• 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

防城河口湾浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

何斌源 赖廷和 宁秋云 黄中坚 朱婷 林金兰 钟云旭 李英花 曾思华

引用本文:
Citation:

防城河口湾浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

    作者简介: 何斌源(1969-),男,广西防城港人,研究员,主要从事海洋生物多样性、海洋生态环境研究,E-mail:hebinyuan2008@126.com;
    通讯作者: 赖廷和,副研究员,主要从事海洋生态环境研究,E-mail:2863302551@qq.com
  • 基金项目: 国家重点研发计划重点专项项目(2017YFC0506100);广西海洋局研究专项项目(GXHYJ202007);广西科技计划项目(桂科AA17129002)
  • 中图分类号: Q948.2

Phytoplankton community structure and its relationship with environmental factors in Fangchenghe estuary of Guangxi, China

  • 摘要: 2016年5月、8月、11月和2017年2月在防城河口湾海域开展了浮游植物群落和环境调查,研究了河口湾浮游植物群落结构的空间和季节变化及其与主要环境因子的关系。结果表明:全年共记录了浮游植物162种(含变种、变型),包括硅藻门123种,甲藻门29种,绿藻门6种,金藻门3种,隐藻门1种,其中,春季104种,夏季86种,秋季93种,冬季79种。年均细胞丰度为41.34×104 cells/L,秋季(100.18×104 cells/L)>春季(48.04×104 cells/L)>夏季(16.03×104 cells/L)>冬季(1.11×104 cells/L),各季节高丰度区的主要分布海域不同。年度优势种是拟弯角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和热带骨条藻(Skeletonema tropicum),中肋骨条藻在春季和夏季、拟弯角毛藻在秋季和冬季为最大优势种。种数变化范围为12~43种,多样性指数(H′)为0.326~3.918,丰富度指数(d)为0.782~3.789,均匀度指数(J)为0.086~0.784。群落优势种的季节更替率为50.0%~88.9%,群落更替指数为55.7%~97.4%,物种迁移指数为−12.2%~19.5%。聚类分析、相似性分析及相似性百分比分析表明浮游植物群落的时空异质性较高。冗余分析显示,春季影响浮游植物群落结构变化的主要因子是盐度, 夏季是氨氮和水深,秋季是总磷,冬季是溶解氧、无机磷、水色和水深。
  • 图 1  防城河口湾浮游植物调查站位分布

    Figure 1.  Distribution of phytoplankton sample stations in Fangchenghe estuary

    图 2  防城河口湾浮游植物种数空间分布

    Figure 2.  Spatial distribution of phytoplankton species in Fangchenghe estuary

    图 3  防城河口湾4个季节浮游植物总细胞丰度(×103 cells/L)分布

    Figure 3.  Seasonal distribution of phytoplankton total cell density (×103 cells/L) in Fangchenghe estuary

    图 4  防城河口湾各季节浮游植物站次种数(a)、多样性指数(b)、丰富度指数(c)、均匀度指数(d)

    Figure 4.  Seasonal dynamic of species number (a), species diversity (b), richness (c) and evenness (d) of phytoplankton community in Fangchenghe estuary

    图 5  防城河口湾浮游植物群落聚类

    Figure 5.  Cluster graphs of phytoplankton communities in Fangchenghe estuary

    图 6  防城河口湾浮游植物与环境因子RDA排序

    Figure 6.  RDA ordination of phytoplankton dominant species with environmental parameters in Fangchenghe estuary

    图 7  防城河口湾春季盐度分布

    Figure 7.  Salinity distribution in spring in Fangchenghe estuary

    表 1  防城河口湾浮游植物群落优势种群季节动态

    Table 1.  Seasonal change of dominant populations in phytoplankton communities in Fangchenghe estuary

    种 类所属纲种群优势度Y
    年度
    中肋骨条藻(Skeletonema costatum中心纲0.5360.5180.0900.2810.262
    具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum纵裂甲藻纲0.091ΔΔΔΔ
    新月菱形藻(Nitzschia closterium羽纹纲0.0900.036ΔΔΔ
    拟弯角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus中心纲0.087Δ0.7570.4810.383
    热带骨条藻(Skeletonema tropicum中心纲0.0430.0470.028Δ0.026
    尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens羽纹纲0.036ΔΔΔΔ
    海洋角管藻(Cerataulina pelagica中心纲0.023ΔΔΔΔ
    丹麦细柱藻(Leptocylindrus danicus中心纲Δ0.020ΔΔΔ
    菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides羽纹纲Δ0.078ΔΔΔ
    亚盐角毛藻(Chaetoceros subsalsum中心纲Δ0.089ΔΔΔ
    双鞭藻属sp.(Eutreptia sp.)裸藻纲ΔΔΔ0.022Δ
    注:Δ 表示优势度Y值小于0.02
    下载: 导出CSV

    表 2  防城河口湾3个海区浮游植物群落优势种的季节更替

    Table 2.  Alternation of dominant species between neighboring seasons in three sub-areas of Fangchenghe estuary

