广西珍珠湾表层沉积硅藻分布特征*

黄　玥，黄元辉

(1. 云南大学 资源环境与地球科学学院，云南 昆明 650504； 2. 云南大学 喀斯特国际研究中心，云南 昆明 650504；3. 国家海洋局 第一海洋研究所，山东 青岛 266061)



广西珍珠湾表层沉积硅藻分布特征*

黄玥1,2，黄元辉3

(1. 云南大学 资源环境与地球科学学院，云南 昆明 650504； 2. 云南大学 喀斯特国际研究中心，云南 昆明 650504；3. 国家海洋局 第一海洋研究所，山东 青岛 266061)

在广西珍珠湾16个表层沉积物站位取样并对其中硅藻进行分析，鉴定出硅藻131种，分属44属。其中Cocconeisdisculus是研究区域内数量最多的硅藻种类。多元分析结果表明，珍珠湾沉积硅藻分布主要受到海水盐度的控制，其中Achnanthesspp.(主要包括A.delicatula，A.fugei，A.hauckiana和A.levanderi)，Amphoraspp.(主要包括A.delicatissima，A.exigua，A.eximia，A.holsatica和A.normanii)和Nitzschiaovalis可以作为低盐度海水环境的指示种；Cocconeisdisculus多集中分布于海水盐度适中的海域；Cyclotellastriata/C.stylorum，Thalassiosiraspp.(主要包括T.eccentrica，T.leptopus和T.oestrupii)和Thalassionemanitzschioides则可以很好地指示高盐度环境。陆上淡水河流对珍珠湾表层沉积硅藻组合的影响不大，人类活动则是沿岸淡水硅藻种类繁多的主要原因。珍珠湾16个表层沉积站位可划分为3个硅藻分布区，分别对应高低不同的海水盐度，与实际站位地理环境条件基本一致。

珍珠湾；表层沉积；硅藻

珍珠港位于广西防城港市防城区江山半岛西侧，自东北向西南延伸，呈椭圆形，南部开口与北部湾相连[1]。港湾西北部有江平河、北端有黄竹江注入，河流携带泥沙淤积，使得港湾形成大面积浅滩。整个港湾面积94 km2，其中滩涂面积53 km2，海湾年平均气温22.5 °C，年平均降水2 220.5 mm[2]。湾内潮流畅通、水质清澈，以盛产珍珠而得名。湾内北部岸线多生长红树林，属广西北仑河口红树林保护区。

硅藻是海洋环境变化常用的有效指示生物之一，在国内外被广泛运用于海洋环境变化研究[3-5]。我国4大海域表层沉积硅藻已有相对系统的研究[6]。但是对于如广西珍珠湾，距离岸线极近，陆上淡水与入湾南海海水在此交汇，近岸水体盐度极低，同时又受岸上人类活动、沿岸滩涂养殖及岸线红树林等多因素综合影响的区域，类似研究资料匮乏。研究区域也仅是在探讨所有中国沿海表层硅藻分布状况时，略有提及数量较多的硅藻种属[7]，对其生态无专门的论述。故在此区域开展表层沉积物硅藻研究，尤适合探寻硅藻分布对环境因子，尤其是表层海水盐度高低变化的响应。

通过研究广西珍珠湾表层沉积硅藻，特别是某些有典型环境意义的表层沉积硅藻种类，并用多元分析方法对表层沉积硅藻进行分析，揭示该区域表层沉积硅藻的群落组成，确定硅藻分带及分布规律，判断影响表层硅藻分布的主要环境因子，为恢复该海域的古海洋环境提供科学依据。

1　材料与方法

分析样品由国家海洋局第一海洋研究所科研人员于2008-12获取，采样站位见表1和图1。

表1　珍珠湾表层站位采样信息

图1　珍珠湾表层站位分布Fig.1　Location of surface sediments sampling stations in Zhenzhu Bay

硅藻样品的处理：所有样品先用体积分数10%的HCl去除钙质，蒸馏水洗净后加入体积分数30%的H2O2，在恒温60 ℃下煮1～2 h以去除沉积物中的有机质，蒸馏水洗净后用Naphrax胶制片[8]，在1 000倍徕卡油镜下进行属种鉴定，每个样品统计硅藻壳面数300粒以上。

