海州湾及其邻近海域浮游植物群落结构及其与环境因子的关系_杨晓改

海州湾及其邻近海域浮游植物群落结构及其

与环境因子的关系*

杨晓改薛莹昝肖肖任一平＊＊（中国海洋大学水产学院，山东青岛266003）

摘要根据2011年春季（5月）、夏季（7月）、秋季（9月）和冬季（12月）在海州湾及其邻近海域开展的大面积综合调查数据，对海州湾浮游植物群落的种类组成、优势种、丰度以及多样性的时空变化特征进行研究，并应用典范对应分析（CCA）研究了环境因子对海州湾浮游植物群落结构的影响．本次调查共鉴定出浮游植物113种，隶属于3门44属．其中，硅藻门种类最多，共39属99种，占总种数的87．6%；甲藻门次之，共4属13种，占总种数的11．5%；金藻门仅1属1种．优势种中硅藻门主要以圆筛藻属和角毛藻属为主，甲藻门以角藻属为主，主要优势种为膜状缪氏藻、细弱圆筛藻、浮动弯角藻和派格棍形藻等，优势种组成具有明显的季节演替现象．海州湾各站位浮游植物的丰度为0．08×105～108．48×105cells·m－3，年平均丰度为10．71×105cells·m－3，其中，秋季最高（29．08×105cells·m－3），夏季最低（1．69×105cells·m－3）．Shannon多样性指数（H）、均匀度指数（J）和丰富度指数（D）均为夏、秋季高，冬、春季低．典范对应分析（CCA）表明，影响海州湾及其邻近海域浮游植物丰度和分布的主要环境因子依次为海水表面温度（SST）、营养盐（NO3－-N、PO43－-P、SiO32－-Si）和溶解氧（DO），尤其是一些浮游植物优势种的丰度和分布与上述环境因子密切相关．关键词海州湾浮游植物群落结构物种多样性典范对应分析

*海洋公益性行业科研专项经费项目（201305030）、高等学校博士学科点专项科研基金项目（20120132130001）和中央高校基本科研业务费专项资金项目（201022001，201262004）资助．＊＊通讯作者．E-mail：renyip@ouc．edu．cn2013-11-11收稿，2014-04-18接受．文章编号1001－9332（2014）07－2123－09中图分类号Q949．2文献标识码ACommunitystructureofphytoplanktoninHaizhouBayandadjacentwatersanditsrelation-shipswithenvironmentalfactors．YANGXiao-gai，XUEYing，ZANXiao-xiao，ＲENYi-ping（CollegeofFisheries，OceanUniversityofChina，Qingdao266003，Shandong，China）．-Chin．J．Appl．Ecol．，2014，25（7）：2123－2131．Abstract：Basedonthedatacollectedfromfourseasonalsurveysin2011inHaizhouBayandadja-centwaters，communitystructureofphytoplanktonwasstudiedandtheirrelationshipswithenviron-mentalfactorswereevaluatedbycanonicalcorrelationanalysis（CCA）．Atotalof113phytoplank-tonspeciesbelongingto3phylaand44generawerecollected，amongwhichBacillariophytaspecieswerethemostabundantspecies，whichincluded39generaand99species，accountingfor87．6%oftotaltaxa，followedbyPyrrophyta，whichincluded4generaand13species，accountingfor11．5percentoftotaltaxa．AndtheleastabundantspecieswereChrysophytaspecies，whichhadonly1speciesbelongingto1genus．Amongthesedominantspecies，CoscinodiscusandChaetoceroswerethedominantgroupsinBacillariophyta，whileCeratiumwasthedominantgroupinDinophyta，andthedominantspecieswereMeunieramembranacea，Coscinodiscussubtilisvar．subtilis，Eucampiazo-diacusandBacillariapaxillifera．Therewereobviousseasonalvariationsinthespeciescompositionandpredominantspecies．Theabundancesofphytoplanktoninallthestationsrangedfrom0．08×105cells·m－3to108．48×105cells·m－3inHaizhouBay．Theaverageannualdensityofphytoplanktonwas10．71×105cells·m－3，beingthehighestinautumn（29．08×105cells·m－3）andthelowestinsummer（1．69×105cells·m－3）．TheShannonindex，PielouindexandMar-galefindexofthephytoplanktoncommunitywerehigherinsummerandautumnthaninwinterand应用生态学报2014年7月第25卷第7期ChineseJournalofAppliedEcology，Jul．2014，25（7）：2123－2131spring．CCAsuggestedthatthemainfactorsaffectingthephytoplanktoncommunitywereseasurfacetemperature（SST），followedbynutrients（NO3－-N，PO43－-P，SiO32－-Si）anddissolvedoxygen（DO）．Theabundancesanddistributionofsomedominantspecieswerecloselyrelatedwiththesemainfactors．Keywords：HaizhouBay；phytoplankton；communitystructure；speciesdiversity；canonicalcorre-lationanalysis（CCA）．