    海区指标春−夏夏−秋秋−冬冬−春
    西湾相同种D/4112
    变化种数C/6688
    更替率/(%)60.085.788.980.0
    东湾相同种D/2323
    变化种数C/9555
    更替率/(%)81.862.571.462.5
    湾口相同种D/2222
    变化种数C/6424
    更替率/(%)75.066.750.066.7
    全湾相同种D/3223
    变化种数C/7524
    更替率/(%)70.071.450.057.1
    下载: 导出CSV

    表 3  防城河口湾浮游植物群落稳定性状况

    Table 3.  Stability status of phytoplankton community in Fangchenghe estuary

    稳定性参数西湾东湾湾口
    现存物种数E/种615362506764534384666052
    新迁入种数G/种281633264527251748262723
    将迁出种数B/种242438173036272144333116
    全年出现种数R/种171717171010101018181818
    更替指数AI/(%)66.757.189.964.297.485.182.571.790.270.274.455.7
    迁移指数MI/(%)5.1−11.4−6.313.419.5−12.2−3.2−7.53.9−8.3−5.110.0
    下载: 导出CSV
  • [1] CLOERN J E, FOSTER S Q, KLECKNER A E. Phytoplankton primary production in the world's estuarine-coastal ecosystems[J]. Biogeosciences, 2014, 11(9): 2477-2501. doi: 10.5194/bg-11-2477-2014
    [2] REYNOLDS C S. Ecology of phytoplankton[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2006.
    [3] COELHO S, GAMITO S, PÉREZ-RUZAFA A. Trophic state of Foz de Almargem coastal lagoon (Algarve, South Portugal) based on the water quality and the phytoplankton community[J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2007, 71(1/2): 218-231.
    [4] 罗 艳, 粟 丽, 林丽华, 等. 珠海横琴岛海域浮游植物的生态特征[J]. 海洋环境科学, 2017, 36(2): 192-201.
    [5] LITCHMAN E, KLAUSMEIER C A. Trait-based community ecology of phytoplankton[J]. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 2008, 39(1): 615-639. doi: 10.1146/annurev.ecolsys.39.110707.173549
    [6] LITCHMAN E, DE TEZANOS PINTO P, KLAUSMEIER C A, et al. Linking traits to species diversity and community structure in phytoplankton[J]. Hydrobiologia, 2010, 653(1): 15-28. doi: 10.1007/s10750-010-0341-5
    [7] 赖俊翔, 陈宪云, 柯 珂, 等. 广西防城港市近岸海域营养盐分布及富营养化研究[J]. 海洋技术, 2013, 32(3): 63-69, 91.
    [8] 姜 宁. 广西北部湾海域赤潮演变趋势分析及其防控思路[J]. 海洋开发与管理, 2019, 36(11): 82-85. doi: 10.3969/j.issn.1005-9857.2019.11.014
    [9] 高东阳, 李纯厚, 刘广锋, 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.
    [10] 赖廷和, 邱绍芳. 北海近岸水域浮游植物群落结构及数量周年变化特征[J]. 海洋通报, 2005, 24(5): 27-32. doi: 10.3969/j.issn.1001-6392.2005.05.005
    [11] 姜发军, 赖俊翔, 庄军莲, 等. 2010年秋季北部湾广西沿岸表层浮游植物分布特征[J]. 海洋环境科学, 2013, 32(3): 414-418, 423.
    [12] 庄军莲, 许铭本, 张荣灿, 等. 广西防城港湾周年浮游植物生态特征[J]. 应用生态学报, 2011, 22(5): 1309-1315.
    [13] 叶朝放, 梁丽君. 防城港东西湾浮游植物的多样性分布和水质评价[J]. 大众科技, 2014, 16(8): 62-65. doi: 10.3969/j.issn.1008-1151.2014.08.022
    [14] 吕少梁, 王学锋, 曾嘉维, 等. 防城港海域浮游植物群落结构及其环境适应性[J]. 南方水产科学, 2017, 13(4): 17-25. doi: 10.3969/j.issn.2095-0780.2017.04.003
    [15] GB 17378-2007, 海洋监测规范[S].
    [16] GB/T 12763-2007, 海洋调查规范[S].
    [17] GB 17378.7-1998, 海洋监测规范 第7部分: 近海污染生态调查和生物监测[S].
    [18] 杨世民, 董树刚. 中国海域常见浮游硅藻图谱[M]. 青岛: 中国海洋大学出版社, 2006.
    [19] 胡 俊, 池仕运, 郑金秀, 等. 基于CoCA分析的长江干流浮游动植物群落交互影响研究[J]. 生态环境学报, 2018, 27(12): 2200-2207.
    [20] 朱鑫华, 吴鹤洲, 徐凤山, 等. 黄渤海沿岸水域游泳动物群落多样性及其相关因素的研究[J]. 海洋学报, 1994, 16(3): 102-112.
    [21] CLARKE K R, WARWICK R M. Change in the marine communities: an approach to statistical analysis and interpretation[M]. 2nd ed. Plymouth: Plymouth Marine Laboratory, 2001.
