海南昌江核电站温排水海域浮游植物群落特征

何 鹏，谢杰坤，张鹤峤，陈 煜，尹 泽，郑 兴，顾志峰

（1.海南核电有限公司，海南 昌江 572700；2.海南大学 海洋学院，海口 570228）

0 引言

浮游植物作为初级生产者和食物网基础环节，在海洋生态系统的物质循环和能量转化过程中起着重要作用，其数量的多寡和分布直接体现出所在海域的初级生产力水平及生态群落结构的健康程度[1］。调查研究浮游植物生态群落结构，对了解和掌握浮游植物群落的演变机制、海区生产力、气候和环境变迁有重要意义，可为海洋生态环境保护和海洋灾害预警提供科学依据[2］。

海南岛为我国典型的热带海岛，随着海南自贸港的建设进程加快，昌江黎族自治县内沿海港口建设和临港工程等开发热潮逐步掀起。昌江县内海岸线北连海头港，南接海尾港，其渔业资源丰富，是华南著名的大渔场，更是海南省重点渔港之一[3-4］。核电温排水对海域的海洋生态环境的影响是直接的。核电温排水的持续排出造成周边海域的水质理化、海洋生态系统变化，并且这种变化会随着时间的推移而发生生态系统的动态演变。目前尚未见有关于昌江核电温排水附近海域浮游植物群落结构生态特征及影响的分析研究报道，且其长期缺乏生态环境资源调查研究，导致人们对该海域的海洋生态环境现状不甚了解。

本文于2022 年春季（3 月）、夏季（6 月）、秋季（9 月）和冬季（12 月）在海南昌江核电温排水海域开展季节性航次浮游植物调查研究工作，调查分析其浮游植物种类数量、群落结构、优势种类及生态指数特征等，旨在为海南昌江近岸海域生态系统保护和海南核电健康安全的运行管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 站位布设

如图1 所示，在海南昌江核电站温排水周边海域（北至海头，南至海尾）共布设浮游植物调查站位14个，分别于2022年3月（春）、6月（夏）、9月（秋）、12月（冬）开展季度航次调查。

图1 海南昌江核电站沿海近岸调查站位

1.2 样品采集与保存

所有航次的现场样品采集、固定、运输、鉴定及计算均严格按照《海洋调查规范》（GB/T 12763—2007）[5］及《海洋监测规范》（GB 17378—2007）[6］的相关要求执行。

现场采用浅水III型浮游生物网（网长140 cm，网口内径37 cm，网衣孔径0.077 mm，网口面积0.1 m2，网底管长度23 cm）自海底到表层垂直拖曳采集，样品从网底管收集至聚乙烯瓶中，立刻加入鲁哥氏试剂固定。

1.3 鉴定与分析方法

1.3.1 种类鉴定与计数

经鲁哥氏试剂固定的样品，运输至实验室后静置沉淀并浓缩至50 mL，在光学显微镜下进行种类鉴定和计数，每个样品计数3次并取平均值。采用《中国海域常见浮游硅藻图谱》作为依据进行种类鉴定[7］。

1.3.2 物种多样性分析

使用Shannon-Wiener物种多样性指数进行分析[8］，其计算公式为

其中：H′为多样性指数；s为样品中的生物种类总数；Pi为第i种的个体数与样品所有种类总个体数的比值。

1.3.3 种类丰富度分析

使用Margalef种类丰富度指数进行分析[8］，具体计算公式为

其中：D为丰富度指数；s为样品中的生物种类总数；N为样品中所有种类的总个体数。

1.3.4 均匀度分析

使用Peilou均匀度指数进行分析[8］，其计算公式如下：

其中：J为均匀度指数；H′为多样性指数；s为样品中生物种类总数。

1.3.5 优势度分析

使用Mcnaughton优势度指数进行分析[8］，其计算公式为

其中：Y为优势度；Pi为第i种的个体数与样品所有种类总个体数的比值；fi为第i种生在各站位出现的频率。Y≥0.02的种类为优势种。

2 结果与分析

2.1 种类组成及变化

如表1所示，调查海域全年度浮游植物共鉴定到4门37属118种（包括变种和变形），其中以硅藻最多，有31 属100 种，占总种数的84.75%；甲藻有4 属14 种，占总种数的11.86%；蓝藻有1 属3 种，占总种数的2.54%；金藻有1属1种，占总种数的0.85%。

