東山灣重點海水養殖水域浮游植物群落結構及營養狀況分析

吳惠璇

(漳州市海洋環境監測中心，福建 漳州 363000)

2018年我國水產養殖的產量為4 755.90×104t，占全球總產量57.90%[1]，海水養殖是水產養殖中的重要部分。東山灣水產資源種類繁多，生境豐富，是魚蝦貝養殖的良好場所，是福建省主要的海水養殖水域之一[2]。在海水養殖系統中，浮游植物與浮游動物、細菌和腐屑共同組成“微食物環”[3]，可以有效利用和轉化殘餌、糞便以及溶解有機物等污染物形成次級生產力， 是清潔生產的重要環節。同時，浮游植物與養殖容量[4]、水生系統富營養化[5]、非經典生物操縱下赤潮控制[6]等研究密切相關。浮游植物作為海洋生態系統的最重要的初級生產者，其群落特征是研究海區其他生態和環境問題的基礎，它的生物量、多樣性以及群落結構直接反映了海洋生態環境的營養狀態，對環境變化起著重要的指示作用[7-10]，反映了人類活動對海岸帶生態系統的長期影響[11]。

東山灣海域浮游植物的分布、群落特征的資料主要有林金美[2]于1988—1989年、王雨等[12]于2006年、戴紅等[11]于2011—2014年分別開展的調查研究。本文根據東山灣重點海水養殖水域2020年5月(春季)和8月(夏季)的監測數據分析評價了浮游植物的群落結構、多樣性特點及營養狀況，了解并掌握海洋生態環境健康狀況，為海洋生物資源的可持續發展與利用提供數據支撐。

1 材料和方法

1.1 調查區域概況

東山灣地處福建省漳州市南部沿海，位于臺灣海峽南口的西岸，海灣總面積247.89 km2，海灣以不規則的梨形伸入陸地，三面為山丘環繞，西北的灣頂有漳江注入，灣口朝南，是一個窄口半封閉型海灣[13]。

1.2 監測站位

根據東山灣重點海水養殖水域分布特征(117°26′～117°32′E、23°45′～23°50′N)，布設5個浮游植物監測調查站位點(DS01～DS05)進行監測調查，如圖1所示。

1.3 監測時間和內容

于2020年5月(春季)和8月(夏季)對東山灣重點海水養殖水域進行監測調查，根據《海洋監測規范 第7部分》[14]采集了5個站位點表層和底層水樣進行浮游植物定量分析，同時對表層水樣的葉綠素a含量進行分析。

浮游植物水樣現場采集后加入碘液進行固定，在實驗室按《海洋監測規范 第7部分》[14]使用顯微鏡(Olympus CX41)通過沉降計數法進行計數分析；葉綠素a的測定按《海洋監測規范 第7部分》[14]中的分光光度法，使用離心機(SIGMA 1-6)和分光光度計(北京普析 T6)進行分析。

1.4 分析評價方法

采用污染生態調查資料常用評述方法中[14]的馬卡列夫(Margalef，1958)豐度指數d、香農-韋弗(Shannon-Weaver，1963)多樣性指數H′和皮諾(Pielou，1966)均勻度指數J對東山灣重點海水養殖水域浮游植物群落多樣性和水質狀況進行分析評價[15-16](表1)。

優勢度表示一個物種在群落種的地位與作用[17-18]，采用優勢種計算公式Y=ni/N·fi來表示物種優勢度，式中，Y表示物種優勢度；ni表示第i種物種的個體數；N表示所有物種總個體數；fi表示第i種在各站點出現的頻率。當Y≥0.02時，即為優勢種[19]。

采用修正的卡森營養化指數法(TSIM)，即以葉綠素a的含量為基準的營養狀況指數來評價水體的營養狀況。當卡森指數數值在30以內為貧營養，30～50之間為中營養，50～100之間為富營養，即卡森指數越大，水體的富營養程度越嚴重[20]。

2 結果與討論

2.1 種類組成和分布

本次監測共調查到浮游植物3門40屬74種，其中硅藻門種數最多，為32屬61種，占總數的82.43%；甲藻門次之，為7屬12種，占16.22%；金藻門最少，為1種，占1.35%。浮游植物種類以硅藻為主的情況，與林金美[2]于1988—1989年、王雨等[12]于2006年、戴紅等[11]于2011—2014年的調查結論相一致。

