姜犁明，趙明忠，徐智煥，楊季芳，董良飛，孫曉欣，徐旭，楊 丹

（1.常州大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇 常州 213164；2.寧波市微生物與環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 寧波 315000；3.浙江萬里學(xué)院 生物與環(huán)境學(xué)院，浙江 寧波 315000；4.國家海洋局 第二海洋研究所，國家海洋局 海洋生態(tài)與生物地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310012）

0 引言

浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，是海洋食物鏈的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)和水環(huán)境有機(jī)物的生產(chǎn)者，浮游植物分布對環(huán)境的變化具有指示作用，其優(yōu)勢種的變化可以反映環(huán)境的變化，對海洋環(huán)境的保護(hù)有重要意義［1］。大亞灣位于珠江口東側(cè)，是一個(gè)半封閉的亞熱帶海灣，也是廣東省重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖基地之一。近20年來，隨著周邊人口增加和沿岸經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，大亞灣的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了較大變化，其水體由貧營養(yǎng)狀態(tài)發(fā)展到中營養(yǎng)狀態(tài)，局部出現(xiàn)富營養(yǎng)化趨勢。在大亞灣的大鵬澳、東山碼頭和啞鈴灣等附近水域，多次發(fā)生過由硅藻、甲藻引發(fā)的赤潮事件［2］。

有關(guān)大亞灣海域浮游植物的報(bào)道，主要是基于網(wǎng)樣或局部海域范圍內(nèi)的常態(tài)海洋生態(tài)調(diào)查結(jié)果［3－6］。環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)——大氣氮、磷沉降對典型河口與湖庫水生態(tài)環(huán)境的影響研究，從大氣氮、磷沉降對典型河口生態(tài)影響的角度出發(fā)，研究了大亞灣海洋生態(tài)環(huán)境對上述影響的響應(yīng)。筆者于2011年10月（代表秋季）和2012年4月（代表春季）在大亞灣海域進(jìn)行水質(zhì)和生態(tài)調(diào)查，對大亞灣浮游植物種類組成、優(yōu)勢種及分布特征進(jìn)行了初步調(diào)查，并選取了12個(gè)理化因子與浮游植物豐度進(jìn)行主成分分析和多元逐步回歸分析，確定該海灣浮游植物分布的主要影響因素，為大氣氮、磷沉降對典型河口——大亞灣生態(tài)環(huán)境的影響研究提供了生態(tài)調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查海區(qū)和采樣站位

在大亞灣（22.53°～22.79°N、114.51°～114.78°E）布設(shè)了12個(gè)浮游植物采樣站位（圖1），采用Garmin公司生產(chǎn)的GPS76全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位，在每個(gè)站位每次連續(xù)作業(yè)2d，進(jìn)行樣品采集與環(huán)境因子監(jiān)測。

圖1 采樣站位示意圖Fig.1 Map of sampling stations

1.2 樣品采集及分析方法

2011年10月（代表秋季）和2012年4月（代表春季）租用漁船對大亞灣浮游植物進(jìn)行采樣調(diào)查，使用有機(jī)玻璃采水器采集表層（水深為5m）水樣。用美國哈希多參數(shù)水質(zhì)測定儀監(jiān)測現(xiàn)場水體的pH值、水溫（ST）、鹽度、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、懸浮物（SS）、硝酸鹽（NO－3－N）、亞硝酸鹽（NO－2－N）、氨氮（NH＋4－N）、磷酸鹽（PO3－4－P）、無機(jī)氮（DIN）（NO－3－N＋NO－2－N＋NH＋4－N）和總磷（TP），對以上指標(biāo)的采集與分析均按照《海洋監(jiān)測規(guī)范第4部分：海水分析》標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其中對營養(yǎng)鹽指標(biāo)的測試，采用國家海洋局第二海洋研究所生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)樣繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線測試。

2個(gè)調(diào)查航次共采集浮游植物水樣24份，每份體積為500mL，每份樣品中分別用體積分?jǐn)?shù)為10%～15%的魯哥氏試劑固定后帶回實(shí)驗(yàn)室，靜置24h，去除上清液，如此反復(fù)多次，最后將水樣濃縮至10cm3，吸取其中的0.1cm3水樣在OLYMPUS顯微鏡下進(jìn)行浮游植物種類鑒定。浮游植物種類優(yōu)勢度的計(jì)算公式［7］為：

