盧鈺博，于 瀟，李希磊，崔龍波

(煙臺(tái)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264005)

養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)地處于煙臺(tái)四十里灣，后者是一個(gè)耳狀半封閉式海灣，沿岸有辛安河等多條河流注入，是北黃海的一處重要淺海養(yǎng)殖區(qū)[1]。浮游藻類作為海水生態(tài)系統(tǒng)中重要的初級(jí)生產(chǎn)者[2]，具有生活周期短和對(duì)環(huán)境變化敏感等特點(diǎn)，是評(píng)價(jià)水體營養(yǎng)等級(jí)的重要指示生物[3]，其群落結(jié)構(gòu)能較好地反映水生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)狀況。如肘狀針桿藻(Synedraulna)等藻類只能生存于高溶解氧水體，并于清潔水體中大量繁殖；而綠色裸藻(Euglenaviridis)、小顫藻(Oscillatoriatenuis)等只能在低溶解氧條件下生存，當(dāng)其成為優(yōu)勢種時(shí)，預(yù)示著水體污染嚴(yán)重[4]。當(dāng)大量的陸源輸入導(dǎo)致氮、磷濃度過高時(shí)會(huì)出現(xiàn)浮游藻類過度繁殖的情況，易引發(fā)赤潮[5]。王文君[6]對(duì)2014年四十里灣暴發(fā)的海洋卡盾藻赤潮進(jìn)行分析，證明過高的氮營養(yǎng)鹽濃度是此次赤潮發(fā)生的關(guān)鍵因子。而浮游藻類對(duì)于氮、磷具有吸收能力[7]，可以凈化水體，有助于扇貝生長。此外，浮游藻類還是養(yǎng)殖扇貝的重要餌料，張莉紅[8]對(duì)桑溝灣養(yǎng)殖扇貝的食性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)扇貝主要攝食的藻類為硅藻和甲藻。王妍等[9]對(duì)煙臺(tái)四十里灣的調(diào)查表明浮游藻類優(yōu)勢種在夏季以硅藻-甲藻-褐胞藻聯(lián)合為主，其余季節(jié)主要以硅藻為主，符合養(yǎng)殖扇貝的食性。因此，養(yǎng)殖海域浮游藻類的組成結(jié)構(gòu)和密度的檢測對(duì)于該海域生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測以及扇貝的合理養(yǎng)殖具有重要意義。文章對(duì)養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)的浮游藻類進(jìn)行了為期7個(gè)月的調(diào)查，以期為該海域扇貝養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間與地點(diǎn)

于2018年5—11月(海灣扇貝養(yǎng)殖周期)每月中旬對(duì)養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行采樣檢測。采樣地點(diǎn)按實(shí)際扇貝養(yǎng)殖區(qū)的位置設(shè)定，根據(jù)離海岸的遠(yuǎn)近劃分出低區(qū)、中區(qū)和高區(qū)，其中離海岸近的位置為低區(qū)，離海岸遠(yuǎn)的地方為高區(qū)。根據(jù)養(yǎng)殖海域的位置不同，共設(shè)計(jì)了低、中、高三個(gè)采樣海域，記為M1～M3(圖1)，每個(gè)海域設(shè)4個(gè)平行采樣位點(diǎn)，取每個(gè)平行點(diǎn)的表層與底層水等量混合記為一個(gè)水樣。

1.2 樣品采集與檢測方法

采用有機(jī)玻璃采水器于采樣位點(diǎn)采取水樣。溫度(T)、鹽度(S)、溶解氧(DO)和pH由美國奧立龍水質(zhì)分析儀于現(xiàn)場檢測。無機(jī)氮(DIN)、無機(jī)磷(DIP)和化學(xué)需氧量(COD)的檢測按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》第4部分[10]進(jìn)行。對(duì)于浮游藻類的檢測，每海域采集1 L混合水樣，加入15 mL魯格氏液，搖勻，靜置24～48 h后濃縮至30～50 mL，濃縮樣品于0.1 mL浮游生物計(jì)數(shù)框在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行浮游藻類的分類與計(jì)數(shù)，藻類鑒定[11]依據(jù)《中國海藻志》和《水生生物學(xué)》。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

