三门湾春季网采浮游植物群落特征

刘晶晶，江志兵，陈 悦，曾江宁*，黄 伟，彭 玲，骆 鑫

(1. 国家海洋局 海洋生态系统与生物地球化学重点实验室，浙江 杭州 310012;2. 国家海洋局 第二海洋研究所，浙江 杭州 310012)

三门湾春季网采浮游植物群落特征

刘晶晶1,2，江志兵1,2，陈 悦1,2，曾江宁*1,2，黄 伟1,2，彭 玲1,2，骆 鑫1,2

(1. 国家海洋局 海洋生态系统与生物地球化学重点实验室，浙江 杭州 310012;2. 国家海洋局 第二海洋研究所，浙江 杭州 310012)

根据2013年5月的大面调查资料，对三门湾海域网采浮游植物的群落特征进行了初步研究。调查海域共检出浮游植物9门253种，以硅藻为主，占总种数的71.5%，其次是甲藻，占总种数的16.6%，其余藻类所占比率较低。浮游植物细胞丰度平均值为(2 227±3 883)×103个/m3，高值区分布在湾口东北部。优势种主要有短角弯角藻Eucampiazoodiacus、中华盒形藻Biddulphiasinensis、卡氏角毛藻Chaetoceroscastracanei、整齐圆筛藻Coscinodiscusconcinnus、中肋骨条藻Skeletonemacostatum、琼氏圆筛藻Coscinodiscusjonesianus和弯菱形藻Nitzschiasigma。受水温和盐度等环境因素的影响，浮游植物优势种在湾口、湾中和湾顶部形成区域分布差异。对比历史资料可知，该海域网采浮游植物细胞丰度增加，而硅藻占总种数百分比则呈下降趋势。

三门湾；浮游植物；优势种；长期变化

0 引言

三门湾地处浙东沿海，是浙江省第二大港湾，有石浦水道与东海相通，水产养殖资源丰富。改革开放以来港湾生态系统正承受着来自人口增长、经济开发等多方面的压力胁迫，引起了海湾生物多样性降低、赤潮频发等在内的诸多问题[1-2]。浮游植物是海湾生态系统中最主要的初级生产者，其群落结构的组成和变化对海洋生态系统的物质循环和能量转化起着重要作用[3-4]。研究学者曾对三门湾海域浮游植物开展过调查研究[5-9]，为该海域浮游植物生态学研究积累了重要资料，但调查区域基本局限在湾内较小范围，涉及从湾顶至湾口的大面调查则较少。本文利用2013年5月获得的调查数据，从浮游植物种群结构及多样性特征等方面进行分析，通过与历史资料的比对，及时了解三门湾浮游植物群落结构特征，为三门湾生态环境的监测与保护提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

浮游植物样品于2013年春季(5月11日—13日)大潮期间采集于三门湾海域(调查范围为28.9°N～29.2°N，121.5°E～122.0°E)的25个大面观测站，站位分布见图1。利用浅Ⅲ浮游生物网自底至表作垂直拖网采集一次浮游植物样品，用Hydro-bios流量计记录滤水量。样品用2%中性甲醛固定，经浓缩后用Leica DM2500显微镜观察、鉴定和计数。水温、盐度、浮游植物样品的采集、处理和分析均参考《海洋监测规范》进行[10]。

图1 调查站位

1.2 数据处理

物种多样性指数采用香农-威纳指数(H′, Shannon-Winner index)[11]，计算公式为：

(1)

式中：S为样品中的种类总数,Pi为第i个种的个体数(ni)与总个体数(N)的比值。

均匀度指数J(Pielou index)[12]计算公式为：

J=H′/Hmax

(2)

式中：Hmax为log2S，表示多样性指数的最大值。

物种优势度(Y)计算公式为：

Y=ni·fi/N

(3)

式中：N为样品中的总个体数，ni为样品中第i种的个体数，fi为该种浮游植物在样品中的出现概率；以Y≥0.02作为优势种。

优势度D2可反映个体数在种类中的集中性，数值越高，其个体数分布越集中在少数种类上[13]，计算公式为：

D2=(N1+N2)/N

(4)

式中：N1为样品中第1优势种的个体数，N2为样品中第2优势种的个体数，N为样品中的总个体数。

利用PRIMER 5.0版软件计算浮游植物群落的Shannon-Weiner多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J)，利用Excel、Statistica 6.0等软件计算优势度D2及进行相关性分析。

2 结果

2.1 浮游植物种类组成

春季三门湾海域共采集到浮游植物9门253种，其中硅藻181种，甲藻42种，隐藻4种、裸藻6种、绿藻6种、蓝藻7种、定鞭藻3、金藻3种、黄藻门1种。从图2可见，硅藻类在种类数上占据绝对优势，占总种数的71.5%，其次是甲藻，占总种数的16.6%，其余藻类所占比率较低。

图2 浮游植物各类群比率

2.2 浮游植物丰度和多样性

春季，三门湾海域浮游植物细胞丰度为563×103～20 287×103个/m3，平均值为(2 227±3 883)×103个/m3，高值区出现在湾口东北部的南田岛南端海域(图3a)。