表1 调查海域浮游植物种类组成

（1）春季航次浮游植物共鉴定到3门33属89种（包括变种和变形），其中以硅藻最多，有28属80种，占总种数的89.89%；甲藻有4属7种，占总种数的7.87%；蓝藻有1属2种，占总种数的2.25%。

（2）夏季航次浮游植物共鉴定到3门28属69种（包括变种和变形），其中以硅藻最多，有26属63种，占总种数的91.30%；甲藻有3属5种，占总种数的7.25%；蓝藻有1属1种，占总种数的1.45%。

（3）秋季航次浮游植物共鉴定到3门28属69种（包括变种和变形），其中以硅藻最多，有26属63种，占总种数的91.30%；甲藻有3属5种，占总种数的7.25%；蓝藻有1属1种，占总种数的1.45%。

（4）冬季航次浮游植物共鉴定到4门41属72种（包括变种和变形），其中以硅藻最多，有26属64种，占总种数的88.89%；甲藻有3属6种，占总种数的8.33%；蓝藻有1属1种，占总种数的1.39%；金藻有1属1种，占总种数的1.39%。

如图2所示，调查海域浮游植物呈现热带和亚热带区系生物特征，生态类型以广温广布种和暖温暖水种为主，兼有少量的温带种。不同季节种类数表现为NSpr＞NWin＞NSum=NAut，其中NSpr(= 89)、NSum(=69)、NAut(= 69)和NWin(= 72)分别为春、夏、秋、冬季的种类数。综合全年度数据来看，调查海区全年均以硅藻为主，且占据绝对优势比例，各门类的种类及种类数量占比高度相似，表明调查海域浮游植物的种类组成变化较小，无明显的季节性变化。

图2 海域浮游植物种类变化

2.2 细胞丰度及变化

调查海域浮游植物细胞丰度范围为（12.39～31.26）×106cells·m-³，其中春季细胞丰度最高，为31.26×106cells·m-³，其后依次为夏季，为13.63×106cells·m-³；冬季为12.54×106cells·m-³；秋季为12.39×106cells·m-³。结果表明，调查海域浮游植物细胞丰度存在明显的季节性差异，春季细胞丰度明显高于夏秋冬3季，而夏、秋、冬3季之间差异较小。

2.3 优势种类

选取优势度（Y）大于0.02 的种类作为浮游植物群落的优势种，调查海域每个季节的优势种类均为硅藻，且多为北部湾海域的常见种。从季节上看，不同季节间至少存在3 种相同优势种类（夏秋季节高度相似，存在7 种），表明调查海域浮游植物优势种群的波动差异较小。劳氏角毛藻和拟旋链角毛藻为全年度优势种类，优势指数在各季节也属于较高水平；柔弱伪菱形藻、尖刺伪菱形藻和海莲藻为3 个季度的优势种（表2）。

表2 调查海域浮游植物优势种和优势度

（1）春季，浮游植物优势种类有11 种，其中角毛藻属（Chaetoceros）5 种（扁面角毛藻、并基角毛藻、劳氏角毛藻、窄面角毛藻和拟旋链角毛藻）；辐杆藻属（Bacteriastrum）2种（丛毛辐杆藻刚刺变种和叉状辐杆藻）；拟菱形藻属（Pseudo-nitzschia）2 种（柔弱伪菱形藻和尖刺伪菱形藻）；海线藻属（Thalassionema）1 种（菱形海线藻）；海毛藻属（Thalassiothrix）1种（伏氏海毛藻）。