Past软件[9]是一种简单易用的数据分析软件，包括常见的统计、多元分析、绘图等功能，适用于古生物学及相关领域数据分析。利用该软件对硅藻鉴定结果进行多元分析，以确定表层沉积硅藻在珍珠湾的分布特征及引起其变化的主要环境因子。

2　结果与讨论

2.1硅藻鉴定结果

共分析表层沉积样品16个，鉴定出硅藻131种，分属44属。鉴定工作依据文献[10-18]进行。主要硅藻种类：Achnanthesdelicatula，A.fugei，A.hauckiana，A.levanderi，Amphoradelicatissima，A.exigua，A.eximia，A.holsatica，A.normanii，Cocconeisdisculus，C.peltoides，Cyclotellastriata，C.stylorum，Diploneissmithii，Naviculacincta，N.cryptocephala，N.minima，Nizschiaovalis，Paraliasulcata，Thalassionemafrauenfeldii，T.nitzschioides，Thalassiosiraeccentrica，T.leptopus，T.oestrupii和Trachyneisaspera。其中C.disculus为数量最多的硅藻属种(表2和图2)。

表2　珍珠湾表层沉积主要硅藻种属分类表

图2　珍珠湾主要硅藻种属数量百分比Fig.2　The percentage of principal diatom species from surface sediments in Zhenzhu Bay

2.2主要硅藻生态

Achnanthesspp.中的A.delicatula，A.fugei，A.hauckiana和A.levanderi均是典型的淡水硅藻[19]，是良好的淡水指示种。A.delicatula多见于盐度较低的沿岸海域，陆上淡水种也时有出现[20]，在大洋洲和欧洲均有报道[21-23]。A.fugei多出现于淡水、半咸水环境中[19]。A.hauckiana同样常出现于河口、沿岸海域，陆上湖泊也有发现[20]，在欧洲、美洲和大洋洲淡水、半咸水水域均大量分布[21-25]。A.levanderi仅在欧洲出现报道，见于沿岸淡水和半咸水海域[23]。在珍珠湾，以它们为主的Achnanthesspp.多分布于江平河口南部，江平镇沿岸站位(Z04，Z05和Z08)，数量百分比超过20%，东侧江山半岛有一条潭蓬古运河，现已废弃，但河道依然存留，陆上人类活动排放废水随河道注入珍珠湾，使得Z18站位的高达18%，随着离岸距离的增加，数量百分比逐渐降低，至湾内中部降至10%，湾内西侧Z16站位处的最高，为25%，与之靠近的北部黄竹江口(Z15站位)的不足10%，说明陆上淡水河流对它们在珍珠湾的分布影响不大；湾外站位(Z02和Z11)数量百分比最低，几乎不出现(图3a)。故在此区域它们可作为典型的沿岸低盐代表种属。

Amphoraspp.中的A.delicatissima为典型淡水硅藻[19]，也在半咸水海滨出现[20]。A.eximia和A.normanii均多见于淡水环境[19]，后者多见于高山山涧、平原湖泊[20]，在北美洲、欧洲、非洲和大洋洲均见报道[22]。A.exigua则多见于海滨半咸水区域[19]。而A.holsatica多出现于盐度更高的半咸水环境中[19]，在美洲、欧洲北部沿岸海域均有报道[24-26]。在珍珠湾，以它们为首的Amphoraspp.集中分布于江平河口、江平镇沿岸和潭蓬古运河连接珍珠湾处，数量百分比均在15%以上，最高可达26%；离岸较远的湾内中部，降至10%以下，而在黄竹江口仅有5%，说明黄竹江淡水对其分布影响不大，外湾处最低，不到5%(图3b)。故在珍珠湾海域，它们可代表典型的沿岸低盐环境。

图3　珍珠湾表层沉积Achnanthes spp.与Amphora spp.数量百分比分布Fig.3　Distribution of Achnanthes spp. and Amphora spp. from surface sediments in Zhenzhu Bay (numbers in percentage)

N.ovalis多出现于淡水环境[19]，在海滨半咸水区域也有发现[20]。在珍珠湾，虽然该种相对数量较少，但集中分布于湾内近岸海域，基本趋势为离岸越近数量越多。值得注意的是，在陆上人类活动最集中的江平镇沿岸站位，数量百分比达到5%以上，越靠近江平镇越高，可达10%以上，而江平河、黄竹江河口处该种数量与其它沿岸站位差别不大，说明陆上淡水河流对该种影响不大；外湾处该种完全消失(图4a)。在此，可将其作为沿岸低盐环境的指示种。

