东山湾重点海水养殖水域浮游植物群落结构及营养状况分析

吴惠璇

(漳州市海洋环境监测中心，福建 漳州 363000)

2018年我国水产养殖的产量为4 755.90×104t，占全球总产量57.90%[1]，海水养殖是水产养殖中的重要部分。东山湾水产资源种类繁多，生境丰富，是鱼虾贝养殖的良好场所，是福建省主要的海水养殖水域之一[2]。在海水养殖系统中，浮游植物与浮游动物、细菌和腐屑共同组成“微食物环”[3]，可以有效利用和转化残饵、粪便以及溶解有机物等污染物形成次级生产力， 是清洁生产的重要环节。同时，浮游植物与养殖容量[4]、水生系统富营养化[5]、非经典生物操纵下赤潮控制[6]等研究密切相关。浮游植物作为海洋生态系统的最重要的初级生产者，其群落特征是研究海区其他生态和环境问题的基础，它的生物量、多样性以及群落结构直接反映了海洋生态环境的营养状态，对环境变化起着重要的指示作用[7-10]，反映了人类活动对海岸带生态系统的长期影响[11]。

东山湾海域浮游植物的分布、群落特征的资料主要有林金美[2]于1988—1989年、王雨等[12]于2006年、戴红等[11]于2011—2014年分别开展的调查研究。本文根据东山湾重点海水养殖水域2020年5月(春季)和8月(夏季)的监测数据分析评价了浮游植物的群落结构、多样性特点及营养状况，了解并掌握海洋生态环境健康状况，为海洋生物资源的可持续发展与利用提供数据支撑。

1 材料和方法

1.1 调查区域概况

东山湾地处福建省漳州市南部沿海，位于台湾海峡南口的西岸，海湾总面积247.89 km2，海湾以不规则的梨形伸入陆地，三面为山丘环绕，西北的湾顶有漳江注入，湾口朝南，是一个窄口半封闭型海湾[13]。

1.2 监测站位

根据东山湾重点海水养殖水域分布特征(117°26′～117°32′E、23°45′～23°50′N)，布设5个浮游植物监测调查站位点(DS01～DS05)进行监测调查，如图1所示。

1.3 监测时间和内容

于2020年5月(春季)和8月(夏季)对东山湾重点海水养殖水域进行监测调查，根据《海洋监测规范 第7部分》[14]采集了5个站位点表层和底层水样进行浮游植物定量分析，同时对表层水样的叶绿素a含量进行分析。

浮游植物水样现场采集后加入碘液进行固定，在实验室按《海洋监测规范 第7部分》[14]使用显微镜(Olympus CX41)通过沉降计数法进行计数分析；叶绿素a的测定按《海洋监测规范 第7部分》[14]中的分光光度法，使用离心机(SIGMA 1-6)和分光光度计(北京普析 T6)进行分析。

1.4 分析评价方法

采用污染生态调查资料常用评述方法中[14]的马卡列夫(Margalef，1958)丰度指数d、香农-韦弗(Shannon-Weaver，1963)多样性指数H′和皮诺(Pielou，1966)均匀度指数J对东山湾重点海水养殖水域浮游植物群落多样性和水质状况进行分析评价[15-16](表1)。

优势度表示一个物种在群落种的地位与作用[17-18]，采用优势种计算公式Y=ni/N·fi来表示物种优势度，式中，Y表示物种优势度；ni表示第i种物种的个体数；N表示所有物种总个体数；fi表示第i种在各站点出现的频率。当Y≥0.02时，即为优势种[19]。

采用修正的卡森营养化指数法(TSIM)，即以叶绿素a的含量为基准的营养状况指数来评价水体的营养状况。当卡森指数数值在30以内为贫营养，30～50之间为中营养，50～100之间为富营养，即卡森指数越大，水体的富营养程度越严重[20]。

2 结果与讨论

2.1 种类组成和分布

本次监测共调查到浮游植物3门40属74种，其中硅藻门种数最多，为32属61种，占总数的82.43%；甲藻门次之，为7属12种，占16.22%；金藻门最少，为1种，占1.35%。浮游植物种类以硅藻为主的情况，与林金美[2]于1988—1989年、王雨等[12]于2006年、戴红等[11]于2011—2014年的调查结论相一致。

表 1 浮游植物多样性指数评价水体的标准值及评价结果

2.1.1 季节变化

浮游植物5月(春季)和8月(夏季)两个季度分别调查到3门33属53种和3门33属58种，分别占全年调查总数的71.62%和78.38%，8月(夏季)浮游植物种类数略多于5月(春季)。从浮游植物种类组成上看，硅藻种类数最多，分别为43种(春季)和49种(夏季)；甲藻种类数次之，分别为9种(春季)和8种(夏季)；金藻种类数最少，均为1种。表层和底层浮游植物的种类组成相同，均以硅藻为主，甲藻次之，金藻最少；春、夏两季的种类数分布较为均匀，波动较小，变化不明显(图2)。

