春季南黄海、东海浮游植物群落结构与环境因子

第38

卷第3

期

2020

年7

月海洋科学进展

ADVANCESINMARINESCIENCEVol.38 No.3

July,

2020

春季南黄海、东海浮游植物

群落结构与环境因子

郭术津1,2,3,姚庆祯

4,5,魏传杰

3,6,孙晓霞

1,2,3,7*

(

1.

中国科学院海洋研究所胶州湾海洋生态系统国家野外科学观测研究站,山东青岛266071;

2.

中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室,山东青岛266071;

3.

中国科学院海洋大科学研究中心,山东青岛266071;

4.

海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛266100;

5.

中国海洋大学化学化工学院,山东青岛266100;

6.

中国科学院海洋研究所海洋环境工程中心,山东青岛266071;

7.

中国科学院大学,北京100049)

收稿日期:2019-07-14

资助项目:青岛海洋科学与技术试点国家实验室鳌山科技创新计划项目———近海生态灾害发生机理与防控策略(2016ASKJ02-4);国家自

然科学基金项目———胶州湾浮游植物碳输出通量的季节变化和影响因子研究(31700425)和海洋异养细菌对DMSP/

DMS

产生

的贡献及驱动硫循环的机制:以马里亚纳海沟为例(91751202)

作者简介:郭术津(1986-),男,助理研究员,博士,主要从事海洋浮游植物生态学方面研究.E-mail:

shujin135@qdio.ac.cn

*

通讯作者:孙晓霞(1974-),女,研究员,博士,主要从事海洋浮游生物生态学方面研究.E-mail:

xsun@qdio.ac.cn

(高

峻

编辑)摘

要:2017

年春季(04-20—05-09)在南黄海和东海海域(119°30'~125°00'E,26°00'~36°00'N)67

个站位进行水

文、化学和生物的综合调查,使用水采方法研究调查海域的浮游植物群落结构,并将群落数据与环境因子(温度、盐

度和营养盐)进行相关性分析。调查中共鉴定出浮游植物4

门55

属146

种,主要由硅藻和甲藻组成,还有少量的金

藻和蓝藻,生态类型以温带近岸性和广布性物种为主。优势物种组成方面,南黄海和东海海域存在差异,其中南黄

海海域优势物种为诺氏海链藻(Thalassiosiranordenskioldii)、太平洋海链藻(

Thalassiosirapacifica)、微小原甲藻

(

Prorocentrumminimum)和具槽帕拉藻(

Paraliasulcata)等,东海海域优势物种为柔弱伪菱形藻(

Pseudo-

nitzschiadelicatissima)、具槽帕拉藻(

Paraliasulcata)、柔弱角毛藻(

Chaetocerosdebilis)和具齿原甲藻(

Prorocen-

trumdentatum)等。调查区浮游植物细胞丰度为(0.07~547.87)×103

个/L,平均值为29.45×103

个/L,高值区集

中在南黄海中部和闽浙沿岸区域,其中在南黄海中部的10~30m

水层发生硅藻水华。与环境因子的相关性分析

表明,南黄海海域浮游植物细胞丰度与硅酸盐和磷酸盐浓度呈现显著正相关性,与其他环境因子相关性不明显;东

海海域浮游植物细胞丰度与温度和盐度呈现显著负相关性,与硅酸盐、铵盐和硝酸盐浓度呈现显著正相关性。调

查区香侬-

威纳多样性指数介于1.05~4.86,平均值为2.48,高值区出现在调查区的北部近岸区域;Pielou

均匀度指

数介于0.02~0.97,平均值为0.57,高值区集中在南黄海北部近岸区域和东海外侧区域。

关键词:浮游植物;群落结构;环境因子;春季;南黄海;东海

中图分类号:Q948.8

文献标识码:A

文章编号:1671-6647(

2020)

03-0476-17

doi:

10.3969/

j.issn.1671-6647.2020.03.010

引用格式:GUOSJ,YAOQZ,WEICJ,etal.PhytoplanktoncommunitystructureinthesouthernYellowSea

andEastChinaSeaanditsrelationshipwithenvironmentalfactors[J].AdvancesinMarineSciences,2020,38(3):

476-492.

