• 中文核心期刊
  • 中国科技核心期刊
  • ISSN 1007-6336
  • CN 21-1168/X

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

后水湾深水网箱养殖区浮游植物群落季节变化及其与环境因子的关系

陈丹丹 庞巧珠 涂志刚 谢海群 陈晓慧

引用本文:
Citation:

后水湾深水网箱养殖区浮游植物群落季节变化及其与环境因子的关系

    作者简介: 陈丹丹(1984-),女,湖南常德人,硕士,高级工程师,主要研究方向为海洋生态学,E-mail:cdd0514@sina.com;
    通讯作者: 陈晓慧(1981-),女,海南海口人,硕士,高级工程师,主要研究方向为海洋生态学,E-mail:94168224@qq.com
  • 基金项目: 海南省自然科学基金项目(317197);海南省科研院所开发专项项目(HNKJHY201601-10)
  • 中图分类号: Q178.53

Seasonal variation of phytoplankton community and its relationship with environmental factors in deep-water cage aquaculture area of Houshui bay

  • 摘要: 基于2018年4月至2019年1月在后水湾深水网箱养殖区及其邻近海域调查的浮游植物和环境因子数据,分析了该海域浮游植物群落的四季变化与环境因子的关系以及深水网箱养殖对环境的影响。结果表明,调查海域鉴定出浮游植物5门65属214种,以硅藻为主;优势种类主要有中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、柔弱拟菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、热带骨条藻(Skeletonema tropicum)和细弱海链藻(Thalassiosira subtilis)等,优势种组成存在明显的季节变化;浮游植物细胞丰度和生物多样性指数(丰富度、多样性指数和均匀度)季节差异较为明显,夏、秋季普遍高于冬、春季。根据相似性聚类分析和多维尺度分析结果,浮游植物群落组成季节间差异显著,养殖区和对照点间无显著差异。根据RDA分析结果,温度、盐度和营养盐是影响浮游植物群落结构的主要因子,各种浮游植物对环境因子的响应有所不同。调查期间,后水湾海域水质较好,各季节养殖区与对照点的浮游植物群落组成及环境因子无显著差异,深水网箱养殖未对后水湾的水质及浮游植物产生明显影响。
  • 图 1  后水湾调查站位

    Figure 1.  Sampling stations in Houshui bay

    图 2  浮游植物种类数季节变化

    Figure 2.  Seasonal variation of phytoplankton species

    图 3  浮游植物细胞丰度季节变化

    Figure 3.  Seasonal variation of phytoplankton abundance

    图 4  浮游植物生物多样性指数季节变化

    Figure 4.  Seasonal variation of biodiversity indices for phytoplankton

    图 5  浮游植物群落聚类分析

    Figure 5.  Cluster analysis on phytoplankton communities

    图 6  浮游植物群落多维尺度分析

    Figure 6.  The nMDS of phytoplankton communities

    图 7  浮游植物优势种与环境因子间的RDA排序

    Figure 7.  RDA (redundancy analysis) ordination of environmental variables with dominant species of phytoplankton

    表 1  浮游植物优势种类

    Table 1.  Dominant species of phytoplankton

    编号优势种春季夏季秋季冬季
    N /×103
    cells·L−1
    YN/ ×103
    cells·L−1
    YN /×103
    cells·L−1
    YN/×103
    cells·L−1
    Y
    S1日本星杆藻 Asterionella japonica26.360.073
    S2奇异棍形藻 Bacillaria paradoxa1.560.045
    S3窄隙角毛藻 Chaetoceros affinis var. affinis 13.840.038
    S4劳氏角毛藻 Chaetoceros lorenzianus14.020.038
    S5拟旋链角毛藻 Chaetoceros pseudocurvisetus25.490.070
    S6短角弯角藻 Eucampia zoodiacus6.830.377
    S7丹麦细柱藻 Leptocylindrus danicus189.520.3672.580.081
    S8柔弱拟菱形藻 Pseudo-nitzschia delicatissima106.300.29386.550.057
    S9柔弱根管藻 Rhizosolenia delicatula74.500.0491.510.040
    S10脆根管藻 Rhizosolenia fragilissima12.310.03495.980.063
    S11中华根管藻 Rhizosolenia sinensis37.720.025
    S12中肋骨条藻 Skeletonema costatum19.010.052600.010.3959.270.293
    S13热带骨条藻 Skeletonema tropicum107.230.0714.690.148
    S14菱形海线藻 Thalassionema nitzschioides 22.140.06153.320.0351.570.045
    S15海链藻 Thalassiosira sp.61.580.0412.140.068
    S16细弱海链藻 Thalassiosira subtilis6.130.367
    S17三鳍原甲藻 Prorocentrum triestinum1.380.083
    注:N为优势种的细胞丰度;Y为优势度;−为该种在本季节未成为优势种
    下载: 导出CSV

