張曉舉, 溫若冰, 于海洋

(1. 國(guó)家海洋局 北海海洋工程勘察研究院, 山東 青島 266033; 2. 國(guó)家海洋局 北海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心, 山東 青島 266033; 3.中國(guó)海洋大學(xué) 海洋生命學(xué)院, 山東 青島 266003)

河口是受河流沖淡水和海洋潮汐、波浪、海流等交互影響的一個(gè)區(qū)域, 是一個(gè)特殊的生態(tài)系統(tǒng)。鴨綠江發(fā)源于長(zhǎng)白山天池胭脂峰南麓, 由東北流向西南, 跨越吉林、遼寧兩省, 全長(zhǎng) 859 km, 流域面積64471 km2, 多年平均徑流量228.09億m3, 是我國(guó)四大水系之一。入?？谑且粋€(gè)灣頂位于浪頭鎮(zhèn)附近的喇叭狀河口灣。鴨綠江河口地區(qū)主要有 3條入海通道, 綢緞島和薪島以西為西水道, 綢緞島和薪島以東又可分為中水道和東水道, 20世紀(jì)因人為因素西水道經(jīng)歷重大變遷, 上中段嚴(yán)重淤高縮窄, 已由歷史上的主要出海水道和主航道演變成海灣型潮汐水道。東水道上口淤塞, 流域來沙不足, 沿岸潮灘不斷遭受侵蝕, 因此中水道是目前主要的水流通道[1]。近幾十年來, 許多學(xué)者對(duì)鴨綠江口的水質(zhì)、沉積物環(huán)境展開了一系列理化調(diào)查[2-4]。但是理化監(jiān)測(cè)只能測(cè)出污染物濃度, 無(wú)法測(cè)出毒性強(qiáng)度, 毒性強(qiáng)弱只能通過水生生物監(jiān)測(cè)的方法獲得。同時(shí), 理化監(jiān)測(cè)只能得到瞬時(shí)水質(zhì)情況, 而一定時(shí)期水質(zhì)情況只能由水生生物監(jiān)測(cè)完成。通過對(duì)河口浮游植物種類組成、時(shí)空分布、生物量及多樣性等生態(tài)學(xué)特征分析, 并結(jié)合有關(guān)化學(xué)指標(biāo), 可更客觀反映河口水環(huán)境狀況, 為河口水環(huán)境保護(hù)提供有效的管理信息[5]。近年來關(guān)于鴨綠江口浮游植物群落的研究較少, 作者通過 2010年春季調(diào)查資料, 對(duì)鴨綠江口海域的浮游植物種類組成、數(shù)量分布等生態(tài)學(xué)特征以及其與環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了分析, 以探討影響浮游植物種類組成、數(shù)量分布等生態(tài)特征的因素, 同時(shí)為研究該水域浮游植物的長(zhǎng)期演變提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位與樣品采集

于 2010年3月進(jìn)行鴨綠江口海上調(diào)查工作, 沿鴨綠江徑流方向設(shè)置3條斷面(圖1), 1～3號(hào)站位水深為1.6～3.5 m, 4～6號(hào)站水深為4.2～6.3 m, 7～10號(hào)站水深為7.5～9.4 m。

浮游植物取樣按照《海洋調(diào)查規(guī)范》[6]進(jìn)行, 采用淺水Ⅲ型浮游植物網(wǎng), 于各站自水體底層至表層垂直拖取樣品用 5%福爾馬林溶液固定保存, 在Nikon-TE2000U倒置顯微鏡下鑒定和計(jì)數(shù)。

1.2 分析方法

優(yōu)勢(shì)度:Y＝(ni/N)×fi

Shannon－Wiener多樣性指數(shù)H′:

均勻度:J＝H′/log2S

豐度:

式中,ni為第i種的細(xì)胞個(gè)數(shù);Pi=ni/N,N為采集樣品種的所有種類總個(gè)體數(shù);S為采集樣品種的種類總數(shù);fi為該種在各站中出現(xiàn)的頻率。

用同步觀測(cè)到的水溫、鹽度、DO及營(yíng)養(yǎng)鹽濃度等數(shù)據(jù), 分析浮游植物細(xì)胞豐度與環(huán)境因子的相關(guān)性。取表層溫度(T)、鹽度(S)、溶解氧(DO)、磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度(PO4-P)、無(wú)機(jī)氮等為自變量, 分別以浮游植物細(xì)胞豐度和種類數(shù)為因變量, 應(yīng)用 SPSS17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析。