海州湾是位于我国黄海中部的一个典型的开敞式海湾，岸线全长近170km，北起绣针河入海口，南至灌河入海口［1］．海州湾属暖温带向北亚热带过度的海域，湾内水质肥沃，并且拥有沙质、基岩质和淤泥质等多种底质类型，成为各种渔业生物理想的栖息场所［2］．浮游植物是海洋中最主要的初级生产者，具有生命力强、繁殖快、对环境条件变化反应敏感等特点，其数量的丰欠直接影响着海洋初级生产力的大小，并通过食物链最终影响渔业产量和生态系统的稳定性，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，因此，研究一个海区的浮游植物群落结构是了解该海区生态系统结构的基础［3－4］．近年来，我国学者在近海海域浮游植物的群落结构和多样性方面开展过许多研究，调查范围涉及北仑港、上海崇明岛、柘林湾、莱州湾等诸多海域［5－8］，为我国近海浮游植物的研究积累了宝贵的资料．然而，对海州湾海域浮游植物的调查和研究较少，而且仅涉及海州湾投放人工鱼礁的局部海域［1，9］，不能反映海州湾浮游植物群落组成的全貌．为此，本研究根据2011年春季（5月）、夏季（7月）、秋季（9月）和冬季（12月）在海州湾及其邻近海域进行的大面积调查资料，对海州湾浮游植物的种类组成、群落结构和季节变化进行了研究，并应用典范对应分析（CCA）研究了环境因子对海州湾浮游植物群落的影响，旨在为正确评价海州湾海域的生态环境，并为合理保护和利用海州湾的渔业资源提供科学依据．

1研究地区与研究方法

1.1研究区概况样品于2011年春季（5月）、夏季（7月）、秋季（9月）和冬季（12月）采自海州湾及其邻近海域，调查海域范围为34°20'—35°40'N，119°20'—121°10'E．采用分层随机取样的方法设计调查站位，根据海州湾不同海域水深、纬度等因素的差异，将调查海域分为A、B、C、D、E5个区域，每个航次在各个区域内均随机选取一定数量的站位进行调查（每10'!10'的方格内设置一个站位），其中，A区3个，B区5个，C区3个，D区9个，E区4个，共24个调查站位．受天气等因素的影响，9月只采集了14个站位，12月采集了22个站位．在每个站位，使用浅水Ⅲ型浮游生物网（网口直径37cm、面积0．1m2，网目孔径77μm）由底至表进行垂直拖网采集浮游植物样品，并用Hydro-bios流量计记录滤水量．样品用中性甲醛固定，经浓缩后用LeicaDM2500显微镜观察、鉴定并计数．所有操作均按《海洋调查规范》（GB/T12763．9—2007）进行［10］．在每个调查站位，同步进行表层水温、盐度和水深的测定；同时进行水样的采集，并带回实验室进行相关环境参数的测定，包括：硝态氮（NO3－-N）、硅酸盐（SiO32－-Si）、磷酸盐（PO43－-P）、化学需氧量（COD）、透明度（TＲA）、pH和溶解氧（DO）．1.2数据分析1.2.1优势种的确定采用种类优势度（Y）［11］来确定：Y=（Ni/N）fi式中：Ni为第i种的个体数；N为每个种的总个体数；fi为第i种在各站位中出现的频率．Y＞0.02为优势种［11］．