    表 2  表层环境因子参数

    Table 2.  Environmental factor parameters of surface seawater

    季节区域水温/℃盐度DO/mg·L−1COD/mg·L−1NO2-N/mg·L−1NO3-N/mg·L−1NH4-N/mg·L−1PO4-P/mg·L−1SiO3-Si/mg·L−1
    春季对照点24.00±0.5733.17±0.557.22±0.440.50±0.000.002±0.0000.068±0.0280.026±0.0130.009±0.0090.572 ±0.053
    养殖区24.03±0.4833.01±0.337.45±0.430.45±0.060.002±0.0000.060±0.0100.023±0.0080.002±0.0010.531±0.112
    全区24.02±0.4533.06±0.377.37±0.400.47±0.050.002±0.0000.062±0.0150.024±0.0090.004±0.0050.545±0.092
    夏季对照点28.45±0.3531.46±0.427.84±0.230.55±0.070.002±0.0000.008±0.0040.003±0.0010.003±0.0010.192±0.131
    养殖区28.35±0.2131.67±0.297.49±0.310.58±0.050.001±0.0000.019±0.0140.003±0.0010.002±0.0010.146±0.044
    全区28.38±0.0931.60±0.317.60±0.320.57±0.050.001±0.0000.015±0.0130.003±0.0010.002±0.0010.161±0.072
    秋季对照点27.90±0.1433.36±1.116.36±0.040.98±0.160.011±0.0140.020±0.0130.009±0.0030.002±0.0010.344±0.206
    养殖区28.05±0.0633.32±0.986.60±0.401.52±1.570.003±0.0020.015±0.0050.009±0.0040.002±0.0020.289±0.108
    全区28.00±0.1133.33±0.916.53±0.341.34±1.240.006±0.0080.017±0.0070.009±0.0030.002±0.0020.307±0.127
    冬季对照点21.50±0.4232.86±0.168.02±0.130.40±0.060.012±0.0010.121±0.0060.008±0.0020.012±0.0010.445±0.004
    养殖区21.48±0.2032.82±0.087.98±0.170.47±0.050.012±0.0010.124±0.0060.008±0.0020.014±0.0020.513±0.039
    全区21.48±0.2032.83±0.097.99±0.150.44±0.060.012±0.0010.123±0.0060.008±0.0020.014±0.0020.490±0.046
    下载: 导出CSV