（2）夏季，浮游植物优势种类有9 种，其中棍形藻属（Bacillaria）1 种（奇异棍形藻）；角毛藻属（Chaetoceros）2 种（劳氏角毛藻和拟旋链角毛藻）；拟菱形藻属（Pseudo-nitzschia）2 种（柔弱伪菱形藻和尖刺伪菱形藻），根管藻属（Rhizosolenia）2种（厚刺根管藻和覆瓦根管藻）；细柱藻属（Leptocylindrus）1种（丹麦细柱藻）；海莲藻属（Thalassiosira）1种（海链藻）。

（3）秋季，浮游植物优势种类有8种，其中棍形藻属（Bacillaria）1种（奇异棍形藻）；辐杆藻属（Bacteriastrum）1 种（优美辐杆藻）；角毛藻属（Chaetoceros）2 种（劳氏角毛藻和拟旋链角毛藻）；拟菱形藻属（Pseudonitzschia）1种（柔弱伪菱形藻）；细柱藻属（Leptocylindrus）1种（丹麦细柱藻）；根管藻属（Rhizosolenia）1种（覆瓦根管藻）；海莲藻属（Thalassiosira）1种（海链藻）。

（4）冬季，浮游植物优势种类有11 种，其中辐杆藻属（Bacteriastrum）2 种（优美辐杆藻和长辐杆藻）；角毛藻属（Chaetoceros）3种（窄隙角毛藻、劳氏角毛藻和拟旋链角毛藻）；拟菱形藻属（Pseudo-nitzschia）1种（尖刺伪菱形藻）；根管藻属（Rhizosolenia）1 种（厚刺根管藻）；旭氏藻属（Schröederella）1 种（优美旭氏藻）；海莲藻属（Thalassiosira）1种（海链藻）；海线藻属（Thalassionema）1种（菱形海线藻）。

2.4 浮游植物生态指数及变化

如图3 所示，调查海域全年度物种多样性指数范围为2.68～4.76；丰富度指数范围为0.89～2.18；均匀度指数范围为0.53～0.94。此外，物种多样性指数、丰富度指数和均匀度指数全年度季节性之间变化幅度不大，但均呈现春季略高于其余3季的变化态势，且3个季节几乎趋于平稳。

图3 浮游植物生态指数变化

3 讨论

本文研究结果表明，海南核电昌江温排水海域浮游植物种类丰富，生态类型以广温广布种和暖温暖水种为主，其中以硅藻占绝对优势。2022 年度开展的4 航次浮游植物调查共监测到4 门37 属118 种（包括变种和变形），种类数及类群组成与往年昌江附近海域的历史调查结果较为一致[9-10］。海南核电昌江温排水海域浮游植物种类多为北部湾海域的常见种[11-16］。不同季节的浮游植物种类及种类数量占比高度相似，季节性变化差异较小，这可能主要得益于海头至海尾区间海域除零星的养殖区外，未有明显且强烈的工程活动，岸上未有集中的生活区域排污。

调查海域春季浮游植物细胞丰度最高，可达到31.26×106cells·m-³，其后依次是夏季、冬季和秋季的丰度，与林更铭等[9］对海南昌江核电站周围海域浮游植物的分布特征，以及李亚军等[10］对海南海尾湾浮游植物群落结构及水质的调查结果相比，海南核电昌江温排水海域细胞丰度出现激增现象，这可能与近年来海南岛近海海洋温度升高以及调查区海域为海南核电温排水海域有关。而季节性变化规律与周伟华等[17］对海南三亚湾、戴明等[16］对海南岛以南海域浮游植物时空分布特征的研究结果一致，这可能是由于调查区海域为热带海区海域，水温不会成为浮游植物生长的制约因子，因而其丰度与季节变化并不密切。

