孫 潔，孫省利，劉耀謙，陳 灝，張才學(xué)

脫硫海水受納海域浮游橈足類對(duì)環(huán)境因子的群落響應(yīng)

孫 潔，孫省利，劉耀謙，陳 灝，張才學(xué)

（廣東海洋大學(xué)海洋資源與環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東 湛江 524088）

【】研究電廠排水口附近海域周年浮游橈足類群落對(duì)脫硫海水受納海域環(huán)境因子的群落響應(yīng)。2016年4、7、9、12月分別對(duì)湛江自備電廠附近海域的浮游橈足類群落結(jié)構(gòu)及相關(guān)環(huán)境因子進(jìn)行了調(diào)查。共鑒定出浮游橈足類41屬83種和11類幼體，其中四季種類數(shù)為春季27種，夏季31種，秋季47種，冬季43種，分別占浮游動(dòng)物種類數(shù)的18.2%、20.9%、31.9%、29%。種類最多的是大眼劍水蚤屬達(dá)8種，其次為長腹劍水蚤屬7種，唇角水蚤屬5種，隆哲水蚤屬和歪水蚤屬各4種。其中優(yōu)勢(shì)種共有8種，無四季優(yōu)勢(shì)種，3季都為優(yōu)勢(shì)種的有鉗形歪水蚤和太平洋紡錘水蚤。浮游橈足類豐度呈現(xiàn)秋季>夏季>春季>冬季的規(guī)律，大致符合漲潮豐度增加，落潮豐度減小，遠(yuǎn)岸豐度低于近岸的規(guī)律。Sperman相關(guān)性表明，浮游橈足類豐度與夏季pH和溫度呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與夏季鹽度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，且溫鹽是解釋夏季浮游橈足類豐度差異的最佳組合。從4個(gè)斷面分析結(jié)果可知，秋季浮游橈足類分布受斷面影響顯著，秋季斷面pH值差異顯著。

橈足類；群落特征；季節(jié)演替；環(huán)境因子；湛江灣

當(dāng)前，海洋酸化已威脅到了海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康，沿海國家和國際組織對(duì)此高度重視，紛紛制定海洋酸化問題研究計(jì)劃，研究應(yīng)對(duì)海洋酸化和保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境的對(duì)策[1]。海洋酸化改變了海水的化學(xué)環(huán)境，海洋浮游動(dòng)物對(duì)海水酸性環(huán)境的適應(yīng)性比淡水浮游動(dòng)物更敏感[2]。目前有關(guān)海洋酸化的研究多集中于實(shí)驗(yàn)生態(tài)，研究對(duì)象也主要是單個(gè)物種對(duì)酸化的響應(yīng)[3-9]，或短期內(nèi)浮游生物對(duì)酸化的響應(yīng)[10]，缺乏周年開闊海域中浮游橈足類對(duì)海洋酸化的生態(tài)研究。與其它環(huán)境因子又產(chǎn)生何種協(xié)同作用，共同影響著群落的發(fā)展動(dòng)態(tài)，海洋酸化的閾值如何，這些均有待于研究。湛江自備電廠采用脫硫工藝，使鄰近海域海水pH值下降和海水溫度升高的幅度減小，電廠的冷卻水用作脫硫海水或者與脫硫海水一起排放造成附近海域水溫升高，脫硫海水受納海域環(huán)境因子周年變化仍有待研究。本研究通過對(duì)湛江寶鋼自備電廠脫硫海水排放附近海域浮游橈足類群落及環(huán)境因子進(jìn)行周年調(diào)查，研究排水口附近海域浮游橈足類對(duì)環(huán)境因子的群落響應(yīng)，分析浮游橈足類優(yōu)勢(shì)種與受影響水質(zhì)指標(biāo)之間相關(guān)關(guān)系，以期為制定沿海排酸企業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與分析

