2006年春季长江口及其邻近水域浮游植物

2013-03-20赵冉孙军宋书群

海洋通报 2013年4期

赵冉，孙军，宋书群

（1.上海市水产研究所上海市渔业环境监测站，上海 200433；2.天津科技大学海洋科学与工程学院，天津 300457；3.中国科学院海洋研究所，山东青岛 266071）

长江口及其邻近水域是多种经济鱼、虾和蟹类的繁殖及索饵场所，是我国近海重要渔业水域，由于人类活动频繁作用，导致该水域渔业生态环境质量逐渐恶化，主要体现在水体富营养化、河口产卵场退化以及生物群落结构异常等方面，制约了渔业资源可持续利用（陈亚瞿等，1999）。春季是多种渔业经济品种繁殖、幼体生长时期，浮游植物作为海洋生态系统中食物链的基础，其生态特征是渔场环境质量评估的重要指标。

该水域处于赤潮多发区，随着三峡水利枢纽工程蓄水，长江径流输沙量明显减少，硅酸盐浓度降低（余立华等，2006），水体营养盐结构改变，尤其是Si/N 降低（沈志良等，1991）。由两种或两种以上水华原因种引发或协同引发的甲藻有害水华维持较高水平，2006年本研究调查采样前曾爆发面积超过1000 平方公里的具齿原甲藻（Prorocentrum dentatum）和米氏凯伦藻（Karenia mikimotoi）赤潮（2006年中国海洋环境质量公报，2007）。

自20 世纪50年代开始已经有很多长江口浮游植物的调查研究，但早期浮游植物分析均基于网采样品或采水沉降浓缩法（沈竑等，1995；徐兆礼等，1999 a；朱根海等，2003；吴玉霖等，2004；王云龙等，2005；何青等，2009），对采水样品分析（孙军等，2002）的资料相对较少（孙军等，2002；Luan，et al，2006；何青等，2007；孙军等，2011 a，2011 b）。本文根据2006年春季长江口航次样品，应用Utermöhl 方法分析了春季长江口浮游植物的群集结构，从物种组成、丰度以及多样性指数等方面进行研究，采用典范对应分析（canonical correspondence analysis，CCA）对浮游植物与环境因子进行分析，并与历史数据和同航次网采样品数据比较，为长江河口区渔业生态系统的评估和保护提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 环境因子和浮游植物的采样与分析

在长江口及其邻近水域（30° 30′ N-32° N，121°E-123°30′E），沿河口内、沿海及外海共设39 个站位，调查时间为2006年5月24日至30日，根据长江冲淡水的扩展方向划分出两个典型断面（图1）。用5L Niskin 采水器在0 m，5 m，10 m，20 m，30 m 以及底层（距海底2 m）取样，分别倒入250 mL 聚丙烯（PE）瓶中，加入中性福尔马林溶液至最终浓度为2%～5%固定保存。取25 mL 浮游植物样品于Hydro-Bios 的Utermöhl 计数框，静置沉淀24 h，在American-Optical 倒置显微镜200倍和400 倍下进行物种形态分类和计数，细胞丰度统计和误差处理参照孙军等（孙军等，2002；Luan，et al，2006；何青等，2007；孙军等，2011 a，2011 b；国家技术监督局，2007）。温度、盐度、pH、溶解氧等环境参数用经过标定的YSI 6600 水质分析仪进行现场测定，营养盐（NO3-N，PO4-P，SiO3-Si）样品分别采用铜镉还原法、钼锑抗法、硅钼蓝法进行分析（国家质量监督检验检疫总局，2007）

图1 长江口及其邻近水域调查站位

1.2 浮游植物的数据分析

本文浮游植物群落指数采用香农-威纳指数（Shannon-Wiener index）、物种均匀度Pielou 指数和优势度（Y）（孙军等，2004）。使用表层环境因子数据、浮游植物丰度数据经水柱积分计算，选取优势度（Y）前9 位物种用于排序，经过ln（x+1）转换后，用Multi-Variate Statistical Package 3.1 软件做物种与环境因子的双序图（biplot），对浮游植物与环境因子进行典范对应分析。

