天津港附近海域浮游植物群落結構初探

孫延斌，張樹林,2，張達娟,2，畢相東,2

( 1.天津農學院 水產學院，天津 300384； 2.天津市水產生態及養殖重點實驗室， 天津 300384 )

天津港附近海域浮游植物群落結構初探

孫延斌1，張樹林1,2，張達娟1,2，畢相東1,2

( 1.天津農學院 水產學院，天津 300384； 2.天津市水產生態及養殖重點實驗室， 天津 300384 )

2014年4月、6月、8月、9月和11月對天津港附近海域浮游植物群落結構進行初步調查。結果表明，該調查共鑒定浮游植物2門17科20屬共40種，浮游植物豐度0.03×104～10.12×104個/L，生物量0.28～32.50 μg/L，浮游植物種類組成為硅藻門占絕對優勢，共10科13屬28種，占總數的68.3%。5航次調查浮游植物平均多樣性指數、豐富度指數和均勻度指數分別為1.2462、0.7539和0.4305，綜合分析天津港附近海域浮游植物多樣性水平較低，群落組成較為單一。

天津港；浮游植物；群落結構

海洋浮游植物作為初級生產者，通過光合作用固定太陽能，將二氧化碳合成有機物，進入生物循環的同時產生氧氣供生物呼吸，并且作為浮游動物的基礎餌料，在海洋生態系統的物質循環與能量流動過程中起著重要作用[1]。浮游植物群落結構的變化直接或間接地反映了水環境的變化，而且不同浮游植物的群落結構對水環境的敏感性和適應性表現各異，所以研究浮游植物群落結構變化對探究海域的生態環境具有重要意義[2-3]。天津港地處渤海灣西端，位于海河下游及其入海口處，潮間帶較為寬闊，但港口近岸海域外界交換能力差，污水在近岸海域的停留時間長。此外，由于港口建設發展和過度捕撈，導致該海域生態環境發生了顯著變化。

目前關于渤海灣天津附近海域浮游植物群落結構已有相關研究報道，但關于天津港附近海域生態環境的研究卻鮮見報道，僅見對天津港南部海域生態環境的研究[4]。為了更為詳盡地了解天津港附近海域生態環境的現狀及發展趨勢，本研究以春、夏和秋季5個航次生態調查為基礎，初步調查了該海域的浮游植物種類組成及群落特征，分析環境變化對浮游植物群落結構的影響，以期為渤海灣天津近岸海域的合理利用與環境修復提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 調查時間與區域

本次調查于2014年4月—11月進行，調查區域位于天津港附近海域，N 38.903°～38.929°，E 117.813°～117.873°，共設8個站位(圖1)。

1.2 樣品采集及處理方法

浮游植物的樣品采集按照《海洋調查規范》[5]進行，使用淺水Ⅲ型浮游生物網(網口直徑37 cm，網口面積0.1 m2，網長140 cm，網目孔徑76 μm)，自水體底層(離底1 m)至表層垂直拖網采集，樣品加入4%的福爾馬林搖勻固定保存。樣品分析按《海洋調查規范》[5]執行，樣品在實驗室內濃縮至一定體積后，從中取0.1 mL于浮游植物計數框中，在顯微鏡下進行浮游植物的種類鑒定和計數[6-8]。

利用PHYTO-PAM葉綠素熒光儀(德國WALZ)測定浮游植物葉綠素a質量濃度。每個采樣站位取相同量測3次，最后取3次葉綠素a質量濃度平均測定值作為浮游植物生物量[9]。

圖1 天津港附近海域浮游植物調查站位

1.3 評價方法

用物種優勢度Y[10]判斷群落的優勢種，用物種多樣性指數H′[11]、物種豐富度指數D[12]和均勻度指數J[13]分析浮游植物群落結構情況，具體計算公式如下：

式中,Y為優勢度；H′為種類多樣性指數；D為豐富度；J為均勻度；fi為第i種在各個采樣點出現的頻率；Pi為第i種的個體數(ni)與總個體數(N)的比值(或)；S為樣品中的種類總數；N為樣品中的生物個體數。