    [22] LEPŠ J, ŠMILAUER P. Multivariate analysis of ecological data using CANOCO[M]. Cambridge: Cambridge university press, 2003.
  • [1] 王尽文姜万钧纪莹璐张亮赵玲林森王波 . 日照近岸海域春秋季浮游植物群落结构研究. 海洋环境科学, 2021, 40(5): 666-674. doi: 10.12111/j.mes.20200180
    [2] 王英张晶晶吕其明吕振波王育红高彦洁任中华 . 调水调沙对黄河口近海浮游植物群落结构时空分布影响. 海洋环境科学, 2021, 40(3): 369-378. doi: 10.12111/j.mes.20200034
    [3] 陈丹琴叶然魏永杰俞海波杨晴王玉初廖有根 . 三门湾浮游植物群落结构与环境因子的关系研究. 海洋环境科学, 2017, 36(1): 70-75, 86. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2017.01.012
    [4] 孙慧慧刘西汉孙西艳王玉珏刘东艳 . 莱州湾浮游植物群落结构与环境因子的时空变化特征研究. 海洋环境科学, 2017, 36(5): 662-669. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2017.05.004
    [5] 罗艳粟丽林丽华谢健 . 珠海横琴岛海域浮游植物的生态特征. 海洋环境科学, 2017, 36(2): 192-201. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2017.02.006
    [6] 王宁刘光兴刘晓彤王为民陈洪举 . 2010年夏末黄河口及其邻近水域浮游植物群落结构. 海洋环境科学, 2017, 36(1): 48-55. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2017.01.008
    [7] 王晓敏江涛吕淑果吕颂辉江天久王朝晖 . 海南陵水湾与新村湾浮游植物光合色素及群落结构的时空分布特征. 海洋环境科学, 2017, 36(4): 488-494. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2017.04.002
    [8] 陈丹丹庞巧珠涂志刚谢海群陈晓慧 . 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. 海洋环境科学, 2021, 40(1): 73-80. doi: 10.12111/j.mes.20190268
    [9] 霍达刘萍李一鸣刘利华陆恒郭丛笑李连星乔之怡 . 独流减河口浮游生物群落结构与环境因子的相关性研究. 海洋环境科学, 2018, 37(3): 396-402. doi: 10.12111/j.cnki.mes20180313
    [10] 张冬冬刘晓旭关春江袁秀堂 . 青堆子湾的近岸海域与养殖池塘四个季节的浮游植物调查与研究. 海洋环境科学, 2016, 35(2): 209-213. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2016.02.009
    [11] 刘西汉王玉珏石雅君田海兰程林王艳霞 . 曹妃甸海域浮游植物群落及其在围填海前后的变化分析. 海洋环境科学, 2020, 39(3): 379-386. doi: 10.12111/j.mes20200309
    [12] 赵艳民马迎群曹伟刘志超杨晨晨秦延文张雷 . 长江口2016年冬季浮游植物类群及其与环境因子的关系. 海洋环境科学, 2020, 39(2): 183-188. doi: 10.12111/j.mes20200203
    [13] 张月明王玉良杨阳韩晓庆张鉴达高伟明 . 滦河口-大蒲河口海域春夏季浮游植物的季节变化. 海洋环境科学, 2015, 34(1): 70-75. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2015.01.013
    [14] 柳圭泽袁秀堂关春江宗虎民洛昊赵鹏飞张浩 . 青堆子湾大型底栖动物群落结构特征及影响因素的初步研究. 海洋环境科学, 2018, 37(6): 864-870, 878. doi: 10.12111/j.mes20180610
    [15] 王为民刘光兴陈洪举毛雪微衣晓燕 . 短期海洋酸化对黄海近岸浮游植物群落结构的影响. 海洋环境科学, 2016, 35(3): 392-397. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2016.03.011
    [16] 黄风洪石洪华郑伟王媛媛霍元子李捷 . 夏季庙岛群岛南部海域浮游植物多样性分布及其影响因子. 海洋环境科学, 2015, 34(4): 530-535. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2015.04.010
    [17] 夏芸李倩许映军陶军龙爽顾卫 . 河北南大港湿地冬季浮游植物群落特征. 海洋环境科学, 2017, 36(5): 712-718. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2017.05.012
    [18] 侯天琪王珊珊陈洪举庄昀筠刘光兴王宁 . 2013年夏季渤海和黄海浮游植物群落特征及比较分析. 海洋环境科学, 2021, 40(4): 591-600. doi: 10.12111/j.mes.20200069
    [19] 李艳孙萍袁超孙开明王宗灵张学雷 . 东印度洋南部春季网采浮游植物群落特征及长期变化. 海洋环境科学, 2019, 38(6): 825-832. doi: 10.12111/j.mes20190602
    [20] 石洪华李艳王媛媛霍元子鲍国泰李捷郑伟 . 2012年秋季庙岛群岛南部海域浮游植物分布及与水环境的关系. 海洋环境科学, 2015, 34(5): 692-699. doi: 10.13634/j.cnki.mes.2015.05.009
  • 加载中
图(7)表(3)
计量
  • 文章访问数:  618
  • HTML全文浏览量:  364
  • PDF下载量:  10
出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-07
  • 录用日期:  2021-01-13
  • 刊出日期:  2021-10-20

