2006年春季長江口及其鄰近水域浮游植物

趙冉，孫軍，宋書群

（1.上海市水產研究所 上海市漁業環境監測站，上海 200433；2.天津科技大學 海洋科學與工程學院，天津 300457；3.中國科學院海洋研究所，山東 青島 266071）

長江口及其鄰近水域是多種經濟魚、蝦和蟹類的繁殖及索餌場所，是我國近海重要漁業水域，由于人類活動頻繁作用，導致該水域漁業生態環境質量逐漸惡化，主要體現在水體富營養化、河口產卵場退化以及生物群落結構異常等方面，制約了漁業資源可持續利用（陳亞瞿等，1999）。春季是多種漁業經濟品種繁殖、幼體生長時期，浮游植物作為海洋生態系統中食物鏈的基礎，其生態特征是漁場環境質量評估的重要指標。

該水域處于赤潮多發區，隨著三峽水利樞紐工程蓄水，長江徑流輸沙量明顯減少，硅酸鹽濃度降低（余立華等，2006），水體營養鹽結構改變，尤其是Si/N 降低（沈志良等，1991）。由兩種或兩種以上水華原因種引發或協同引發的甲藻有害水華維持較高水平，2006年本研究調查采樣前曾爆發面積超過1000 平方公里的具齒原甲藻（Prorocentrum dentatum） 和米氏凱倫藻（Karenia mikimotoi） 赤潮（2006年中國海洋環境質量公報，2007）。

自20 世紀50年代開始已經有很多長江口浮游植物的調查研究，但早期浮游植物分析均基于網采樣品或采水沉降濃縮法（沈竑等，1995；徐兆禮等，1999 a；朱根海等，2003；吳玉霖等，2004；王云龍等，2005；何青等，2009），對采水樣品分析（孫軍等，2002） 的資料相對較少（孫軍等，2002；Luan，et al，2006；何青 等，2007；孫軍等，2011 a，2011 b）。本文根據2006年春季長江口航次樣品，應用Uterm?hl 方法分析了春季長江口浮游植物的群集結構，從物種組成、豐度以及多樣性指數等方面進行研究，采用典范對應分析（canonical correspondence analysis，CCA） 對浮游植物與環境因子進行分析，并與歷史數據和同航次網采樣品數據比較，為長江河口區漁業生態系統的評估和保護提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 環境因子和浮游植物的采樣與分析

在長江口及其鄰近水域（30° 30′ N-32° N，121°E-123°30′E），沿河口內、沿海及外海共設39 個站位，調查時間為2006年5月24日至30日，根據長江沖淡水的擴展方向劃分出兩個典型斷面（圖1）。用5L Niskin 采水器在0 m，5 m，10 m，20 m，30 m 以及底層（距海底2 m） 取樣，分別倒入250 mL 聚丙烯（PE） 瓶中，加入中性福爾馬林溶液至最終濃度為2%～5%固定保存。取25 mL 浮游植物樣品于Hydro-Bios 的Uterm?hl 計數框，靜置沉淀24 h，在American-Optical 倒置顯微鏡200倍和400 倍下進行物種形態分類和計數，細胞豐度統計和誤差處理參照孫軍等（孫軍 等，2002；Luan，et al，2006；何青 等，2007；孫軍 等，2011 a，2011 b；國家技術監督局，2007）。溫度、鹽度、pH、溶解氧等環境參數用經過標定的YSI 6600 水質分析儀進行現場測定，營養鹽（NO3-N，PO4-P，SiO3-Si） 樣品分別采用銅鎘還原法、鉬銻抗法、硅鉬藍法進行分析（國家質量監督檢驗檢疫總局，2007）

圖1 長江口及其鄰近水域調查站位

1.2 浮游植物的數據分析

本文浮游植物群落指數采用香農-威納指數（Shannon-Wiener index）、物種均勻度Pielou 指數和優勢度（Y）（孫軍等，2004）。使用表層環境因子數據、浮游植物豐度數據經水柱積分計算，選取優勢度（Y）前9 位物種用于排序，經過ln（x+1）轉換后，用Multi-Variate Statistical Package 3.1 軟件做物種與環境因子的雙序圖 （biplot），對浮游植物與環境因子進行典范對應分析。