2 結 果

2.1 浮游植物種類組成及優勢度

天津港附近海域5航次調查，共獲得浮游植物2門17科20屬共40種(表1)。其中硅藻門10科13屬28種，甲藻門7科7屬12種。硅藻門種類是本次調查的重要組成部分，占全部40種的68.3%。時間分布上看，6月和8月均出現18種浮游植物，高于其他月份，9月和11月出現13種，為浮游植物種類最少的2個航次。

以優勢度指數>0.02定為優勢種[14]，調查海域浮游植物優勢種及優勢度見表2。由表2可知，優勢種主要為硅藻門和甲藻門的廣布性赤潮種類。4月、 6月和11月浮游植物優勢物種均為硅藻門種類；8月和9月浮游植物優勢物種為甲藻門的種類。

2.2 浮游植物豐度及其分布

天津港附近海域浮游植物豐度0.03×104～1.92×104個/L，平均豐度0.42×104個/L(圖2)，其中4月平均豐度1.30×104個/L為5個航次的最高值，最低值出現在11月，僅為0.09×104個/L；空間分布上5個航次的平均豐度，1#～4#站位為0.46×104個/L，大于5#～8#站位的0.38×104個/L，其中最高值出自2#站位,為0.59×104個/L，最低值出自8#站位,為0.20×104個/L。

表1 天津港附近海域浮游植物種類組成

注：“+”代表該物種在該月出現.

2.3 浮游植物葉綠素a含量及其分布

天津港附近海域浮游植物葉綠素a質量濃度見表3。由表3可知，各站位浮游植物葉綠素a質量濃度為0.28～23.58 μg/L，平均為9.93 μg/L。其中9月浮游植物平均葉綠素a質量濃度為5個航次中最高，為13.19 μg/L；6月的平均葉綠素a質量濃度最低，為2.25 μg/L。空間分布上，1#～4#站位平均葉綠素a質量濃度為10.15 μg/L大于5#～8#站位平均葉綠素a重量濃度(9.71 μg/L)，4#站位平均葉綠素a質量濃度13.61 μg/L為8個站點中最大值，6#站位平均葉綠素a質量濃度6.85 μg/L為最低值。

表2 天津港附近海域浮游植物優勢種及生態類型

圖2 天津港附近海域浮游植物豐度

站點4月6月8月9月11月平均值1#6.252.316.9413.039.437.592#12.225.786.359.434.317.623#13.263.1612.0012.7117.7011.774#15.810.2828.0510.8813.049.685#8.240.3012.1923.584.789.826#9.812.238.4010.343.4910.787#8.841.3211.8812.6032.5013.438#3.942.6319.3312.984.788.73平均值9.802.2513.1413.1911.259.93

2.4 浮游植物生物多樣性

2.4.1 浮游植物多樣性指數

天津港附近海域浮游植物多樣性指數見圖3。由圖3可見，多樣性指數為0～2.63，多樣性指數平均值為1.25，其中9月平均多樣性指數2.42為5航次的最高值， 4月(0.38)為最低值；空間分布上，平均多樣性指數最大值出現在8#站位(1.52)，7#站位的平均多樣性指數1.05為最小值。

圖3 天津港附近海域浮游植物多樣性指數

2.4.2 浮游植物豐富度指數

天津港附近海域浮游植物豐富度為0～1.63，平均為0.75。其中11月平均豐富度1.19為5航次的最高值，最低值為4月的0.38；空間分布上， 8#站位的平均豐富度0.85，為所有采樣站位的最高值，3#站位平均豐富度為0.67，為最低值(圖4)。

圖4 天津港附近海域浮游植物豐富度指數

2.4.3 浮游植物均勻度指數

天津港附近海域浮游植物均勻度的監測結果見圖5。由圖5可知，均勻度為0～0.88，平均均勻度為0.43，各航次采樣浮游植物均勻度依次為9月(0.77)>11月(0.58)>8月(0.50)>6月(0.16)>4月(0.13)；空間分布上，8#站位的平均均勻度0.53為采樣站位的最大值，6#站位(0.36)為最小值。