2 结果与讨论

2.1 调查海区的环境特征

春季调查水域表层温度近岸高，沿着离岸的方向水温降低，整体介于15.38 ℃～29.02 ℃，平均为20.21 ℃。盐度介于0.03～31.14，平均为18.66，沿着离岸的方向表层盐度逐渐升高。调查水域表层硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐浓度的平均值分别为32.66 μmol/L、0.40 μmol/L 和59.74 μmol/L，由于长江径流和陆源输入影响，河道和近岸的营养盐高于外海。调查水域表层溶解氧、悬浮物浓度的平均值分别为7.10 mg/L 和7.80 mg/L，pH 值平均值为8.18，西南部近岸水域溶解氧浓度较低，靠近长江冲淡水北支的2、5 和9 号站悬浮物浓度明显高于调查水域其他站位。

表1 2006年春季长江口水域浮游植物优势种

2.2 物种组成

此次调查初步鉴定出浮游植物92 种（不包括未定名种），硅藻和甲藻是调查区的主要浮游植物类群。其中硅藻门24 属44 种，占物种总数的47.8 %；甲藻门15 属42 种（不包括未定名种），占物种总数的45.7%；绿藻门2 属3 种，金藻门1属1 种及蓝藻门2 属2 种。调查区浮游植物以温带沿岸性物种为主，在河道和口门附近出现个别淡水物种。

春季浮游植物群集优势物种为具齿原甲藻、骨条藻（Skeletonema spp.）和米氏凯伦藻，其他常见物种列于表1 中，这些物种全部为水华原因物种。调查区浮游植物的细胞丰度介于0.76 ～6 123.78 cells/mL 之间，平均为397.94 cells/mL。硅藻细胞丰度介于0.04～3 732.93 cells/mL 之间，平均值为116.46 cells/mL，其优势物种主要为骨条藻；甲藻细胞丰度介于0.04～3 661.33 cells/mL 之间，平均值为281.32 cells/mL，其优势物种主要为具齿原甲藻和米氏凯伦藻。

受采样方式、调查时间和范围的影响，浮游植物细胞丰度与物种数据与历史资料差别明显。细胞丰度、甲藻/硅藻物种数和甲藻/硅藻丰度比例明显高于2006年同航次网样（何青等，2009）分析结果（表2），具齿原甲藻和米氏凯伦藻在2006年5月、6月两个航次的水采样品中均为优势物种（王丹等，2008），但网样中较少检出，表明春季网采样品中损失了绝大部分个体小于76 μm 的甲藻。

2.3 表层浮游植物平面分布

表层浮游植物的细胞丰度介于0.78 ～3 918.18 cells/mL 之间，平均为567.93 cells/mL。调查区表层浮游植物有3 个密集区，位于调查区北部的2 号站和11 号站，主要优势种均为具齿原甲藻，细胞丰度分别为3 918.18cells/mL 和2 911.18cells/mL，这两个站位0～10 m 层，温度介于17 ℃～22 ℃，盐度介于24～32，处于具齿原甲藻的最适温盐范围（王金辉等，2003），使得具齿原甲藻能够迅速增殖；另一个浮游植物密集区位于调查区中部的18号站附近，主要优势物种为骨条藻，细胞丰度为2 504.18 cells/mL，这与长江口浮游植物细胞丰度高值区位于浑浊带现象一致（图2）。

调查区表层，具齿原甲藻细胞丰度介于0.13～3 584.00 cells/mL 之间，平均值为268.19 cells/mL，主要分布在调查区的中部和北部；骨条藻细胞丰度介于0.18 ～1 996.80 cells/mL 之间，平均值为107.44 cells/mL，主要分布在调查区的中部；米氏凯伦藻介于0.76～1 433.60 cells/mL 之间，平均值为133.72 cells/mL，主要分布在调查区的东部。

2.4 垂直分布

浮游植物的细胞丰度最大值出现在18 号站的5 m 层，优势物种骨条藻和具齿原甲藻的细胞丰度分别为3 555.56 cells/mL 和2 346.67 cells/mL，其分布趋势受硅藻和甲藻的共同影响（图3）。甲藻主要分布在10 m 以上水层，其分布趋势主要由具齿原甲藻决定；硅藻在各个水层分布相对均匀，其分布主要受骨条藻的影响。米氏凯伦藻细胞丰度随水深增加而降低。