2.1.2 空间变化

各站位点浮游植物的种类数在35～40种之间，其中以硅藻种类数为主(82.50%～89.19%)，甲藻次之(8.11%～17.50%)，金藻最少(0～2.56%)。硅藻的种类数在各站位点的数量相近；甲藻种类数在站位点DS03最多，为7种，站位点DS01最少，为3种；金藻种类数最少，在站位点DS01、DS04和DS05采集到1种，其余两个站位点未采集到(图3)。种类数在各站位点的分布较为均匀的情况，与王雨[12]在2006年的调查结果一致。

各站位点表层浮游植物的种类数(图4)，5月(春季)和8月(夏季)分别在13～18种和14～19种之间，站位点DS04、DS01和DS02种类数相同或相近，站位点DS05和DS03种类数波动较大。各站位点底层浮游植物的种类数，5月(春季)和8月(夏季)分别在12～20种和14～18种之间，站位点DS03和DS04种类数相同或相近，站位点DS05种类数波动较大。

2.2 细胞丰度分布

2.2.1 季节变化

表层和底层浮游植物的总细胞丰度的年平均值为8.59×105个/dm3，其中5月(春季)为8.40×105个/dm3， 8月(夏季)为8.77×105个/dm3，8月(夏季)略多于5月(春季)。表层浮游植物5月(春季)和8月(夏季)的总细胞丰度分别为9.26×105个/dm3和9.95×105个/dm3，具有数值相近、变化幅度小的特点，底层浮游植物的季节变化规律与表层浮游植物相同。

2.2.2 空间分布

各站位春秋季表层和底层浮游植物细胞丰度的平均值在1.17×105～2.40×105个/dm3之间(表2)，全年的高值出现在站位点DS01。各站位点表层浮游植物细胞丰度在1.02×105～3.18×105个/dm3之间(表2)，空间分布的年平均值为1.92×105个/dm3，最大值出现在站位点DS01，最小值出现在站位点DS02，站位点DS02和DS05数值波动较大；底层浮游植物细胞丰度在1.04×105～1.84×105个/dm3之间，空间分布的年平均值为1.51×105个/dm3，最大值出现在站位点DS01，最小值出现在站位点DS03，各站位点的数值相近，波动较小。细胞丰度的空间分布上，表层浮游植物变化明显，底层浮游植物变化不明显。本次调查中表层和底层浮游植物年细胞丰度平均值的高值、表层浮游植物细胞丰度和底层浮游植物细胞丰度的最大值均出现在站位点DS01，说明该海域的氮磷营养盐水平相对较高，为浮游植物的生产提供了足够的营养保证，分析原因可能是受陆源污染排放的影响较大，应予以重视。

表2 东山湾重点海水养殖水域浮游植物数量的时空变化

2.3 浮游植物多样性分析

2.3.1 马卡列夫丰度指数(d)

马卡列夫丰度指数(d)用来分析浮游植物种类的丰富程度，同时也可以反映水体的污染程度。东山湾重点海水养殖水域d值在1.56～2.61之间，水体受污染评价结果为“轻污染”和“中污染”两种(表3)。季节分布上， 5月(春季)和8月(夏季)d值大于2的站位点的百分比分别为50%和70%， 8月(夏季)中污染站位点少于5月(春季)，说明夏季水质较好。空间分布上，站位点DS02的d值较低，中污染监测结果最多；其余四个站位点d值较高，水质评价结果以轻污染为主。站位点DS02的d值较低，因其位于漳江汇入东山湾的位置，带入的陆源污染物的浓度较高，水质较差，种类丰度低。表层浮游植物的d值在1.71～2.34之间，平均值为2.08；底层浮游植物丰度指数在1.56～2.61之间，平均值为2.05。表层、底层的丰度指数在春、夏两季的分布规律相似，无明显的季节变化特征。

表3 东山湾重点海水养殖水域浮游植物丰度指数(d)及水体污染评价结果

2.3.2 香农-韦弗多样性指数(H′)

香农-韦弗多样性指数(H′)用来反映浮游植物种类多样性，同时也用来评价水体受污染的情况。东山湾重点海水养殖水域H′的数值在2.38～3.48之间，水体受污染评价结果为“清洁”和“轻度污染”两种(表4)。季节分布上，5月(春季)和8月(夏季)评价结果为“清洁”的站位点占总站位点数量的百分比分别为60%和70%，两季度的水体受污染情况相近，总体上较好。空间分布上，站位点DS04水体评价结果为清洁，其余站位点均存在轻度污染的情况。站位点DS05因其位于八尺门海堤与东山湾相连处，水交换能力减弱，水质变差[21]，进而导致一些耐污种类的浮游植物大量生长，破坏了浮游植物间的生态平衡，使得H′数值较低，水质评价结果均为“轻度污染”。垂直分布上，底层水体的受污染程度大于表层水体。由于沉积物对底层水体的影响大于表层水体[22]，导致底层水体受污染评价结果多以轻度污染为主。