在4 次调查中共发现昌江核电站海域含浮游植物种类118 种。在此前有关海南文昌铺前海域的调查中发现浮游植物种类72 种[12］，在分界洲岛近岸海域共发现24 种浮游植物[13］。可能是由于分界洲岛近岸海域受人类活动影响较小，海域中营养盐较低等因素限制了浮游植物的增殖。而文昌铺前海域人类活动程度则要大于分界洲岛附近，故其浮游植物种类更为丰富。在这一点的基础之上，昌江核电站的温排水则对海域内的浮游植物的种类和丰富度影响更大，而核电站温排水对海域水温的提高则进一步提高了浮游植物的繁殖速率，使得该海域浮游植物种类更为丰富，如表3所示。

表3 昌江核电站水域浮游植物种类与海南岛其他两地浮游植物种类对比单位：个

一些国内学者认为基本会出现在任何季节的角毛藻属、菱形藻属及海莲藻属等近海低盐暖水种类优势种群，是海南近海常见的藻类[18］。研究结果表明，劳氏角毛藻和拟旋链角毛藻为调查海域全年度优势种类，优势指数在各季节也属于较高水平；其余柔弱伪菱形藻、尖刺伪菱形藻和海莲藻为3 个季度的优势种。该结果与上述研究结果较为一致。但需要注意的是，拟旋链角毛藻也是中国近海常见的赤潮藻种，生长速度极快，其出现往往会是水体富营养化的表征[19］，而在本研究调查期间未发现赤潮现象，这可能表明了调查海域的细胞丰度还不足以引起赤潮，仍处于生态安全范围内。

浮游植物生态指数（物种多样性指数、种类丰富度指数和均匀度指数）是描述生物群落和生态系统结构的复杂程度，反映群落结构类型、组织水平、发展阶段和生境差异方面表现特征的重要参数，还是水体的理化性质及生物等多种生态因子综合反映的结果[20］。其中Shannon-Wiener物种多样性指数可反映浮游植物的群落结构，且在大部分的浮游植物生态调查中组成群落的生物种数越多，物种多样性指数越大，其群落结构越复杂，群落稳定性则越高[20-21］，本调查结果表明，所调查海域浮游植物群落结构复杂且稳定。Margalef种类丰富度指数能够表示生物群落种类的丰富程度，一般而言，生态群落环境越健康，种类丰富程度越高；Pielou 均匀度指数反映了生态群落中浮游植物物种个体数量分布的均匀程度。均匀度指数J的值范围为0～1，数值越大，说明物种个体分布越均匀[20］。本调查发现，调查海域的Shannon-Wiener 物种多样性指数、Margalef 种类丰富度指数和Pielou 均匀度指数均为较高水平，且呈现春季略高于其余3 季的态势，并综合历史调查数据比较可发现海南核电昌江温排水海域浮游植物群落2022年度3项生态指数均出现整体提高，但仍维持均匀分布的态势，这表明海南核电昌江温排水海域浮游植物生态系统群落结构复杂且稳定、群落种类丰富，个体空间分布均匀，群落环境较为健康。

与万晔等[22］调查的连云港田湾核电站附近海域浮游植物群落变化相比，昌江核电站附近海域的浮游植物群落种类少于田湾核电站附近海域浮游植物种类（160 种）。但田湾核电站附近海域浮游植物群落的优势种已经开始由角毛藻向骨条藻开始转变，与之相比昌江核电站附近海域优势种类则较为稳定。可能是由于本研究调查海域位于热带，温排水对该海域水温影响相对较小。郝彦菊等[23］在大亚湾核电站附近海域观察到海水升温一定程度上刺激了藻类生长，繁殖速度较快的链状硅藻开始转变为优势种，陈悦等[24］于秦山核电站附近海域做的调研结果与之相似，但该现象在本研究中没有发现。总之，昌江核电站附近海域浮游植物优势种相比于其他3 个核电站附近海域中浮游植物优势种类更为稳定，核电站温排水对调查海域的浮游植物群落的结构影响也较小。