2 結果與討論

2.1 調查海區的環境特征

春季調查水域表層溫度近岸高，沿著離岸的方向水溫降低，整體介于15.38 ℃～29.02 ℃，平均為20.21 ℃。鹽度介于0.03～31.14，平均為18.66，沿著離岸的方向表層鹽度逐漸升高。調查水域表層硝酸鹽、磷酸鹽和硅酸鹽濃度的平均值分別為32.66 μmol/L、0.40 μmol/L 和59.74 μmol/L，由于長江徑流和陸源輸入影響，河道和近岸的營養鹽高于外海。調查水域表層溶解氧、懸浮物濃度的平均值分別為7.10 mg/L 和7.80 mg/L，pH 值平均值為8.18，西南部近岸水域溶解氧濃度較低，靠近長江沖淡水北支的2、5 和9 號站懸浮物濃度明顯高于調查水域其他站位。

表1 2006年春季長江口水域浮游植物優勢種

2.2 物種組成

此次調查初步鑒定出浮游植物92 種（不包括未定名種），硅藻和甲藻是調查區的主要浮游植物類群。其中硅藻門24 屬44 種，占物種總數的47.8 %；甲藻門15 屬42 種（不包括未定名種），占物種總數的45.7%；綠藻門2 屬3 種，金藻門1屬1 種及藍藻門2 屬2 種。調查區浮游植物以溫帶沿岸性物種為主，在河道和口門附近出現個別淡水物種。

春季浮游植物群集優勢物種為具齒原甲藻、骨條藻（Skeletonema spp.） 和米氏凱倫藻，其他常見物種列于表1 中，這些物種全部為水華原因物種。調查區浮游植物的細胞豐度介于0.76 ～6 123.78 cells/mL 之間，平均為397.94 cells/mL。硅藻細胞豐度介于0.04～3 732.93 cells/mL 之間，平均值為116.46 cells/mL，其優勢物種主要為骨條藻；甲藻細胞豐度介于0.04～3 661.33 cells/mL 之間，平均值為281.32 cells/mL，其優勢物種主要為具齒原甲藻和米氏凱倫藻。

受采樣方式、調查時間和范圍的影響，浮游植物細胞豐度與物種數據與歷史資料差別明顯。細胞豐度、甲藻/硅藻物種數和甲藻/硅藻豐度比例明顯高于2006年同航次網樣（何青等，2009） 分析結果（表2），具齒原甲藻和米氏凱倫藻在2006年5月、6月兩個航次的水采樣品中均為優勢物種（王丹等，2008），但網樣中較少檢出，表明春季網采樣品中損失了絕大部分個體小于76 μm 的甲藻。

2.3 表層浮游植物平面分布

表層浮游植物的細胞豐度介于0.78 ～3 918.18 cells/mL 之間，平均為567.93 cells/mL。調查區表層浮游植物有3 個密集區，位于調查區北部的2 號站和11 號站，主要優勢種均為具齒原甲藻，細胞豐度分別為3 918.18cells/mL 和2 911.18cells/mL，這兩個站位0～10 m 層，溫度介于17 ℃～22 ℃，鹽度介于24～32，處于具齒原甲藻的最適溫鹽范圍（王金輝等，2003），使得具齒原甲藻能夠迅速增殖；另一個浮游植物密集區位于調查區中部的18號站附近，主要優勢物種為骨條藻，細胞豐度為2 504.18 cells/mL，這與長江口浮游植物細胞豐度高值區位于渾濁帶現象一致（圖2）。

調查區表層，具齒原甲藻細胞豐度介于0.13～3 584.00 cells/mL 之間，平均值為268.19 cells/mL，主要分布在調查區的中部和北部；骨條藻細胞豐度介于0.18 ～1 996.80 cells/mL 之間，平均值為107.44 cells/mL，主要分布在調查區的中部；米氏凱倫藻介于0.76～1 433.60 cells/mL 之間，平均值為133.72 cells/mL，主要分布在調查區的東部。

2.4 垂直分布

浮游植物的細胞豐度最大值出現在18 號站的5 m 層，優勢物種骨條藻和具齒原甲藻的細胞豐度分別為3 555.56 cells/mL 和2 346.67 cells/mL，其分布趨勢受硅藻和甲藻的共同影響（圖3）。甲藻主要分布在10 m 以上水層，其分布趨勢主要由具齒原甲藻決定；硅藻在各個水層分布相對均勻，其分布主要受骨條藻的影響。米氏凱倫藻細胞豐度隨水深增加而降低。

