Redfield則最早提出了有關(guān)浮游植物營(yíng)養(yǎng)鹽相對(duì)含量限制的概念，即認(rèn)為浮游植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)鹽最適摩爾比為N∶Si∶P=16∶16∶1。海洋陸坡、海盆區(qū)表層海水營(yíng)養(yǎng)鹽含量極低，N、P常常為浮游植物生長(zhǎng)的絕對(duì)限制因子，目前增長(zhǎng)評(píng)估法是研究浮游植物營(yíng)養(yǎng)鹽限制最直觀有效的方法，營(yíng)養(yǎng)鹽加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)是該方法的主要研究手段（Beardall et al，2001）。為了研究南海貧營(yíng)養(yǎng)海區(qū)限制浮游植物生長(zhǎng)的因素，部分學(xué)者同樣進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)原位加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，如Chen等（2004）實(shí)驗(yàn)的結(jié)果指出南海貧營(yíng)養(yǎng)海盆海區(qū)浮游植物受到單一的氮限制，加富氮源后浮游植物在第5天生長(zhǎng)達(dá)到最大值，葉綠素含量超過(guò)1 mg/m3；Xu等（2008）在南海海盆區(qū)進(jìn)行的加富實(shí)驗(yàn)則指出加富營(yíng)養(yǎng)鹽后，浮游植物僅在同時(shí)添加氮磷組和同時(shí)添加氮磷硅組中出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，加富第5 d浮游植物生物量達(dá)到最大值。對(duì)于南海貧營(yíng)養(yǎng)海區(qū)浮游植物的營(yíng)養(yǎng)鹽限制問(wèn)題，以往的原位培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)只是根據(jù)總?cè)~綠素的變化而給出氮限制或氮磷共同限制的結(jié)論，但具體的表現(xiàn)形式及不同粒徑種類的浮游植物組分變化的研究則極少。

浮游植物按其粒徑可分為小型（20～200 μm）、微型（2～20 μm）、微微型（0.2～2 μm） （Ning et al，2005）。微微型浮游植物在貧營(yíng)養(yǎng)的海洋環(huán)境中占相當(dāng)大的比重，甚至達(dá)初級(jí)生產(chǎn)力的90%（Chen et al，2011），而聚球藻是表層海水中豐度最高的微微型光合生物。不同粒級(jí)的浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽的需求和響應(yīng)不同，不同的浮游植物對(duì)不同氮源的需求響應(yīng)也不同，僅憑總?cè)~綠素的變化和浮游植物對(duì)硝酸鹽的響應(yīng)結(jié)果并不充分。為了驗(yàn)證南海東北部陸坡海盆海區(qū)浮游植物是否受到單一氮限制或氮磷共同限制，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)加富了3種常見(jiàn)的氮源（NaNO3，（NH4）2SO4，CO（NH2）2）（張?jiān)疲?013；朱艾嘉等，2009），單一添加磷酸鹽（NaH2PO4）和同時(shí)添加氮（NaNO3）磷的組合，同時(shí)取樣觀測(cè)了分粒級(jí)葉綠素，鏡檢微型浮游植物和表層中豐度最高的超微型光合浮游植物聚球藻的變化。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)域

2014年10月20日至2014年11月13日，搭載中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所“實(shí)驗(yàn)3”號(hào)科考船，在南海東北部海域（調(diào)查區(qū)域位于114°E-121°E，20°N-24°N之間，見(jiàn)圖1）進(jìn)行浮游植物及環(huán)境參數(shù)調(diào)查分析，并于4個(gè)陸坡、海盆站位（6、28、31、51號(hào)站位）進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)鹽現(xiàn)場(chǎng)加富實(shí)驗(yàn)。

圖1　南海東北部采樣站位及培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)分布圖（加富培養(yǎng)在6、28、31和51站進(jìn)行）