防城河口湾浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

    作者简介:何斌源(1969-),男,广西防城港人,研究员,主要从事海洋生物多样性、海洋生态环境研究,E-mail:hebinyuan2008@126.com
    通讯作者: 赖廷和,副研究员,主要从事海洋生态环境研究,E-mail:2863302551@qq.com
  • 1. 广西壮族自治区海洋研究院,广西 南宁 530022
  • 2. 广西红树林研究中心,广西 北海 536000
基金项目: 国家重点研发计划重点专项项目(2017YFC0506100);广西海洋局研究专项项目(GXHYJ202007);广西科技计划项目(桂科AA17129002)

摘要: 2016年5月、8月、11月和2017年2月在防城河口湾海域开展了浮游植物群落和环境调查,研究了河口湾浮游植物群落结构的空间和季节变化及其与主要环境因子的关系。结果表明:全年共记录了浮游植物162种(含变种、变型),包括硅藻门123种,甲藻门29种,绿藻门6种,金藻门3种,隐藻门1种,其中,春季104种,夏季86种,秋季93种,冬季79种。年均细胞丰度为41.34×104 cells/L,秋季(100.18×104 cells/L)>春季(48.04×104 cells/L)>夏季(16.03×104 cells/L)>冬季(1.11×104 cells/L),各季节高丰度区的主要分布海域不同。年度优势种是拟弯角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和热带骨条藻(Skeletonema tropicum),中肋骨条藻在春季和夏季、拟弯角毛藻在秋季和冬季为最大优势种。种数变化范围为12~43种,多样性指数(H′)为0.326~3.918,丰富度指数(d)为0.782~3.789,均匀度指数(J)为0.086~0.784。群落优势种的季节更替率为50.0%~88.9%,群落更替指数为55.7%~97.4%,物种迁移指数为−12.2%~19.5%。聚类分析、相似性分析及相似性百分比分析表明浮游植物群落的时空异质性较高。冗余分析显示,春季影响浮游植物群落结构变化的主要因子是盐度, 夏季是氨氮和水深,秋季是总磷,冬季是溶解氧、无机磷、水色和水深。

English Abstract

  • 浮游植物是海洋中最主要的初级生产者,是海洋植食者繁育生长的直接营养来源[1-2]。浮游植物的碳、氮产能通过海洋植食者充分延长食物链,形成更加复杂的食物网,从而深远地影响整个海洋生态系统[3]。浮游植物对维护水域生态系统的健康与稳定起着重要作用,其光合作用产生的氧气是海洋水体中溶解氧的主要来源,是其他生物赖以生存的关键因子[4]。但浮游植物过度繁殖或聚集发生藻华,有害藻华造成海水变色、水质恶化,海洋生物大量死亡,破坏海洋生态系统平衡,所产生的毒素还可引起人类罹患各种疾病甚至死亡[5-6]

    防城港是广西沿海最大的港口,地理区位和资源条件优良,是我国首批14个对外开放的沿海城市之一,已成为北部湾区域性国际航运中心的重要港区。随着2008年广西北部湾经济区上升为国家战略,激烈的工业化、城镇化对海岸带产生较大生态压力,河口海湾水体污染严重,赤潮灾害时有暴发[7-8]。目前对于广西海域浮游植物群落已有一些研究报道[7-14],其中部分或全部涉及防城河口湾海区的研究报道[12-14]存在调查站位少、站位分布不均衡、调查频次低等问题,且多数调查年代久远,难以反映防城河口湾浮游植物生态及海洋环境质量趋势性变化,不利于海洋生态环境的有效管理。因此,本文开展了4个季节的浮游植物群落及其环境调查,探讨了浮游植物群落的结构特征、多样性、稳定性及其与环境因子的关系,目的是为防城河口湾的海洋生态环境管理保护决策提供科学依据。

    • 本文在防城河口湾海域设置21个调查站位(见图1),将21个站位进一步分为3个海区,其中站位1至站位7属西湾海区,站位8至站位14属东湾海区,站位15至站位21属湾口海区。于2016年5月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)和2017年2月(冬季)的当地大潮期,开展浮游植物群落和水体环境因子调查。现场测定、样品采集和保存、室内分析和资料整理均按国家相关标准[15-17]进行。在各站位取表层海水5 L,立即加入20 mL鲁哥氏液固定,带回实验室后倒入高型玻璃容器进行反复静置、浓缩,最后浓缩至20~60 mL。分析时取均匀样品注入容积为0.125 mL的计数框内,在日本产Olympus光学显微镜下鉴定种类[18]和计数。环境因子包括水深、水色、透明度、悬浮物、水温、pH、盐度、溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、硅酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮、无机氮、总氮、无机磷、总磷、Chl a等19项。

      图  1  防城河口湾浮游植物调查站位分布

      Figure 1.  Distribution of phytoplankton sample stations in Fangchenghe estuary

    • 相似性指数Jc(%)[15]的计算公式如下:

      式中: ab分别为某两个分区或季节各自的物种数(种);c为两个分区或季节共有的物种数(种)。

    • 优势度Y[16]计算公式如下:

      式中:ni为第i种细胞丰度;N为总细胞丰度;fi为该种在各站出现的频率。设Y$ \geqslant $0.02的种群为优势种群。

    • 多样性分析采用Shannon-Weaver多样性指数H′、Margalef丰富度指数d、Pielou均匀度指数J,计算公式[17]如下:

      式中:Pi=ni/NN为某站位所获有物种的个体数之和,ni为第i种的个体数;S为该站位的物种数目。

    • 优势种的季节更替变化运用种类更替率A分析,计算公式[19]如下:

