姜 珊，陳燕珍，曹戈然，陳宦卿，劉希剛

( 國家海洋局 大連海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，遼寧 大連 116015 )

鴨綠江口赤潮監(jiān)控區(qū)海域浮游植物群落

姜 珊，陳燕珍，曹戈然，陳宦卿，劉希剛

( 國家海洋局 大連海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，遼寧 大連 116015 )

研究了2011—2015年鴨綠江口遼寧東港赤潮監(jiān)控區(qū)海域浮游植物群落，并分析了其與各環(huán)境因子之間的相關性。5年共檢出浮游植物3門53屬136種，其中硅藻門40屬107種，甲藻門11屬27種，金藻門2屬2種。各季節(jié)優(yōu)勢種多為赤潮藻，如尖刺偽菱形藻、柔弱角毛藻、中肋骨條藻和丹麥細柱藻等。浮游植物數量通常在春季和秋季出現高峰，在夏季與水溫呈顯著負相關，相關系數-0.696(P<0.01)。與夏季和秋季相比，春季浮游植物群落結構穩(wěn)定性較差，易出現細胞數量和優(yōu)勢度均較高的單一優(yōu)勢種，可見春季—初夏是該海域赤潮易發(fā)季節(jié)。近年來偶見種和暖水種成為優(yōu)勢種的現象指示了外來物種入侵或調查海域環(huán)境的改變。

鴨綠江口；赤潮監(jiān)控區(qū)；浮游植物；環(huán)境因子

海洋浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級生產者，其群落特征是研究海區(qū)其他生態(tài)和環(huán)境問題的基礎[1]。赤潮是指海洋中某些浮游生物(尤指藻類)在一定環(huán)境條件下爆發(fā)性增殖或聚集達到某一水平，引起水色變化或對其他海洋生物產生危害作用的一種生態(tài)異?，F象[2]。隨著遼寧東港海水養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)發(fā)展，該海域的環(huán)境質量和環(huán)境風險愈加受到關注與重視。2000—2015年，東港附近海域發(fā)生有記錄的赤潮7次，面積30～1100 km2，2000年8月和2006年6月爆發(fā)的夜光藻(Noctilucascintillans)赤潮給當地的貝類養(yǎng)殖業(yè)造成了巨大的損失[3-9]。赤潮對水產養(yǎng)殖業(yè)造成的破壞阻礙了海水養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[10]。為了解赤潮的發(fā)生及發(fā)展趨勢，保護海洋生態(tài)環(huán)境，2002年國家海洋局在東港養(yǎng)殖區(qū)附近的鴨綠江口海域設立了赤潮監(jiān)控區(qū)，每年在赤潮發(fā)生時段范圍內[11]進行常規(guī)監(jiān)測。近年來，有關鴨綠江口附近海域浮游植物的研究較多[12-14]，但仍缺乏較長時間尺度內對鴨綠江口海域浮游植物群落的系統(tǒng)研究。筆者根據2011—2015年東港赤潮監(jiān)控區(qū)監(jiān)測數據，分析了浮游植物種類組成、數量分布和群落結構變化等生態(tài)學特征，并探討其與環(huán)境因子的關系，為研究該海域浮游植物長期演變、海洋生態(tài)環(huán)境狀況、赤潮監(jiān)控與防治以及海水養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供基礎資料。

1 材料與方法

東港赤潮監(jiān)控區(qū)位于N 39°44′11″～39°48′7″，E 124°6′55″～124°9′3″范圍內，根據地理位置以及鴨綠江徑流影響，布設6個站位(圖1)。

2011—2015年的5—10月，每月進行2次監(jiān)測，包括水文、氣象、化學及生物等指標，主要有浮游植物細胞數量、水溫、鹽度、化學需氧量、磷酸鹽、無機氮和硅酸鹽。

浮游植物樣品的采集、處理分析和資料整理均按《海洋監(jiān)測規(guī)范 第7部分：近海污染生態(tài)調查和生物監(jiān)測》[15]中的方法執(zhí)行。使用淺水Ⅲ型浮游生物網(內徑37 cm，網口面積0.1 m2，全長140 cm)垂直拖網方式采樣，加入樣品體積5%的甲醛溶液進行固定。樣品的處理與分析采用直接計數法或濃縮計數法，將待計數樣品搖勻，取0.25 mL置于計數框內，在光學顯微鏡下進行種類鑒定和細胞計數。