1.2營(yíng)養(yǎng)鹽加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方法：綜合采樣調(diào)查期間，在船上進(jìn)行了兩組營(yíng)養(yǎng)鹽現(xiàn)場(chǎng)加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，分別使用5 L和500 mL的PC培養(yǎng)瓶（NALGEN）。培養(yǎng)瓶用稀鹽酸浸泡24 h后超純水洗凈，使用前用現(xiàn)場(chǎng)培養(yǎng)海水潤(rùn)洗。取表層海水50 L用200 μm篩網(wǎng)過(guò)濾后分裝到培養(yǎng)瓶中，并取微微型、分級(jí)葉綠素、浮游植物樣品作為加富初始狀態(tài)。培養(yǎng)瓶置于甲板水槽內(nèi)，用流動(dòng)海水浴保持培養(yǎng)介質(zhì)的溫度與現(xiàn)場(chǎng)海水溫度接近。培養(yǎng)以自然日光光照，每天搖動(dòng)培養(yǎng)瓶3-4次以保持氣體溶解量、防止生物聚集（方濤等，2006）。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：現(xiàn)場(chǎng)加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)分別在陸坡海盆海區(qū)進(jìn)行了兩組不同的加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，其中第1組于28站進(jìn)行，第2組分別于6、31、51站進(jìn)行。

加富實(shí)驗(yàn)1：于3個(gè)5L的培養(yǎng)瓶中分別同時(shí)加入硝酸鹽和磷酸鹽，氮磷比按照Redfiled比例（Agawin etal，2004），硝酸鹽的終濃度為8 μmol/L，磷酸鹽的終濃度為0.5μmol/L，培養(yǎng)時(shí)間為10 d。

加富實(shí)驗(yàn)2：分別在6、31、51號(hào)3個(gè)海盆陸坡區(qū)域的站位進(jìn)行如下6種組合的加富培養(yǎng)：1.對(duì)照組（control），2.添加硝酸鹽鹽組（+Nitrite），3.添加氨氮組（+Ammon），4.添加尿氮組（+Urea），5.添加磷酸鹽組，6.同時(shí)添加氮（硝酸鹽）磷組（+N，P）。每組用2個(gè)500 mL的培養(yǎng)瓶加富培養(yǎng)5 d，分別在第1、3、5 d取微微型浮游植物樣品，在5 d取微型浮游植物樣品和分級(jí)葉綠素樣品。

1.3樣品采集及分析

調(diào)查獲得樣品包括分級(jí)葉綠素 [Chl a，即小型（Micro-）、微型（Nano-）、微微型（Pico-）]、營(yíng)養(yǎng)鹽、浮游植物、微微型浮游植物等，現(xiàn)場(chǎng)采樣及進(jìn)行加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的站位如圖1所示。用孔徑為20 μm的尼龍濾膜 （millipore）、3 μm的 PC濾膜（millipore）和0.7 μm的GF/F濾膜（Whatman）逐級(jí)過(guò)濾獲取Chl a樣品,儲(chǔ)存于-20℃，回到實(shí)驗(yàn)室后在低溫避光的條件下將葉綠素濾膜浸泡于10 mL濃度為90%的丙酮中萃取24 h，并用Tunner-Design10熒光計(jì)測(cè)定Chl a濃度。取通過(guò)0.45μm的水樣100 mL保存于-20℃，并用流動(dòng)注射營(yíng)養(yǎng)鹽分析儀AA3測(cè)定硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽。浮游植物樣品取2 L用Lugol’s試劑固定，常溫避光保存，航次結(jié)束后將樣品靜置24 h以上，用虹吸法去除上清液，濃縮樣品，用倒置顯微鏡對(duì)浮游植物進(jìn)行鑒定及計(jì)數(shù)（Hu，1958）。微微型浮游植物樣品每個(gè)站位取3個(gè)平行樣，加富實(shí)驗(yàn)前后各取4個(gè)平行樣，經(jīng)過(guò)濾甲醛（終濃度2%）固定儲(chǔ)存于2 mL凍存管后放入液氮罐保存；樣品分析采用BD Accuri C6流式細(xì)胞儀，通過(guò)流式細(xì)胞儀SSCFL3和FL2-FL3兩個(gè)雙參數(shù)散點(diǎn)圖，測(cè)定原綠球藻、聚球藻和微微型真核浮游植物3類微微型浮游植物的豐度（Chen et al，2011）。溫度、鹽度數(shù)據(jù)由溫鹽深測(cè)量?jī)xCTD（Sea-Bird Electronics，Inc.）現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)定。

2　結(jié)果

2.1生態(tài)參數(shù)