春季，三门湾海域浮游植物多样性指数H′为0.99～3.23；群落均匀度指数J为0.24～0.81；站位优势度指数D2为0.22～0.89。多样性指数和均匀度指数高值均出现在湾口西南部，低值区出现在湾口东北部；D2指数分布则呈相反趋势(图3b～3d)。

2.3 浮游植物优势种

调查海域浮游植物优势种有7种，包括短角弯角藻Eucampiazoodiacus、中华盒形藻Biddulphiasinensis、卡氏角毛藻Chaetoceroscastracanei、整齐圆筛藻Coscinodiscusconcinnus、中肋骨条藻Skeletonemacostatum、琼氏圆筛藻Coscinodiscusjonesianus和弯菱形藻Nitzschiasigma，其中短角弯角藻优势度和细胞丰度比例均最高。各优势种细胞丰度比例、优势度及出现频度见表1。

图3 浮游植物丰度(a)、多样性指数H′(b)、均匀度指数J(c)和优势度D2(d)分布图

表1 浮游植物优势种

为便于描述，将调查海域分为湾顶、湾中和湾口三个区域。浮游植物优势种呈现区域分布差异。如短角弯角藻和整齐圆筛藻丰度呈现湾口>湾中>湾顶的分布特征，其中短角弯角藻丰度在湾口的23号站位达到1.64×107个/m3；弯菱形藻和卡氏角毛藻丰度在湾顶最高，湾口次之，湾中最低；而中肋骨条藻、中华盒形藻和琼氏圆筛藻丰度则呈现湾口<湾中<湾顶的分布特征(图4)。

2.4 水温和盐度分布

2013年春季，三门湾海域水温分布范围为18.0～21.0 ℃，平均值为19.5±0.8 ℃，呈湾顶>湾中>湾口的分布特征。盐度分布范围为23.2～27.6，平均值为26.0±1.0，呈湾顶<湾中<湾口的分布趋势(图5)。

图4 优势种空间分布图

图5 2013年春季调查海域水温(a)和盐度(b)分布图

3 分析与讨论

3.1 浮游植物多样性

三门湾内港汊深嵌内陆，湾口地形开阔,与东海相通,主要受到入海径流、江浙沿岸流等多股水系的影响，丰富了该海域浮游植物群落的种类组成。调查海域内除23号站多样性指数H′和均匀度指数J偏低外，大部分站位多样性指数较高、均匀度指数分布均匀。由于H′、J或其它包含信息组分的多样性指数的综合分析可较为合理地评判海域浮游生物多样性[14]，该结果反映了调查海域浮游植物群落结构处于较完整、稳定的状态。

浮游植物细胞丰度与H′、J和D2之间的相关系数分别为-0.72、-0.84和0.74(p<0.01)，这可能意味着短时间内浮游植物细胞丰度的大量增加，浮游植物繁殖过程生物组成结构的变化[13]。在本次调查站位中，位于湾口东北部的23号站位优势种短角弯角藻在数量上占据绝对优势，浮游植物细胞丰度和优势度D2(0.89)远高于其它站位，而多样性指数H′和均匀度指数J则最低(分别为0.99和0.24)，造成该站位浮游植物群落结构的简单化。由于短角弯角藻属于赤潮种，许多海域都有由其引发赤潮的报道[15-16]，该种在春季湾口站位的大量出现需引起重视。

3.2 浮游植物的空间分布

浮游植物的分布取决于其自身的生态性质和所处环境条件的影响。以优势种为例，调查海域春季主要优势种呈明显区域分布差异(图4)，与水温和盐度的变化密切相关。如暖水性种类中华盒形藻[17]，最适温度范围为25～28 ℃[18]，调查期间丰度高值出现在水温相对较高的湾顶(平均水温20.1±0.5 ℃)和湾中部(平均水温19.3±0.6 ℃)，湾口最低(平均水温18.7±0.4 ℃)，相关性分析结果也显示水温对其分布的重要作用(r=0.423,p<0.05)。低盐性的沿岸种如中肋骨条藻被认为在近岸低盐水域尤为繁茂[17]，在调查海域的分布由湾顶向湾口递减，与盐度分布趋势相反(r=-0.546,p<0.01)。而占据细胞丰度比例最高的优势种短角弯角藻以及出现频率较高的琼氏圆筛藻在调查海域春季受水温和盐度的影响较小，这与其本身的适温、盐范围较广有关[17,19]。