表 1 浮游植物多樣性指數評價水體的標準值及評價結果

2.1.1 季節變化

浮游植物5月(春季)和8月(夏季)兩個季度分別調查到3門33屬53種和3門33屬58種，分別占全年調查總數的71.62%和78.38%，8月(夏季)浮游植物種類數略多于5月(春季)。從浮游植物種類組成上看，硅藻種類數最多，分別為43種(春季)和49種(夏季)；甲藻種類數次之，分別為9種(春季)和8種(夏季)；金藻種類數最少，均為1種。表層和底層浮游植物的種類組成相同，均以硅藻為主，甲藻次之，金藻最少；春、夏兩季的種類數分布較為均勻，波動較小，變化不明顯(圖2)。

2.1.2 空間變化

各站位點浮游植物的種類數在35～40種之間，其中以硅藻種類數為主(82.50%～89.19%)，甲藻次之(8.11%～17.50%)，金藻最少(0～2.56%)。硅藻的種類數在各站位點的數量相近；甲藻種類數在站位點DS03最多，為7種，站位點DS01最少，為3種；金藻種類數最少，在站位點DS01、DS04和DS05采集到1種，其余兩個站位點未采集到(圖3)。種類數在各站位點的分布較為均勻的情況，與王雨[12]在2006年的調查結果一致。

各站位點表層浮游植物的種類數(圖4)，5月(春季)和8月(夏季)分別在13～18種和14～19種之間，站位點DS04、DS01和DS02種類數相同或相近，站位點DS05和DS03種類數波動較大。各站位點底層浮游植物的種類數，5月(春季)和8月(夏季)分別在12～20種和14～18種之間，站位點DS03和DS04種類數相同或相近，站位點DS05種類數波動較大。

2.2 細胞豐度分布

2.2.1 季節變化

表層和底層浮游植物的總細胞豐度的年平均值為8.59×105個/dm3，其中5月(春季)為8.40×105個/dm3， 8月(夏季)為8.77×105個/dm3，8月(夏季)略多于5月(春季)。表層浮游植物5月(春季)和8月(夏季)的總細胞豐度分別為9.26×105個/dm3和9.95×105個/dm3，具有數值相近、變化幅度小的特點，底層浮游植物的季節變化規律與表層浮游植物相同。

2.2.2 空間分布

各站位春秋季表層和底層浮游植物細胞豐度的平均值在1.17×105～2.40×105個/dm3之間(表2)，全年的高值出現在站位點DS01。各站位點表層浮游植物細胞豐度在1.02×105～3.18×105個/dm3之間(表2)，空間分布的年平均值為1.92×105個/dm3，最大值出現在站位點DS01，最小值出現在站位點DS02，站位點DS02和DS05數值波動較大；底層浮游植物細胞豐度在1.04×105～1.84×105個/dm3之間，空間分布的年平均值為1.51×105個/dm3，最大值出現在站位點DS01，最小值出現在站位點DS03，各站位點的數值相近，波動較小。細胞豐度的空間分布上，表層浮游植物變化明顯，底層浮游植物變化不明顯。本次調查中表層和底層浮游植物年細胞豐度平均值的高值、表層浮游植物細胞豐度和底層浮游植物細胞豐度的最大值均出現在站位點DS01，說明該海域的氮磷營養鹽水平相對較高，為浮游植物的生產提供了足夠的營養保證，分析原因可能是受陸源污染排放的影響較大，應予以重視。

表2 東山灣重點海水養殖水域浮游植物數量的時空變化

2.3 浮游植物多樣性分析

2.3.1 馬卡列夫豐度指數(d)

馬卡列夫豐度指數(d)用來分析浮游植物種類的豐富程度，同時也可以反映水體的污染程度。東山灣重點海水養殖水域d值在1.56～2.61之間，水體受污染評價結果為“輕污染”和“中污染”兩種(表3)。季節分布上， 5月(春季)和8月(夏季)d值大于2的站位點的百分比分別為50%和70%， 8月(夏季)中污染站位點少于5月(春季)，說明夏季水質較好。空間分布上，站位點DS02的d值較低，中污染監測結果最多；其余四個站位點d值較高，水質評價結果以輕污染為主。站位點DS02的d值較低，因其位于漳江匯入東山灣的位置，帶入的陸源污染物的濃度較高，水質較差，種類豐度低。表層浮游植物的d值在1.71～2.34之間，平均值為2.08；底層浮游植物豐度指數在1.56～2.61之間，平均值為2.05。表層、底層的豐度指數在春、夏兩季的分布規律相似，無明顯的季節變化特征。

表3 東山灣重點海水養殖水域浮游植物豐度指數(d)及水體污染評價結果

2.3.2 香農-韋弗多樣性指數(H′)