      式中:C为相邻两个季节不相同的优势种种数;D为相邻两个季节间相同的优势种种数。

    • 运用群落季节更替指数AI、迁移指数MI分析3个海区4个季节的群落稳定性变化趋势,计算公式如下[20]

      式中:E为某季节的现存物种数;G为本季节新迁入物种数;B为本季节将要迁出物种数;R为全年均出现的物种数。

    • 采用SPSS软件进行浮游植物群落的细胞丰度和群落指数的单因素方差分析。在PRIMER软件中,把各站位浮游植物种群的丰度数据作log(X+1)转换,选择贡献率在5%以上的种类计算Bray-Curtis相似性矩阵,采用聚类分析(CLUSTER)研究群落结构,采用相似性分析(ANOSIM)检验不同分组间的差异显著性,采用相似性百分比(SIMPER)分析造成各分组内群落结构相似的典型种[21]

      在Canoco软件中采用冗余分析(RDA)方法分析浮游植物群落结构(优势种群)与环境因子之间的关系[22]。在显示优势种群与环境因子关系的RDA图上,优势种用带有数字的点表示,生境因子用带有箭头的线段表示。运用蒙特卡罗检验分析评价某环境因子对浮游植物群落变化影响的显著程度,据此判断主要和次要影响因子。

    • 全年共鉴定出浮游植物162种(含变种、变型)。其中,硅藻门37属123种,占总种数的75.9%;甲藻门12属29种,占17.9%;绿藻门6种,金藻门3种,隐藻门1种。硅藻以角毛藻属(Chaetoceros)种数最多,有28种,占硅藻总种数的22.8%,占浮游植物总种数的17.3%。该湾浮游植物种类丰度一直较高,庄军莲等[12]2007年4个季度采样获138种,吕少梁等[14]在2014-2015年4个季度,在该湾湾内和湾外海域采集到130种,均以硅藻占绝对优势。

      全年种数的空间分布不平衡,各站位种数范围为48~81种,平均为67种,站位5的种数最少,站位12的种数最多(图2)。湾口海域站位16、站位17、站位18和站位19组成一个种数高值区,东湾海域站位12和站位9也组成一个高值区。按西湾、东湾和湾口3个分区来统计,西湾有107种,东湾有120种,湾口有135种。东湾与湾口的共有种为106种,相似性指数为71.1%;东湾与西湾的共有种为81种,相似性指数为55.5%;西湾与湾口的共有种为83种,相似性指数为52.2%,这与防城河主要流经西湾入海及西湾受到淡水影响较大有关。3个分区的共有种为73种,占总种数162种的45.1%。分区间的种类组成相似性程度较高,表明浮游植物随水流扩散到较大的海域范围。

      图  2  防城河口湾浮游植物种数空间分布

      Figure 2.  Spatial distribution of phytoplankton species in Fangchenghe estuary

      种数季节分布差异明显,春季获26科104种,夏季27科86种,秋季27科93种,冬季26科79种。季节出现频数1~4的种数分别有61种、39种、29种和33种,分别占37.7%、24.1%、17.9%和20.4%,这表明多数藻类仅季节性出现。季节间种类相似性指数大小依次为:春-夏,41.8%;春-秋,41.7%;夏-冬,34.1%;夏-秋,33.6%;秋-冬,31.3%;春-冬,29.6%。春季出现在西湾、东湾和湾口的种数分别为61种、71种和89种;夏季分别为53种、64种和66种;秋季分别为61种、53种和60种;冬季分别为48种、44种和53种。4个季节均以湾口海域的种数最高,在春、夏两季东湾种数高于西湾,在秋、冬季则相反。

    • 防城河口湾浮游植物群落的年均细胞丰度为41.34×104 cells/L,秋季站位2的丰度最高,达463.8×104 cells/L;冬季站位3的丰度最低,仅0.357×104 cells/L。各季节均出现一些高丰度区(图3),春季高丰度区较为分散,湾口至湾顶都有高丰度站位。夏季高丰度区在西湾中部海域,其余区域丰度较低。秋季的高丰度区主要分布在西湾北部的站位1和站位2。冬季各站细胞丰度普遍较低,高丰度区集中在湾口东部海域。细胞丰度呈明显的季节变化,排序为:秋(100.18×104 cells/L)>春(48.04×104 cells/L)>夏(16.03×104 cells/L)>冬(1.11×104 cells/L),单因素方差分析表明季节间差异极显著(F3,80=11.230,p<0.001)。3个海区之间的丰度差异不显著(F2,81=1.834,p>0.05),排序为:西湾(59.43×104 cells/L)>东湾(40.79×104 cells/L)>湾口(23.80×104 cells/L),站位间丰度差异不显著(F20,63=0.787,p>0.05)。

      图  3  防城河口湾4个季节浮游植物总细胞丰度(×103 cells/L)分布

      Figure 3.  Seasonal distribution of phytoplankton total cell density (×103 cells/L) in Fangchenghe estuary