浮游藻類密度的計(jì)算采用《海洋監(jiān)測規(guī)范》[10]濃縮計(jì)數(shù)法(N′)，其計(jì)算公式為：

N′=nV′/VV″

(1)

物種多樣性指數(shù)的計(jì)算采用Shannon-Winner 多樣性指數(shù)(H′)[12]，其計(jì)算公式為：

(2)

均勻度的計(jì)算采用Pielou指數(shù)(J)[13]，其計(jì)算公式為：

J=H′/log2S

(3)

物種豐富度采用Margalef指數(shù)(dma)[14]，其計(jì)算公式為：

dma=(S-1)LnN

(4)

浮游藻類優(yōu)勢度的計(jì)算采用Mc-Naughton指數(shù)(Y)[15]，其計(jì)算公式為：

Y=(ni/N)fi

(5)

式(1)～(5)中，n為取樣計(jì)數(shù)得到的細(xì)胞數(shù)(個(gè))，V′為樣品濃縮體積(mL)，V為樣品原體積(mL)，V″為取樣計(jì)數(shù)體積(mL)，Pi為第i種個(gè)體數(shù)與樣品中總個(gè)體數(shù)的比值(ni/N)，S為樣品中種類的總數(shù)，fi為該種在各樣品中出現(xiàn)的頻率。

利用Canoco5.0軟件對(duì)各月份的浮游藻類優(yōu)勢種與環(huán)境因子之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游藻類的群落組成

2018年在養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)檢測出的浮游藻類共有5門34屬60種，其中以硅藻門和甲藻門為主，所占比例分別為74.58%和13.56%(圖2)。硅藻門21屬44種，甲藻門5屬8種，綠藻門4屬4種，金藻門3屬3種，隱藻門1屬1種(表1)。硅藻門中角毛藻屬和菱形藻屬的種類最多，所占比例分別為22.73%和20.45%(圖2)。

表1 養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)浮游藻類組成

2.2 浮游藻類的數(shù)量變化

養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)浮游藻類數(shù)量變化范圍：M1海域?yàn)?1.42～87.36)×104個(gè)/L，M2海域?yàn)?1.15～154.80)×104個(gè)/L，M3海域?yàn)?1.92～175.08)×104個(gè)/L。3個(gè)海域浮游藻類5—11月變化趨勢相似(圖3)，總體呈先升后降趨勢，其中6月數(shù)量最多，11月數(shù)量最少，在9月出現(xiàn)小峰值。

2.3 浮游藻類的優(yōu)勢種

選取優(yōu)勢度Y>0.02的物種為優(yōu)勢種[17]，在不同月份中共檢測出的優(yōu)勢種有5門22種(表2)，以硅藻門和金藻門為主。等鞭金藻與單鞭金藻在5、10和11月為主要優(yōu)勢種；6月的優(yōu)勢種只有柔弱幾內(nèi)亞藻，其他月份的優(yōu)勢種主要為硅藻門的扁面角毛藻、柔弱偽菱形藻、丹麥細(xì)柱藻和中肋骨條藻。

表2 養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)浮游藻類的優(yōu)勢種及優(yōu)勢度

2.4 浮游藻類群落多樣性特征

養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)浮游藻類Shannon-Winner多樣性指數(shù)的范圍為0.512～3.616，均值為2.181，趨勢為先升后降，在8月出現(xiàn)峰值(表3)。Pielou均勻度指數(shù)的范圍為0.138～1.000，均值為0.703，趨勢與多樣性指數(shù)相似。Margalef物種豐富度指數(shù)的范圍為1.082～4.121，均值為2.041，趨勢為先升后降，在7、8月出現(xiàn)峰值，5月指數(shù)最低。