2014年秋季于南海東北部海區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，環(huán)境參數(shù)的分析結(jié)果（圖2）顯示：鹽度的分布大體呈現(xiàn)近岸低遠(yuǎn)海高的特點(diǎn)，其中靠近臺(tái)灣海峽的東北端海區(qū)出現(xiàn)鹽度極低值。溫度的分布與鹽度相似，低值位于東北部近岸海區(qū)。營(yíng)養(yǎng)鹽的高值位于近岸區(qū)域，營(yíng)養(yǎng)鹽的含量尤其是磷酸鹽在高溫高鹽的貧營(yíng)養(yǎng)海區(qū)表層海水含量極低，大部分站位檢測(cè)的結(jié)果低于檢測(cè)限。葉綠素在沿岸區(qū)域東西部各存在一個(gè)高值中心。陸架和海盆區(qū)域表現(xiàn)出統(tǒng)一的高溫、高鹽、極低營(yíng)養(yǎng)鹽、低葉綠素的特點(diǎn)。

調(diào)查海區(qū)中真光層海水Pico-Chl a的平均值貢獻(xiàn)了總Chl a平均值的45.7%，其中陸坡海盆海區(qū)（水深>200 m）這一比例高達(dá)79.5%，Pico-Chl a由微微型浮游植物貢獻(xiàn)，其中表層中豐度最高的微微型光合浮游植物為聚球藻。進(jìn)行加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的站位的初始生態(tài)參數(shù)如表1所示，海盆陸架區(qū)域的4個(gè)站位的生態(tài)參數(shù)結(jié)果相近，體現(xiàn)了高溫高鹽貧營(yíng)養(yǎng)低葉綠素的特點(diǎn)，初始狀態(tài)各站位分級(jí)葉綠素的含量、比例相近，Micro-Chl a濃度為0.004 6～ 0.007 6 mg/L，貢獻(xiàn)了總?cè)~綠素的4.9%～7.5%，Nano級(jí)葉綠素濃度為0.013～0.018 mg/L，貢獻(xiàn)率為13.2%～19%，Pico級(jí)葉綠素濃度為0.071～0.096mg/L，貢獻(xiàn)率為73%～82%。

2.2Chl a對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽加富實(shí)驗(yàn)的響應(yīng)結(jié)果

在28站進(jìn)行了兩個(gè)10 d同時(shí)添加氮磷的加富培養(yǎng)，培養(yǎng)過(guò)程中觀察活體葉綠素?zé)晒猓↖n Vivo Fluorescence）的變化。加富后活體葉綠素?zé)晒庵祻牡? d開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，5 d或6 d達(dá)到峰值之后開(kāi)始下降（圖3A）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選擇5 d作為取樣時(shí)間在6，31，51站進(jìn)行加富培養(yǎng)。培養(yǎng)5 d后的葉綠素與初始葉綠素比較的結(jié)果如圖3（B1-B3）所示，在同時(shí)添加氮、磷的實(shí)驗(yàn)組中，3個(gè)站位的葉綠素含量均顯著高于對(duì)照組，培養(yǎng)結(jié)束時(shí)葉綠素含量均超過(guò)了0.6 mg/L，其中51站高于31站高于6站（分別為2.8、1.4和0.7mg/L）。31站和51站各加富組的結(jié)果相似，其中添加氮源的各個(gè)實(shí)驗(yàn)組相對(duì)于對(duì)照組有所增長(zhǎng)，添加磷酸鹽組均未發(fā)生顯著變化。6站加富后生物量增長(zhǎng)的幅度相對(duì)其他兩個(gè)站位最低，其中添加硝酸鹽組生物量未發(fā)生顯著變化，而單一添加磷酸鹽、氨氮和尿氮后出現(xiàn)程度相當(dāng)?shù)脑鲩L(zhǎng)。

圖2　南海東北部表層海水的環(huán)境生態(tài)參數(shù)（溫度（temperature），鹽度（salinity），營(yíng)養(yǎng)鹽氮（NO2+NO3）及浮游植物葉綠素（Chl a）