于2016年4月、7月、9月和12月對(duì)湛江寶鋼電廠脫硫海水受納海域的浮游動(dòng)物及環(huán)境因子等進(jìn)行周年季節(jié)調(diào)查，根據(jù)污水排海輻射擴(kuò)散特點(diǎn)共布設(shè)4條扇形調(diào)查斷面，共18個(gè)站位。斷面I至IV分別距離排水口100、500、1 000、2 000 m（圖1）。浮游動(dòng)物用裝有網(wǎng)口流量計(jì)（網(wǎng)目直徑505 μm）的淺水Ⅰ型浮游生物網(wǎng)自底至表進(jìn)行垂直拖網(wǎng)采集，標(biāo)本以體積分?jǐn)?shù)5%福爾馬林溶液固定保存，室內(nèi)用顯微鏡進(jìn)行分類和計(jì)數(shù)。浮游植物用濃縮計(jì)數(shù)法、Chla用丙酮溶液萃取紫外-可見分光光度法。水溫、鹽度、pH值分別采用溫度計(jì)、Orion130A鹽度計(jì)和Orion3star pH計(jì)現(xiàn)場測(cè)定。

圖1 調(diào)查站位分布

1.2 數(shù)據(jù)處理與分析

1.2.1 豐度 各種豐度以每立方米水體內(nèi)的個(gè)體數(shù)（ind/m3）表示，且用sufer11繪制豐度平面分布圖。

1.2.2 優(yōu)勢(shì)種 橈足類優(yōu)勢(shì)種根據(jù)每個(gè)種優(yōu)勢(shì)度來決定。優(yōu)勢(shì)度，（n/）f，式中n為第種的總生物量；為所有物種的總生物量，f為第種在各站位出現(xiàn)頻率，以＞0.02作為優(yōu)勢(shì)種[11]。

1.2.3 季節(jié)更替率 橈足類四季變化根據(jù)季節(jié)更替率來說明。季節(jié)更替率-1式中為2個(gè)季節(jié)間不相同的物種數(shù)，為2個(gè)季節(jié)總物種數(shù)[11]。

1.2.4 群落結(jié)構(gòu)及環(huán)境因子分析 用SPSS進(jìn)行相關(guān)性分析（Spearman非參數(shù)檢驗(yàn)）和單因素分析（One-Way ANOVA）。分別將四季調(diào)查站位內(nèi)各種橈足類的總豐度由大到小排序，選取占總豐度95%的橈足類作為分析對(duì)象[12]，將作為分析對(duì)象的各站位浮游橈足類豐度進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化（公式為y=lg(x+1)）[13]。用PRIMER V5進(jìn)行斷面浮游橈足類差異性分析（ANOSIM程序）、斷面浮游橈足類貢獻(xiàn)率比較（SIMPER程序）、浮游橈足類豐度和環(huán)境因子組合BIO-ENV和RELATE程序[14]。

2 結(jié)果

2.1 浮游橈足類的種類組成

調(diào)查海域共鑒定出浮游橈足類41屬83種和11類幼體[15-19]，其中春季27種，占18.2%；夏31季種，占20.9%；秋季47種，占31.9%；冬季43種，占浮游動(dòng)物種類數(shù)29%。種類最多的是大眼劍水蚤屬（）達(dá)8種，其次為長腹劍水蚤屬（）7種，唇角水蚤屬（）5種，隆哲水蚤屬（）和歪水蚤屬（）各4種，紡錘水蚤屬（）、胸刺水蚤屬（）、擬哲水蚤屬（）、角水蚤屬（）和簡角水蚤屬（）各3種。