    表 3  底层环境因子参数

    Table 3.  Environmental factor parameters of bottom seawater

    月份区域水温/℃盐度DO/mg·L−1COD/mg·L−1NO2-N/mg·L−1NO3-N/mg·L−1NH4-N/mg·L−1PO4-P/mg·L−1SiO3-Si/mg·L−1
    春季对照点23.55±0.6432.96±0.857.09±0.200.50±0.000.002±0.0000.057±0.0030.029±0.0030.003±0.0010.533±0.168
    养殖区23.10±0.5733.13±0.097.03±0.340.45±0.060.002±0.0000.052±0.0140.037±0.0190.003±0.0020.558±0.227
    全区23.25±0.5833.07±0.127.05±0.280.47±0.050.002±0.0000.054±0.0110.034±0.0160.003±0.0010.550±0.192
    夏季对照点27.60±0.4231.66±0.377.63±0.060.50±0.140.003±0.0010.009±0.0040.003±0.0000.002±0.0000.156±0.088
    养殖区27.50±0.1631.94±0.317.22±0.450.45±0.100.003±0.0020.033±0.0220.005±0.0010.003±0.0010.142±0.027
    全区27.53±0.2331.85±0.327.36±0.410.47±0.100.003±0.0010.025±0.0210.004±0.0010.002±0.0010.147±0.045
    秋季对照点27.05±0.0734.11±1.826.39±0.280.70±0.060.017±0.0220.010±0.0010.007±0.0040.007±0.0070375±0.110
    养殖区27.00±0.2432.96±0.206.50±0.380.81±0.150.009±0.0070.021±0.0140.009±0.0020.003±0.0020.313±0.085
    全区27.02±0.1933.34±1.026.46±0.320.77±0.130.012±0.0120.018±0.0120.008±0.0020.004±0.0040.333±0.088
    冬季对照点7.86±0.030.41±0.010.010±0.0040.126±0.0050.009±0.0070.014±0.0010.483±0.039
    养殖区7.89±0.080.35±0.140.012±0.0010.124±0.0030.007±0.0050.015±0.0030.491±0.063
    全区7.88±0.070.37±0.110.011±0.0020.124±0.0030.008±0.0050.015±0.0020.488±0.052
    下载: 导出CSV
  • [1] 黎文辉, 巫特坚. 大亚湾海域深水抗风浪网箱养殖现状及产业发展模式初探[J]. 中国水产, 2012, (11): 76-78. doi: 10.3969/j.issn.1002-6681.2012.11.035
    [2] 梁庆洋, 齐占会, 巩秀玉, 等. 大亚湾鱼类深水网箱养殖对环境的影响[J]. 南方水产科学, 2017, 13(5): 25-32. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2017.05.004
    [3] 吴玉霖, 孙 松, 张永山. 环境长期变化对胶州湾浮游植物群落结构的影响[J]. 海洋与湖沼, 2005, 36(6): 487-498. doi: 10.3321/j.issn:0029-814X.2005.06.002
    [4] 刘瑞玉. 中国海洋生物名录[M]. 北京: 科学出版社, 2008.
    [5] 孙双文, 王 毅, 兰 健. 2006年夏季及冬季北部湾东部的海洋水文特征与环流[C]//北部湾海洋科学研究论文集(第1辑). 北京: 海洋出版社, 2008: 64-72.
    [6] 方雪原, 娄安刚, 贺成奇. 北部湾冬季风生环流的数值模拟及其对海洋环境的影响分析[J]. 海洋湖沼通报, 2015, (1): 129-133.
    [7] 高劲松, 陈 波, 侍茂崇. 北部湾夏季环流结构及生成机制[J]. 中国科学: 地球科学, 2015, 45(1): 99-112.
    [8] 侍茂崇. 北部湾环流研究述评[J]. 广西科学, 2014, 21(4): 313-324. doi: 10.3969/j.issn.1005-9164.2014.04.001
    [9] 周茜茜, 陈长平, 梁君荣, 等. 北部湾2006年夏季网采浮游植物种类组成与数量分布[C]//北部湾海洋科学研究论文集(第1辑). 北京: 海洋出版社, 2008: 171-185.
    [10] 徐姗楠, 林华剑, 龚玉艳, 等. 海南西北部近岸海域浮游植物的生态特征[J]. 海洋环境科学, 2015, 34(5): 661-668, 685.
    [11] 高东阳, 李纯厚, 刘广峰, 等. 北部湾海域浮游植物的种类组成与数量分布[J]. 湛江海洋大学学报, 2001, 21(3): 13-18.
    [12] 霍文毅, 俞志明, 邹景忠, 等. 胶州湾浮动弯角藻赤潮生消动态过程及其成因分析[J]. 水产学报, 2001, 25(3): 222-226.
    [13] 张永山, 吴玉霖, 邹景忠, 等. 胶州湾浮动弯角藻赤潮生消过程[J]. 海洋与湖沼, 2002, 33(1): 55-61. doi: 10.3321/j.issn:0029-814X.2002.01.009
    [14] 李 扬, 李 欢, 吕颂辉, 等. 南麂列岛海洋自然保护区浮游植物的种类多样性及其生态分布[J]. 水生生物学报, 2010, 34(3): 618-628.
    [15] 李 扬, 吕颂辉, 江天久, 等. 南麂列岛海域原甲藻种群动态及其环境影响因子分析[J]. 水生生物学报, 2009, 33(2): 236-245.
    [16] 陈菊芳, 徐 宁, 王朝晖, 等. 大亚湾拟菱形藻(Pseudo-nitzschia spp.)种群的季节变化与环境因子的关系[J]. 环境科学学报, 2002, 22(6): 743-748. doi: 10.3321/j.issn:0253-2468.2002.06.011
    [17] JUSTIĆ D, RABALAIS N N, TURNER D E, et al. Changes in nutrient structure of river-dominated coastal waters: stoichiometric nutrient balance and its consequences[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 1995, 40(3): 339-356. doi: 10.1016/S0272-7714(05)80014-9
    [18] 胡王江, 杨 志, 郑敏芳, 等. 北部湾溶解氧的季节变化及其影响因素[C]//郑爱榕, 陈 敏. 北部湾海洋科学研究论文集(第4辑). 北京: 海洋出版社, 2013: 81-88.
    [19] 徐 宁, 陈菊芳, 王朝晖, 等. 广东大亚湾藻类水华的动力学分析Ⅰ. 藻类水华的生消过程及其与环境因子的关系[J]. 海洋环境科学, 2001, 20(2): 1-6, 12. doi: 10.3969/j.issn.1007-6336.2001.02.001
    [20] 刘春兰, 郑爱榕, 王春卉, 等. 北部湾海域总溶解无机氮含量分布特征与季节变化的初步研究[C]//郑爱榕, 陈 敏. 北部湾海洋科学研究论文集(第4辑). 北京: 海洋出版社, 2013: 125-136.
    [21] 陈 丁, 郑爱榕. 北部湾活性磷酸盐含量的分布特征与季节变化[C]//郑爱榕, 陈 敏. 北部湾海洋科学研究论文集(第4辑). 北京: 海洋出版社, 2013: 103-114.
    [22] 郑敏芳, 吕 娥, 杨伟锋, 等. 北部湾活性硅酸盐分布特征与季节变化[C]//郑爱榕, 陈 敏. 北部湾海洋科学研究论文集(第4辑). 北京: 海洋出版社, 2013: 115-124.
    [23] 张国荣, 潘伟然, 兰 健, 等. 北部湾东部和北部近海冬、春季水体输运特征[C]//李 炎, 胡建宇. 北部湾海洋科学研究论文集(第2辑). 北京: 海洋出版社, 2009: 127-138.
  • [1] 刘璐李艳孙萍王宗灵辛明 . 钦州湾外湾海域浮游植物群落结构季节变化及其影响因素分析. 海洋环境科学, 2020, 39(5): 776-784, 790. doi: 10.12111/j.mes.20190094
    [2] 张欣泉姜会超马元庆程玲李佳蕙 . 2017年丰水期莱州湾环境因子分布特征及网采浮游植物的响应. 海洋环境科学, 2020, 39(4): 614-621, 629. doi: 10.12111/j.mes.20190026
    [3] 葛在名吴正超刘子嘉周卫文董园李芊 . 去吸附法测定珠江口颗粒附着细菌的丰度特征及其环境因子耦合研究. 海洋环境科学, 2020, 39(4): 505-510. doi: 10.12111/j.mes.20190065
    [4] 李保石厉丞烜金玉休纪鹏赵晓龙何帅 . 广海湾海域营养盐时空分布及富营养化评价. 海洋环境科学, 2020, 39(5): 657-663. doi: 10.12111/j.mes.20190171
    [5] 崔红星汪驰升杨红胡忠文王春峰 . 近40 年苏北海岸线时空动态变迁分析. 海洋环境科学, 2020, 39(5): 694-702, 708. doi: 10.12111/j.mes.20190137
    [6] 高云泽李瑞婧金帅辰高会侯超曹胜凯那广水 . 南极生态环境及管理现状研究. 海洋环境科学, 2020, 39(5): 753-758. doi: 10.12111/j.mes.20190075
    [7] 刘珊王英华石先武贾宁孙雨希刘强 . 公元前48年-公元1949年我国四类主要海洋灾害的史料统计与分析. 海洋环境科学, 2020, 39(4): 544-550. doi: 10.12111/j.mes.20190135
    [8] 卫明江洪陈芸芝李换格 . 三沙湾水产养殖变化的遥感研究. 海洋环境科学, 2020, 39(5): 759-767. doi: 10.12111/j.mes.20190117
    [9] 雷发灿李雨苑刘光兴庄昀筠陈洪举 . 春季黄海WP2型网采浮游动物的群落特征. 海洋环境科学, 2020, 39(4): 585-592, 599. doi: 10.12111/j.mes.20190066
    [10] 明红霞石婷婷苏洁樊景凤郭皓 . 浅谈我国海洋环境中人类肠病毒的污染监管. 海洋环境科学, 2020, (): 1-7. doi: 10.12111/j.mes.20200076
    [11] 梁婷婷柯丽娜王权明 . 长兴岛附近海域利用动态变化及开发环境压力评价. 海洋环境科学, 2020, 39(5): 738-745. doi: 10.12111/j.mes.20190098
    [12] 卞培旺陈法锦张叶春周欣刘兴健徐玉芬 . 海底表层沉积物腐蚀性环境特征与评估——以三亚湾为例. 海洋环境科学, 2020, 39(4): 563-569. doi: 10.12111/j.mes.20190010
    [13] 陈勇马德毅刘文全夏鹏 . 东寨港潮间带沉积物重金属环境背景值构建研究. 海洋环境科学, 2020, 39(5): 716-722. doi: 10.12111/j.mes.20190096
    [14] 曾维斌韩民伟张瑞玲张瑞杰王英辉余克服 . 钦州湾海水养殖区水体有机磷酸酯的污染特征及生态风险. 海洋环境科学, 2020, 39(4): 600-605, 613. doi: 10.12111/j.mes.20190046
  • 加载中
图(7)表(3)
计量
  • 文章访问数:  106
  • HTML全文浏览量:  106
  • PDF下载量:  4
出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-22
  • 录用日期:  2020-01-16
  • 刊出日期:  2021-02-20

