秦皇岛西浴场浒苔暴发区浮游植物群落结构特征

邹佳君，朱凌宇，刘明华（秦皇岛市环境保护监测站，河北秦皇岛066000）

环境监测与污染防治

秦皇岛西浴场浒苔暴发区浮游植物群落结构特征

邹佳君，朱凌宇，刘明华
（秦皇岛市环境保护监测站，河北秦皇岛066000）

2015年8月12日至28日于秦皇岛西浴场浒苔暴发区共鉴定浮游植物3门20属26种，主要由硅藻和甲藻组成，优势种为尖刺拟菱形藻、中肋骨条藻、旋链角毛藻和浮动弯角藻，与历史资料相比，浮游植物种类没有发生明显变化，调查海域浮游植物平均细胞丰度为40.38×104cells/L，多样性指数为1.78，均匀度指数为0.38。浒苔等大型藻类对单细胞浮游植物的化感作用导致浮游植物群落多样性与稳定性都出现了显著下降。

浒苔；浮游植物；群落结构；秦皇岛西浴场

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.01.20

浒苔（Enteromorpha prolifera）为绿藻门、石莼目、石莼科、浒苔属的重要物种，广泛分布于河口、海湾及海陆交汇处，在水体富营养化和适宜环境下，浒苔极易暴发繁殖，形成“绿潮”灾害。浮游植物作为海洋生态系统中的初级生产者，主要由单细胞藻类构成，在海洋中为浮游动物和鱼虾等初级消费者提供饵料食物，广泛参与海洋生态系统的物质循环和能量流动，然而其过度繁殖和大面积死亡都极大地影响了当地的生态环境和渔业经济。针对海洋赤潮和绿潮等生态灾害进行预防治理，实现海洋生态资源的有效利用成为当前亟待解决的问题。

秦皇岛位于辽东湾西南，境内有石河、汤河、新开河等多条河流注入，营养盐结构的改变使得秦皇岛西浴场至东浴场沿岸海域成为赤潮频发区[1]。2015年8月12日至28日秦皇岛西浴场近岸海域暴发绿潮灾害，浮游植物多样性出现显著降低现象，这可能与大型藻类与单细胞藻类的竞争性抑制相关。针对海洋大型藻类和单细胞赤潮藻类相生相克的室内模拟受控实验已有大量报道[2]，这些实验为海洋生态的修复和保护提供了重要资料和宝贵经验。笔者拟在前人研究的基础上，通过对该海域浒苔暴发区浮游植物的分类鉴定和主要环境因子的实时监测，探讨该海域浒苔暴发繁殖对浮游植物的物种组成、细胞丰度和相关环境因子的影响，为相关海域的生态环境保护和生态灾害防治管理提供基础数据和参考。

1　研究方法

1.1调查海域

2015年8月12日至28日，在秦皇岛西浴场（39.89°～39.91°N，119.55°～119.57°E）进行调查，共设立2个站位（图1）。

图1　2015年8月秦皇岛西浴场调查站位

1.2材料与方法

使用天津埃特曼公司生产的ETM-2020采水器进行现场水样采集。营养盐按照《海洋监测规范》进行测定[3]，营养盐（硝酸盐NO3-N、亚硝酸盐NO2-N、氨氮NH4-N、磷酸盐PO4-P）样品在海水采集后立即过滤，其中0.45 μm醋酸纤维滤膜预先经1 mol/L的HCl处理。NO2-N采用萘乙二胺分光光度法测定，NO3-N以镉柱还原为NO2-N后测定，NH4-N采用次溴酸盐氧化法测定，PO4-P采用磷钼蓝分光光度法测定。化学需氧量（COD）采用碱性高锰酸钾法测定。浮游植物的样品采集按照《海洋调查规范》[4]进行，采用终浓度5%的福尔马林溶液固定保存。浮游植物样品静置沉降24 h浓缩后，取1 ml浮游植物亚样品于浮游生物计数框内，在Axio Imager显微镜400倍和1 000倍下进行物种鉴定和细胞计数。