Shannon-Weaver多樣性指數(H′)計算公式：

式中，S為樣品中的種類總數，Pi為第i種的個體數(ni)與總個體數(N)的比值。

Pielou均勻度指數(J)計算公式：

J=H′/Hmax

式中，H′為前式計算的多樣性指數值，Hmax為log2S，表示多樣性的最大值，S為樣品中的總種類數。

優(yōu)勢度(Y)計算公式：

Y=(ni/N)×fi

式中，N為樣品中的總個體數，ni為樣品中第i種的個體數，fi為該種浮游植物在樣品中的出現概率；以Y≥0.02來確定優(yōu)勢種[16]。

圖1 調查站位[17]

2 結果與分析

2.1 浮游植物種類組成

共檢出浮游植物3門53屬136種(表1)，硅藻40屬107種，占總種數的78.7%；甲藻11屬27種，占總種數的19.8%；金藻2屬2種，占總種數的1.5%。各年份種類組成見圖2。硅藻占大多數，其次為甲藻。硅藻門角毛藻屬(Chaetoceros)最多(35種)，圓篩藻屬(Coscinodiscus)(13種)次之；甲藻門原多甲藻屬(Protoperidinium)和角藻屬(Ceratium)最多，各有6種；金藻門卡盾藻屬(Chattonella)和硅鞭藻(Dictyocha)屬各1種。硅藻和甲藻是調查海域浮游植物的主要組成類群。

其中赤潮藻65種(占種類數的47.8%)，包括44種硅藻，19種甲藻和2種金藻。有3種曾在鴨綠江口及附近海域引發(fā)過赤潮，分別為尖刺偽菱形藻(Pseudo-nitzschiapungens)、中肋骨條藻(Sheletonemacostatum)和夜光藻。