    • 以整个河口湾为单元计算的季节优势种共11种,其中,裸藻门、甲藻门各1种,硅藻门9种(表1)。仅中肋骨条藻(Skeletonema costatum)在4个季节都是优势种,尖刺伪菱形藻等6种仅在一个季节为优势种。各个季节的主要优势种都很突出,同时,不同季节的优势种有变化。春季有7个优势种,中肋骨条藻的细胞丰度达106 cells/L,种群丰度占比达53.6%,且出现频率达100%,优势度Y值达0.536,高于其余种群之和。夏季群落优势种有6种,中肋骨条藻的细胞丰度虽较春季下降了一个数量级,但仍是第一优势种,优势度Y值达0.518。秋季的优势种有3种,拟弯角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus)是第一优势种,细胞丰度达到104~108 cells/L数量级,其优势度Y值达到全年最高的0.757,其余两个优势种相对较弱。冬季群落优势种有拟弯角毛藻、中肋骨条藻和双鞭藻属(Eutreptia sp.)这3种,拟弯角毛藻依然显著但相对减弱,其丰度降至103 cells/L数量级水平。年度优势种高度集中,仅有拟弯角毛藻、中肋骨条藻和热带骨条藻(Skeletonema tropicum)这3个种,尤其是前两种,分布较广且丰度远超其他藻类。与2007年[12]相比,两次调查该湾的春、夏季主要优势种均为中肋骨条藻,但2007年秋、冬季的主要优势种分别是菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)和派格棍形藻(Bacillaria paxillifera),且全年10个优势种中仅有中肋骨条藻、拟弯角毛藻和菱形海线藻等3种与本文相同,表明优势种结构发生比较明显的年际变化,这可能与大规模填海导致水交换率降低及入海污染物增加等因素有关。

      种 类所属纲种群优势度Y
      年度
      中肋骨条藻(Skeletonema costatum中心纲0.5360.5180.0900.2810.262
      具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum纵裂甲藻纲0.091ΔΔΔΔ
      新月菱形藻(Nitzschia closterium羽纹纲0.0900.036ΔΔΔ
      拟弯角毛藻(Chaetoceros pseudocurvisetus中心纲0.087Δ0.7570.4810.383
      热带骨条藻(Skeletonema tropicum中心纲0.0430.0470.028Δ0.026
      尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens羽纹纲0.036ΔΔΔΔ
      海洋角管藻(Cerataulina pelagica中心纲0.023ΔΔΔΔ
      丹麦细柱藻(Leptocylindrus danicus中心纲Δ0.020ΔΔΔ
      菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides羽纹纲Δ0.078ΔΔΔ
      亚盐角毛藻(Chaetoceros subsalsum中心纲Δ0.089ΔΔΔ
      双鞭藻属sp.(Eutreptia sp.)裸藻纲ΔΔΔ0.022Δ
      注:Δ 表示优势度Y值小于0.02

      表 1  防城河口湾浮游植物群落优势种群季节动态

      Table 1.  Seasonal change of dominant populations in phytoplankton communities in Fangchenghe estuary

      以海区为单元计算各季节的种群优势度,结果表明,4个季节中防城河口湾3个海区的优势种共18种,比以整个河口湾为单元统计的优势种丰度(11种)高,但主要优势种的变化规律则较一致,中肋骨条藻、拟弯角毛藻、热带骨条藻成为海区优势种的频次分别为11、9和9,其余15个优势种的频次仅1~3次。在西湾海域,春季优势种有8种,中肋骨条藻优势突出,优势度为0.492,其次为拟弯角毛藻,优势度为0.123;夏季优势种有6种,中肋骨条藻的优势度为0.406,其次,亚盐角毛藻为0.278;秋季仅两个优势种,拟弯角毛藻优势度达0.886,热带骨条藻仅0.027;冬季优势种有8种,但种间优势度差异不大,居前的拟弯角毛藻和中肋骨条藻的优势度分别为0.292和0.216。在东湾海域,春季优势种有7种,中肋骨条藻的优势度最高,为0.488,东海原甲藻和柔弱菱形藻次之,分别为0.143和0.121;夏季中肋骨条藻的优势度很突出,达0.74;秋、冬两季均以拟弯角毛藻最占优势,优势度分别为0.592和0.558,中肋骨条藻均为第二优势种,优势度分别为0.258和0.322。在湾口海域,春、夏两季均以中肋骨条藻占绝对优势,优势度分别达0.623和0.539,其余种类优势度均不超过0.10;秋、冬两季均以拟弯角毛藻为第一优势种,优势度分别达0.549和0.547,中肋骨条藻为第二优势种,优势度分别为0.209和0.298。

    • 防城河口湾浮游植物群落的各站位种数范围为12~43种(图4a),年均26.6种。各季节的每站种数为:春(33.0种)>冬(25.1种)>秋(24.1种)>夏(24.0种),单因素方差分析表明季节间差异极显著(F3,80=15.621,p<0.001)。各分区的站次种数分别为:湾口(27.3种)>东湾(27.2种)>西湾(25.3种)。分区之间(F2,81=0.906)、站位之间(F20,63=0. 673)的差异均不显著(p>0.05)。

      图  4  防城河口湾各季节浮游植物站次种数(a)、多样性指数(b)、丰富度指数(c)、均匀度指数(d)

      Figure 4.  Seasonal dynamic of species number (a), species diversity (b), richness (c) and evenness (d) of phytoplankton community in Fangchenghe estuary