圖5 天津港附近海域浮游植物均勻度指數

3 討 論

通過對調查海域浮游植物群落結構探究，表明此次調查獲得浮游植物硅藻、甲藻門共17科20屬40種，硅藻門(28種)無論在種類組成還是豐度上均占絕對優勢。據李雪清等[16-17]對天津港近岸海域調查發現，天津港近岸海域浮游植物種類組成上以硅藻門和甲藻門為主，同時發現金藻門、裸藻門、黃藻門和綠藻門各一種，而本次調查僅發現硅藻門和甲藻門浮游植物，可能是由于調查站位平面分布較少或環境條件變化引起的。調查海域1#～4#站位平均豐度和平均葉綠素a含量均要高于5#～8#站位平均豐度，并且在伴有中肋骨條藻等廣溫廣鹽性藻類的出現，表明近岸營養鹽等環境條件更適宜于浮游植物的生長繁殖。同時，通過本次調查海域優勢度分析可知，優勢物種均為赤潮種類，表明調查海域水質綜合表現比較差[18]，并伴有赤潮爆發的可能性。

生物多樣性是指生物群落在組成、結構、功能和動態方面所表現出的豐富多彩的差異。生物多樣性的研究在于認識生物群落的結構與功能，多樣性指數和物種度分布格局的研究對于水域環境監測與評價生態環境狀況方面都具有較大的價值[19]。根據《近岸海域環境監測技術規范》[12]，浮游生物多樣性指數≥3為優良，2≤多樣性指數<3為一般，1≤多樣性指數<2為差，多樣性指數<1為極差。本次調查海域多樣性指數平均值為1.2462，屬于水質較差類型，與歷史同期數據[20-22]相比均略有降低。劉憲斌等[4,16]對天津港海域生態環境調查表明，天津港附近海域浮游植物多樣性指數、豐富度指數及均勻度指數逐年遞減，與本調查調查海域結果基本吻合。本次調查海域4、6月多樣性指數較低，主要是由于4、6月浮游植物均以中肋骨條藻為優勢種，種類組成比較單一，造成這種現象的原因，可能是由于大量陸源及航道內污染物直接排放致使調查海域內污染嚴重，更適合耐污種類生存，導致多樣性水平較低。

由于近年來天津港附近海域圍海工程建設及過度捕撈，使其與外界水體交換能力差、受到海水不能及時進行交替以及不科學排污的干擾，致使天津港附近海域浮游植物細胞數量及種類組成上均出現不同程度的銳減情況。同時在8月4#調查采樣時，發現水色輕微變紅現象，經采樣分析紅色水體內夜光藻含量達到《近岸海域環境監測技術規范》[12]中的赤潮發展階段。綜合本文浮游植物群落結構分析結果，表明由于調查海域水質條件差，導致浮游植物多樣性水平較低，群落結構比較單一。這也提醒我們在對海洋資源開發利用的同時，注意對海洋環境的保護。

[1] 王俊.渤海近岸浮游植物種類組成及其數量變動的研究[J].海洋水產研究,2003,24(4):44-50.

[2] 孫軍,劉東艷,白潔,等.2001年冬季渤海的浮游植物群落結構特征[J].中國海洋大學學報：自然科學版,2004,34(3):413-422.

[3] 江源,王博,楊浩春,等.東江干流浮游植物群落結構特征及與水質的關系[J].生態環境學報, 2011,20(11):1700-1705.

[4] 劉憲斌,張文亮,葉承,等.天津港南部海域浮游植物群落組成及其生態學特征[J].鹽業與化工,2008,37(4):38-41.

[5] 國家質量技術監督局.GB 12763.6—1991，海洋調查規范 第6部分:海洋生物調查[S].北京:中國標準出版社,1992.

[6] 孫軍,劉冬艷.中國海區常見浮游植物種名更改初步意見[J].海洋與湖沼,2002,33(3):271-286.

[7] 金德祥,陳金環,黃凱歌,等.中國海洋浮游硅藻類[M].上海:上海科學技術出版社,1965.

[8] 郭玉潔,錢樹本.中國海藻志(第五卷):硅藻門中心綱[M].北京:科學出版社,2003.