后水湾深水网箱养殖区浮游植物群落季节变化及其与环境因子的关系

    作者简介:陈丹丹(1984-),女,湖南常德人,硕士,高级工程师,主要研究方向为海洋生态学,E-mail:cdd0514@sina.com
    通讯作者: 陈晓慧(1981-),女,海南海口人,硕士,高级工程师,主要研究方向为海洋生态学,E-mail:94168224@qq.com
  • 海南省海洋与渔业科学院,海南 海口 571126
基金项目: 海南省自然科学基金项目(317197);海南省科研院所开发专项项目(HNKJHY201601-10)

摘要: 基于2018年4月至2019年1月在后水湾深水网箱养殖区及其邻近海域调查的浮游植物和环境因子数据,分析了该海域浮游植物群落的四季变化与环境因子的关系以及深水网箱养殖对环境的影响。结果表明,调查海域鉴定出浮游植物5门65属214种,以硅藻为主;优势种类主要有中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、柔弱拟菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、热带骨条藻(Skeletonema tropicum)和细弱海链藻(Thalassiosira subtilis)等,优势种组成存在明显的季节变化;浮游植物细胞丰度和生物多样性指数(丰富度、多样性指数和均匀度)季节差异较为明显,夏、秋季普遍高于冬、春季。根据相似性聚类分析和多维尺度分析结果,浮游植物群落组成季节间差异显著,养殖区和对照点间无显著差异。根据RDA分析结果,温度、盐度和营养盐是影响浮游植物群落结构的主要因子,各种浮游植物对环境因子的响应有所不同。调查期间,后水湾海域水质较好,各季节养殖区与对照点的浮游植物群落组成及环境因子无显著差异,深水网箱养殖未对后水湾的水质及浮游植物产生明显影响。

English Abstract

  • 海南省临高县现有深水网箱3042口,深水网箱养殖面积约2577.73 ha,为亚洲最大的深水网箱养殖基地。后水湾位于临高县西部,为临高县深水网箱养殖的主要海域。后水湾自然条件较好,水域温度、盐度适宜,水质优良,泥沙底质,其湾口受邻昌礁遮挡,避风条件好,很适宜发展深水网箱养殖,是海南省最早发展深水网箱养殖的地区,也是海南省深水网箱养殖发展最成熟的区域之一。

    深水网箱养殖是一种高度集约化的养殖模式,通常设置在离岸较远、水深15 m以上、水动力条件较好的海域。相较于传统的网箱养殖,深水网箱具有抗风浪能力强、养殖容量大、经济效益高、养殖环境优良和病害少的优点[1-2],但深水网箱养殖仍是依赖外源投饵维持高产出的人工养殖生态系统,养殖产生的残饵和鱼类排泄物仍会对周围的环境产生影响。目前,海南省内对深水网箱养殖的研究重点主要集中在病害上,针对养殖生态环境的研究甚少。浮游植物是海洋生态系统中最重要的初级生产者,其群落结构易受到环境因子的影响,对环境的变化较为敏感 [3],能较好地反映海洋生态环境状况的变化,是研究海洋环境问题的基础。