      多样性指数H′的范围为0.326~3.918(图4b),平均为1.949。H′大于3的站位仅占11.9%,没有受到扰动的群落较少。季节间H′值差异极显著(F3,80=7.262,p<0.001),排序为:春(2.355)>冬(2.236)>夏(1.686)>秋(1.520)。3个分区的H′均值分别为:西湾(2.070)>东湾(1.915)>湾口(1.863)。分区之间(F2,93=0.541)、站位之间(F60,63=0.350)的差异均不显著(p>0.05)。

      丰富度指数d的范围为0.782~3.789(图4c),平均为2.212,由于各站次的种数都比较多,浮游植物群落复杂性通常较高。各季节的d值为:冬(2.638)>春(2.489)>夏(1.953)>秋(1.768),季节间d值差异极显著(F3,80=18.144,p<0.001)。3个分区的d值分别为:湾口(2.282)>东湾(2.247)>西湾(2.106)。分区之间(F2,81=0.735)、站位之间(F20,63=0.545)的差异均不显著(p>0.05)。

      均匀度指数J的范围为0.086~0.784(图4d),平均为0.412。J值大于0.5的站位仅占26.2%,这是优势种非常突出所致。不同季节的J值为:冬(0.480)>春(0.469)>夏(0.373)>秋(0.327),季节间差异极显著(F3,80=5.631,p<0.001)。3个分区年均J值分别为:西湾0.443、东湾0.403、湾口0.391。分区之间(F2,93=0.856)、站位之间(F20,63=0.425)的J值差异均不显著(p>0.05)。

      庄军莲等[12]的研究表明,2007年该湾浮游植物群落H′dJ的均值分别为3.18、1.77和0.71,相比可知,目前该湾浮游植物多样性和均匀度降低,优势度升高,群落受到较大扰动。

    • 群落结构稳定性可采用群落多样性指数(见2.4)、群落优势种季节更替情况、群落季节更替指数与迁移指数等几个方面来反映,优势种更替越频繁、群落季节更替指数越高、多样性指数越低则群落结构越不稳定。根据3个海区的季节优势种分布情况计算优势种更替率,结果表明,海区优势种的季节间更替率范围为50.0%~88.9%,处于较高水平(表2)。西湾海区优势种更替明显,春-夏相同优势种多、变化种数少,更替率仅伪60.0%,但夏-秋、秋-冬更替率都很高,分别为85.7%和88.9%。东湾海区则相反,春-夏的更替率最高,秋-冬其次,夏-秋、冬春最低。湾口海区优势种更替相对较不明显,春夏更替率最高,为75.0%,秋冬更替率最低,仅为50.0%。以全湾统计,则春-夏与夏-秋的更替率接近,而秋-冬与冬-春接近。

      海区指标春−夏夏−秋秋−冬冬−春
      西湾相同种D/4112
      变化种数C/6688
      更替率/(%)60.085.788.980.0
      东湾相同种D/2323
      变化种数C/9555
      更替率/(%)81.862.571.462.5
      湾口相同种D/2222
      变化种数C/6424
      更替率/(%)75.066.750.066.7
      全湾相同种D/3223
      变化种数C/7524
      更替率/(%)70.071.450.057.1

      表 2  防城河口湾3个海区浮游植物群落优势种的季节更替

      Table 2.  Alternation of dominant species between neighboring seasons in three sub-areas of Fangchenghe estuary

    • 防城河口湾浮游植物群落的物种迁入与迁出处于动态变化中(表3)。西湾与湾口的物种迁移规律一致,春、冬季的迁入量大于迁出量,而夏、秋季反之;东湾的春、夏、秋季的物种迁移规律与西湾、湾口海域一样,但在冬季迁入量小于迁出量。群落更替指数范围为55.7%~97.4%,湾口的冬季和西湾的夏季群落稳定性最好,东湾的春季群落稳定性相对较差。虽然群落结构发生明显的季节波动,但仍保持着一定的抵抗力和恢复力。物种迁移指数为−12.2%~19.5%,东湾的秋季、湾口的春季群落接近动态平衡,其余海域各季节的群落迁入与迁出的物种数量差别较大,总体上物种迁移频繁,但仍处在可恢复状态。

      稳定性参数西湾东湾湾口
      现存物种数E/种615362506764534384666052
      新迁入种数G/种281633264527251748262723
      将迁出种数B/种242438173036272144333116
      全年出现种数R/种171717171010101018181818
      更替指数AI/(%)66.757.189.964.297.485.182.571.790.270.274.455.7
      迁移指数MI/(%)5.1−11.4−6.313.419.5−12.2−3.2−7.53.9−8.3−5.110.0

      表 3  防城河口湾浮游植物群落稳定性状况

      Table 3.  Stability status of phytoplankton community in Fangchenghe estuary

    • 聚类图显示,群落结构分组主要受空间距离、盐度梯度等宏观环境因子影响(图5),相似性百分比分析显示,主要优势种主导了群落主要典型种格局。春季分成a1-a4组,受淡水影响较大的西湾大部及东湾北部共11个站位归入a4组;组内相似性为63.8%~93.6%,中肋骨条藻贡献率为5.4%~7.8%,在各组均居第一,4个分组居前5名的主要典型种合并同种后仅有6种。夏季分成b1-b3组,b3组最大,包括了西湾全部及东湾北部的11个站位;该季的组内相似性为52.3%~68.7%,主要典型种稍微丰富,但中肋骨条藻的贡献率更高,为9.3%~13.2%。秋季分成c1-c4组,东湾、西湾群落结构不同,分别组成c3组和c4组,秋季组内相似性范围为52.7%~80.6%,拟弯角毛藻是所有组的第一典型种,贡献率为7.4%~24.2%。冬季分成d1-d3组,d1组规模最大,包含东湾全部及湾口东部共11个站位;冬季组内相似性接近,范围为67.4%~70.2%,拟弯角毛藻贡献率最高,为8.0%~16.3%。相似性检验表明,上述4个季节不同组间群落结构差异均极显著(p<0.001)。