表3 養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)浮游藻類群落多樣性特征指數(shù)

2.5 浮游藻類的典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)

對(duì)檢測出的浮游藻類優(yōu)勢種(表2)與環(huán)境因子(表4)進(jìn)行典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)。根據(jù)CCA結(jié)果顯示，第一、二排序軸的特征值分別為0.896 3和0.777 9(表5)，累積解釋變異分別為33.32%和62.24%，說明位于CCA排序圖中的前2個(gè)排序軸能在很大程度上反映出這些物種與環(huán)境因子之間的關(guān)系[18]。浮游藻類物種與環(huán)境因子線的位置關(guān)系能反映出兩者的相關(guān)關(guān)系：浮游藻類物種位于環(huán)境因子線所指方向顯示為兩者呈正相關(guān)，反之為負(fù)相關(guān)，浮游藻類物種距離環(huán)境因子線越近顯示彼此關(guān)系越密切，環(huán)境因子線越長顯示其對(duì)附近物種影響越大。總體來看，無機(jī)氮、無機(jī)磷、溫度和鹽度為影響浮游藻類數(shù)量變化的主要影響因子(圖4)。在第2排序軸方向上，無機(jī)氮、無機(jī)磷和溫度與大部分硅藻、甲藻以及部分綠藻的數(shù)量變化呈顯著正相關(guān)，其中無機(jī)氮影響最大。在第1排序軸方向上，斯氏幾內(nèi)亞藻(S21)的數(shù)量變化與pH和化學(xué)需氧量呈正相關(guān)；單鞭金藻(S2)、等鞭金藻(S3)、藍(lán)隱藻(S4)和扁藻(S5)的數(shù)量變化與鹽度呈顯著正相關(guān)，與化學(xué)需氧量呈顯著負(fù)相關(guān)。僅有柔弱幾內(nèi)亞藻(S6)位于右下方，在第1排序軸方向上，該物種與化學(xué)需氧量和pH呈較大的正相關(guān)。

表4 環(huán)境因子的月份變化

表5 典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)的統(tǒng)計(jì)信息

注：圖中物種的編號(hào)與表2中的編號(hào)相對(duì)應(yīng)。

Note：The number of species in the figure corresponded to that of the table 2.

3 討論與結(jié)論

3.1 浮游藻類的群落結(jié)構(gòu)變化

養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)共檢測出的浮游藻類有5門34屬60種，其中硅藻門占據(jù)主要優(yōu)勢，與山東省附近其他海域如萊州灣及榮成等地的藻類組成相似[18-19]。藻類數(shù)量變化總體表現(xiàn)為先升后降的趨勢，其中6月最高，11月最低，變化趨勢與近年來本實(shí)驗(yàn)室對(duì)煙臺(tái)四十里灣的調(diào)查結(jié)果一致[20]。在組成結(jié)構(gòu)上占據(jù)主要地位的硅藻喜低溫，最適溫度為18℃[21]。養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)5、6月的溫度變化范圍為15.64～17.36℃，接近硅藻的最適溫度，因此硅藻在此期間大量繁殖而出現(xiàn)最高峰值。7、8月水溫迅速升高，8月平均水溫甚至達(dá)到26.48℃，超過了硅藻的最佳生長溫度[22]，所以硅藻數(shù)量大幅下降。9月隨著水溫的下降，硅藻開始快速繁殖，因此藻類總體密度出現(xiàn)小高峰。10、11月養(yǎng)殖區(qū)的扇貝體積增大，對(duì)浮游藻類的攝食量增加，攝食速度超過藻類的繁殖速度，因此在11月藻類密度達(dá)到最低值。