C．disculus多被认为生活于半咸水环境之中[19]，在全欧洲的海滨半咸水环境中非常常见[20]，也有报道发现于欧洲、北美洲和大洋洲沿岸淡水区域[22-23]，我国南海深海海域无该种记录[7]。C.disculus在珍珠湾为数量最多的硅藻种属，大多分布内湾东部，距岸距离越近，其数量百分比越高，最高达19%；随离岸距离的增加，逐渐减少至10%以下；江平河口、江平镇沿岸该种数量很少，外湾站位数量百分比也不多(图4b)。故该种是此区域良好的半咸水环境指示种。

图4　珍珠湾表层沉积N. ovalis与C. disculus数量百分比分布Fig.4　Distribution of N. ovalis and C. disculus from surface sediments in Zhenzhu Bay (numbers in percentage)

C.striata/C.stylorum是2种关系紧密的硅藻，它们作为海洋种浮游生活于河口地区，是典型的半咸水硅藻属种[11]。在我国，它们广泛分布于近海地区，是沿岸最为常见的属种之一[6-7]。在珍珠湾，C.striata/C.stylorum集中分布于湾外的2个站位，峰值可达31%，而其它近岸站位数量百分比较低(图5a)，值得注意的是，它们在黄竹江口处也超过20%，原因尚不明了，有待进一步研究。由于研究区域距岸极近，更多的受到陆上淡水影响，相对于更加频繁出现的淡水硅藻种属，它们与后文所述Thalassiosiraspp.(T.eccentrica，T.leptopus和T.oestrupii)这些典型的海洋种分布基本一致，在该区域代表着更高的海水盐度。

图5　珍珠湾表层沉积C. striata/C. stylorum与T. nitzschioides数量百分比分布Fig.5　Distribution of C. striata/C. stylorum and T. nitzschioides from surface sediments in Zhenzhu Bay (numbers in percentage)

T.nitzschioides为世界性种，除两极地区以外，自赤道至高纬地区海洋均有分布[17]，且数量较大，是常见的广布性海洋种[28]。该种在我国主要分布在南海、东海陆坡及海槽等温度、盐度相对较高的海域[29]，在黄海的青岛海域等地也有少量分布[30]。该种也是南海表层沉积硅藻中数量百分比最为丰富的硅藻种类，且在各站表层沉积硅藻中的数量百分比相近，约30%左右[7]。而该种在珍珠湾数量百分比不高，仅在湾外站位中超过10%，湾内站位几乎消失不见(图5b)。故T.nitzschioides是该区域较为典型的海水种。

T.eccentrica，T.leptopus和T.oestrupii均为典型的海水种[19]。T.eccentrica为海洋种，广布于除两极以外的各大洋，近岸海域也有出现[31]，我国领海，该种较为常见[7,18]。T.leptopus常出现于热带、温带海域，印度洋、大西洋和太平洋均有发现[18]，也常见于我国各领海海域[7]。T.oestrupii则为世界性大洋种，常见于北大西洋、印度洋和太平洋[18]，在我国，多出现于南海海域[7]。在珍珠湾，以它们为主的Thalassiosiraspp.数量稀少，但分布极有特点：基本集中出现在湾外的2个站位(图6)。我们将它们看作较高盐度的典型代表种。

2.3对应分析结果

由于样品为表层样，且数据仅包含硅藻含量，并无相应环境数据，故选用对应分析(Correspondence analysis，CA)对数据进行处理。对应分析的主要目的之一为获取影响表层硅藻分布的潜在环境因子，并对其影响力排序，有助于获取影响珍珠湾表层硅藻分布的环境因子，故运用Past软件[9]对珍珠湾16个表层硅藻样品鉴定结果进行对应分析，其结果显示，轴I和轴II特征值分别为0.34和0.15，其中轴I、轴II贡献率分别达到29.8%和13.5%，轴III贡献率为7.5%(由于贡献率过低，在此不做讨论)。前2轴共同解释了43.3%的数据量，说明该方法较适宜。