      图  5  防城河口湾浮游植物群落聚类

      Figure 5.  Cluster graphs of phytoplankton communities in Fangchenghe estuary

    • RDA图结合蒙特卡罗检验表明,盐度是影响春季浮游植物群落的生境因子(解释量为25.3%,p=0.028),盐度与主要优势种的细胞丰度具有一定的正相关关系(图6a)。冲淡水是影响河口水域理化环境的重要因素,驱动了防城河口湾的盐度、营养盐等环境梯度的形成(图7)。中肋骨条藻适应低盐的环境而且能耐受盐度的剧烈变化,往往发展成河口海湾优势种[10, 12]。夏季,氨氮、水深的解释量分别为21.8%、21.4%(p均为0.004),两因子的影响程度接近。夏季雨量充沛,经径流补充了较多的氨氮,为中肋骨条藻、亚盐角毛藻等的生长繁殖提供了有利条件,氨氮与这两个主要优势种的细胞丰度呈正相关关系(图6b)。同时,水深与中肋骨条藻、亚盐角毛藻呈负相关关系,它们更多地分布在河口海域,这可能与营养盐主要由径流输入有关。水深与热带骨条藻、菱形海线藻的细胞丰度呈正相关关系,这两个种分布虽较广,但集中于湾口海域。

      图  6  防城河口湾浮游植物与环境因子RDA排序

      Figure 6.  RDA ordination of phytoplankton dominant species with environmental parameters in Fangchenghe estuary

      图  7  防城河口湾春季盐度分布

      Figure 7.  Salinity distribution in spring in Fangchenghe estuary

      总磷(解释量为15.6%,p=0.028)是秋季的主要影响因子(图6c),3个季度优势种——拟弯角毛藻、中肋骨条藻、热带骨条藻均属中心纲硅藻,中心纲硅藻的生长需要较多的磷,通常与磷具有正相关关系。该湾秋季海水中氮磷比仅为4.37,是4个季节中的最低值,处于相对缺氮状态,高磷低氮生境下中心纲硅藻竞争能力强于羽纹纲硅藻,其中,拟弯角毛藻细胞丰度达到104~108cells/L数量级,这是一个适应较低温的广温广盐种[10]

      影响冬季群落结构的生境因子较复杂(图6d),溶解氧的解释量为48.0%,是主要解释因子(p=0.002),其后依次为无机磷(解释量为36.9%,p=0.002)、水色(解释量为26.6%,p=0.006)及水深(解释量为24.0%,p=0.02)。海水中溶解氧水平与浮游植物繁殖相互影响,往往具有正相关关系。冬季水体氮磷比仅为5.76,相对高磷低氮及水温较低的生境使得既需磷又适应低温的拟弯角毛藻成为优势种,但冬季低温不利于繁殖,其丰度下降到103cells/L数量级水平。无机磷、水色与双鞭藻细胞丰度具有正相关关系,双鞭藻是淡水至咸淡水环境的污染指示种,营养盐浓度高、水色数值高正是它的适宜繁殖条件,双鞭藻在河口湾分布较广,但较多集中于营养盐来源丰富的西湾顶部。

    • (1)全年在防城河口湾采样调查共鉴定出浮游植物162种(含变种、变型),包括硅藻门123种,甲藻门29种,绿藻门6种,金藻门3种,隐藻门1种。种数的空间和季节分布不平衡,湾口海区的种数最多,春季种数最高。

      (2)浮游植物群落年均细胞丰度为41.34×104 cells/L。细胞丰度季节波动较大,秋季>春季>夏季>冬季;细胞丰度空间分布不均匀,各季节的高丰度区分布不一致。

      (3)浮游植物优势种突出,仅中肋骨条藻在4个季节均为优势种。年度优势种仅有拟弯角毛藻、中肋骨条藻和热带骨条藻这3种,中肋骨条藻在春、夏季为最大优势种,拟弯角毛藻在秋、冬季为最大优势种。

      (4)浮游植物群落的多样性指数H′大于3.00的站位仅占11.9%;群落优势种的季节更替率为50.0%~88.9%,群落更替指数为55.7%~97.4%,物种迁移指数为−12.2%~19.5%,这表明防城河口湾浮游植物群落多样性水平较低,优势种更替明显,种类季节更替指数较高,季节间物种迁移频繁,总体上群落稳定性较弱,但保持一定的恢复能力。

      (5)影响浮游植物群落结构的生境因子在春季为盐度,夏季为氨氮和水深,秋季为总磷,冬季为溶解氧、无机磷、水色和水深。

参考文献 (22)

目录

    /

    返回文章