表1　加富實(shí)驗(yàn)站位生態(tài)參數(shù)初始值

分級(jí)葉綠素對(duì)氮磷加富響應(yīng)的結(jié)果與總?cè)~綠素的響應(yīng)結(jié)果存在差異，各級(jí)葉綠素變化的結(jié)果如圖4所示。3個(gè)站位同時(shí)添加氮磷的實(shí)驗(yàn)組，各級(jí)葉綠素均顯著增長(zhǎng)，但是加富前后三級(jí)Chl a的比例發(fā)生了很大變化：同時(shí)添加氮磷組的3個(gè)站位Pico-Chl a所占的比例相對(duì)于初始狀態(tài)有所降低，占總?cè)~綠素的49%～52%；Nano-Chl a比例有所增加；Micro-Chl a比例僅31站有所增加,達(dá)總Chl a的19%，其他兩站未發(fā)生大的變化。31、51站加富前后Micro-Chl a發(fā)生了相似的變化，添加氮源組和同時(shí)添加氮磷組Micro-Chl a均超過(guò)0.1 mg/L，表現(xiàn)出顯著的氮促進(jìn)。而6站Micro-Chl a則在單一添加磷酸鹽組和同時(shí)添加氮磷組中發(fā)生顯著增長(zhǎng),超過(guò)0.04 mg/L。Micro-Chl a對(duì)總Chl a的貢獻(xiàn)最小，不足以明顯的影響總?cè)~綠素。各加富實(shí)驗(yàn)站位Nano-和Pico-Chl a的變化與總Chl a的變化相似，同時(shí)添加氮磷組均發(fā)生顯著增長(zhǎng)，同時(shí)加富氮、磷后3個(gè)站位Nano-和Pico-兩級(jí)葉綠素均超過(guò)0.3 mg/L，其中51站增長(zhǎng)最多，Nano-和Pico-Chl a均超過(guò)了1 mg/L。另外，單一添加磷酸鹽培養(yǎng)的6站Chl a出現(xiàn)一定增長(zhǎng)，Nano-Chl a增長(zhǎng)至0.045 mg/L，Pico-Chl a增長(zhǎng)至0.1 mg/L；而31、51站則表現(xiàn)出一定的氮促進(jìn)，單一添加氮源后31站Nano-Chl a增長(zhǎng)至0.135 mg/L以上（0.135～ 0.16 mg/L），Pico-Chl a增長(zhǎng)至 0.129 mg/L以上（0.129～0.294 mg/L），51站 Nano-Chl a增長(zhǎng)至0.05 mg/L以上（0.05～0.086 mg/L），Pico-Chl a增長(zhǎng)至0.064 mg/L以上（0.064～0.146 mg/L）。

圖3　28站培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)浮游植物現(xiàn)場(chǎng)葉綠素?zé)晒庵档淖兓ˋ），6、31、51站加富前后總?cè)~綠素（Chl a）的變化（B1-B3）

圖4　6站、31站和51站加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)分級(jí)Chl a的變化,（a-c） Micro級(jí)葉綠素的變化，（d-f）Nano級(jí)葉綠素的變化，（g-i）Pico級(jí)葉綠素的變化。

2.3微型浮游植物種類及豐度對(duì)加富實(shí)驗(yàn)的響應(yīng)

經(jīng)鏡檢發(fā)現(xiàn)，加富前后微型浮游植物的種類組成及優(yōu)勢(shì)類群發(fā)生顯著的變化，主要種類豐度的變化結(jié)果見(jiàn)表2-4。顯微鏡觀察可見(jiàn)微型浮游植物豐度的變化與Nano-Chl a的變化趨勢(shì)相近，3個(gè)站位在同時(shí)添加氮磷組中微型浮游植物豐度均出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，其中31站、51站同時(shí)添加氮磷后硅藻成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，繞孢角毛藻Chaetoceros cinctus、小細(xì)柱藻 Leptocylindrus minimus和中華根管藻 Rhizosoleniasinensis成為主要的組成種。6號(hào)站同時(shí)添加氮磷組的主要組成種除上述3種外，扁豆原甲藻Prorocentrum lenticulatum、海鏈藻Thalassiosira sp.和原甲藻Prorocentrum sp.也出現(xiàn)一定增長(zhǎng)。31站、51站添加不同氮源的實(shí)驗(yàn)組浮游植物豐度同樣出現(xiàn)了增長(zhǎng)，且?guī)缀跞渴枪柙?，微型浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化顯示添加氮源促進(jìn)了繞孢角毛藻Chaetoceros cinctus、 根 狀 角 毛 藻Chaetocerosradicans和中華根管藻Rhizosolenia sinensis的顯著增長(zhǎng)。6站不同于31站和51站，單一添加氮源或磷源的實(shí)驗(yàn)組微型浮游植物豐度未出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)。

2.4聚球藻對(duì)加富實(shí)驗(yàn)的響應(yīng)