圖1 鴨綠江口浮游植物調(diào)查站位分布Fig. 1 Sampling stations in the Yalujiang estuary

2 結(jié)果與討論

2.1 種類組成與優(yōu)勢(shì)種

本次調(diào)查鑒定出浮游植物48種(表1), 其中硅藻19屬41種, 占浮游植物總種數(shù)的85.42%; 甲藻4屬6種, 占總種數(shù)的12.50%; 金藻1屬1種, 占總種數(shù)的2.08%。表明在浮游植物的種類組成中, 硅藻占絕對(duì)優(yōu)勢(shì), 甲藻次之, 金藻最少。在細(xì)胞數(shù)量方面, 硅藻也是最多, 占全部細(xì)胞總量的99.7%, 甲藻占全部細(xì)胞總數(shù)的0.2%, 金藻僅占細(xì)胞總數(shù)的0.1%。

硅藻門中以角毛藻屬種類最多, 多達(dá) 13種, 常見的種類有尖刺菱形藻 (Nitzschia pungens)、剛毛根管藻(Rhizosolenia setigera)、窄隙角毛藻(Chaetoceros affinis)、浮動(dòng)彎角藻(Eucampia zoodiacus)。

根據(jù)浮游植物的生態(tài)習(xí)性和分布特點(diǎn)將鴨綠江河口海域浮游植物分為3個(gè)類群: (1)廣溫類群: 是該海域最主要的生態(tài)類群。主要代表種有中肋骨條藻(keletonema costatum)、浮動(dòng)彎角藻、細(xì)弱海毛藻(Chaetoceros urvisetus)和翼根管藻(Rhizosolenia alata)等[7]。(2)暖水類群: 代表種類有旋鏈角毛藻(Chaetoceros curvisetus)和扁面角毛藻(Chaetoceros compressus)等。(3)暖溫類群: 該類群種類及數(shù)量均較少, 代表種類有冕孢角毛藻(Chaetoceros subsecundus)等[8]。

2.2 數(shù)量分布

浮游植物細(xì)胞平均密度為 4.67×108個(gè)/m3, 各站細(xì)胞數(shù)量為(1.02～11.63)×108個(gè)/m3, 高值區(qū)位于河口附近的2號(hào)站和3號(hào)站, 分布上呈現(xiàn)由河口向外海逐漸降低的趨勢(shì), 徑流量較大的中水道細(xì)胞數(shù)量明顯高于徑流較小的西水道。

各調(diào)查站浮游植物的細(xì)胞密度占總密度的百分比和浮游植物種類出現(xiàn)頻率進(jìn)行優(yōu)勢(shì)度分析, 以Y≥0.02確定優(yōu)勢(shì)種。硅藻門的中肋骨條藻為唯一優(yōu)勢(shì)種, 優(yōu)勢(shì)度為0.74, 是調(diào)查海區(qū)的關(guān)鍵種。細(xì)胞數(shù)量為(0.43～8.32)×108個(gè)/m3, 平均值為 3.46×108個(gè)/m3,高值區(qū)為中水道入?？谔? 斑塊分布比較明顯。

2.3 浮游植物群落生態(tài)指數(shù)

浮游植物多樣性和均勻度較低, 主要原因是中肋骨條藻的優(yōu)勢(shì)度明顯, 種間數(shù)量分布不均勻。以2號(hào)站為例: 中肋骨條藻的細(xì)胞密度達(dá)到 8.32×108個(gè)/m3, 占該站浮游植物細(xì)胞數(shù)量總數(shù)的 99.88%, 導(dǎo)致該站的多樣性指數(shù)和均勻度較低。浮游植物群落生態(tài)指數(shù)顯示(表 2), 調(diào)查區(qū)域內(nèi)浮游植物群落優(yōu)勢(shì)種單一且優(yōu)勢(shì)度較大, 群落結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。