養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)5—11月浮游藻類優(yōu)勢種互有更迭，以硅藻門的菱形藻屬和角毛藻屬、金藻門的單鞭金藻和等鞭金藻為主，不過6月藻類的數(shù)量和種類雖然眾多，但卻只有柔弱幾內(nèi)亞藻一種優(yōu)勢種，且?guī)缀踹_(dá)到絕對(duì)優(yōu)勢種，柔弱幾內(nèi)亞藻的大量繁殖對(duì)其他藻類造成競爭抑制。浮游藻類的Shannon-Winner多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)可以判斷該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且數(shù)值越高顯示為越穩(wěn)定[23]。養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)浮游藻類的多樣性指數(shù)幾乎均>1，均勻度指數(shù)幾乎均>0.3，根據(jù)藻類多樣性綜合標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)[24]，該海域的浮游藻類種類較多，分布合理。各指數(shù)雖隨時(shí)間變化有所波動(dòng)，但在養(yǎng)殖期間該海域的群落結(jié)構(gòu)基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)，適宜扇貝生長。

3.2 浮游藻類與環(huán)境因子的關(guān)系

浮游藻類的群落組成和季節(jié)演替受到相關(guān)物理、化學(xué)、生物以及氣候等環(huán)境因子的影響，對(duì)于不同的藻類，起主導(dǎo)作用的環(huán)境因子不同[25-27]。典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)結(jié)果表明無機(jī)氮、無機(jī)磷、鹽度和溫度為養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)浮游藻類群落結(jié)構(gòu)的主要影響因子。其中氮磷營養(yǎng)鹽主要影響大部分的硅藻和甲藻，這是由于硅藻和甲藻的生長繁殖對(duì)于氮磷營養(yǎng)鹽需求巨大[28]，所以氮限制或者磷限制都會(huì)影響它們的生長。但本結(jié)果顯示硅藻門中的柔弱幾內(nèi)亞藻(S6)受氮磷營養(yǎng)鹽的影響不顯著，而受到pH與化學(xué)需氧量影響較大?？赡苁谴藭r(shí)海水中的pH與化學(xué)需氧量適合柔弱幾內(nèi)亞藻的生長。本結(jié)果中溫度是影響浮游藻類數(shù)量變化的主要因子之一，這與以往的研究一致[19，29]，主要是因?yàn)轲B(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)地處中緯地區(qū)，季節(jié)分明，受溫度影響較大。但其中的金藻由于具有廣溫性，受溫度影響不大。張青田等[30]對(duì)等鞭金藻生長影響因子的研究表明鹽度的變化對(duì)等鞭金藻具有極顯著影響，因此養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)的金藻等藻類受鹽度的影響較大。

3.3 浮游藻類與養(yǎng)殖扇貝的關(guān)系

浮游藻類作為海洋生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，除光合作用外，還是養(yǎng)殖貝類的直接餌料，扇貝主要攝食的藻類為硅藻與甲藻[31]。本調(diào)查結(jié)果表明，養(yǎng)馬島扇貝養(yǎng)殖區(qū)的浮游藻類大部分為養(yǎng)殖扇貝的主要攝食藻類，該海域除5月以金藻門的單鞭金藻和等鞭金藻以及隱藻門的藍(lán)隱藻為優(yōu)勢種外，其他月份均以硅藻門和甲藻門為優(yōu)勢種，符合扇貝的飲食習(xí)性。5、6月扇貝幼苗剛剛被投入養(yǎng)殖海域，此時(shí)浮游藻類數(shù)量與種類眾多，有利于前期扇貝的快速生長，同時(shí)扇貝的排泄物被分解為氮、磷營養(yǎng)鹽，又促進(jìn)浮游藻類的生長[32]。但隨著扇貝的不斷生長，由于扇貝的大量攝食和氮、磷限制導(dǎo)致藻類數(shù)量逐漸減少，所以后期海域浮游藻類數(shù)量不足，致使餌料不足，進(jìn)而影響扇貝生長。因此合理規(guī)劃浮筏距離以及每籠扇貝的密度對(duì)于提高扇貝產(chǎn)量具有重要意義。