金塘島海域葉綠素a的分布及其與環境因子關系研究

金衍健 李子孟 朱劍等

摘要[目的]研究金塘島海域葉綠素a（Chla）的分布及其與環境因子的關系。[方法]2013年5月（春季）和10月（秋季）對金塘島海域分別進行調查取樣，分析了該海域Chla和SS的時空分布特征，及其與水溫、鹽度、pH、DO、COD、營養鹽等主要環境因子的相關關系。[結果]春季Chla含量在0.011～0.915 μg/L之間變化，平均含量為0.551 μg/L；SS含量在58.8～1 186.0 mg/L之間變化，平均含量為488 mg/L。秋季Chla含量在0.316～1.246 μg/L之間變化，平均含量為0.701 μg/L；SS含量在372～1 628 mg/L之間變化，平均含量為881 mg/L。金塘島海域春季Chla含量與環境因子并不存在極顯著的相關性，春季SS含量雖然與Chla含量不存在顯著性相關，但也具有一定的相關性（r=-0.474，n=12）。秋季Chla含量與pH（r=-0.582， n=12， P<0.05）、SS（r=0.596， n=12， P<0.05）之間具有顯著相關性。[結論]該研究可為金塘島海域的生態監測、評價提供依據，也可為該海域海洋資源可持續利用和發展提供科學依據。

關鍵詞金塘島；葉綠素a；SS；環境因子

中圖分類號S181.3文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）31-236-03

The Distribution of Chla and the Relationship with Environmental Factors in the Sea Region of Jintang Island

JIN Yanjian， LI Zimeng， ZHU Jian et al

（Key Research Station of Fisheries Resources of Main Fishing Ground， Ministry of Agriculture， Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang， Zhoushan， Zhejiang 316021）

Abstract [Objective] The research aimed to study the distribution of Chla and the relationship with environmental factors in the sea region of Jintang Island. [Method] The distribution of Chla and SS， the correlation between Chla and environmental factors （water temperature， salinity， pH， DO， COD and nutrient） in the sea region of Jintang Island were analyzed through spring and autumn survey in 2013. [Result] The Chla content varied between 0.011 and 0.915 μg/L with the mean value of 0.551 μg/L， while the SS content varied between 58.8 and 1 186.0 mg/L with the mean value of 488 mg/L in spring. The Chla content varied between 0.316 and 1.246 μg/L with the mean value of 0.701 μg/L， while the SS content varied between 372 and 1 628 mg/L with the mean value of 881 mg/L in autumn. The correlation analysis showed that there was no significant correlations between Chla and environmental factors in spring， but there was a certain correlation with SS （r=-0.474，n=12）. However， there were significant correlations with pH （r=-0.582， n=12， P<0.05） and SS （r=0.596， n=12， P<0.05） in autumn. [Conclusion] The research could provide basis for ecological monitoring and evaluation， sustainable utilization and development of marine resources in the sea region.

Key words Jintang Island； Chla； SS； Environmental factors

金塘島是舟山群島中的第四大島，與舟山本島僅一水之隔，全島面積為76 km2，東與舟山本島最近岸距6.25 km，南與寧波北侖港相隔僅3.5 km。金塘島附近海域總體呈南北走向延伸，地處長江口、 杭州灣南部，緊鄰甬江入海口，受地表徑流來水影響較大[1]。

浮游植物是海洋生態系統最主要的初級生產者，也是整個海洋食物鏈的起點和生物地化循環的重要環節[2]。海域葉綠素a（Chla）的濃度變化受到水溫、光照、鹽度、營養鹽以及浮游動物攝食等多個環境和生物因素的影響，是開展生態系統研究的基礎。Chla含量不僅是研究浮游植物生物量、時空分布和動態變化的主要指標，同時也反映了整個生態系統的營養鹽分布、生態系統健康狀態以及動態變化[3]。