2.2 浮游橈足類豐度的平面分布和季節(jié)變化

One-Way ANOVA分析表明，調(diào)查航次間豐度差異顯著（<0.001），可見調(diào)查海域浮游橈足類豐度呈現(xiàn)明顯季節(jié)波動(dòng)。季節(jié)變化為單峰型，從春季上升至秋季高峰，再下降至冬季低谷。四季浮游橈足類總豐度均值（標(biāo)準(zhǔn)差）分別為17.60（±15.22）、72.76（±41.83）、121.91（±87.08）、5.30（±2.28）ind/m3。春季浮游橈足類漲潮時(shí)的豐度與秋季漲潮時(shí)、夏季落潮時(shí)差異顯著，冬季浮游橈足類漲落潮時(shí)的豐度與夏季落潮時(shí)、秋季漲潮時(shí)均呈顯著性差異。四季落潮期總豐度均高于漲潮期總豐度，各站位總豐度變化趨勢(shì)與總豐度平均值的季節(jié)變化趨勢(shì)相同，均為秋>夏>春>冬（圖2）。

圖2 橈足類豐度平面分布

浮游橈足類四季斷面豐度變化趨勢(shì)相同，即靠近排水口的第I至第IV斷面浮游橈足類豐度逐漸增加。ANOSIM結(jié)果表明，4個(gè)季度中秋季浮游橈足類在4個(gè)斷面的豐度差異顯著（<0.05），浮游橈足類總豐度均值（±SE）分別為29.25（±6.90）、54.74（±9.64）、108.31（±48.31）、41.25（±38.57）ind/m3。其余季節(jié)斷面豐度差異不顯著。

SIMPER程序結(jié)果表明，春季太平洋紡錘水蚤和瘦尾胸刺水蚤4個(gè)斷面中的群落貢獻(xiàn)率分別為80.04%、74.17%、75.21%、62.88%；夏季錐形寬水蚤、紅紡錘水蚤和鉗形歪水蚤4個(gè)斷面的貢獻(xiàn)率分別為79.18%、82.21%、85.49%、74%；秋季鉗形歪水蚤、紅紡錘水蚤、錐形寬水蚤和瘦歪水蚤4個(gè)斷面的貢獻(xiàn)率分別為87.80%、85.73%、58.69%、86.27%；冬季鉗形歪水蚤和太平洋紡錘水蚤4個(gè)斷面的貢獻(xiàn)率分別為95.98%、94.88%、96.73%、95.12%。其中秋季斷面III中出現(xiàn)湯氏長足水蚤群落貢獻(xiàn)率為8.65%。

2.3 浮游橈足類優(yōu)勢(shì)種的季節(jié)演替和豐度變化

調(diào)查海域浮游橈足類優(yōu)勢(shì)種共有8種(表1)，其中無4季優(yōu)勢(shì)種，3季都為優(yōu)勢(shì)種的有鉗形歪水蚤和太平洋紡錘水蚤；2季都為優(yōu)勢(shì)種的有紅紡錘水蚤、錐形寬水蚤和缺刻偽鏢水蚤；瘦尾胸刺水蚤、瘦歪水蚤和湯氏長足水蚤僅作為1個(gè)季度的優(yōu)勢(shì)種，分別是春季、秋季、冬季。相鄰季度優(yōu)勢(shì)種的不同種數(shù)為2 ~ 6種，共同種數(shù)為3 ~ 7種，物種更替率為42.86% ~ 85.71%，其中，秋-冬季的物種更替率最高，達(dá)85.71%，春-夏次之，為83.33%，夏-秋季更替率最低，是42.86%。

表1 調(diào)查海域浮游橈足類優(yōu)勢(shì)種

2.4 橈足類豐度與環(huán)境因子的相關(guān)性和擬合度

調(diào)查海域四季海水pH值排序?yàn)椋合募?春季>冬季>秋季。四季間，夏季（< 0.05、= 3.396）與冬季pH差異顯著（< 0.05、= 9.827），夏季與秋季pH差異極顯著（< 0.001、= 11.044）。夏季和冬季間溫度差異極顯著（< 0.001）。秋冬季間鹽度差異顯著（< 0.05）。環(huán)境因子之間，春、秋和冬季溫度和Chla均呈現(xiàn)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；春季pH與葉綠素之間呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，秋季和冬季的pH與Chla之間均呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)（表2）。