珍珠湾表层沉积主要硅藻种属分布图中(图7)，把轴I看做盐度指示轴，其负方向代表盐度较低的淡水环境，正方向则是盐度较高的海洋环境。Achnanthesspp.(主要包括A.delicatula，A.fugei，A.hauckiana和A.levanderi)，Amphoraspp.(主要包括A.delicatissima，A.exigua，A.eximia，A.holsatica和A.normanii)和N.ovalis等指示较低海水盐度的硅藻种属，基本分布在轴I的负方向上；与之相对，C.striata/C.stylorum，Thalassiosiraspp.(主要包括T.eccentrica，T.leptopus和T.oestrupii)和T.nitzschioides等生活于盐度较高的海水环境中的硅藻种属，则分布于轴I的正方向上；同时，代表海水盐度适中环

图6　珍珠湾表层沉积Thalassiosira spp.(T. eccentrica， T. leptopus和T. oestrupii)数量百分比分布Fig.6　Distribution of Thalassiosira spp.(T. eccentrica， T. leptopus and T. oestrupii) from surface sediments in Zhenzhu Bay (numbers in percentage)

图7　珍珠湾表层沉积硅藻种属对应分析分布图Fig.7　The profile of correspondence analysis of diatom taxa from surface sediments in Zhenzhu Bay

境的C.disculus则分布于靠近原点的位置。这表明，轴I所反映的是珍珠湾海水盐度的高低。

值得关注的是，C.striata/C.stylorum作为典型的半咸水种，在珍珠湾海域更多的分布在外湾海域，在对应分析分布图(图7)上，更靠近Thalassiosiraspp.(主要包括T.eccentrica,T.leptopus和T.oestrupii)和T.nitzschioides等海水种硅藻，这是由于研究区域过于靠近陆地，相较于大量淡水硅藻种属而言，C.striata/C.stylorum和其他海水种要求更高的盐度，与淡水种的差异更大，而在远离岸线的外洋站位，C.striata/C.stylorum和其他海水种的差异反而不明显。在珍珠湾，它们代表着比C.disculus富集区域更高的海水盐度环境，故将它们作为较高海水盐度的指示种。

2.4表层站位划分

由于尚未确定轴II所代表的环境因子，故表层硅藻站位分带基本以轴I，即海水盐度指标作为划分依据。对应分析所得的珍珠湾表层站位分布图显示16个表层站位大致可划分为3个区域(图8)：区域I位于轴I负方向，这些站位有着相对较低的海水盐度；相对应的，位于轴I正方向区域III内的站位，则处于盐度相对较高的海域；而介于二者之间，即靠近原点附近的区域II，则代表着海陆交汇过渡区域内相对适中的海水盐度条件。

将划分的结果对应到珍珠湾各个表层站位实际位置之中(图9)，可以看出，对应分析结果很好地显示了表层沉积硅藻与相应海洋环境的相互关系。

图8　珍珠湾表层站位对应分析分布图Fig. 8　The profile of correspondence analysis of surface sediments sampling stations in Zhenzhu bay

图9　珍珠湾表层站位分区图Fig.9　The districts diagram of surface sediments sampling stations in Zhenzhu bay

区域I，包括江平河口以南、江平镇沿岸的3个站位以及潭蓬古运河出口处的1个站位。代表的是受陆上人类活动影响最大的海域环境，形成以Achnanthesspp.，Amphoraspp.和Nitzschiaovalis等多种淡水硅藻共存的硅藻组合面貌。该区域多沿岸工、农业废水和市政生活污水排放，加之沿岸滩涂养殖活动，受陆上人类活动影响最大[32]，淡水硅藻数量众多，种类繁杂。该区域重金属分布也表现出近岸高、远岸低的趋势[33]，表明人类活动是最主要的影响因素。值得注意的是陆上淡水输入的江平河反而对珍珠湾影响不大。

区域II，包括湾内东部的10个站位。该区域海水盐度适中，大量分布着以C.disculus为优势代表的半咸水硅藻，是湾外海水与湾内海水交汇的海域，为区域I与区域III之间的过渡区域。其中，Z07，Z15，Z16和Z17四个近岸站位靠近江平河口与黄竹江口，但并未发现大量淡水硅藻，说明其受陆上河流影响不大，这是因为该区域分布着大量红树林，属于广西北仑河口红树林保护区一部分。近岸红树林对河流淡水起到巨大的阻隔作用，大大降低了陆上淡水的影响[34]。对该区域营养盐状况的研究也显示，人类活动对其影响不大，海水水质常年处于贫营养状况[32]。