筆者通過2013 年5 月（春季）和10 月（秋季）對金塘島周圍海域分別進行調查取樣，研究該金塘島周圍海域的Chla、理化因子及營養鹽，為該海域的生態監測、評價提供依據，也為該海域海洋資源可持續利用和發展提供科學依據。

1材料與方法

1.1站位布設與取樣方法

2013 年春季（5 月）和秋季（10 月）對金塘島海域Chla、環境因子等多方面進行綜合調查。共布設12個Chla調查站位，具體調查位置如圖1。樣品采集和分析方法按《海洋調查規范》進行[4-5]。

1.2數據處理Chla含量等值線由Golden Software Surfer 8.0 生成。為了消除數據極差影響，更好地反映Chla與其他參數間的關系，在對Chla含量取自然對數后由統計軟件SPSS 19.0進行數據分析。Chla與主要環境因子（水溫、鹽度、pH、DO 和COD）和營養鹽的分析采用Pearson 積矩相關分析（兩尾） 進行數據處理。

2結果與分析

2.1金塘島海域Chla和SS平面分布特征

春季金塘島海域Chla含量在0.011～0.915 μg/L之間變化，平均含量為0.551 μg/L，最高值出現在S12和S14站，含量為0.915 μg/L，次高值出現在S11站，含量為0.902 μg/L，最低值出現在S05和S06站，含量為0.011 μg/L。春季金塘島海域SS含量在58.8～1 186.0 mg/L之間變化，平均含量為488.0 mg/L，最高值出現在S10站，含量為1 186.0 mg/L，次高值出現在S05站，含量為953.0 mg/L，最低值出現在S19站，含量為58.8 mg/L。秋季金塘島海域Chla含量在0.316～1246 μg/L之間變化，平均含量為0.701 μg/L，最高值出現在S19站，含量為1.246 μg/L，次高點出現在S17站，含量為1.087 μg/L，最低值為0.316 μg/L，出現在S06站。秋季金塘島海域SS含量在372～1 628 mg/L之間變化，平均含量為881 mg/L，最高值出現在S12站，含量為1 628 mg/L，次高點出現在S14站，含量為1 450 mg/L，最低值為372 mg/L，出現在S04站。

由圖2～3可見Chla和SS含量平面分布的不均勻性。金塘島海域春季Chla呈現明顯的北高中低的分布規律，在站位S11和S14以北海域Chla呈現高含量分布，低值主要出現在內陸河流入海口與金塘島之間海域，即S05和S06站位。春季SS在站位S05和S10對比其他海域呈現明顯的高含量分布。秋季Chla在金塘島的東邊和西邊海域分布差異較大，高值明顯出現在東部海域，金塘島與舟山本島之間海域（站位S19），低值出現海域與春季類似，即S05和S06站位。秋季SS在東北海域對比其他海域呈現明顯的高含量分布，即S14站位。說明Chla和SS的平面分布明顯相關。雖然季節性變化適合整個調查海域，但這種季節性差異在不同區域的變化幅度顯著不同。金塘島北部和東部海域Chla和SS的季節性變化較大，其他海域變化幅度則較小。

2.2Chla含量變化與環境因子的相關性

由表1可見，金塘島海域Chla的含量與水溫、鹽度、pH、DO、 COD、SS、無機氮、磷酸鹽之間，隨著季節的變化而有不同的相關關系。在春季，Chla含量與COD和SS含量存在一定的相關性，但沒有顯著相關性（r1=-0.423，r2=-0.474，n=12）。在秋季，Chla含量與pH、SS之間具有顯著相關性，相關系數分別為-0.582（n=12，P<0.05）和0.596（n=12，P<0.05）（圖4），與鹽度和無機氮含量存在一定的相關性，但沒有顯著相關性（r1=0.441，r2=0.484，n=12）。

在春、秋兩季，Chla與鹽度的相關性都不顯著，相關系數分別為0.137和0.441。事實上，海水鹽度變化主要體現了沿岸河流入海的影響。入海河流帶來大量的陸源營養鹽，海區鹽度變化與Chla的關系主要反映了近岸海域生態環境差異尤其是營養鹽來源對浮游植物的影響，而非鹽度本身對浮游植物生理效應的直接影響[6]。