式中：ni為第i種的總個(gè)體數(shù)；N為采集樣品中所有物種的總個(gè)體數(shù)；fi為第i種在各站位出現(xiàn)的頻率。Y值大于0.02的種類定為浮游植物優(yōu)勢種。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)測數(shù)據(jù)采用Surfer 8.0軟件進(jìn)行繪圖和插圖制作。用SPSS 17.0軟件進(jìn)行主成分因子分析（PCA），同時(shí)用多元逐步回歸分析方法，以主成分得分為解釋變量，研究環(huán)境因子對浮游植物豐度的影響，以篩選出影響該海區(qū)浮游植物豐度分布的重要環(huán)境因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 種類組成

從2個(gè)調(diào)查航次共采集的24份浮游植物水樣中共鑒定出浮游植物51種（包括變型與變種），隸屬于4門（硅藻門、甲藻門、黃藻門和著色鞭毛藻門）31屬。其中硅藻門浮游植物占優(yōu)勢，為21屬30種，占種類數(shù)的58.82%；甲藻門浮游植物為8屬19種，占種類數(shù)的37.25%；黃藻門和鞭毛藻門浮游植物均為1屬1種，分別各占種類數(shù)的1.96%。大亞灣浮游植物種數(shù)差異的季節(jié)變化比較明顯，秋季，種數(shù)比較高的是硅藻門浮游植物；而春季，種數(shù)比較高的則是甲藻門浮游植物。由于大亞灣為亞熱帶海灣，其浮游植物主要是以沿岸暖水性種類和廣布性種類為主，如赤潮異灣藻Heterosigma akashiwo、中肋骨條藻Skeletonema costatum、剛毛根管藻Rhizosolenia setigera、菱形海線藻Thalssionema nitzschiodes等。按照地理位置劃分，大部分浮游植物屬于近岸類型，如叉狀角藻Ceratium furca、尖刺菱形藻Nitzschia pungens、丹麥細(xì)柱藻Leptocylindrus danicus、剛毛根管藻以及海鏈藻屬和菱形藻屬的一些種類；外海浮游植物種類較少，僅有圓篩藻屬Coscinodiscus sp.和佛氏海毛藻Thalassiothrix frauenfeldii等。

2.2 優(yōu)勢種及其分布特征

秋季，大亞灣浮游植物出現(xiàn)的優(yōu)勢種為赤潮異灣藻、中肋骨條藻、剛毛根管藻、尖刺菱形藻、菱形海線藻（表1），除赤潮異灣藻以外，均隸屬于硅藻門浮游植物。其中赤潮異灣藻占秋季浮游植物總豐度的40.84%，Y值為0.408，是常見的赤潮物種。該藻有毒性，在異常增殖爆發(fā)前需要攝取營養(yǎng)鹽來積蓄能量［8－9］，在各站位該藻均有被檢出，其中S5和S8站位出現(xiàn)該藻的數(shù)量較多，表明該區(qū)域營養(yǎng)鹽含量偏高，在水溫、鹽度和光照等條件適宜時(shí)有可能引發(fā)赤潮。

春季，隨著雨季入灣的營養(yǎng)鹽含量增加，水溫上升，屬于甲藻門的浮游植物如叉狀角藻、微小原甲藻Prorocentrum minimum、梭角藻Ceratium fusus和三角角藻Ceratium tripos大量繁殖，成為春季的浮游植物優(yōu)勢種。叉狀角藻在各個(gè)采樣站位都有分布，其中在范和港（S12站位）該浮游植物豐度最高，為4.70×105個(gè)／dm3，Y 值為0.590。叉狀角藻以自養(yǎng)為主，同時(shí)兼有異養(yǎng)，由于其具有運(yùn)動(dòng)特性，可自主選擇光照適宜和營養(yǎng)豐富的水層生長繁殖，比其它硅藻門浮游植物更易形成赤潮［10］。

表1 大亞灣浮游植物優(yōu)勢種Tab.1 Phytoplankton dominant species composition in Daya Bay

2.3 豐度的平面分布

浮游植物豐度分布具有明顯的季節(jié)變化特征，春季浮游植物豐度高于秋季，且豐度分布的密集中心區(qū)有所差異。大亞灣海域秋、春季浮游植物豐度平面分布分別見圖2和圖3。

2011年秋季各站位浮游植物豐度的變化范圍為1.56×104～8.03×104個(gè)／dm3，平均值為3.95×104個(gè)／dm3。從圖2中可以發(fā)現(xiàn)12個(gè)站位中浮游植物豐度的分布較均勻，僅在S2和S3站位出現(xiàn)了2個(gè)相對高值區(qū)，浮游植物豐度分別達(dá)到了8.03×104和7.48×104個(gè)／dm3，其優(yōu)勢種分別為中肋骨條藻和剛毛根管藻。