    本文根据2018年4月至2019年1月后水湾深水网箱养殖区及邻近区域浮游植物调查结果和同步理化数据,比较研究了浮游植物和环境因子的四季变化以及养殖区与对照点的区域差异,分析了深水网箱养殖对海洋环境的影响,并运用RDA分析探讨了浮游植物群落四季变化与环境因子之间的关系,为深水网箱养殖区的生产、预警、管理和健康发展提供基础资料和参考。

    • 本次调查共设置调查站位6个(见图1),2号至5号站位位于深水网箱养殖区内,其中2号站位位于深水网箱内,3、4、5号站位位于深水网箱外的养殖间隔区,1号和6号站位位于深水网箱养殖区外围,作为对照点,6号站位离岸较近,1号站位则离岸较远。

      图  1  后水湾调查站位

      Figure 1.  Sampling stations in Houshui bay

    • 采样时间为2018年4月(春)、7月(夏)、10月(秋)和2019年1月(冬)中下旬,采样时段均在上午8:00-12:00。

      浮游植物和水质样品均使用小型采水器采集。浮游植物样品现场加入鲁哥试剂固定,运回实验室后静置浓缩,并进行种类鉴定和个体计数。所有操作均按《海洋调查规范》(GB/T 12763.6-2007)执行,浮游植物种名参照《中国海洋生物名录》[4]。水温和盐度现场测定,营养盐、溶解氧等样品运回实验室分析,水质样品采集和测定均按《海洋调查规范》(GB/T 12763.4-2007)执行。

    • 浮游植物群落特征采用丰富度(D)、多样性指数(H′)、均匀度(J′)、优势度(Y)等指数进行分析,计算公式如下。

      丰富度指数(D):

      多样性指数(H′):

      均匀度(J′):

      优势度(Y):

      式中:N为所有种类的总个体数;S为种类总数;ni为第i种的个体数;Pi=ni/N,为第i种的个体数与所有种类总个体数的比值;fi为第i种在各站位的出现频率;Y≥ 0.02的种类为优势种。

    • 浮游植物群落划分主要采用聚类分析法,运用PRIMER 7.0版软件对浮游植物的细胞丰度进行lg(x+1)转换和标准化后,建立Bray-Curtis相似性聚类分析,采用多维尺度排序(nMDS: non-metric multidimensional scaling)分析浮游植物群落的空间分布,并应用单因子相似性分析(One-Way ANOSIM)对聚类组群进行差异性检验。使用SPSS 19.0版软件对浮游植物丰度、群落多样性指数和环境因子进行单因素方差分析或以季节和区域为因素的双因素方差分析。筛选浮游植物优势种类,运用CANOCO 5.0版软件分析浮游植物物种分布与环境因子的关系。

    • 调查海域4个季节共鉴定到浮游植物214种(含变种和变型),隶属于5门65属,其中,硅藻45属160种,占总种数的74.77%;甲藻17属49种,占总种数的22.90%;金藻和裸藻均有1属2种;蓝藻1种。硅藻中以角毛藻属(Chaetoceros)为优势类群,共23种;甲藻中以原多甲藻属(Protoperidinuim)为主要类群,共12种。浮游植物生态类型以广温广布种居多,占所有种类的54.25%;其次为暖水种,占38.29%;兼有少量的温带种,这体现了调查海域具有较明显的热带、亚热带区系特性。

      调查海域浮游植物全年均以硅藻为主,但与其他三季相比较,春季甲藻种类最多,共鉴定到35种甲藻,占春季浮游植物种类数的36.08%;夏、秋季硅藻大量增殖,抑制了甲藻的生长,秋季时仅鉴定到13种甲藻,占秋季总种类数的12.75%。不同季节浮游植物种类数表现为夏季(137种)>秋季(102种)>春季(95种)>冬季(93种)(见图2)。夏季浮游植物种类最为丰富,这与该季节海南岛西南侧产生的水体流动并沿海南岛西侧北上[5-8]带来的南海外洋水有关,一些近岸海域不常见的热带外洋种如平滑角毛藻、丛毛辐杆藻和透明根管藻等在该季节明显增多。

      图  2  浮游植物种类数季节变化

      Figure 2.  Seasonal variation of phytoplankton species

    • 选取优势度Y≥0.2的种类作为浮游植物群落优势种,这些优势种类以硅藻为主,多是北部湾的常见种[9-11]。从优势种组成的四季变化来看(见表1),春季的优势种类与其他季节截然不同,秋季和冬季优势种类较为相似。春季的优势种类主要为短角弯角藻(Eucampia zoodiacus)、细弱海链藻和三鳍原甲藻(Prorocentrum triestinum)。短角弯角藻和三鳍原甲藻除春季外,仅在冬季有少量出现,夏、秋季未检测到,这两种藻的最适宜生长水温均在20 ℃左右[12-15],春、冬季的水温更适宜这两种藻的生长,细弱海链藻在其他季节均有出现,但未成为优势种。夏、秋季随温度的升高,优势种类被适温性更高的柔弱拟菱形藻(最适宜温度为25 ℃~30 ℃[16])、中肋骨条藻(最适宜温度为28 ℃左右[14])等广温广布种演替。夏季以柔弱拟菱形藻为第一优势种,优势度为0.293,平均细胞丰度为106.30×103 cells/L;秋季以中肋骨条藻优势度最大,为0.395,平均细胞丰度为600.01×103 cells/L。此外,一些适温性高的暖水种,如热带骨条藻、劳氏角毛藻(Chaetoceros lorenzianus)、拟旋链角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus)在夏、秋季节也有一定的优势度。冬季优势种类与秋季较为相似,但细胞丰度远低于秋季。