圖2 浮游植物種類組成

種名 拉丁名種名 拉丁名硅藻門波狀輻裥藻 Actinoptychusundulatus輻環(huán)藻Actinocyclussp．愛氏輻環(huán)藻A．ehrenbergiivar．ehrenbergii雙眉藻Amphorasp．冰河星桿藻? Asterionellaglacialis加拉星桿藻? A．kariana輻桿藻Bacteriastrumsp．透明輻桿藻B．hyalinumvar．hyalinum盒形藻Biddulphiasp．長耳盒形藻? B．aurita長角盒形藻B．longicruris活動盒形藻B．mobiliensis高盒形藻 B．regia中國盒形藻? B．sinensis菱面盒形藻B．rhombusf．rhombus大洋角管藻Cerataulinapelagica大角管藻 C．daemon角毛藻Chaetocerossp．窄隙角毛藻? C．affinis卡氏角毛藻C．castracanei深環(huán)溝角毛藻 C．constrictus扁面角毛藻? C．compressus雙脊角毛藻C．costatum旋鏈角毛藻? C．curvisetus丹麥角毛藻C．danicus柔弱角毛藻? C．debilis并基角毛藻C．decipiensf．decipiens密連角毛藻C．densus齒角毛藻?C．denticulatusf．denticulatus冕孢角毛藻? C．diadema雙孢角毛藻? C．didymusvar．didymus羅氏角毛藻C．lauderi勞氏角毛藻? C．lorenzianus日本角毛藻C．nipponica秘魯角毛藻? C．peruvianus窄面角毛藻? C．paradoxus聚生角毛藻? C．socialis圓柱角毛藻C．teres舞姿角毛藻C．saltans暹羅角毛藻? C．siamense扭鏈角毛藻C．tortissimus范氏角毛藻C．vanheurchii棘冠藻Corethroncriophilum圓篩藻Coscinodiscussp．星臍圓篩藻? C．asteroplanusvar．asteroplanus蛇目圓篩藻C．argus中心圓篩藻? C．centralis巨圓篩藻?C．gigasvar．gigas格氏圓篩藻? C．granii強氏圓篩藻C．janischii瓊氏圓篩藻? C．jonesianus具邊圓篩藻C．marginatus虹彩圓篩藻C．oculus-iridis輻射圓篩藻? C．radiatus細弱圓篩藻C．subtilisvar．subtilis威利圓篩藻? C．waillesii小環(huán)藻Cyclotellasp．條紋小環(huán)藻C．striatavar．striata雙壁藻Diploneissp．布氏雙尾藻? Ditylumbrightweillii太陽雙尾藻 D．sol唐氏藻Donkiniasp．短角彎角藻? Eucampiazodiacus長角彎角藻E．cornuta柔弱井字藻 Eunotogrammadebile脆桿藻Fragilariasp．薄壁幾內亞藻?Guinardiaflaccida布紋藻Gyrosigmasp．波羅的海布紋藻G．balticumvar．balticum泰晤士扭鞘藻Helicothecatamesis環(huán)紋婁氏藻Lauderiaannulata丹麥細柱藻? Leptocylindrusdanicus易變石絲藻Lithodesmiumvariabile舟形藻Naviculasp．膜狀舟形藻N．membranacea菱形藻Nitzschiasp．新月菱形藻N．closterium洛倫菱形藻N．lorenziana長菱形藻?N．longissimavar．longissima彎菱形藻 N．sigma具槽直鏈藻? Melosirasulcatavar．sulcata羽紋藻Pinnulariasp．斜紋藻Pleurosigmasp．端尖斜紋藻P．acutumvar．acutum海洋斜紋藻P．pelagicum尖刺偽菱形藻?Pseudo?nitzschiapungens柔弱偽菱形藻 P．delicatissima翼根管藻 Rhizosoleniaalataf．alata翼根管藻印度變型?R．alataf．indica斯托根管藻? R．stolterforthii柔弱根管藻? R．delicatula鈍根管藻半刺變型?R．hebetataf．semispina剛毛根管藻? R．setigera筆尖形根管藻?R．styliformisvar．styliformis優(yōu)美旭氏藻矮小變型Schr?derelladelicatulaf．schr?deri中肋骨條藻?Skeletonemacostatum掌狀冠蓋藻?Stephanopyxispalmeriana塔形冠蓋藻S．turrisvar．turris針桿藻Synedrasp．伏氏海毛藻?Thalassiothrixfrauenfeldii菱形海線藻?Thalassionemanitzschioides海鏈藻Thalassiosirasp．圓海鏈藻? T．rotula太平洋海鏈藻? T．pacifica諾氏海鏈藻?T．nordendki?ldii細弱海鏈藻?T．subtilis蜂窩三角藻Triceratiumfavusf．favus甲藻門亞歷山大藻Alexandriumsp．塔馬亞歷山大藻?A．tamarense叉角藻?Ceratiumfurca紡錘角藻? C．fusus低頂角藻 C．humile卡氏角藻 C．karstenii大角角藻? C．macroceros三角角藻? C．tripos漸尖鰭藻? Dinophysisacuta倒卵形鰭藻?D．fortii新月球甲藻Dissodiniumlunula膝溝藻Gonyaulaxsp．底刺膝溝藻?G．spinifera條紋環(huán)溝藻?Gyrodiniuminstriatum夜光藻?Noctilucascintillans原甲藻Prorocentrumsp．微小原甲藻?P．minimum東海原甲藻?P．donghaiense海洋原甲藻?P．micans原多甲藻 Protoperidiniumsp．扁平原多甲藻? P．depressum灰甲原多甲藻? P．pellucidum圓錐原多甲藻? P．conicum海洋原多甲藻? P．oceanicum五角原多甲藻? P．pentagonum粗梨甲藻 Pyrocystisrobusta錐狀施克里普藻?Scrippsiellatrochoidea金藻門小等刺硅鞭藻? Dictyochafibula海洋卡盾藻? Chattonellamarina

注：*為赤潮種.

2.2 浮游植物生態(tài)類型

根據郭皓[2]對浮游植物的生態(tài)類型分類，可將調查海域所得的浮游植物分為以下幾個類群：

(1)廣溫、廣鹽類群 在調查海域種類較多，分布廣泛，如斯托根管藻、中肋骨條藻和剛毛根管藻。

(2)近岸、沿岸類群 這一類群適鹽范圍相對較低，是調查海域浮游植物主要的類群，部分種類還是季節(jié)性優(yōu)勢種，如尖刺偽菱形藻和旋鏈角毛藻。廣溫型有丹麥細柱藻、旋鏈角毛藻和具槽直鏈藻等；溫帶型有柔弱角毛藻、卡氏角毛藻、太平洋海鏈藻和柔弱根管藻等。

(3)外洋性類群 該類群種類不多，主要有伏氏海毛藻、密連角毛藻和虹彩圓篩藻等。

(4)暖水性類群 近年暖水性類群在調查海域出現的種類漸多，頻率也有所增大，部分種類有時在數量上還會占優(yōu)，如大角管藻是2015年秋季的優(yōu)勢種之一。代表種有長角盒形藻、掌狀冠蓋藻和優(yōu)美旭氏藻矮小變型等。

2.3 浮游植物數量分布和優(yōu)勢種季節(jié)演替

浮游植物細胞數量一直處于動態(tài)變化之中，并呈現出明顯的季節(jié)性：數量高峰多出現在6月和9月；7—8月數量通常較少。各季節(jié)優(yōu)勢種多為赤潮種，如尖刺偽菱形藻、中肋骨條藻、窄隙角毛藻、旋鏈角毛藻和夜光藻等。主要優(yōu)勢種及優(yōu)勢度見表2。