2012年春季浮游植物豐度的變化范圍為1.21×104～4.70×105個(gè)／dm3，平均值為7.84×104個(gè)／dm3，從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，12個(gè)站位的浮游植物豐度呈現(xiàn)東岸高于西岸，灣頂高于灣口的分布趨勢。在東北方向出現(xiàn)2個(gè)相對高值區(qū)，其豐度分別為4.70×105和1.09×105個(gè)／dm3，且都是以叉狀角藻為優(yōu)勢種。

總體上，大亞灣海域浮游植物豐度的水平分布有著明顯的季節(jié)差異，同時(shí)春季浮游植物的豐度要高于秋季。

2.4 浮游植物分布的主要影響因素

大亞灣海域2個(gè)航次調(diào)查的表層海水理化指標(biāo)的監(jiān)測結(jié)果如表2所示。

表2 大亞灣海域表層海水各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)Tab.2 Parameters in the surface seawater in Daya Bay

表3為方差極大旋轉(zhuǎn)后提取出特征值大于1的表層海水2個(gè)主成分的因子載荷以及各因子與主成分的相關(guān)性。從12個(gè)環(huán)境因子中提取出的2個(gè)主成分對方差的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到73.40%，較全面地反映了12項(xiàng)環(huán)境因子的特征。其中，第1和第2主成分（PCA1、PCA2）的 貢 獻(xiàn) 率 分 別 為 51.001% 和22.399%。ST、pH值、PO3－4－P和TP在第1主成分（PCA1）中有較高載荷，其相關(guān)系數(shù)絕對值均高于0.899；NO－3－N和DIN在第2主成分（PCA2）上有較高載荷，其相關(guān)系數(shù)均高于0.900（表3）。

表3 表層海水主成分分析結(jié)果：因子載荷和解釋方差Tab.3 Results of principal component analysis of environmental factors：various factors loading and explained variance（surface water）

將大亞灣海域浮游植物豐度與主成分（PCAs）進(jìn)行多元逐步回歸分析，經(jīng)逐步回歸篩選后有1個(gè)主成分（PCA1）進(jìn)入回歸模型，且兩者線性關(guān)系極為顯著（P＜0.000）?；貧w方程為：浮游植物豐度＝23.672＋0.636PCA1（P＜0.000，PCA1為第1主成分的指標(biāo)），通過對以上回歸方程以及PCA1的環(huán)境因子載荷量的分析表明：水溫、pH值、磷酸鹽和總磷是影響大亞灣海域浮游植物分布的主要因素。

3 討論

3.1 浮游植物種類組成的變化

孫翠慈等［11］在對2002年大亞灣4個(gè)季節(jié)的浮游植物調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大亞灣的浮游植物以硅藻門為最多，其次是甲藻門，這與本次調(diào)查的結(jié)果相符。大亞灣浮游植物優(yōu)勢種的組成近年來發(fā)生了很大的變化：1994年春季主要以縊縮角毛藻、細(xì)弱海鏈藻和窄細(xì)角毛藻等為優(yōu)勢種［11］，2002年春季主要以洛氏角毛藻、窄細(xì)角毛藻、標(biāo)志星桿菌和尖刺菱形藻等為優(yōu)勢種，2012年春季主要以叉狀角藻、微小原甲藻、梭角藻和三角角藻為優(yōu)勢種。其中赤潮藻種、毒性藻種有逐年增多的趨勢。近20a來大亞灣海域生態(tài)環(huán)境發(fā)生了變化：水溫的上升比較明顯，加快了某些藻類的生長速度，同時(shí)也反映了生態(tài)系統(tǒng)對人類活動(dòng)的響應(yīng)［12－13］；除水溫之外，營養(yǎng)鹽含量特別是磷和氮以及N／P的變化較大，不同藻類對營養(yǎng)鹽的需求不同［14］，因此營養(yǎng)鹽對浮游植物種類和豐度的變化起了重要的作用。