漲落潮斷面I到斷面IV的pH值、溫度、鹽度以及Chla（圖3）。秋季pH值變化明顯，且pH值達(dá)到最低，斷面I至斷面IV的pH值的平均值分別為：7.52、7.89、7.90、7.98。

表2 四季的pH、溫度、鹽度以及Chla均值及標(biāo)準(zhǔn)差

橈足類豐度與pH、溫度、鹽度以及Chla等環(huán)境因子的相關(guān)性（表3）。其中，夏季，橈足類豐度與pH和溫度呈顯著，與鹽度呈極顯著。

表3 浮游橈足類總豐度與pH、溫度、鹽度和Chla相關(guān)性分析

注：“**”表示在=0.01(雙尾)相關(guān)性為極顯著；“*”表示在=0.05(雙尾)相關(guān)性為顯著；Note: “**” indicates that the correlation at=0.01 (two-tailed) is extremely significant; “*” indicates that the correlation at=0.05 (two-tailed) is significant.

4個(gè)季度浮游橈足類豐度與環(huán)境因子組合相關(guān)性并不顯著,結(jié)果表明4種環(huán)境因子的組合交互作用對(duì)酸化海域浮游橈足類豐度影響并不顯著。對(duì)電廠附近水域橈足類豐度與Chla、pH、水溫、鹽度4個(gè)環(huán)境因子進(jìn)行生物與環(huán)境變量關(guān)系分析，較低相關(guān)系數(shù)表明環(huán)境因子組合不能很好解釋浮游橈足類豐度的變化情況（表4）。

表4 浮游橈足類總豐度與環(huán)境變量組合的相關(guān)性分析

3 討論

湛江自備電廠排水口位于湛江灣灣口處，即位于南海北部，南海外海高鹽海水通過潮汐涌進(jìn)港灣，形成巨大納潮量。排水口附近海域流速大，有利于溫排水?dāng)U散。同時(shí)自備電廠溫排水及陸域徑流的影響，海淡水的交互作用造成排水口海域海水環(huán)境條件復(fù)雜。因此，浮游橈足類種類及豐度受多種環(huán)境因素綜合影響[19-20]。

3.1 浮游橈足類群落結(jié)構(gòu)特征

湛江港群落結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，屬于亞熱帶沿岸水域結(jié)構(gòu)。調(diào)查共發(fā)現(xiàn)浮游橈足類94種，根據(jù)浮游橈足類的生態(tài)習(xí)性和地理分布分為4個(gè)生態(tài)類群: 河口低鹽（含半咸水）、近岸暖溫性、近岸暖水性和外海暖水性生態(tài)類群[27]。脫硫受納海域因電廠排水影響，使得受納海域適應(yīng)于偏高溫低鹽種類，本次調(diào)查浮游橈足類優(yōu)勢(shì)種中太平洋紡錘水蚤、紅紡錘水蚤、錐形寬水蚤、鉗形歪水蚤和湯氏長足水蚤屬于近岸暖水性生態(tài)類群，而瘦尾胸刺水蚤和缺刻偽鏢水蚤屬于河口低鹽（含半咸水）生態(tài)類群。受潮汐漲落潮影響，適應(yīng)于偏低鹽低溫的近岸暖溫生態(tài)類群和適應(yīng)于高溫高鹽的外海暖水生態(tài)類群也有分布。

3.2 浮游橈足類的時(shí)空分布及其影響因素

3.2.1 浮游橈足類的空間分布及其影響因素 湛江港處于亞熱帶，冬春季為枯水期，降雨少，灣內(nèi)水流交換能力較豐水期的夏秋來說，相對(duì)較弱，因此冬春季節(jié)浮游橈足類豐度呈內(nèi)灣高于外灣的趨勢(shì)，與夏秋季節(jié)相反。