表2 浮游植物主要優(yōu)勢種

由表2可見，尖刺偽菱形藻在春、夏、秋3季均可以成為優(yōu)勢種，特別是2011年5月還引發(fā)了赤潮，導致當年春季只存在這一單一優(yōu)勢種，且優(yōu)勢度極高(0.98)，適宜的氮/磷是這次尖刺偽菱形藻大量增殖的主要原因[18]。

2.4 浮游植物群落多樣性分析

多樣性指數和Pielou均勻度指數計算結果(表3)顯示，同年不同航次間多樣性指數變化非常大，最高值常出現在秋季，最低值出現在春季或夏季，當存在優(yōu)勢度較高的單一優(yōu)勢種時會極大的降低多樣性指數；均勻度指數也在較大范圍內變動，一般秋季均勻度最高，春季種間分布欠均勻，該指數較低。

2.5 浮游植物數量與環(huán)境因子的關系

用統(tǒng)計分析軟件SPSS 22.0將5年中各季節(jié)浮游植物數量與水溫、鹽度、化學需氧量、磷酸鹽、無機氮和硅酸鹽各因子之間進行Pearson相關性分析，發(fā)現浮游植物數量在春、秋季與各因子之間均不存在顯著的相關性；在夏季與水溫呈負相關，相關系數-0.696(P<0.01)，與其他因子不存在顯著的相關性(表4)。Gayoso[19]對阿根廷Bahia Blanca河口浮游植物進行了15年的研究，發(fā)現浮游植物細胞豐度與水溫呈負相關。但在本調查海域，分析結果表明，浮游植物數量與水溫的相關性并不是絕對的，而是有條件的，即水溫在相對較高的范圍內(17～27 ℃)時這種負相關性才有所體現。

表3 群落多樣性指數和均勻度指數

表4 浮游植物數量與環(huán)境因子的Pearson相關性分析

注：**相關性在0.01水平上顯著(雙尾).

3 討 論

3.1 浮游植物群落及變化

東港赤潮監(jiān)控區(qū)5年中共鑒定出3門53屬136種浮游植物，硅藻和甲藻在種類組成上占絕對優(yōu)勢。生態(tài)類型以廣布種和溫帶種為主，有部分外洋種和暖水種。優(yōu)勢種多為海區(qū)常見的赤潮種，如尖刺偽菱形藻、中肋骨條藻和旋鏈角毛藻等。近2年暖水性類群的出現頻率有所增大，個別種類還一度成為了季節(jié)性優(yōu)勢種。偶見種和暖水種成為優(yōu)勢種這一現象可能預示著調查海域浮游植物種群的演替，同時也指示了外來物種的入侵或者環(huán)境的改變。

群落多樣性是表征群落特征和群落穩(wěn)定性的重要參數[20]，本文采用Shannon-Weaver多樣性指數和Pielou均勻度指數對調查海域浮游植物進行了群落多樣性分析。通常，多樣性指數和均勻度指數越高，群落越穩(wěn)定。秋季浮游植物群落多樣性指數和均勻度指數較高，優(yōu)勢種都在3種以上，說明該季節(jié)浮游植物群落結構穩(wěn)定性較好；春、夏季多樣性指數和均勻度指數相對較低，有時會出現絕對優(yōu)勢種，導致群落結構穩(wěn)定性不比秋季。

3.2 浮游植物數量變化與重要赤潮藻分析

浮游植物數量有著明顯的季節(jié)變化規(guī)律，通常在初夏和秋季出現高峰，5年中在5月發(fā)生赤潮1次，在6月接近形成赤潮的基準密度1次，由此推斷春季—初夏可能是該海域的赤潮易發(fā)時段，可在該時段內增加監(jiān)視監(jiān)測頻率。

