浙江三门湾秋季浮游植物群落结构特征及其影响因子分析

朱荣　张玉荣　严峻

摘要 东海三门湾海域渔业和养殖业发达，其浮游植物现状和水质对地区渔业发展意义重大，在2018年9月对该海域的浮游植物和水环境进行了调查研究，结果表明，水体中pH、DO、COD等指标符合海水Ⅰ类水质标准，但是此海域无机氮和有机磷严重超标，海水富营养化趋势明显;此外，三门湾海域浮游植物以硅藻和甲藻为主，浮游植物优势种主要有3种，分别是中肋骨条藻、琼式圆筛藻和叉状甲藻。浮游植物密度为1 373个/L。相关性分析显示，中肋骨条藻的丰度与水体中的反应性磷含量和透明度呈现显著的正相关关系。

关键词 浮游植物;群落结构;环境因子;三门湾

中图分类号 P76文献标识码 A文章编号 0517-6611（2020）22-0090-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.22.024

Analysis of Structural Characteristics of Phytoplankton Community and Influencing Factors in Sanmen Bay of Zhejiang Province in Autumn

ZHU Rong1，2，3， ZHANG Yu-rong1，2， YAN Jun1，2

（1. Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang，Zhoushan， Zhejiang 316021;2. Zhejiang Ocean University， Zhoushan， Zhejiang 316021;3.Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fisheries Resources of Zhejiang Province， Zhoushan， Zhejiang 316021）

Abstract The fishing and aquaculture are flourishing along the Sanmen Bay， and their phytoplankton status and water quality are of great significance to the development of regional fisheries. In September 2018， a survey and study of the phytoplankton and water environment in the sea area was conducted.The results showed that the pH， DO， COD and other indicators in the water conformed to the water quality standard of seawater， but the inorganic nitrogen and organic phosphorus in this area were seriously exceeding， and the trend of seawater eutrophication was obvious. In addition， phytoplankton in Sanmen Bay were dominated by Bacillariophyta and Pyrrophyta，and there were three dominant species of phytoplankton， namely Skeletonema costatum， Coscinodiscus jonesianus and Ceratium furca. The density of phytoplankton was 1 373 個/L.Correlation analysis showed that the abundance of Skeletonema costatum showed a significant positive correlation with the reactive phosphorus content and transparency in the water.

Key words Phytoplankton;Community structure;Environmental factors;Sanmen Bay

基金项目 浙江省科技厅公益技术应用项目（LGF19D060002）;浙江省海洋水产研究所博士启动基金项目（112019118500105）。

作者简介 朱荣（1991—），女，湖北仙桃人，助理研究员，博士，从事海洋生态环境方面的研究。

收稿日期 2020-04-06

浮游植物是海洋生态系统中的初级生产者，也是水生食物网的物质循环和能量流动基础[1]。浮游植物在维持水环境健康和生态系统稳定方面具有重要作用[2]。浮游植物对水环境的变化非常敏感，在自然环境中，海洋中的浮游植物群落受到多种环境因子的影响，包括水温、营养盐水平、浊度等[3-6]，因此其生物群落的变化能够指示海洋环境的变化。探讨浮游植物群落的结构特征对于了解海洋生态环境具有重要意义。

三门湾海域位于三门以北、宁海县以东，是浙江省海洋经济发展的重要海域之一[7]。此海域沿岸经济发达，人口众多，海水养殖规模大，大量的工农业污水通过入海河流注入海湾，导致海水富营养化严重，海洋生态环境遭受严重影响。而三门湾海域为东海渔场的重要组成部分，海洋生态环境对于渔业捕捞和养殖具有重大影响，因此调查该海域的浮游植物状况对地区渔业发展具有重要作用。

为了解浙江三门湾海域浮游植物结构特征及其与环境因子的关系，笔者在2018年9月对该海域的浮游植物种类与丰度以及多项水体理化指标进行调查，以期为该海域的生态环境现状和渔业发展提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 采样时间和样点设置