在春、秋兩季，Chla與無機氮的相關性系數分別為0.167和0.484，與鹽度的相關性系數具有相似性；與磷酸鹽的相關性系數分別為0.042和0.046，均不具有顯著相關性。春季金塘島海域平均無機氮含量為1.251 mg/L，平均磷酸鹽含量為0.313 mg/L；秋季金塘島海域平均無機氮含量為0734 mg/L，平均磷酸鹽含量為0.020 mg/L。浮游植物吸收無機氮的半飽和常數為0.112 mg/L，磷酸鹽的半飽和常數為0.018 mg/L，春秋兩季金塘島海域因營養鹽超過浮游植物的營養鹽半飽和濃度而不成為限制因子[7]。

在春季，Chla與SS的相關性系數為-0.474，說明Chla與SS呈現一定的負相關性但不顯著。在高濁度的沿海或河口地區，光照往往在控制浮游植物光合作用中扮演重要角色[8-9]。在水體懸浮物濃度較低的區域，Chla含量與懸浮物含量沒有明顯的相關性，但在渾濁水體中，水體中的各種懸浮顆粒物直接影響光在水體中的垂直分布，并附著于浮游植物，增加了其細胞外擴散層厚度，降低了溶解無機碳的供應，從而影響浮游植物的生長、繁殖與分布[ 10-11] 。由圖2明顯可見，在SS含量高海域對應的Chla含量較低。同該研究春季的研究結果類似，浮游植物生物量和初級生產力向濁度較高的方向降低的現象在其他近海地區被廣泛觀測到[12]。盡管這些地區營養鹽含量豐富，但較高的懸浮物濃度使光照成為浮游植物光合作用和生長速率的主要影響限制因子[12-13]。在秋季，Chla與SS的相關性系數為0.596（P<0.05），說明Chla與SS呈現顯著的正相關，與春季分析結果相反，還需要進一步的研究說明。

在春、秋兩季，Chla含量與水溫關系不明顯（r1=0.013，r2=-0.177，n=12），說明水溫不是表層浮游植物的限制因子[14]。Chla含量與鹽度之間呈正相關，但不顯著（r1=0.137，r2=0.447，n=12）。同樣的，Chla含量與DO、COD之間的相關性都不顯著。但在秋季，Chla含量與pH之間具有顯著相關性（r=-0.582，n=12，P<0.05）。

3結論

通過2013 年5 月（春季）和10 月（秋季）對金塘島海域分別進行調查取樣，分析了該海域Chla和SS的時空分布特征，及其與水溫、鹽度、pH、DO、COD、營養鹽等主要環境因子的相關關系分析，得到以下結論：

（1）在春、秋兩季，金塘島海域Chla和SS含量平面分布不均勻，雖然季節性變化適合整個調查海域，但這種季節性差異在不同區域的變化幅度顯著不同。金塘島北部和東部海域Chla和SS的季節性變化較大，其他海域變化幅度則較小。春季Chla呈現明顯的北高中低的分布規律，與SS的分布呈現一定的負相關。秋季Chla高值明顯出現在東部海域，與SS的分布呈現一定的正相關。

（2）在春季，Chla含量與COD和SS含量存在一定的相關性，但沒有顯著相關性。在秋季，Chla含量與pH、SS之間具有顯著相關性，相關系數分別為-0.582和0.596，與鹽度和無機氮含量存在一定的相關性，但沒有顯著相關性。水動力過程、溫度、光照、營養鹽來源以及攝食等各因素以及它們之間的相互作用共同影響浮游植物的光合作用效率和生長速率，決定了浮游植物生物量、群落結構及其空間分布的變化[13]。要確定金塘島海域不同季節Chla含量的限制因素還需要進一步的研究。

安徽農業科學2015年

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