秋季，該海域海水的低pH值造成斷面的浮游橈足類豐度的差異，類似于臺(tái)灣海峽離島工業(yè)區(qū)海域，海域浮游動(dòng)物、蝦幼體及仔魚在水體pH < 7.8時(shí)，皆呈現(xiàn)顯著低值[21]。秋季海水pH值低于正常海水范圍，浮游橈足類可以通過抑制蛋白合成來完成其對(duì)海水酸化耐受[22]，酸化海水環(huán)境使得浮游橈足類機(jī)體蛋白合成機(jī)制發(fā)生改變[6]，橈足類產(chǎn)卵率隨酸化水平的加劇而降低[7-9]。

3.2.2 浮游橈足類的季節(jié)變化及其影響因素 湛江港灣浮游橈足類豐度的季節(jié)變化與張才學(xué)[23]的調(diào)查不同。本次調(diào)查夏秋溫差較小。張才學(xué)[23]2009年秋季調(diào)查（8月）采樣前期有熱帶低壓“天鵝”路過湛江，水溫較低，夏秋溫差較大。本次調(diào)查夏季水溫最高，夏季Chla與溫度無相關(guān)性，可能因?yàn)樽匀缓Ｓ蛩w輕微升溫即可能對(duì)浮游植物量產(chǎn)生較大影響[24]。而堿性環(huán)境更有利于浮游植物進(jìn)行光合作用[25]，pH是影響浮游植物生長的關(guān)鍵因素[26]。本次調(diào)查中春、秋和冬季pH和Chla均呈現(xiàn)正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)分別為0.35（< 0.05）、0.661（< 0.001）、0.431（< 0.001）。秋季合適的溫鹽使得Chla隨pH增加而增加，即浮游橈足類豐度隨浮游植物增加而增加。夏季未呈顯著相關(guān)與夏季鹽度較高有關(guān)，較高鹽度水體擁有較強(qiáng)的水體緩沖能力，使得pH升高機(jī)制隨鹽度的升高而降低。

3.3 脫硫受納海域浮游橈足類群落與歷史比較

本次調(diào)查與龔玉艷等[27]、張才學(xué)等[23]和Wang[28]等的歷史調(diào)查結(jié)果有一定的不同（表5）。除太平洋紡錘水蚤和瘦尾胸刺水蚤，其余6種優(yōu)勢(shì)種與其他3次調(diào)查均不相同。Wang等[28]調(diào)查站位布置11個(gè)且靠近灣口，調(diào)查時(shí)間僅為秋冬兩季，與本次調(diào)查不同的優(yōu)勢(shì)種為中華哲水蚤、短角長腹劍水蚤、堅(jiān)長腹劍水蚤、強(qiáng)額擬哲水蚤和亞強(qiáng)真哲水蚤。龔玉艷[27]等調(diào)查站位布置較少且靠近狹窄內(nèi)灣，靠近工業(yè)養(yǎng)殖等水體污染區(qū)域，浮游橈足類數(shù)量少，與本次調(diào)查不同的優(yōu)勢(shì)種為刺尾紡錘水蚤。張才學(xué)[23]等站位布置較廣，水體交換能力較強(qiáng)，優(yōu)勢(shì)種有中型浮游橈足類且優(yōu)勢(shì)種較多，與本次調(diào)查不同的優(yōu)勢(shì)種為中華哲水蚤、普通波水蚤、小擬哲水蚤、橈足類幼體、強(qiáng)額擬哲水蚤、短角長腹劍水蚤、亞強(qiáng)真哲水蚤、偽長腹劍水蚤和堅(jiān)長腹劍水蚤。