采样时间为2018年9月，采样区域和采样点如图1所示，此次采样共设置了15个采样点。

1.2 海水采集与理化指标测定

每个采样点利用10 L的采水器采集离水面0.5 m处的海水，然后水样密封带回实验室用于各种理化指标的测定。其中水温、pH、水深、溶氧等指标在采样现场利用YSI环境监测系统进行测定，其余的如盐度、浊度、总氮、总磷、叶绿素、化学需氧量和生物需氧量等在实验室测定，分析方法参考《海洋调查规范》（GB 12763.1—7 2007）、《海洋监测规范》（GB 17378.1—7 2007）、《建设项目对海洋生物资源影响评价技术规程》（SC/T 9110—2007）、《海洋渔业资源调查规范》（SC/T 9403—2012）等相关方法进行。

1.3 浮游植物分析方法

首先，取采集的水样1 L，在现场加入2 mL的鲁哥试剂固定。样品带回到实验室后，将其静置沉淀48 h，去除上清液，将样品浓缩至10 mL，将浓缩样品充分摇匀，取0.1 mL放置于浮游植物计数板（0.1 mL，20 mm×20 mm）中，用显微镜在400倍放大率下全盘计数。

1.4 数据分析方法

浮游植物群落分析中常用的多样性指数参考孙军等[8]的方法。优势种的概念有2个方面，即一方面占有广泛的生态环境，可以利用较高的资源，有着广泛的适应性，在空间分布上表现为空间出现频率（fi）较高;另一方面，表现为个体数量（ni）庞大，丰度ni/N较高。

综合优势种概念的2个方面，得出优势种优势度（Y）的计算公式：

Y=ni/N×fi（1）

式中，fi为第i个种在各样方中的出现频率;ni为群落中第i个物种在空间中的丰度;N为群落中所有物种的总丰度。

浮游植物多样性指数H′ 采用Shannon-Weiner 公式：

H′=-Si=1pi×log2pi（2）

丰富度指数d采用Margalef公式：

d=S-1lnN（3）

均匀度J′采用Pielou 公式：

J′=H′log2S（4）

式中，S为样品中的种类总数;N为样品中的总个体数;pi为样品中第i种的个体数占总个体数。

在该研究中，数据绘图由软件origin 8.0 完成。浮游植物组成与环境因子之间的关系通过软件CANOCO 5.0 中的典型相关分析（CCA）进行探究。利用向前选择法确定对浮游植物群落具有显著性影響（P<0.05）的环境因子。

2 结果与分析

2.1 水体理化指标

从图2可以看出，采样期间海水水温在28.2～29.7 ℃，采样区域水深在7～35 m，最深的位于采样点9，该区域海水的盐度在26.6%～29.4%，海水透明度最高可达0.5 m，最低仅0.2 m，海水的pH在7.96～8.08;DO在7.23～7.81 mg/L;海水的悬浮物含量最高可达192 mg/L，而最低仅为49 mg/L;COD含量则在0.46～2.28 mg/L。海水中的无机氮含量为0.174～2.023 mg/L，而活性磷酸盐在0.002～0.027 mg/L。

2.2 浮游植物群落结构

研究期间共鉴定出浮游植物2门46种。其中，硅藻门35种，占76.1 %;甲藻门11种，占239%（表1）。从浮游植物的组成变化（图3）可以看出，浮游植物优势种主要有3种，分别是琼氏圆筛藻（Coscinodiscus jonesianus）、叉状角藻（Ceratium furca）和中肋骨条藻（Skeletonema costatum）。调查期间浮游植物丰度在840～2 800个/L，平均丰度为1 373个/L。浮游植物空间分布（图4）显示，浮游植物密度呈现中间高、周围低的趋势。