聚球藻豐度隨加富培養(yǎng)時(shí)間變化的結(jié)果如圖5。加富后51站出現(xiàn)不同程度的下降，6站和31站同時(shí)添加氮磷組出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，其中6站添加磷酸鹽組也促進(jìn)了聚球藻的生長(zhǎng)。同時(shí)加富氮磷組聚球藻相對(duì)于其他各組豐度雖然增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)的程度不及Pico-Chl a的增長(zhǎng)。

表2　6站加富培養(yǎng)前后主要組成種（0為加富前，1-6分別代表對(duì)照組、加硝氮組、加尿氮組、加氨氮組、加磷組、同時(shí)加氮磷組）

表3　31站加富前后主要組成種（0為加富前，1-6分別代表對(duì)照組、加硝氮組、加尿氮組、加氨氮組、加磷組、同時(shí)加氮磷組）

（0為加富前，1-6分別代表對(duì)照組、加硝氮組、加尿氮組、加氨氮組、加磷組、同時(shí)加氮磷組）

圖5　加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)聚球藻豐度隨時(shí)間的變化

3　討論

3.1浮游植物營(yíng)養(yǎng)鹽限制及表現(xiàn)形式

對(duì)于貧營(yíng)養(yǎng)的南海開(kāi)闊海區(qū)，許多研究結(jié)果指出氮是限制浮游植物生長(zhǎng)的因素，如南海南部海域夏季普遍存在潛在氮限制（車(chē)宏等，2012），氮是南太平洋亞熱帶海區(qū)和南海的重要限制營(yíng)養(yǎng)鹽（唐松，2010）?，F(xiàn)場(chǎng)加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)是揭示浮游植物營(yíng)養(yǎng)鹽限制最直觀的方法，Chen等（2004）現(xiàn)場(chǎng)加富培養(yǎng)的結(jié)果指出氮驅(qū)動(dòng)了海盆區(qū)浮游植物的生長(zhǎng)，加富后單獨(dú)添加硝酸鹽組和同時(shí)添加氮磷組浮游植物在第5 d達(dá)到最大值，超過(guò)1 mg/L，添加硝酸鹽組葉綠素超過(guò)了同時(shí)添加氮磷組葉綠素的60%。陳露等在南沙進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)得到了與Chen等類似的結(jié)果，指出氮是限制南沙海區(qū)浮游植物生長(zhǎng)的首要限制因子。Xu等（2008）在南海貧營(yíng)養(yǎng)的開(kāi)闊海盆海區(qū)同樣進(jìn)行了一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果指出培養(yǎng)4 d后同時(shí)添加氮磷組和同時(shí)添加氮磷硅組浮游植物生物量顯著增長(zhǎng)達(dá)到最大值，其他添加組無(wú)顯著變化，浮游植物受到氮和磷的共同限制。本研究于南海陸坡海盆海區(qū)選取4個(gè)站位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加富培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)得到了一些與以往一致的結(jié)果，28站進(jìn)行的同時(shí)添加氮磷的實(shí)驗(yàn)顯示加富后5 d后浮游植物生長(zhǎng)達(dá)到最大值，其他3個(gè)站位同時(shí)添加氮磷組培養(yǎng)5 d后浮游植物均發(fā)生了顯著增長(zhǎng)，浮游植物總?cè)~綠素超過(guò)了0.7 mg/L（6站、31站、51站分別達(dá)到0.74、1.39、2.87 mg/L）。與以往報(bào)道不同的是，沒(méi)有出現(xiàn)單一添加氮源后浮游植物出現(xiàn)相當(dāng)于同時(shí)添加氮磷的增長(zhǎng)。31、51站單一添加氮源浮游植物出現(xiàn)了一定程度的增長(zhǎng)，其中31站單一添加氮源組平均葉綠素達(dá)到同時(shí)添加氮磷組的 36.5%，51站這一比例為 12%。Smaydade指出浮游植物通常受到幾種營(yíng)養(yǎng)鹽的限制，但限制強(qiáng)度各不相同。遠(yuǎn)海浮游植物氮磷共同限制也得到了一些研究者的認(rèn)可，對(duì)此的機(jī)理解釋是表層海水中氮磷的含量都很低，氮磷對(duì)于浮游植物的可利用性接近平衡，因此表現(xiàn)出氮磷共同限制。在遠(yuǎn)海環(huán)境中磷酸鹽對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的限制同樣引起了部分學(xué)者的重視，馬尾藻海表層海水中磷酸鹽濃度范圍在0.2～1 nmol/L，極低的磷造成了浮游植物生長(zhǎng)的磷限制（Wu et al，2000）。31、51站單獨(dú)添加磷酸鹽組，浮游植物相對(duì)于對(duì)照組沒(méi)有發(fā)生顯著變化。有研究指出浮游植物氮的可利用性會(huì)影響其吸收獲取磷的能力（Perini et al，2014）。另外加富后Nano-Chl a所占的比例發(fā)生了明顯的增長(zhǎng)，而Pico級(jí)葉綠素所占的比例則出現(xiàn)降低，不同粒徑浮游植物同樣受到營(yíng)養(yǎng)鹽限制的強(qiáng)度也不同，Pico級(jí)浮游植物由于較小的粒徑更適宜生活在貧營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境，粒徑較大的Nano級(jí)浮游植物受到更強(qiáng)的限制加富后增長(zhǎng)的幅度更大。本研究的結(jié)果證實(shí)了貧營(yíng)養(yǎng)的南海海區(qū)浮游植物的生長(zhǎng)受到氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的限制，其中營(yíng)養(yǎng)鹽氮的限制比磷更明顯，處于營(yíng)養(yǎng)鹽限制的浮游植物加富不同氮源后發(fā)生了一定的增長(zhǎng)。