表5 湛江灣浮游動(dòng)物與歷史資料的比較

與其他3次調(diào)查相比，本航次浮游橈足類種類數(shù)最高，達(dá)到94種，中小型浮游橈足類種類增加，大型橈足類種類減少，表現(xiàn)出浮游橈足類群落對(duì)排水口環(huán)境變化的響應(yīng)。中華哲水蚤適合生長在低溫低鹽的春、秋和冬季，水溫過高的夏季明顯向?yàn)晨谕丝s[21]。電廠排水余氯即電廠排水造成的海水酸化pH值未達(dá)到使中華哲水蚤致死的pH值，中華哲水蚤表現(xiàn)出明顯的回避效應(yīng)[22]。太平洋紡錘水蚤全年出現(xiàn)且群落貢獻(xiàn)率較大，對(duì)酸化水域適應(yīng)性較好，有一定耐受力，偏高溫低鹽海水環(huán)境適宜其生長[23]。酸化條件下較大粒徑浮游植物相比較小粒徑浮游植物生長更快[31]。浮游植物粒徑改變使得濾食性浮游橈足類的餌料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。這可能是鉗形歪水蚤全年出現(xiàn)，秋季和冬季全部站位均有分布，且秋季斷面豐度隨酸度增加而降低的原因。

從本次調(diào)查浮游橈足類種類數(shù)和優(yōu)勢(shì)種豐度可以判斷脫硫受納海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于良好狀態(tài)，但與湛江灣歷史調(diào)查相比較，本次脫硫受納海域浮游橈足類體型向小型浮游橈足類發(fā)展更為明顯。小型浮游橈足類對(duì)脫硫受納海域較低pH值和較高水溫的水體環(huán)境躲避能力較弱。高溫和低pH值的脫硫受納海域的浮游植物結(jié)構(gòu)也有所改變，以浮游植物為食的浮游橈足類群落結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生一定改變。本次調(diào)查時(shí)間較短，長期的脫硫受納海域浮游橈足類群落結(jié)構(gòu)變化有待進(jìn)一步研究。

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Community Response of Planktonic Copepods to Environmental Factors under Desulfurized Marine Environment

SUN Jie, SUN Xing-li, LIU Yao-qia, CHEN Hao, ZHANG Cai-xue

(,,524088,)

【】The annual response of planktonic copepod community in the water area near the discharge port of the power plant under environmental factors under desulfurized marine environment was studied.【】The community structure and related environmental factors of planktonic copepods in the waters near power plant of Zhanjiang in April,July,September and December 2016,respectively,were investigated. 【】A total of 83 species and 11 larvae of 41 species of pelagic copepods were identified. The number of species in the four seasons were , 27 (spring), 31 (summer), 47 (autumn) and 43 (winter), accounting for 18.2%, 20.9%, 31.9%, 29% of zooplankton species, respectively. The most common species was(8 species), followed by(7 species),(5 species),(4 species) and(4 species). Among them, there were 8 dominant species, but there was no annual dominant species, and the dominant species in the three seasons wereand. The abundance of planktonic copepods the four seasons was shown as follows: autumn> summer >spring > winter. The results of Sperman correlation showed that the abundance of pelagic copepods showed a significant negative correlation with pH and temperature, had a significant positive correlation with salinity, and temperature. Salinity was the best explanation for the difference in abundance of pelagic copepods in the summer. According to analyzing four sections, the distribution of pelagic copepods was mainly affected by the section, and the pH value of pelagic was significantly different in the autumn.

copepod; community structure ; seasonal variation; environmental factors; Zhanjiang Bay

Q958.1

A

1673-9159（2019）05-0071-07

10.3969/j.issn.1673-9159.2019.05.011

2019-01-18

海洋風(fēng)電、海水淡化及脫硫生態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估技術(shù)集成及應(yīng)用（2014418018）

孫潔（1993－），女，碩士研究生，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)修復(fù)。E-mail：252903671@qq.com

張才學(xué)（1963－），男，副教授，主要從事海洋生態(tài)和海洋環(huán)境研究。E-mail：gdzhangcx@126.com

孫潔，孫省利，劉耀謙，等. 脫硫海水受納海域浮游橈足類對(duì)環(huán)境因子的群落響應(yīng)[J].廣東海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，39（5）：71-77.

（責(zé)任編輯：劉嶺）