尖刺偽菱形藻是調查海域出現頻率最高的優(yōu)勢種，并且引發(fā)過赤潮，今后可作為監(jiān)測重點加以關注。

東海原甲藻是我國東南沿海近年來赤潮頻發(fā)的主要原因種之一，在調查海域偶爾可見，但2014年6月上旬其平均數量高達3.6×104個/L，占浮游植物總數的99.4%，與形成赤潮的基準密度(>50×104個/L)[11]僅相差一個數量級，且是當次調查的唯一優(yōu)勢種(優(yōu)勢度為0.99)，而在13 d前的監(jiān)測中并未檢出該種。東海原甲藻的突然出現并且數量激增值得引起注意并分析原因。東海原甲藻不產孢囊，突然出現不會是由于孢囊萌發(fā)所致，更有可能是通過船舶壓艙水的外排釋放出了藻種，然后在適宜的環(huán)境條件下快速生長繁殖而成為優(yōu)勢種。同時監(jiān)測的理化因子為氣溫18.5 ℃、水溫20.4 ℃、鹽度30.1、化學需氧量1.06 mg/L、硅酸鹽0.452 mg/L、磷酸鹽0.011 mg/L、無機氮1.031 mg/L。有研究發(fā)現，東海原甲藻生長繁殖的最適溫度、鹽度分別為18～22 ℃、22～31，同時海水中硝酸鹽的含量對維持東海原甲藻赤潮具有重要作用[21]。此時水溫和鹽度在其最適范圍內；化學需氧量和硅酸鹽含量與上次監(jiān)測相比無明顯變化；磷酸鹽含量為0.0115 mg/L，低于調查海域平均水平；硝酸鹽異常升高(0.949 mg/L，占無機氮總量的92.0%)，使總無機氮含量超過了第四類海水水質標準，氮/磷(199.4)也遠高于Redfield值(16)，赤潮監(jiān)控區(qū)處于磷限制潛在性富營養(yǎng)水平[22]，在未發(fā)現其他環(huán)境因子明顯改變的情況下，這種富營養(yǎng)化狀態(tài)可能支持了東海原甲藻的迅速增殖。

3.3 環(huán)境對浮游植物群落結構的影響

河口海域環(huán)境有著復雜多變的特點，由于鴨綠江徑流的季節(jié)和年度變化，以及潮汐和海流影響，赤潮監(jiān)控區(qū)海域水溫、鹽度和營養(yǎng)鹽等都可以在短時間內發(fā)生劇烈改變，營養(yǎng)狀態(tài)和氮/磷也有較大波動(表5)，并未一直處于富營養(yǎng)化或者某種營養(yǎng)鹽限制的狀態(tài)。不同浮游植物生長繁殖的最適環(huán)境不盡相同，因而隨著環(huán)境因子的改變優(yōu)勢種會發(fā)生演替，進而影響到整個浮游植物的群落結構。

表5 富營養(yǎng)化指數及氮/磷

為進一步了解東港赤潮監(jiān)控區(qū)的浮游植物群落及其時空變化規(guī)律，需要進行長期的調查并深入研究各種影響因子及影響機制，以便科學評估海洋環(huán)境狀況，合理開發(fā)利用海洋資源，實現海水養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。

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PhytoplanktonCommunityinDonggangRed-Tide-MonitoringArea,YalujiangRiverEstuary

JIANG Shan, CHEN Yanzhen, CAO Geran, CHEN Huanqing, LIU Xigang

( Dalian Marine Environmental Monitoring Central Station，State Ocean Administration，Dalian 116015，China )

The phytoplankton community in Donggang red-tide-monitoring area in Yalujiang River estuary was studied using data collected from 2011 to 2015. A correlation analysis of the data with the environmental factors revealed that 136 species were identified in this research, belonging to 3 phyla with 53 genera, including 40 genera and 107 species in Bacillariophyta, 11 genera and 27 species in Pyrrophyta, and 2 genera and 2 species in Chrysophyta. The seasonal dominant species were red-tide algae, includingPseudo-nitzschiapungens,Chaetocerosdebilis,Skeletonemacostatum, andLeptocylindrusdanicus. Cell density peaks were observed in spring and fall with the correlation between the density and water temperature of -0.696(P<0.01). Compared with summer and fall, phytoplankton community structure was likely less stable in spring, and the single dominant species tended to appear with high density and dominance. It is concluded that spring and early summer are the HABs-prone seasons in Donggang red-tide-monitoring area. Warm water and rare species were found at times as dominant species in recent years, indicating that alien species invasion or certain changes in marine environment may have happened in the survey area.

Yalujiang River estuary；red-tide-monitoring area；phytoplankton；environmental factor

10.16378/j.cnki.1003-1111.2017.05.013

2016-08-08；

2016-10-24.

姜珊(1983-)，女，工程師；研究方向：海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與評價. E-mail：js_dalian@126.com. 通訊作者：陳燕珍(1963-)，女，高級工程師；研究方向：海洋環(huán)境監(jiān)測、海洋開發(fā)與管理. E-mail：1002914345@qq.com.

S931.3

A

1003-1111(2017)05-0617-06