郭术津,姚庆祯,魏传杰,等.

春季南黄海、东海浮游植物群落结构与环境因子[J].

海洋科学进展,2020,38

(3):476-492.

浮游植物是海洋中的初级生产者,通过光合作用将CO

2转化为有机碳,启动海洋中的物质循环和能量

流动,并支持渔业生产[1]。另外,浮游植物通过“生物泵”将碳向海底运输,形成碳汇,参与调节大气

CO

2浓

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期郭术津,等:春季南黄海、东海浮游植物群落结构与环境因子477

度,进而影响全球气候[2]。

陆架边缘海仅占全球海洋总面积的7.6%,却提供全球生物总生产量的

26%

和世界渔业总产量的67%~

75%[1]。另外,陆架边缘海是一个复杂的活跃体系,生产力高,在碳的海洋生物地球化学循环中的作用也十

分重要。因此研究陆架边缘海的浮游植物群落结构,有利于我们深入认识和了解陆架边缘海的生物资源状

况及其碳循环机制。

黄、东海总面积约1.23×10

6km

2,

70%

为陆架区,水深一般不超过200m,是中国重要的陆架边缘海

[3]。

早在20

世纪50

年代中国研究人员便开展了黄、东海浮游植物的相关调查研究[4-9]。早期研究以网采方法为

主,不能获得浮游植物在各水层的垂直分布信息;后来以水采方法为主的调查研究也相继展开[10-13],并积累

了大量的宝贵资料,不过多数研究限于黄海或东海海域,将黄、东海作为一个整体区域进行调查研究的报道

较少。

为研究目前黄、东海海域浮游植物的群落现状及与环境因子的关系,我们使用水采的方法分析了2017

年春季南黄海、东海海域的浮游植物群落;同时,对调查海域的温度、盐度和营养盐等理化参数也进行测定,

对环境数据和浮游植物群落数据进行相关性分析。希望为南黄海、东海浮游植物相关的生态学研究提供借

鉴和参考。

1

材料和方法

1.1 研究区域

图1 2017

年春季南黄海、东海调查区域和站位()

Fig.1 Samplingstations()