1.3数据处理分析

物种多样性指数的计算采用香农-威纳指数（H'，Shannon-Wiener index）[5]，计算公式为：

物种丰富度Margalef指数[6]，计算公式为：

物种均匀度指数J采用Pielou计算公式[7]：

优势度Y计算公式为：

其中，S为样品物种总数；N为样品中生物总个体数；Pi为第i种的个体数（ni）与总个体数（N）的比值；fi为第i种在各样品中出现的频率。

富营养化评价采用营养状态指数法[8]：

其中，EI为富营养化指数，COD为化学需氧量，mg/L；DIN为无机氮，μg/L；DIP为无机磷，μg/L。

2　结果与讨论

2.1自然环境特征

调查海域水体温度为（24.8±1.3）℃，pH值为（7.9±0.2），硝酸盐（NO3-N）值介于49.0～106.0 μg/L，均值为72.1 μg/L；亚硝酸盐（NO2-N）介于1.0～22.0 μg/L，均值为4.9 μg/L；氨氮（NH4-N）为21.0～113.0 μg/L，均值为45.3 μg/L；磷酸盐（PO4-P）为13.0～43.0 μg/L，均值为28.4 μg/L（图2）。氮磷比介于1.88～7.92之间，随着人工捕捞浒苔工作的进行，浒苔含量逐渐减少，氮和磷的含量逐渐上升，由于磷酸盐PO4-P含量上升更快，因此总体表现为氮磷比含量的下降（图3）。该海域的EI指数为（2.13±0.83），EI值越大，富营养化程度越高，当EI≥1时，水体出现富营养化，而当EI≥5时，水体所在水域往往为赤潮暴发区。

图2　调查海域营养盐含量变化趋势

图3　调查海域氮磷比和浮游植物细胞丰度变化趋势

2.2浮游植物物种组成

2015年8月西浴场浒苔暴发区两个站点共鉴定浮游植物3门20属26种，其中硅藻门16属20种，占物种数量的76.92%；甲藻门5属5种，占物种数量的19.23%；金藻门1属1种，占物种数量的3.85%。两站位硅藻在物种数量和细胞丰度上都占有优势，调查海域浮游植物的生态类型多为温带近岸世界广布种，与秦皇岛周边海域历史调查资料类似，如：尖刺拟菱形藻、中肋骨条藻、旋链角毛藻、浮动弯角藻、三角角藻和微小原甲藻，优势种为尖刺拟菱形藻、中肋骨条藻、旋链角毛藻和浮动弯角藻（表1），均为当地常见赤潮种[9]。

表1　2015年8月秦皇岛西浴场浒苔爆发区浮游植物优势种

2.3浮游植物群落特征分析

为了较全面地反映调查海域的浮游植物群落特征，选择目前常用的香农-威纳指数、Pielou均匀度指数和Margalef指数分析浮游植物群落结构，一个群落的多样性指数和均匀度指数越高，一般预示该生态系统越趋于稳定和成熟。

调查海域浮游植物细胞丰度介于2.06×104～68.05×104cells/L，平均值为40.38×104cells/L。调查海域浮游植物的香农-威纳指数介于0.53～2.78，平均值1.78。根据《环境生物学》多样性指数与水质的关系，该海域环境为中度污染。浮游植物Margalef指数介于0.18～0.74，平均值0.38，表明该海域群落物种丰富度较低。尤其是尖刺拟菱形藻的优势度明显，造成该海域物种组成趋于单一化。

3　结论

秦皇岛西浴场浒苔暴发区海域浮游植物种类组成仍以硅藻为主，浮游植物种类多为渤海湾常见种。与历史资料相比，浮游植物细胞数量呈下降趋势，角毛藻种类下降明显，该海域常见的具槽帕拉藻和夜光藻等赤潮种在此次调查中出现频率均较低。该分布趋势可能主要与浒苔的大量繁殖密切相关。秦皇岛西浴场的地理环境和湾内水体交换状况受近岸水域和陆源环境影响较大，水体营养盐含量较高，有利于浮游植物的大量繁殖。近岸水域在潮汐作用下，表层海水和底层海水发生混合，人类活动等也是造成营养盐含量较高的重要原因，营养盐含量较高更有利于海洋大型藻和单细胞浮游植物的繁殖。此外，在调查期间浴场游客反映在浴场内游泳后出现皮肤瘙痒发粘等症状，这很可能与羽纹硅藻的大量繁殖，通过纵沟分泌粘液有关。