[9] 陳元,趙洋甬,潘雙葉,等.PHYTO-PAM對浮游植物中葉綠素的分類測定[J].現代科學儀器,2009(4):100-103.

[10] 孫軍,劉東艷,徐俊,等.1999年春季渤海中部及其鄰近海域的網采浮游植物群落[J].生態學報,2004,24(9):2003-2016.

[11] Mcnaughton S J.Relationships among functional prosperities of Californian Grassland[J]. Nature,1967(216):168-169.

[12] 環境保護部.HJ 442—2008，近岸海域環境監測規范[S].北京:中國環境科學出版社,2008:23-32.

[13] Pielou E C.Species-diversity and pattern-diversity in the study of ecological succession[J].Journal of Theoretical Biology,1966,10(2):370-383.

[14] 徐兆禮,王榮,陳亞瞿.黃海南部及東海中小型浮游橈足類生態學研究Ⅰ.數量分布[J].水產學報，2003,27(增刊):1-8.

[15] 鄭重,李少菁,許振祖.海洋浮游生物學[M].北京:海洋出版社,1984:19-97.

[16] 李清雪,陶建華.天津近岸海域浮游植物生態特征的研究[J].天津大學學報,2000,33(4):464-469.

[17] 劉素娟.渤海灣浮游植物的生態研究[D].天津:天津大學,2007.

[18] 鄒景忠,董麗萍,秦保平.渤海灣富營養化和赤潮問題的初步探討[J].海洋環境科學，1983,2(2):41-54.

[19] 孫軍,劉東艷.多樣性指數在海洋浮游植物研究中的應用[J].海洋學報:中文版,2004,26(1):62-75.

[20] 徐玉山,劉憲斌,張秋豐.渤海灣近岸海域浮游植物多樣性研究[J].鹽業與化工,2009,38(6):11-14.

[21] Sun J,Liu D Y,Qian S B. Preliminary study on the seasonal succession and development pathway of phytoplankton community in the Bohai Sea[J].Acta Oceanologica Sinica,2001,20(2):251-260.

[22] 楊世民,董樹剛,李鋒,等.渤海灣海域生態環境的研究Ⅰ.浮游植物種類組成和數量變化[J].海洋環境科學,2007,26(5):442-445.

PhytoplanktonCommunityStructureinWatersnearTianjinPort

SUN Yanbin1, ZHANG Shulin1,2, ZHANG Dajuan1,2,BI Xiangdong1,2

( 1. College of Aquaculture, Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384, China;2. Tianjin Key Laboratory of Aqua-ecology and Aquaculture, Tianjin 300384, China )

Features of the phytoplankton community structure were studied in waters near the Tianjin Port in April, June, August, September and November in 2014. The results showed that a total of 40 species from 20 genera belonging to 17 families in 2 phyla were identified in the surveyed area. The cell abundance of phytoplankton in survey area was from 0.03×104cells/L to 10.12×104cells/L, density from 0.28 μg/L to 32.50 μg/L, the absolute dominat bacillariophya in phytoplankton species, including 28 species from 13 genera belonging to 28 families, accounting for 68.3% of the total species.The average of Shannon-Wiener index, Margalef and Pielou index of phytoplankton in the 5 cruises was 1.2462,0.7539 and 0.4305, respectively. The comprehensive analysis revealed that the phytoplankton biodersity in the Tianjin Port near waters of Bohai Bay was low level and simple in community composition.

Tianjin Port; phytoplankton; community structure

10.16378/j.cnki.1003-1111.2016.06.017

S932.2

A

1003-1111(2016)06-0702-06

2015-10-19；

2016-03-02.

農業部水生生物資源養護專題項目(201405305)；天津市高等學校創新團隊培養計劃項目(TD12-5018)；天津市科委技術創新引導專項優秀科技特派員項目 (15JCTPJC64500)；天津市科技計劃農業科技成果轉化項目(14ZXNZNC00049)；天津農學院科技發展基金資助項目(2014N12).

孫延斌(1990-)，男，碩士研究生；研究方向：水產動物增養殖. E-mail：sun_90528@163.com.通訊作者：張樹林(1963-)，男，教授；研究方向：水生生物學. E-mail：shulin63@163.com.