3.2 豐度分布特征

浮游植物的自主活動(dòng)能力不強(qiáng)，基本上是隨波逐流的，其豐度的變化主要受沿岸流以及營養(yǎng)鹽的影響［15－16］。大亞灣地處亞熱帶，余流為順時(shí)針方向；秋季是東北和西南季風(fēng)的更替期，且受粵東上升流的影響；通常雨水集中在春、夏季，環(huán)境因子季節(jié)性變化明顯［17］。浮游植物豐度秋季較低，春季較高。秋季浮游植物豐度分布與營養(yǎng)鹽分布相關(guān)，且明顯受到人類活動(dòng)的影響，受影響最大的是S2（白壽灣）、S3（啞鈴灣）和S5（茅東灣）站位，白壽灣、啞鈴灣和茅東灣處于大亞灣核電站和經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)之間，受核電站排水、工業(yè)廢水和生活污水大量排入的影響。另外，茅東灣附近還分布著大量的養(yǎng)殖場，加上澳頭東部的網(wǎng)箱養(yǎng)魚和竹筏養(yǎng)貝，周圍人們的涉?；顒?dòng)頻繁，使藻類大量繁殖。春季隨著大亞灣水溫的升高、降雨量的增加、陸源營養(yǎng)鹽和大氣氮、磷沉降的輸入，使浮游植物豐度較高。在S12（范和港）和S1（巽寮港）站位出現(xiàn)的2個(gè)豐度高值區(qū)，主要是由于采樣時(shí)這2個(gè)站位之間發(fā)生了帶狀赤潮，經(jīng)鑒定它主要是由叉狀角藻引起的，其細(xì)胞密度達(dá)4.70×105個(gè)／dm3。

3.3 豐度與環(huán)境因子的相關(guān)性

許多學(xué)者的研究表明［3，18－19］，在藻類適宜的水溫范圍內(nèi)，藻類的生長速度隨著水溫的升高而加快。大亞灣海域浮游植物豐度與水溫呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（R＝0.651，P＜0.001，N＝24）。

馬國紅等［20］的研究發(fā)現(xiàn)，浮游植物生物量與pH值之間呈現(xiàn)一種拋物線關(guān)系，在pH值為7.75～8.75時(shí)，浮游植物的生物量最高；pH值低于7.75時(shí)，浮游植物生物量都會降低。這與2個(gè)航次調(diào)查期間大亞灣浮游植物的豐度分布相一致。大亞灣浮游植物生物量在pH值為7.75～8.75時(shí)最高。而pH值低于7.75，浮游植物生物量較低，且隨著水體pH值的升高，大亞灣浮游植物豐度呈下降趨勢，兩者具有極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（R＝－0.684，P＜0.001，N＝24）。秋季大亞灣水體的pH值平均為7.44，隨著pH值的升高，浮游植物豐度呈下降趨勢，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。而春季大亞灣水體的pH值平均為7.77，這時(shí)浮游植物的豐度較高。

營養(yǎng)鹽是浮游植物賴以生存的主要環(huán)境因子之一，營養(yǎng)鹽的變化直接影響到浮游植物的數(shù)量和分布

狀況［21－22］。王育紅等［23］對山東近岸海灣微型浮游植物的研究發(fā)現(xiàn)，浮游植物豐度與磷酸鹽和無機(jī)氮的相關(guān)性差異顯著。王雨等［24］的研究發(fā)現(xiàn)，浮游植物豐度分布與營養(yǎng)鹽梯度，特別是磷酸鹽的濃度有著極大的相關(guān)性。大亞灣浮游植物豐度與海水營養(yǎng)鹽的相關(guān)分析表明，浮游植物豐度與磷酸鹽呈很好的正相關(guān)關(guān)系（R＝0.827，P＜0.001，N＝24），而與硝酸鹽無明顯相關(guān)關(guān)系（R＝－0.35，P＝0.87，N＝24），這與程小倪等［25］在流沙灣海域的研究結(jié)果相一致。

4 結(jié)論

（1）在大亞灣2個(gè)調(diào)查航次的樣品中，共鑒定出浮游植物51種（包括變型與變種），隸屬于4門（硅藻門、甲藻門、黃藻門、著色鞭毛藻門）31屬。其中硅藻門浮游植物在種類上占優(yōu)勢，為21屬30種；甲藻門浮游植物為8屬19種；黃藻門和鞭毛藻門浮游植物均為1屬1種。大亞灣浮游植物主要以沿岸暖水性種類和廣布性種類為主。

（2）大亞灣浮游植物豐度分布具有明顯的季節(jié)變化，春季浮游植物豐度高于秋季。

（3）大亞灣浮游植物分布與水溫和磷酸鹽均具有明顯的正相關(guān)關(guān)系。水溫、pH值、磷酸鹽和總磷是影響大亞灣海域浮游植物分布的主要因素。

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