2.3.3 皮诺均匀度指数(J)

皮诺均匀度指数(J)表示种间个体数分布的均匀情况，东山湾重点海水养殖水域J值在 0.55～0.91之间，平均值为0.77。从时间分布、空间分布和垂直分布上来看，采用皮诺均匀度指数评价水体的结果均为“无污染或轻污染”(表5)。

表4 东山湾重点海水养殖水域浮游植物香农-韦弗多样性指数(H′)及水体污染评价结果

表5 东山湾重点海水养殖水域浮游植物皮诺均匀度指数(J)及水体污染评价结果

综上所述，东山湾重点海水养殖水域浮游植物的马卡列夫丰度指数d、香农-韦弗多样性指数H′和皮诺均匀度指数J的变化范围分别为1.56～2.61、2.38～3.48和0.55～0.91(表6)。浮游植物多样性指数的评价结果表明，水质未受到严重污染。

表6 东山湾重点海水养殖水域浮游植物多样性指数汇总表

续表6

2.4 优势种

2020年东山湾重点海水养殖水域浮游植物共记录到优势种11种，均为硅藻。季节分布上，5月(春季)和8月(夏季)优势种数量分别为4种和10种，8月(夏季)多于5月(春季)；平面分布上，各站位点的浮游植物数量在6～9之间，数量相近，变化较小；垂直分布上，表层、底层浮游植物的优势种数量分别为7种和8种，数量较为接近。

全年优势种为中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)、菱形海线藻(Thalassionemanitzschioides)和端尖斜纹藻(Pleurosigmaacutum)。中肋骨条藻是全年优势度最高的物种，属于广温广盐耐污种类，其大量聚集在一定程度上表示海域环境呈现富营养化[10，19]。同时，菱形海线藻也为赤潮生物，在适宜的水域环境条件下，可能存在引起赤潮暴发的风险[11-12]。中肋骨条藻在5月(春季)和8月(夏季)两个季节均为第一优势种，在各个站位上都有检出，且优势度的数值在0.231～0.518之间，远高于其他优势种，占绝对优势；垂直分布上，表层和底层优势度数值相近，无明显波动。赤潮生物是赤潮暴发的生物基础，一旦水域环境条件适宜，就可能会引起相应的赤潮[8]。

2.5 营养状况评价

TSIM计算结果在29.3～49.2之间，年平均值为39.9(表7)。表层叶绿素a含量5月(春季)和8月(夏季)监测结果分别为1.54～3.63 μg/L和2.18～9.60 μg/L，8月(夏季)叶绿素a的含量明显高于5月(春季)。各站位点在5月(春季)的营养状态评价为贫营养或中营养，在8月(夏季)的营养状态评价均为中营养，5月(春季)的营养状态略好于8月(夏季)。TSIM评价结果表明，东山湾重点海水养殖水域总体处于中营养。

表7 东山湾重点海水养殖水域各站位点叶绿素a含量和营养状态

3 结论

1)2020年5月(春季)和8月(夏季)对东山湾重点海水养殖水域进行浮游植物的监测调查，共记录到浮游植物种类数3门40属74种，以硅藻为主，甲藻次之，金藻最少，优势种为中肋骨条藻、菱形海线藻和端尖斜纹藻。表层、底层浮游植物种类数量在春季和夏季的分布变化不大；各站位点浮游植物数量相近，种类组成的平面分布较为均匀。细胞丰度在季节变化上具有数值相近的特点；空间分布上，表层浮游植物变化较为明显，底层浮游植物变化不明显。

2)马卡列夫丰度指数d和香农-韦弗多样性指数H′在春、夏两季的分布上变化不明显，空间变化较明显。表层、底层浮游植物的d值分布规律相同；表层浮游植物的H′值高于底层，表层水质好于底层水质。皮诺均匀度指数J浮游植物多样性指数在春季和夏季的季节分布、空间分布以及表、底层的垂直分布上，呈现出数值相近、无明显变化的特点。浮游植物多样性指数评价结果表明，东山湾重点海水养殖区水质未受严重污染。水质营养状态评价结果显示，东山湾重点海水养殖水域水质营养状态处于中营养水平。

3)赤潮生物中肋骨条藻和菱形海线藻在各个站位点分别为第一和第二优势种，应引起重视。在赤潮易发期间，应组织开展相关海域现场观测监视工作，以便于及时发现水色、养殖生物和浮游生物等的异常现象，尽可能降低赤潮灾害带来的渔业生产损失。