3.2不同站位浮游植物對(duì)加富響應(yīng)的差異

營(yíng)養(yǎng)鹽加富培養(yǎng)后，浮游植物在陸坡海盆區(qū)域站位（6、31、51站）的響應(yīng)方式存在一些異同。其中51站、31站各分級(jí)葉綠素在加富前后變化相似，單一添加氮源一定程度促進(jìn)了各級(jí)浮游植物增長(zhǎng)，其中Micro級(jí)葉綠素含量顯著增加。不同于51和31站，6站添加硝酸鹽的實(shí)驗(yàn)組各分級(jí)葉綠素均未發(fā)生增長(zhǎng)，而磷酸鹽一定程度促進(jìn)了浮游植物增長(zhǎng)，尤其是Micro級(jí)葉綠素。一方面，不同海域環(huán)境中的浮游植物群落的差異性導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)限制的差異。另外，攝食壓力的不同和復(fù)雜的水動(dòng)力、鹽度、光照等也會(huì)造成浮游植物群落結(jié)構(gòu)的不同（孫曉慶等，2008），從而導(dǎo)致浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽加富響應(yīng)的差異。31站、51站與6站表層海水的生態(tài)環(huán)境、浮游植物群落組成相似，微型浮游植物對(duì)氮源的響應(yīng)相對(duì)明顯，加富氮（單一加氮源和同時(shí)添加氮磷）后繞孢角毛藻Chaetoceros cinctus、小細(xì)柱 藻 Leptocylindrus minimus和 中 華 根 管 藻Rhizosolenia sinensis大量增長(zhǎng)，成為主要的組成種。中尺度渦旋可能將珠江沖淡水推至外海影響6站的生態(tài)環(huán)境（石曉勇等，2014），因此磷酸鹽對(duì)浮游植物的限制作用相對(duì)較強(qiáng)。且6站同時(shí)添加氮磷組浮游植物的群落結(jié)構(gòu)的變化與31站、51站不同，甲藻的種類和比例更高。

3.3微微型浮游植物的貢獻(xiàn)

聚球藻是南海東北部表層海水中豐度最高的微微型光合浮游植物（Chen et al，2011），同時(shí)添加氮磷組后，雖然相對(duì)其他類群有所增加，但是增加的量不足以解釋Pico-Chl a的變化，春秋兩個(gè)季節(jié)利用流式細(xì)胞儀對(duì)南海東北部微微型浮游植物檢測(cè)的結(jié)果也充分說(shuō)明了這一點(diǎn)，盡管海水淺層聚球藻的豐度很高，微微型真核浮游植物的豐度很低，但后者貢獻(xiàn)了50%以上Pico-碳生物量。另外，異養(yǎng)細(xì)菌的豐度一般比微微型光合浮游植物的豐度高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，因此Pico級(jí)葉綠素的顯著變化很可能是由于微微型真核生物及其他微型生物貢獻(xiàn)的。