      编号优势种春季夏季秋季冬季
      N /×103
      cells·L−1
      YN/ ×103
      cells·L−1
      YN /×103
      cells·L−1
      YN/×103
      cells·L−1
      Y
      S1日本星杆藻 Asterionella japonica26.360.073
      S2奇异棍形藻 Bacillaria paradoxa1.560.045
      S3窄隙角毛藻 Chaetoceros affinis var. affinis 13.840.038
      S4劳氏角毛藻 Chaetoceros lorenzianus14.020.038
      S5拟旋链角毛藻 Chaetoceros pseudocurvisetus25.490.070
      S6短角弯角藻 Eucampia zoodiacus6.830.377
      S7丹麦细柱藻 Leptocylindrus danicus189.520.3672.580.081
      S8柔弱拟菱形藻 Pseudo-nitzschia delicatissima106.300.29386.550.057
      S9柔弱根管藻 Rhizosolenia delicatula74.500.0491.510.040
      S10脆根管藻 Rhizosolenia fragilissima12.310.03495.980.063
      S11中华根管藻 Rhizosolenia sinensis37.720.025
      S12中肋骨条藻 Skeletonema costatum19.010.052600.010.3959.270.293
      S13热带骨条藻 Skeletonema tropicum107.230.0714.690.148
      S14菱形海线藻 Thalassionema nitzschioides 22.140.06153.320.0351.570.045
      S15海链藻 Thalassiosira sp.61.580.0412.140.068
      S16细弱海链藻 Thalassiosira subtilis6.130.367
      S17三鳍原甲藻 Prorocentrum triestinum1.380.083
      注:N为优势种的细胞丰度;Y为优势度;−为该种在本季节未成为优势种

      表 1  浮游植物优势种类

      Table 1.  Dominant species of phytoplankton

    • 调查海域浮游植物细胞丰度存在显著的季节差异(见图3),秋季全区细胞丰度全年最高(平均为1518.68×103 cells/L),显著高于其他三季,其次为夏季(平均为362.50×103 cells/L),春、冬季全年最低(分别为16.68×103 cells/L和31.70×103 cells/L)。夏、秋、冬季表层浮游植物细胞丰度略高于底层,春季则反之;春、秋季养殖区浮游植物细胞丰度略高于对照点,夏、冬季则反之。经方差分析,调查区域表层与底层,对照点与养殖区的细胞丰度无显著差异(P>0.05)。

      图  3  浮游植物细胞丰度季节变化

      Figure 3.  Seasonal variation of phytoplankton abundance

    • 调查海域浮游植物群落生态指数普遍较高,丰富度(D)和多样性(H′)季节变化较为明显,均匀度(J′)变化不大(见图4)。丰富度(D)、多样性(H′)和均匀度(J′)以夏季最高,冬季次之,春季最低。春季丰富度(D)和多样性(H′)较低,与春季浮游植物种类较少,并且短角弯角藻和细弱海链藻的数量在该季节相对较多有关,这两种浮游植物在春季的优势度分别达0.377和0.367(见表1)。经单因素方差分析,对照点和养殖区的各项浮游植物群落生态指数无显著差异(P> 0.05)。

      图  4  浮游植物生物多样性指数季节变化

      Figure 4.  Seasonal variation of biodiversity indices for phytoplankton

    • 聚类分析结果(见图5)表明:不同季节浮游植物群落差异明显,可将调查区域浮游植物群落划分为春、夏、秋、冬季4个群落,其中春季浮游植物群落较其他3季差异较大,秋季和冬季浮游植物群落较为相似。nMDS分析结果(见图6)与聚类分析结果基本一致。应用One-Way ANOSIM对组群进行差异性检验,结果表明:不同季节间浮游植物群落组成存在显著性差异(检验结果为R = 0.948,显著性水平P = 0.001),各季节养殖区与对照点浮游植物群落组成无显著差异(R = −0.059,P = 0.717)。

      图  5  浮游植物群落聚类分析

      Figure 5.  Cluster analysis on phytoplankton communities

      图  6  浮游植物群落多维尺度分析

      Figure 6.  The nMDS of phytoplankton communities

    • 以季节和区域为因素对调查区域表底层环境因子(见表2表3)进行双因素方差分析。分析结果表明:不同季节间,调查区域各项环境因子均存在显著的差异(P < 0.01)。调查区四季温度表现为夏>秋>春>冬;盐度表现为秋>春>冬>夏;DO在秋季明显低于其他三季,COD则反之,其中秋季2号站位的COD(3.87 mg/L)较高,超出了第二类海水水质标准;全区四季营养盐(DIN、PO4-P、SiO3-Si)浓度较低,总体表现为冬季高于其他三季,冬季的3号站位PO4-P浓度略超出第一类海水水质标准(> 0.015 mg/L)。各季节对照点与养殖区的各项环境因子均无显著的差异(P> 0.05)。