图1海州湾及其邻近海域调查区域Fig．1SamplingareasinHaizhouBayandadjacentwaters．4212应用生态学报25卷DOI:10.13287/j.1001-9332.2014.01371.2.2多样性指数的计算浮游植物群落的各项多样性指数分别采用以下公式计算：1）Margalef丰富度指数（D）［12］：D=（S－1）/lnN式中：S为物种数；N为同一样品中的个体总数．2）Shannon多样性指数（H）［12］：H=－∑Pilog2Pi（Pi=ni/N）式中：S为物种数；N为同一样品中的个体总数；ni为第i种的个体数．3）Pielou均匀度指数（J）［12］：J=H/log2S1.3典范对应分析典范对应分析（CCA）要求两个数据矩阵：一个是物种数据矩阵，一个是环境数据矩阵．为了得到更理想的排序结果，物种数据按下面两个条件进行筛选：该物种在各站位出现的频度＞12．5%，且该物种在至少一个站位的相对丰度＞1%［13－14］．分析前，物种矩阵和环境数据矩阵（除pH外）都进行lg（x+l）转换［15］，利用软件包中的WcanoImp将其分别生成名为spe．dta和env．dta的文件，应用Canocoforwin-dows4．5软件进行运算，将生成的后缀名为edw的数据文件在CanodrawforWindows中作图，排序结果用物种-环境因子关系的双序图表示［16］．2结果与分析2.1浮游植物的种类组成本调查共鉴定出浮游植物113种，隶属于3门，44属．其中，硅藻门最多，共39属99种，占总种数的87．6%；甲藻门次之，共4属13种，占总种数的11．5%；金藻门共1属1种．海州湾浮游植物在温度较高的夏、秋季节种类最丰富（图2）：夏季共3门36属87种，占总种数的77%，其中，硅藻门种数最多，达75种，占本航次种数的86%；秋季次之，共3门34属80种，占总种数的71%，其中，硅藻门的种类最多，共69种，占本航次总种数的86%．在温度较低的春、冬季节种类数较少，但仍然是硅藻门种类占主导，分别为春季3门23属45种，冬季3门27属63种．2.2优势种组成由表1可以看出，海州湾及其邻近海域春季的优势种主要是膜状缪氏藻（Meunieramembranacea）和斯氏根管藻（Ｒhizosoleniastoltefothii），二者的细胞丰度相差不大，但是前者的优势度指数远高于后者

．图2海州湾及其邻近海域浮游植物种类数组成的季节变化Fig．2Seasonalvariationsinspeciescompositionofphyto-planktoninHaizhouBayandadjacentwaters．Ⅰ：硅藻门Bacillariophyta；Ⅱ：甲藻门Pyrrophyta；Ⅲ：金藻门Chry-sophyta．在夏季，细弱圆筛藻（Coscinodiscussubtilisvar．subtilis）的优势度最高，并且在本航次所调查的各站均有分布；其次为甲藻门的三角角藻（Ceratiumtri-pos）．秋季以浮动弯角藻（Eucampiazodiacus）在细胞丰度上占绝对优势，而在优势度指数上与角毛藻属（Chaetoceros）和海线藻属（Thalassionema）种类相差不大．另外，佛氏海线藻（T．frauenfeldii）在本航次所调查的各站中均有分布．冬季派格棍形藻（Bacillariapaxillifera）无论从细胞丰度上还是优势度指数上都占有绝对优势．另外，从种类上圆筛藻属（Coscinodiscus）占优势，共两种圆筛藻成为优势种，分别是细弱圆筛藻和星脐圆筛藻（Coscinodiscusasteromphalusvar．asterompha-lus），并且这两种圆筛藻的出现频率均为100%．2.3浮游植物丰度的时空变化海州湾调查海域浮游植物的年平均丰度为10.71×105cells·m－3．其中，各站平均丰度在秋季最高，达到（29．08±34．57）×105cells·m－3；春季和冬季次之，分别为（7.33±15.20）×105和（4．74±4．00）×105cells·m－3；夏季最低，为（1．69±1．01）×105cells·m－3．由图3可以看出，春季在调查海区的西北部沿岸以及东北部、东南部海域浮游植物的丰度较高；而夏季，浮游植物丰度整体较低，在调查海域纬度较低的南部区域浮游植物的丰度相对较高；秋季，调查海区的西北部以及南部海域浮游植物的丰度很高，最高达到108．48×105cells·m－3；而冬季，随着气温的降低，浮游植物丰度较高的区域出现在海州湾的近52127期杨晓改等：海州湾及其邻近海域浮游植物群落结构及其与环境因子的关系