4　結(jié)論

（1）南海海盆陸坡區(qū)域浮游植物加富氮磷培養(yǎng)后5 d左右出現(xiàn)峰值，31、51站表現(xiàn)出氮磷的共同限制，氮限制的強(qiáng)度強(qiáng)于磷限制；加富氮源促進(jìn)了浮游植物一定程度的增長(zhǎng)而不同氮源添加組間的差別不大，6站生態(tài)環(huán)境、浮游植物群落結(jié)構(gòu)不同于31、51站，磷酸鹽的限制相對(duì)更強(qiáng)。

（2）不同粒級(jí)的浮游植物對(duì)氮磷的響應(yīng)差異較大，31、51站Micro級(jí)浮游植物易表現(xiàn)出對(duì)氮源添加的顯著促進(jìn)，6站Micro級(jí)浮游植物表現(xiàn)出顯著地磷促進(jìn)。浮游植物顯微鏡計(jì)數(shù)的結(jié)果與Nano-Chl a變化趨勢(shì)類似。

（3）遠(yuǎn)海浮游植物生物量主要的貢獻(xiàn)者微微型浮游植物，加富培養(yǎng)后微微型浮游植物對(duì)總?cè)~綠素的貢獻(xiàn)比例降低，粒徑較小的微微型浮游植物更適宜生活在貧營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境，相對(duì)于微型和小型浮游植物受到營(yíng)養(yǎng)鹽的限制較小。聚球藻是南海調(diào)查海區(qū)表層海水中豐度最高的微微型浮游植物，但是對(duì)表層海水Pico-Chl a的貢獻(xiàn)除了聚球藻外，微微型真核和異養(yǎng)細(xì)菌等也有很大的貢獻(xiàn)。

致謝：感謝 “實(shí)驗(yàn)三”號(hào)全體成員給予的支持，特別感謝林秋艷老師對(duì)于微型浮游植物種類鑒定的幫助。

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（本文編輯：袁澤軼）

Effects of nutrients on phytoplankton growth in the oligotrophic waters of north-eastern South China Sea

LI Jia-jun1，2,TAN Ye-hui2,ZHOU Lin-bin2,JIANG xin1，2,ZHAO Chun-yu1，2
（1.Key Laboratory of Marine Bio-resourses Sustainable Utilization,South China Sea Institute of Oceanology,Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301,China;2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China）

To investigate the effects of nitrogen(N)and phosphorus(P)on the growth of phytoplankton,nutrient enrichment bioassays were carried out on board during the cruise of"Shiyan III"in October 2014.In this study,we conducted enrichment experiments at four oceanic stations with different forms of N or mixed N and P.Here,the response of dominant phytoplankton species and size-fractionated Chl a to the addition of different nitrogen species and phosphate were studied. The results showed that phytoplankton increased significantly after the addition of N and P,and reached the maximum about on the fifth day,and the chlorophyll-a(Chl a)concentration increased from about 0.1 mg/l to more than 0.6mg/l.Whereas Synechococcus(Syn)did not increase as much as Pico-Chl a after the enrichment of N and P.At station 31 and 51,phytoplankton also increased(36.5%and 12%)in the groups adding N alone by much less than that of adding mixed N and P. Additionally,there was little difference in forms of N.Station 6 was different from others both in the environment and community structure,where P alone promoted the growth of phytoplankton.After nutrient enrichment phytoplankton succession occurred and phytoplankton species were dominated by diatoms,especially in the group enriched with mixed Nand P.The dom-inantspeciesincluded Chaetoceros cinctus，Leptocylindrus minimus andRhizosoleniasinensis.

South China Sea;phytoplankton;nutrient enrichment;nitrogen and phosphate limitation

Q945.31；P737.4+4

A

1001-6932（2016）05-0562-09

10.11840/j.issn.1001-6392.2016.05.010

2015-07-16；

2015-11-01

中國(guó)科學(xué)院海洋專項(xiàng)（XDA11020200）；農(nóng)業(yè)行業(yè)專項(xiàng)（201403008）；國(guó)家自然科學(xué)基金（41276162）；科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)項(xiàng)目（2012FY112400；2013FY111200）。

李佳?。?990-），男，博士，主要從事海洋生態(tài)方面的研究。電子郵箱：00lijiajun00@163.com。

譚燁輝，研究員。電子郵箱：tanyh@scsio.ac.cn。