      季节区域水温/℃盐度DO/mg·L−1COD/mg·L−1NO2-N/mg·L−1NO3-N/mg·L−1NH4-N/mg·L−1PO4-P/mg·L−1SiO3-Si/mg·L−1
      春季对照点24.00±0.5733.17±0.557.22±0.440.50±0.000.002±0.0000.068±0.0280.026±0.0130.009±0.0090.572 ±0.053
      养殖区24.03±0.4833.01±0.337.45±0.430.45±0.060.002±0.0000.060±0.0100.023±0.0080.002±0.0010.531±0.112
      全区24.02±0.4533.06±0.377.37±0.400.47±0.050.002±0.0000.062±0.0150.024±0.0090.004±0.0050.545±0.092
      夏季对照点28.45±0.3531.46±0.427.84±0.230.55±0.070.002±0.0000.008±0.0040.003±0.0010.003±0.0010.192±0.131
      养殖区28.35±0.2131.67±0.297.49±0.310.58±0.050.001±0.0000.019±0.0140.003±0.0010.002±0.0010.146±0.044
      全区28.38±0.0931.60±0.317.60±0.320.57±0.050.001±0.0000.015±0.0130.003±0.0010.002±0.0010.161±0.072
      秋季对照点27.90±0.1433.36±1.116.36±0.040.98±0.160.011±0.0140.020±0.0130.009±0.0030.002±0.0010.344±0.206
      养殖区28.05±0.0633.32±0.986.60±0.401.52±1.570.003±0.0020.015±0.0050.009±0.0040.002±0.0020.289±0.108
      全区28.00±0.1133.33±0.916.53±0.341.34±1.240.006±0.0080.017±0.0070.009±0.0030.002±0.0020.307±0.127
      冬季对照点21.50±0.4232.86±0.168.02±0.130.40±0.060.012±0.0010.121±0.0060.008±0.0020.012±0.0010.445±0.004
      养殖区21.48±0.2032.82±0.087.98±0.170.47±0.050.012±0.0010.124±0.0060.008±0.0020.014±0.0020.513±0.039
      全区21.48±0.2032.83±0.097.99±0.150.44±0.060.012±0.0010.123±0.0060.008±0.0020.014±0.0020.490±0.046

      表 2  表层环境因子参数

      Table 2.  Environmental factor parameters of surface seawater

      月份区域水温/℃盐度DO/mg·L−1COD/mg·L−1NO2-N/mg·L−1NO3-N/mg·L−1NH4-N/mg·L−1PO4-P/mg·L−1SiO3-Si/mg·L−1
      春季对照点23.55±0.6432.96±0.857.09±0.200.50±0.000.002±0.0000.057±0.0030.029±0.0030.003±0.0010.533±0.168
      养殖区23.10±0.5733.13±0.097.03±0.340.45±0.060.002±0.0000.052±0.0140.037±0.0190.003±0.0020.558±0.227
      全区23.25±0.5833.07±0.127.05±0.280.47±0.050.002±0.0000.054±0.0110.034±0.0160.003±0.0010.550±0.192
      夏季对照点27.60±0.4231.66±0.377.63±0.060.50±0.140.003±0.0010.009±0.0040.003±0.0000.002±0.0000.156±0.088
      养殖区27.50±0.1631.94±0.317.22±0.450.45±0.100.003±0.0020.033±0.0220.005±0.0010.003±0.0010.142±0.027
      全区27.53±0.2331.85±0.327.36±0.410.47±0.100.003±0.0010.025±0.0210.004±0.0010.002±0.0010.147±0.045
      秋季对照点27.05±0.0734.11±1.826.39±0.280.70±0.060.017±0.0220.010±0.0010.007±0.0040.007±0.0070375±0.110
      养殖区27.00±0.2432.96±0.206.50±0.380.81±0.150.009±0.0070.021±0.0140.009±0.0020.003±0.0020.313±0.085
      全区27.02±0.1933.34±1.026.46±0.320.77±0.130.012±0.0120.018±0.0120.008±0.0020.004±0.0040.333±0.088
      冬季对照点7.86±0.030.41±0.010.010±0.0040.126±0.0050.009±0.0070.014±0.0010.483±0.039
      养殖区7.89±0.080.35±0.140.012±0.0010.124±0.0030.007±0.0050.015±0.0030.491±0.063
      全区7.88±0.070.37±0.110.011±0.0020.124±0.0030.008±0.0050.015±0.0020.488±0.052

      表 3  底层环境因子参数

      Table 3.  Environmental factor parameters of bottom seawater

    • 根据各季节浮游植物的种类和环境数据,选取17种优势种类和9种环境因子,用于RDA分析。根据分析结果,环境因子可解释71.9 %的浮游植物群落变化信息,第1排序轴和第2排序轴的特征值分别为0.559和0.117,物种—相关系数分别为0.926和0.849,第1排序轴与所有排序轴均呈极显著差异(P=0.002),表明RDA排序结果良好。

      RDA排序(见图7)结果表明:多数浮游植物集中在第二象限和第三象限,仅三鳍原甲藻(S17)和短角弯角藻(S6)位于第一象限。三鳍原甲藻和短角弯角藻与温度呈显著负相关,与硅酸盐、铵盐、硝酸盐呈显著正相关。位于第二象限的柔弱根管藻(S9)、中肋骨条藻(S12)、细弱海链藻(S16)等主要受亚硝酸盐影响,呈显著正相关。位于第二象限的丹麦细柱藻(S7)、中华根管藻(S11)、热带骨条藻(S13)等和第三象限的种类主要受温度的影响,与温度呈显著正相关,与盐度、硅酸盐、铵盐、硝酸盐、磷酸盐等呈负相关。溶解氧、化学需氧量对大部分种类影响相对较小。

      图  7  浮游植物优势种与环境因子间的RDA排序

      Figure 7.  RDA (redundancy analysis) ordination of environmental variables with dominant species of phytoplankton