区域III，位于珍珠湾湾外处的2个站位。该区域处于较深的海水环境中，为南海影响区域，海水盐度较高。C.striata/C.stylorum，T.nitzschioides和Thalassiosiraspp.等生活在较高盐度的硅藻种类在该区域占主要地位。

2.5硅藻组合与盐度的关系

珍珠湾表层沉积硅藻组合面貌与海水盐度有较高的一致性。16个表层站位基本处于浅海之中，水深不大，湾口相对封闭，除Z02与Z11站位受南海影响较大以外，其他站位更多体现出海陆交汇的过渡区域特点，即以C.disculus为优势种的半咸水环境。西侧的江平河与北部黄竹江水量均不大，最靠近两河河口的Z07与Z15站位，由于沿岸红树林对河流淡水的阻隔作用，硅藻组合面貌中淡水种比例不高，依然以半咸水种为重，说明湾内大量发现的淡水硅藻，并非随河流入湾。大量的淡水硅藻集中分布于江平镇沿岸海域，说明人类活动才是淡水硅藻富集于岸线的主要原因，这也与该区域重金属集中分布于沿岸海域状况相符[32]。

3　结　论

1)珍珠湾的16个表层沉积样品中，共鉴定出硅藻131种，分属44属。其中C.disculus数量百分比最为丰富。

2)Achnanthesspp.(主要包括A.delicatula，A.fugei，A.hauckiana和A.levanderi)，Amphoraspp.(主要包括A.delicatissima，A.exigua，A.eximia，A.holsatica和A.normanii)和N.ovalis可以作为低盐度海水环境的指示种；C.disculus多集中分布于海水盐度适中的海域；C.striata/C.stylorum，Thalassiosiraspp.(主要包括T.eccentrica，T.leptopus和T.oestrupii)和T.nitzschioides则可以很好地指示高盐度环境。

3)对应分析结果中轴I所代表的潜在环境变量是海水盐度，负方向指示盐度较低的海洋环境。说明珍珠湾主要影响表层沉积硅藻分布的环境因子是海水盐度。陆上淡水河流对珍珠湾表层沉积硅藻组合的影响不大，人类活动是沿岸淡水硅藻大量分布的主要原因。

4)依照对应分析结果，珍珠湾16个表层沉积站位可划分为3个硅藻分布区，分别对应高低不同的海水盐度，与实际站位地理分布基本一致。

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Characterastics of Surface Sediments Diatom Distribution in Zhenzhu Bay of Guangxi

HUANG Yue1,2, HUANG Yuan-hui3

(1.SchoolofResourceEnvironmentandEarthScience,YunnanUniversity, Kunming 650504, China;2.KarstInternationalResearchCenter,YunnanUniversity, Kunming 650504, China;3.TheFirstInstituteofOceanography,SOA, Qingdao 266061, China)

Sixteen surface sediments diatoms were studied from Zhenzhu Bay of Guangxi. A total of 131 species belonging to 44 genera was identified of whichCocconeisdisculusgot the highest abundance. The results of mutianalysis indicated that the diatom assemblage was mainly affected by sea-surface salinity.Achnanthesspp. (mainly consists ofA.delicatula,A.fugei,A.hauckianaandA.levanderi),Amphoraspp. (mainly includesA.delicatissima,A.exigua,A.eximia,A.holsaticaandA.normanii) and Nitzschia ovalis were being the good indicators of low sea-surface salinity,Cocconeisdisculuswas always found in the brackish areas, whileCyclotellastriata/C.stylorum,Thalassiosiraspp.(mainly consists ofT.eccentrica,T.leptopusandT.oestrupii)andThalassionemanitzschioidescould be used as index for high sea-surface salinity. The surface diatom assemblage was rarely influenced by the fresh water on land. Whereas, the abundance of fresh water diatoms along the shore was mainly affected by the human activities. Sixteen surface sediments diatoms could be divided into three diatom zones, corresponding to the different sea-surface salinity which closely mapped to their actual regional distribution.

Zhenzhu Bay; surface sediments; diatom

September 29, 2015

2015-09-29

国家自然科学青年基金项目——北部湾北部中全新世硅藻及气候变化研究(41306067)

黄玥(1980-)，男，广东澄海人，讲师，博士，主要从事海洋地质与第四纪地质研究.E-mail：yuehuang@ynu.edu.cn

(高峻编辑)

Q948.8

A

1671-6647(2016)02-0411-10

10.3969/j.issn.1671-6647.0000.00.011