3.3 浮游植物的长期变化

根据海域的水文特征以及浮游植物自身的生态性质[19-20]，可将调查海域浮游植物生态类群分为：(1)淡水种(如黄丝藻Triboneemasp.、颤藻Oscillatoriaspp.、单角盘星藻具孔变种Pediastrumsimplexvar.duodenarium、颗粒直链藻Melosiragranulata等)；(2)近海、沿岸种(如 琼氏圆筛藻、中肋骨条藻、卡氏角毛藻、布氏双尾藻Ditylumbrightwelli、柱状小环藻Cyclotellastylorum、微小原甲藻Prorocentrumminimum等)，是本次调查的优势类群，出现的种数、频率和丰度均较高；(3)外海高盐种(如钝棘根管藻半刺变型Rhizosoleniahebetataf.semispina、三角角藻大西洋变种Ceratiumtriposvar.atlanticum和夜光梨甲藻Pyrocystispseudonoctiluca等)。浮游植物生态类群与以往研究结果类似，但种类数明显高于文献报道[5,8-9]，这可能与本次调查范围扩大以及调查站位增加有关，另外由于调查期正值雨期过后，由陆源径流带来的淡水种类丰富了该区域的浮游植物种类数。

该海域长时间尺度的监测资料较少，但通过对比已有资料[5,7-9,21]可知，自20世纪80年代以来，该海域网采浮游植物细胞丰度总体呈上升趋势(图6)，细胞丰度、种类数量和主要优势种仍以硅藻占主导，其次是甲藻，但硅藻占总种类数的百分比有下降趋势(图7)。江志兵 等[22-23]在对东海长江口浮游植物长期变化研究中也发现相似的结果，富营养化加剧以及气候变暖可能是导致浮游植物种群结构和生物量改变的主要驱动因子。

图6 三门湾网采浮游植物丰度长期变化图

图7 三门湾网采浮游植物硅藻和甲藻种数占总种数百分比

4 小结

2013年5月调查海域共检出浮游植物9门253种，以硅藻为主，其次是甲藻。浮游植物细胞丰度平均值为(2 227±3 883)×103个/m3，高值区分布在湾口东北部。优势种主要有短角弯角藻、中华盒形藻、卡氏角毛藻、整齐圆筛藻、中肋骨条藻、琼氏圆筛藻和弯菱形藻。主要优势种分布与水温、盐度变化密切相关，在湾顶、湾中和湾口呈现区域分布差异。与历史资料相比，调查海域网采浮游植物细胞丰度总体呈上升趋势，硅藻类仍在浮游植物种类数上占绝对优势，但比例有所下降。

致谢 感谢国家海洋局第二海洋研究所海洋生态与环境实验室化学组成员提供水温、盐度等数据资料，同时感谢胡锡钢、刘小涯、高爱根、寿鹿、廖一波、汤雁滨等课题组成员在出海调查期间的大力帮助。

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Community characteristics of net-phytoplankton in spring in Sanmen Bay, China

LIU Jing-jing1，2, JIANG Zhi-bing1，2, CHEN Yue1，2, ZENG Jiang-ning*1，2, HUANG Wei1，2, PENG Ling1，2, LUO Xin1，2

(1.LaboratoryofMarineEcosystemandBiogeochemistry,SOA,Hangzhou310012,China; 2.TheSecondInstituteofOceanography,SOA,Hangzhou310012,China)

Based on the survey in Sanmen Bay in May 2013, a preliminary research on the net-phytoplankton community characteristics was carried out. The results show that a total of 9 phyla’ 253 species are found in the survey area, and the community is mainly composed of Bacillariophyta (71.5%), followed by Dinophyta (16.6%), and other phyla occupy low ratio. The average value of cell abundance is (2 227±3 883)×103个/m3, and the highest value appears in the northeastern area near the mouth of the bay. The dominant species areEucampiazoodiacus,Biddulphiasinensis,Chaetoceroscastracanei,Coscinodiscusconcinnus,Skeletonemacostatum,CoscinodiscusjonesianusandNitzschiasigma. Because the effect of water temperature, salinity or other environmental factors, the dominant species distribution demonstrates spatial difference among the mouth, the middle and the top of the bay. Besides, comparing with the historical data, it is find that the phytoplankton cell abundance increases and the diatom species declines in percentage of the total species.

Sanmen Bay; phytoplankton; dominant species; long-term changes

10.3969/j.issn.1001-909X.2015.01.011.

2014-08-22

2014-12-05

国家海洋公益性行业科研专项项目资助 (201405007，201305043-3)；国家科技支撑计划项目资助(2012BAC01B01)；国家自然科学基金项目资助(41206103，41306112)；浙江省自然科学基金项目资助(Y14D060031)；国家海洋局第二海洋研究所基本科研业务费专项项目资助(JG1412)

刘晶晶(1982-)，女，浙江衢州市人，助理研究员，主要从事海洋生物生态方面的研究。E-mail: xinghai_503@126.com

*通讯作者：曾江宁(1975-)，男，研究员，主要从事环境生态学方面的研究。E-mail:jiangnz@126.com

Q178.53

A

1001-909X(2015)01-0074-07

10.3969/j.issn.1001-909X.2015.01.011

刘晶晶，江志兵，陈悦，等.三门湾春季网采浮游植物群落特征[J].海洋学研究,2015,33(1):74-80,

LIU Jing-jing, JIANG Zhi-bing, CHEN Yue, et al. Community characteristics of net-phytoplankton in spring in Sanmen Bay, China[J]. Journal of Marine Sciences,2015,33(1):74-80, doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2015.01.011.