inthesouthernYellow

SeaandEastChinaSeainspring2017搭乘“科学三号”调查船于2017

年春季(2017-

04-20—

05-09)在南黄海和东海海域(

119°30'~

125°00'E,

26°00'~36°00'N)设置的

67

个站位进行

水文、化学和生物的综合调查(具体研究区域和站

位设置见图1,虚线为水深)。从北向南分别选择

A,

B,

C,

D,

E

和F

六条断面,来展示调查区域理化

因子和浮游植物的垂直分布趋势。另外,鉴于黄、

东海生态系统的差异较大,为将调查区2

个海域的

浮游植物群落特征区别分析,根据黄、东海的分界

线以长江口北侧启东角与济州岛之间连线为分界

线的准则,将站位3200-03

和3200-05

以北的区域

划为南黄海区域,2

个站位及其以南的区域划为东

海区域。

1.2

样品采集及分析

现场使用便携式美国Seabird917PlusCTD

的Rosette

采水器,在不同水层采集水样,CTD

同

时测量温度、盐度和深度等参数。采水深度的设置

为水深0,

10,

20,

30,

50m

和底层。取500mL

水

样置于大口PE

样品瓶中,加甲醛溶液固定(终浓

度体积分数1%)。样品遮光置于阴凉处保存。航

次结束后2

个月内,在陆上中国科学院海洋研究所

胶州湾海洋生态系统国家野外科学观测研究站实

Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.478 海

洋

科

学

进

展38卷

验室完成对浮游植物样品的分析工作。实验室内浮游植物样品按照Utermöhl

方法进行分析[14]。取

25mL

浮游植物亚样品置于Hydro-bios

的Utermöhl

计数框内,静置沉降24h

后,用日本OlympusCX-31

倒置显

微镜在200

倍或400

倍下进行物种鉴定和细胞计数。

营养盐样品采集后立即用浓度为1mol/

L

的HCl

溶液处理过的0.45

μm

醋酸纤维素膜过滤,于-20℃

冷冻保存,用于测定硝酸盐(NO

3-N)、亚硝酸盐(

NO

2-N)、磷酸盐(

PO

4-P)、硅酸盐(

SiO

3-Si)和铵盐(

NH

4-

N)。营养盐的室内分析采用德国

Bran-Luebbe

公司生产的Quaatro

营养盐自动分析仪完成,各营养盐的检

出限分别为NO

3-N

浓度0.015

μmol/

L,

NO

2-N

浓度0.003

μmol/

L,

PO

4-P

浓度0.024

μmol/

L,

SiO

3-Si

浓

度0.030

μmol/

L,

NH

4-N

浓度0.04

μmol/

L。

1.3

数据分析

对调查区浮游植物群落结构的香侬-

威纳多样性指数(Shannon-Wienerdiversityindex,

H')、

Pielou

均

匀度指数(Pielou'sevennessindex,

J)和各物种的优势度指数(

Y)进行了计算

[11-12]:

H'=-∑S

i=1P

ilog

2P

i,(

1)

式中P

i是样品中第i

种的细胞丰度与该样品总细胞丰度的比值,S

为该样品总物种数。

J=H'

log

2S,(

2)

式中S

为样品物种数。

Y=n

iN×f

i,(

3)

式中n

i是第i

个物种在所有样品中的细胞丰度之和,N

为所有样品的细胞丰度之和,f

i为该物种在调查区

各站位出现的频率。

浮游植物细胞丰度与环境因子的关系采用Pearson

相关性分析,浮游植物细胞丰度数据与环境参数经

过lg(

x+1)转换后,应用

SPSS14.0

软件[15]

计算其相关系数以及显著性水平。

2

结

果

2.1

海区环境特征

调查海域表层温度、盐度和营养盐浓度分布见图2。调查区表层温度为

10.64~24.39℃,平均值为

16.36℃;表层盐度为

24.23~34.56,平均值为

31.4,盐度最低值出现在长江口邻近的

3100-03

站位(图2b)。

NO

3-N

浓度为0.08~24.51

μmol/

L,平均值为

5.70

μmol/

L,高值区集中在长江口邻近的外侧站位和闽浙沿

岸区域(图2c)。

PO

4-P

浓度为0.03~0.80

μmol/

L,平均值为

0.14

μmol/

L,高值区集中在闽浙沿岸区域(图

2d)。

SiO

3-Si

浓度为0.30~25.19

μmol/

L,平均值为

6.12

μmol/

L,高值区集中在长江口外侧及闽浙沿岸区

域,另外南黄海中南部也有高值区存在(图2e)。

调查区断面温度、盐度和硝酸盐浓度分布(图3)显示,在南黄海海域温度从表层到底层基本呈逐渐降低

趋势,在断面A

中部的3600-04

站位中下层有冷舌现象;盐度则从近岸到外海呈逐渐升高趋势。断面A

和

B

的营养盐分布趋势表明南黄海的近岸站位NO

3-N

浓度较高;南黄海中部的10~30m

水层存在NO

3-N

的

涌升现象。在东海海域,除了断面D

温度呈现从近岸到外海逐渐降低的趋势,断面E

和F

的温度均从近岸

到外海呈逐渐升高的趋势。3

条断面盐度均呈从近岸到外海、从表层到底层逐渐升高的趋势。东海海域的3

条断面NO

3-N

浓度高值均出现在近岸区域,且从近岸到外海呈逐渐降低趋势。

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