2.4 浮游植物種數(shù)以及細(xì)胞密度與環(huán)境因素的關(guān)系

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查獲得的海域水質(zhì)參數(shù)(表3), 鴨綠江口水質(zhì)與歷史資料相比變化不大[9], 將浮游植物細(xì)胞總數(shù)與溫度、鹽度、懸浮物、營(yíng)養(yǎng)鹽(磷酸鹽、無(wú)機(jī)氮)等因子結(jié)合進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析, 結(jié)果見表4。鴨綠江口浮游植物的細(xì)胞數(shù)量與溫度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)(P＜0.05), 相關(guān)系數(shù)為 0.685, 與鹽度呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān), 相關(guān)系數(shù)－0.744。結(jié)果表明影響鴨綠江口浮游植物的細(xì)胞數(shù)量分布的最主要的環(huán)境因子是溫度和鹽度。Gayoso在對(duì)阿根廷Bahia Blanca 河口浮游植物進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)15年的研究, 對(duì)浮游植物數(shù)量與環(huán)境因子之間的關(guān)系用多重回歸分析, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)總浮游植物細(xì)胞豐度與溫度負(fù)相關(guān)[10], 本次調(diào)查的結(jié)果與之并不完全一致, 主要由于本次調(diào)查水溫較低, 低于浮游植物不同種類最適宜溫度范圍(10～40℃)[11], 越接近適宜溫度, 浮游植物數(shù)量越高, 體現(xiàn)在本次調(diào)查中就是浮游植物數(shù)量與溫度呈現(xiàn)顯著正相關(guān)。鴨綠江口中水道的徑流量遠(yuǎn)高于西水道, 位于中水道附近的站位鹽度低于西水道, 受徑流影響,適應(yīng)低鹽環(huán)境的優(yōu)勢(shì)種中肋骨條藻大量增生, 導(dǎo)致中水道海域的浮游植物數(shù)量明顯多于西水道海域,相關(guān)性分析結(jié)果與實(shí)際調(diào)查的發(fā)現(xiàn)一致。

表1 浮游植物種類Tab. 1 Catalogue of phytoplankton in the investigation

表2 浮游植物生態(tài)指數(shù)Tab. 2 Community indexes of phytoplankton

表3 調(diào)查海域水質(zhì)參數(shù)Tab. 3 Chemical parameters of water in survey area

表4 浮游植物與環(huán)境因子的關(guān)系Tab. 4 Correlations between phytoplankton and environmental factors

鴨綠江口營(yíng)養(yǎng)鹽氮磷比平均為 63.90, 與一些赤潮發(fā)生時(shí)的氮磷比環(huán)境相似[12-13]。根據(jù)劉東艷等的研究結(jié)果: 中肋骨條藻生長(zhǎng)和生理狀態(tài)受氮磷比的影響比較明顯。在氮磷比為64:1的狀態(tài)下的生長(zhǎng)速度要優(yōu)于氮磷比小于16的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài), 而且能夠維持較穩(wěn)定的生長(zhǎng)水平[14]。說明鴨綠江口為中肋骨條藻的生長(zhǎng)提供了較為穩(wěn)定的氮磷比環(huán)境, 中肋骨條藻的生長(zhǎng)未受到氮或磷的限制。從表4中看出, 營(yíng)養(yǎng)鹽與浮游植物數(shù)量之間沒有明顯的相關(guān)性, 也說明鴨綠江口海域的浮游植物生長(zhǎng)并未受到營(yíng)養(yǎng)鹽的限制。

浮游植物種類數(shù)量與環(huán)境因子沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上相關(guān)性, 可能受到浮游植物種間競(jìng)爭(zhēng)的影響要遠(yuǎn)大于環(huán)境因子的影響。

3 結(jié)論

鴨綠江口春季調(diào)查共鑒定浮游植物 48 種, 包括 41 種硅藻、6種甲藻和 1 種金藻。發(fā)現(xiàn)的類群以廣溫類群為主。常見種類為中肋骨條藻、尖刺菱形藻、剛毛根管藻、窄隙角毛藻、浮動(dòng)彎角藻。

浮游植物細(xì)胞密度的平均值為 4.67×108個(gè)/m3,變化范圍為(1.02～11.63)×108個(gè)/m3, 平面分布趨勢(shì)呈現(xiàn)由河口至外海呈遞減的格局。硅藻類的數(shù)量占明顯優(yōu)勢(shì)。

中肋骨條藻平均細(xì)胞密度為 3.46×108個(gè)/m3, 約占浮游植物細(xì)胞總數(shù)的 74.1 %, 是本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)的唯一優(yōu)勢(shì)種, 斑塊化分布比較明顯。受到中肋骨條藻細(xì)胞數(shù)量的影響, 浮游植物群落優(yōu)勢(shì)種比較單一且優(yōu)勢(shì)度較大, 群落結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。

溫度和鹽度是浮游植物細(xì)胞數(shù)量的主要限制性因子。表明浮游植物數(shù)量受到鴨綠江徑流的影響較大。

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