虽然氮磷比与浮游植物细胞丰度在统计学上未发现具有明显的相关性关系，但在16日至22日，随着氮磷比从7.92迅速下降到1.88，细胞丰度也出现了连续性下降的趋势。在调查后期，随着人工捕捞浒苔工作的进行，水体氮磷含量都有所增加，其中氮营养盐的增加尤其可以快速促进小细胞硅藻（如尖刺拟菱形藻）的繁殖，这也从侧面反映了该海域的营养盐含量过剩。虽然在调查后期，浒苔含量减少，但未发现浮游植物总细胞丰度的增加，可能表明浒苔对浮游植物的抑制作用存在一定阈值，而该海域浒苔密度的下降并未降低至阈值以下。本次调查研究也表明，对于富营养化程度较高的海域，适宜密度的浒苔等大型海藻可以有效地抑制单细胞浮游藻类的繁殖，在赤潮生物防治和海洋生态修复等方面都发挥着重要作用。

[1]晋利，杨知勋.秦皇岛近海有害藻华发生特征及防治对策研究[J].中国环境管理干部学院学报，2014，24（1）：40-42.

[2]张雪，栾青杉，孙坚强，等.绿藻浒苔对浮游植物群落结构影响研究[J].海洋科学，2013，37（6）：24-31.

[3]国家质量技术监督局.GB 17378.4-2007海洋监测规范第4部分海水分析[S].北京：中国标准出版社，2007.

[4]国家海洋局.GB 12763.4-2007海洋调查规范第6部分：海洋生物调查[S].北京：中国标准出版社，2007.

[5]SHANNON C E.A mathematical theory of communication[J].ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review，2001，5（1）：3-55.

[6]ULANOWICZ R E.Information theory in ecology[J].Computers& Chemistry，2001，25（4）：393-399.

[7]PIELOU E C.An introduction to mathematical ecology[M].New York：Wiley-Interscience，1969.

[8]郑克芳，尹杰，赵蓓，等.秦皇岛近岸海域营养状况及其与赤潮关系的初步研究[J].浙江海洋学院学报：自然科学版，2013，32（6）：521-526.

[9]孙萍，李瑞香，李艳，等.2005年夏末渤海网采浮游植物群落结构[J].海洋科学进展，2008，26（3）：354-363.

（编辑：程俊）

Investigation on Phytoplankton Biocoenosis in Enteromorpha Prolifera Area of the West Bathing Beach of Qinhuangdao City

Zou Jiajun,Zhu Lingyu,Liu Minghua
（Qinhuangdao Environmental Protection and Monitoring Station,Qinhuangdao Hebei 066000,China）

A total of 26 taxa which belong to 20 genera of 3 phyla were identified in the west bathing beach of Qinhuangdao city from August 12thto 28thin 2015.The phytoplankton Biocoenosis was mainly composed of Bacillariophyta and Dinophyta.The preponderant species were Pseudo-nitzschia pungens,Skeletonema costatum,Chaetoceros curvisetus and Eucompia zoodiacus. No significant change was found in the phytoplankton species compared with the history data.The average cell abundance was 40.38×104cells/L，and Shannon-wiener diversity index and Pielou's evenness index were 1.78 and 0.38 respectively.Due to the allelopathic effect of E.prolifera,the diversity and stability of phytoplankton Biocoenosis trend to decline.

Enteromorpha prolifera，phytoplankton，community structure，west bathing beach of Qinhuangdao city

X173

A

1008-813X（2016）01-0074-04

2015-09-20

邹佳君（1988-），男，山东荣成人，毕业于中国海洋大学海洋生物学专业，硕士，助理工程师，主要从事海洋浮游生物的分类鉴定工作。