表2 2006年春季長江口水域浮游植物豐度與往年同期比較

圖2 2006年春季表層浮游植物細胞豐度（cells/mL） 的平面分布

2.5 典型斷面分布

斷面1 浮游植物細胞豐度最大值出現在12 號站10 m 層（圖4），由近岸延伸至沖淡水域，浮游植物細胞豐度逐漸增大，自沖淡水域至外海細胞豐度逐漸減小。與斷面1 相似，斷面2 浮游植物細胞豐度最大值出現在25 號站表層（圖5）。春季主要優勢物種具齒原甲藻、骨條藻和米氏凱倫藻在斷面分布密集區較為集中，由于具齒原甲藻、骨條藻和米氏凱倫藻的細胞豐度分別占到整個調查區浮游植物細胞豐度總數的50.36 %、19.86 %和14.74 %，它們的分布共同決定了浮游植物群落的分布格局。

圖3 2006年春季浮游植物細胞豐度垂直分布（cells/mL） Box-Whisker 圖

圖4 2006年春季調查區斷面1 細胞豐度（cells/mL） 的分布特征

圖5 2006年春季調查區斷面2 細胞豐度（cells/mL） 的分布特征

5-8月長江口存在自東向西的低溫、高鹽、低溶解氧臺灣暖流深層水的涌升現象，而且涌升區域十分穩定（趙保仁，1993）。本航次同期的溫、鹽度資料也支持了這一現象。盡管長江徑流持續輸入，由于上升流的作用，兩個典型斷面溫鹽等值線明顯抬升（圖6）。并且春季日照增強，表層水溫上升，水體出現分層現象并趨于穩定，水體營養鹽因長江徑流和上升流作用得到補充，在上升流區的中上層形成高值區。

2.6 多樣性

調查水域表層浮游植物群落的物種多樣性指數介于0.10～2.83，平均值為1.54。調查區南部浮游植物群落有多個優勢種且優勢度相當，群落結構相對復雜（圖7）。中部和北部水域，優勢種單一且優勢度較大，2 號站出現最低值，2 號站的細胞豐度為2 911.18 cells/mL，檢測到16 種浮游植物，優勢物種為具齒原甲藻，占細胞總量的99.02%。

調查水域表層浮游植物群落的Pielou 均勻度指數介于0.02～0.77，平均值為0.43。其分布與香農-威納指數多樣性指數基本一致，調查海區南部水域浮游植物群落結構的均勻度高于中部和北部水域。28 號站的均勻度最高，為0.77；2 號站的均勻度最低，為0.02。

在長江口臺灣暖流深層水涌升水與長江沖淡水交匯水域（該水域大約以31°30′N、122°40′E 為中心，在經緯方向上各達一度） （趙保仁，1993），溫鹽環境改變明顯，多樣性指數低，少數對環境適應性強的物種成為極優勢種，由圖7 可見2 號站和5 號站均位于該水域，水樣中具齒原甲藻豐度比均超過97%。

2.7 典范性對應分析

調查水域浮游植物群集受環境因子不同程度影響，應用典范對應分析（CCA） 可以更好地解釋物種與環境因子之間的內在聯系，排序圖中位置相近的物種對環境的生態適應性較一致。本航次調查春季優勢物種具齒原甲藻和螺旋環溝藻豐度與鹽度、溶解氧呈現較大相關性（圖8），骨條藻和具槽帕拉藻豐度則與pH 值、營養鹽的關系更為密切。主要優勢物種在排序圖中的位置差異較大，表明其對環境條件的生態需求不同，與其在長江口不同的水域分布格局一致。

圖6 2006年春季調查區典型斷面溫度、鹽度的垂直分布

圖7 2006年春季表層水體浮游植物的Shannon 多樣性指數（A） 和Pielou 均勻度指數（B） 的平面分布

3 結論

圖8 浮游植物優勢種與環境因子的典范對應分析雙序圖

2006年春季長江口浮游植物群集組成以硅藻和甲藻為主，優勢物種為具齒原甲藻、骨條藻和米氏凱倫藻，甲藻物種數較往年明顯增加，細胞豐度比例超過總細胞豐度的64%，群集結構與其他季節對比明顯。浮游植物細胞豐度在5 m 層出現最大值。兩個典型斷面的浮游植物分布特征受到具齒原甲藻、骨條藻和米氏凱倫藻共同影響。調查區南部水域浮游植物群集多樣性程度和物種均一性高于浮游植物密集區，在長江沖淡水和臺灣暖流水交匯水域，少數對環境適應性強的物種成為極優勢種。對浮游植物和環境因子進行典范性對應分析，表明2006年春季調查水域優勢物種中甲藻與鹽度、溶解氧相關性較大，而硅藻與pH 值、營養鹽的關系更為密切。

致謝：俞志明研究員提供溫度、鹽度資料，謹致謝忱。

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