表2 2006年春季长江口水域浮游植物丰度与往年同期比较

图2 2006年春季表层浮游植物细胞丰度（cells/mL）的平面分布

2.5 典型断面分布

断面1 浮游植物细胞丰度最大值出现在12 号站10 m 层（图4），由近岸延伸至冲淡水域，浮游植物细胞丰度逐渐增大，自冲淡水域至外海细胞丰度逐渐减小。与断面1 相似，断面2 浮游植物细胞丰度最大值出现在25 号站表层（图5）。春季主要优势物种具齿原甲藻、骨条藻和米氏凯伦藻在断面分布密集区较为集中，由于具齿原甲藻、骨条藻和米氏凯伦藻的细胞丰度分别占到整个调查区浮游植物细胞丰度总数的50.36 %、19.86 %和14.74 %，它们的分布共同决定了浮游植物群落的分布格局。

图3 2006年春季浮游植物细胞丰度垂直分布（cells/mL） Box-Whisker 图

图4 2006年春季调查区断面1 细胞丰度（cells/mL）的分布特征

图5 2006年春季调查区断面2 细胞丰度（cells/mL）的分布特征

5-8月长江口存在自东向西的低温、高盐、低溶解氧台湾暖流深层水的涌升现象，而且涌升区域十分稳定（赵保仁，1993）。本航次同期的温、盐度资料也支持了这一现象。尽管长江径流持续输入，由于上升流的作用，两个典型断面温盐等值线明显抬升（图6）。并且春季日照增强，表层水温上升，水体出现分层现象并趋于稳定，水体营养盐因长江径流和上升流作用得到补充，在上升流区的中上层形成高值区。

2.6 多样性

调查水域表层浮游植物群落的物种多样性指数介于0.10～2.83，平均值为1.54。调查区南部浮游植物群落有多个优势种且优势度相当，群落结构相对复杂（图7）。中部和北部水域，优势种单一且优势度较大，2 号站出现最低值，2 号站的细胞丰度为2 911.18 cells/mL，检测到16 种浮游植物，优势物种为具齿原甲藻，占细胞总量的99.02%。

调查水域表层浮游植物群落的Pielou 均匀度指数介于0.02～0.77，平均值为0.43。其分布与香农-威纳指数多样性指数基本一致，调查海区南部水域浮游植物群落结构的均匀度高于中部和北部水域。28 号站的均匀度最高，为0.77；2 号站的均匀度最低，为0.02。

在长江口台湾暖流深层水涌升水与长江冲淡水交汇水域（该水域大约以31°30′N、122°40′E 为中心，在经纬方向上各达一度）（赵保仁，1993），温盐环境改变明显，多样性指数低，少数对环境适应性强的物种成为极优势种，由图7 可见2 号站和5 号站均位于该水域，水样中具齿原甲藻丰度比均超过97%。

2.7 典范性对应分析

调查水域浮游植物群集受环境因子不同程度影响，应用典范对应分析（CCA）可以更好地解释物种与环境因子之间的内在联系，排序图中位置相近的物种对环境的生态适应性较一致。本航次调查春季优势物种具齿原甲藻和螺旋环沟藻丰度与盐度、溶解氧呈现较大相关性（图8），骨条藻和具槽帕拉藻丰度则与pH 值、营养盐的关系更为密切。主要优势物种在排序图中的位置差异较大，表明其对环境条件的生态需求不同，与其在长江口不同的水域分布格局一致。

图6 2006年春季调查区典型断面温度、盐度的垂直分布

图7 2006年春季表层水体浮游植物的Shannon 多样性指数（A）和Pielou 均匀度指数（B）的平面分布

3 结论

图8 浮游植物优势种与环境因子的典范对应分析双序图

2006年春季长江口浮游植物群集组成以硅藻和甲藻为主，优势物种为具齿原甲藻、骨条藻和米氏凯伦藻，甲藻物种数较往年明显增加，细胞丰度比例超过总细胞丰度的64%，群集结构与其他季节对比明显。浮游植物细胞丰度在5 m 层出现最大值。两个典型断面的浮游植物分布特征受到具齿原甲藻、骨条藻和米氏凯伦藻共同影响。调查区南部水域浮游植物群集多样性程度和物种均一性高于浮游植物密集区，在长江冲淡水和台湾暖流水交汇水域，少数对环境适应性强的物种成为极优势种。对浮游植物和环境因子进行典范性对应分析，表明2006年春季调查水域优势物种中甲藻与盐度、溶解氧相关性较大，而硅藻与pH 值、营养盐的关系更为密切。

致谢：俞志明研究员提供温度、盐度资料，谨致谢忱。

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