    • 后水湾浮游植物种类和数量的季节差异明显,这主要与温度、盐度、营养盐等环境因子的影响有关。本次调查期间,后水湾海域水温在21.2 ℃~28.7 ℃,季节变化较小,浮游植物种类主要以广温种和暖水种为主,适温性较高,但水温仍是影响浮游植物季节变化的重要因素。夏季和秋季后水湾的水温为28 ℃左右,是多数广温和暖水类硅藻生长的理想温度,能促进其大量繁殖,并形成明显的优势种,因此,夏、秋季节浮游植物数量远高于春、冬季节。RDA分析也表明,大多数浮游植物优势种类与温度呈显著正相关。盐度也是影响浮游植物季节变化的另一重要环境因子。夏季是丰水期,降水较多,海水盐度在夏季也相对较低。尽管后水湾的浮游植物多为广盐种类,盐度适应范围广,但盐度仍影响着浮游植物种类和丰度的变化。如拟旋链角毛藻,属高温低盐种,在温度较高、盐度相对较低的夏季为优势种,细胞丰度远高于其他季节,据RDA分析拟旋链角毛藻与盐度的相关性最大,呈显著负相关,并且与温度呈显著正相关。营养盐是影响浮游植物季节变化的又一重要环境因子,硝酸盐、氨氮、磷酸盐和硅酸盐与大多数的浮游植物呈负相关。夏季至秋季,浮游植物生长繁盛,硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐等被大量消耗,含量降至很低。进入冬季,浮游植物繁殖速率大大降低,生物残体中的有机物被逐步分解,营养盐被重新释放到水中,表层和底层水中的各类营养盐含量在冬季都达到了全年最大值。在海洋生态系统,浮游植物对营养盐的利用有特定的比例和浓度极限。根据Justic等[17]建立的营养盐化学计量限制标准:若Si/P大于22,N/P大于22,则受磷酸盐限制;若N/P小于10,Si/N大于1,则受无机氮限制;若Si/P小于10,Si/N小于1,则受硅酸盐限制。海水中若营养元素低于阈值(CDIN=2 μmol/L,CP=1 μmol/L,CSi=0.1 μmol/L),可判断该元素为限制因子[18]。根据以上两条原则判断,春、夏、秋三季均表现为磷限制,冬季营养盐限制则不明显。

    • 后水湾海域深水网箱养殖品种主要为卵形鲳鲹,通常在每年4月末、5月初投苗,8月至10月为养殖高峰期,并陆续开始收获,大部分网箱会在年底收获完,少部分会持续到次年3月清空网箱,4月末又开始新一轮的养殖。在整个养殖周期内,后水湾调查区域水质整体优良,各季节绝大多数站位的DO、COD、无机氮和磷酸盐等指标均符合第一类海水水质标准,虽季节间环境指标差异显著,但对照点和养殖区的环境因子以及浮游植物的丰度、生物多样性指数(DH′J′)和群落组成均无显著差异。

      环境因子DO和COD的季节变化受浮游植物的影响较小,应主要受水温和鱼类养殖的影响。秋季调查区域DO含量较其他季节稍低,一方面由于水温较高[18-19],另一方面由于秋季是养殖鱼类的重要成长期,饵料投放也会随鱼类的成长加量,养殖鱼类的呼吸及养殖过程中所产生的残饵和粪便等颗粒有机物氧化分解,也会增加DO的消耗[2]。COD的季节变化则与DO相反,主要是由于秋季2号站位的COD(3.87 mg/L)较高,超出了第二类海水水质标准。2号站设置在深水网箱内,该站位COD的异常应与饵料投放有关。调查期间,调查海域营养盐(无机氮、磷酸盐、硅酸盐)含量以冬季最高,其次为春季,在养殖高峰期的夏季和秋季则最低。营养盐的季节变化应主要受北部湾季节性海流变化和生物作用的共同影响。根据2006年至2007年的北部湾综合调查[20-23],冬季北部湾受琼州海峡过道水的影响,无机氮、磷酸盐和硅酸盐等在海南岛西侧至中线附近形成了高值区。夏季和秋季则由于水温较高,浮游植物生长旺盛,消耗了营养盐。后水湾海域开阔,网箱布设位置的水位较深,水动力作用较强,养殖产生的有机碎屑易被海流稀释扩散,海区营养盐在养殖前后并未增加,反而在养殖投饵高峰期的秋季,氮、磷含量因浮游植物生长旺盛还有所降低。各季节养殖区与对照点的环境因子、浮游植物细胞丰度、生物多样性指数、群落结构及种类组成均无显著性差异,这说明深水网箱养殖对后水湾的水质及浮游植物并未产生显著影响。梁庆洋等人[2]对大亚湾深水网箱养殖区及非养殖区海洋环境的对比研究,也证明了深水网箱养殖对周围海域环境影响较小,是一种可持续发展的健康养殖模式。

    • (1)后水湾海域浮游植物群落结构季节差异明显。夏季浮游植物种类最丰富,秋季浮游植物数量最高。春季浮游植物群落组成较其他三季差异最大,秋季和冬季浮游植物群落组成较为相似。

      (2)后水湾海域浮游植物群落结构季节变化,主要受温度、盐度和营养盐等环境因子的影响。多数浮游植物与水温呈正相关,与盐度和营养盐呈负相关。

      (3)后水湾深水网箱养殖区和对照点间的环境因子和浮游植物群落参数经方差分析并无明显差异,深水网箱养殖并未对后水湾水质和浮游植物群落产生明显影响。

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章