2.3 浮游植物多样性分析

从表2可以看出，浮游植物多样性指数H′值为1.105～2.130，平均值为1.628;丰富度d为0.567～1.386，平均值为0.886;均匀度J′为0.686～0.888，平均值为0.821;优势度为0.563～0.857，平均值为0.749。可见，该海域浮游植物多样性处于一个比较高的水平，浮游植物的群落结构良好。

2.4 海水水质评价

研究期间监测的海水水质情况，根据《海水水质标准》（GB 3097—1997）对三门湾海域海水水质进行评价，结果表明，尽管此海域pH、DO、COD等指标符合海水Ⅰ类水质标准，但是此海域无机氮和有机磷超标，海域水质综合评价结果显示无机氮和活性磷酸盐含量超标是影响海水水质的主要因素。而随着近海海水养殖业的进一步发展，大量的养殖废水会造成海水营养盐含量继续上升，因此在此区域，开展海水水质监测，实行海水养殖清洁生产至关重要。

2.5 浮游植物与环境因子关系

研究发现，浮游植物优势种为琼氏圆筛藻、叉状角藻和中肋骨条藻，而浮游植物的组

成和丰度与环境因子密切相关，因此为探究具体环境因子对

这3种优势浮游植物的影响，对这3种藻类丰度与环境因子进行相关性分析，结果表明（表3），中肋骨条藻的丰度与水体中的反应性磷含量和透明度呈现显著的正相关关系。水体中磷含量是浮游植物生长常见的限制因子，特别对于一些容易形成赤潮的藻类来说，磷的作用比氮更加重要[9-10]。因此作为东海地区常见的赤潮形成种中肋骨条藻，水体中较高反应性磷的含量促进其生长。透明度高的水体意味着水体光照条件良好，这也是浮游植物进行光合作用的重要条件[11]，因此较高的透明度也会导致水体中中肋骨条藻丰度较高。但是与以往研究不同的是，该研究中浮游植物与水温却没有显著性的关系，这可能是由于采样仅仅进行了一次，而且采样期间水温变化不大，而浮游植物受到其他因素的影响较大，导致其丰度与水温没有显著性的关系。如果想要探究其他环境因子对浮游植物群落组成的影响，需要延长采样研究的时间，进一步分析浮游植物的变化情况。

3 讨论与结论

浙江沿岸海域海洋开发力度较大，海洋生态环境较为脆弱，关于该海域的浮游植物调查研究也较多。2005年在浙江三门湾附近的浮游植物调查结果显示其秋季密度为4.72×104个/L[12];2012年秋季浮游植物密度则为143个/L[13]。2014年8月在附近海域展开的调查发现浮游植物密度为1 883个/L，优势种为中肋骨条藻和琼式圆筛藻[14]。该研究中，浮游植物密度为1.31×103个/L，与2014年相比较，变化不大。从这些研究中可以看出，浙江沿岸海域秋季浮游植物优势种均以中肋骨条藻、琼式圆筛藻等为主。浮游植物对环境变化非常敏感，其群落结构能较好地反映水生态系统的营养状况，浮游植物已被作为评价水体营养等级的重要环境指示生物[15]。浮游植物优势种变化以及群落结构由大粒径浮游植物向小粒径浮游植物占主导的趋势转变意味着水体的富营养化[16]。在近期的研究中，中肋骨条藻在春季和夏季均为优势种，该种在有机质丰富及受污染近海海域常占有较大比例[17]。以上结果表明调查海域水体呈现富营养化状态，而水体的富营养化会引发赤潮和底层水体低氧等生态灾害，严重危险沿岸养殖业和渔业，需要引起重视。

该研究结果显示，三门湾海域海水水质良好，pH、DO、COD等指标符合海水Ⅰ类水质标准，但是无机氮和活性磷酸盐含量超过Ⅰ类海水水质标准。三门湾海域9月份浮游植物密度为1 373个/L，优势种为琼氏圆筛藻、叉状角藻和中肋骨条藻。中肋骨条藻的丰度与水体中的反应性磷含量和透明度呈现显著的正相关关系。

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