香農-韋弗多樣性指數(H′)用來反映浮游植物種類多樣性，同時也用來評價水體受污染的情況。東山灣重點海水養殖水域H′的數值在2.38～3.48之間，水體受污染評價結果為“清潔”和“輕度污染”兩種(表4)。季節分布上，5月(春季)和8月(夏季)評價結果為“清潔”的站位點占總站位點數量的百分比分別為60%和70%，兩季度的水體受污染情況相近，總體上較好。空間分布上，站位點DS04水體評價結果為清潔，其余站位點均存在輕度污染的情況。站位點DS05因其位于八尺門海堤與東山灣相連處，水交換能力減弱，水質變差[21]，進而導致一些耐污種類的浮游植物大量生長，破壞了浮游植物間的生態平衡，使得H′數值較低，水質評價結果均為“輕度污染”。垂直分布上，底層水體的受污染程度大于表層水體。由于沉積物對底層水體的影響大于表層水體[22]，導致底層水體受污染評價結果多以輕度污染為主。

2.3.3 皮諾均勻度指數(J)

皮諾均勻度指數(J)表示種間個體數分布的均勻情況，東山灣重點海水養殖水域J值在 0.55～0.91之間，平均值為0.77。從時間分布、空間分布和垂直分布上來看，采用皮諾均勻度指數評價水體的結果均為“無污染或輕污染”(表5)。

表4 東山灣重點海水養殖水域浮游植物香農-韋弗多樣性指數(H′)及水體污染評價結果

表5 東山灣重點海水養殖水域浮游植物皮諾均勻度指數(J)及水體污染評價結果

綜上所述，東山灣重點海水養殖水域浮游植物的馬卡列夫豐度指數d、香農-韋弗多樣性指數H′和皮諾均勻度指數J的變化范圍分別為1.56～2.61、2.38～3.48和0.55～0.91(表6)。浮游植物多樣性指數的評價結果表明，水質未受到嚴重污染。

表6 東山灣重點海水養殖水域浮游植物多樣性指數匯總表

續表6

2.4 優勢種

2020年東山灣重點海水養殖水域浮游植物共記錄到優勢種11種，均為硅藻。季節分布上，5月(春季)和8月(夏季)優勢種數量分別為4種和10種，8月(夏季)多于5月(春季)；平面分布上，各站位點的浮游植物數量在6～9之間，數量相近，變化較小；垂直分布上，表層、底層浮游植物的優勢種數量分別為7種和8種，數量較為接近。

全年優勢種為中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)、菱形海線藻(Thalassionemanitzschioides)和端尖斜紋藻(Pleurosigmaacutum)。中肋骨條藻是全年優勢度最高的物種，屬于廣溫廣鹽耐污種類，其大量聚集在一定程度上表示海域環境呈現富營養化[10，19]。同時，菱形海線藻也為赤潮生物，在適宜的水域環境條件下，可能存在引起赤潮暴發的風險[11-12]。中肋骨條藻在5月(春季)和8月(夏季)兩個季節均為第一優勢種，在各個站位上都有檢出，且優勢度的數值在0.231～0.518之間，遠高于其他優勢種，占絕對優勢；垂直分布上，表層和底層優勢度數值相近，無明顯波動。赤潮生物是赤潮暴發的生物基礎，一旦水域環境條件適宜，就可能會引起相應的赤潮[8]。

2.5 營養狀況評價

TSIM計算結果在29.3～49.2之間，年平均值為39.9(表7)。表層葉綠素a含量5月(春季)和8月(夏季)監測結果分別為1.54～3.63 μg/L和2.18～9.60 μg/L，8月(夏季)葉綠素a的含量明顯高于5月(春季)。各站位點在5月(春季)的營養狀態評價為貧營養或中營養，在8月(夏季)的營養狀態評價均為中營養，5月(春季)的營養狀態略好于8月(夏季)。TSIM評價結果表明，東山灣重點海水養殖水域總體處于中營養。

表7 東山灣重點海水養殖水域各站位點葉綠素a含量和營養狀態

3 結論

1)2020年5月(春季)和8月(夏季)對東山灣重點海水養殖水域進行浮游植物的監測調查，共記錄到浮游植物種類數3門40屬74種，以硅藻為主，甲藻次之，金藻最少，優勢種為中肋骨條藻、菱形海線藻和端尖斜紋藻。表層、底層浮游植物種類數量在春季和夏季的分布變化不大；各站位點浮游植物數量相近，種類組成的平面分布較為均勻。細胞豐度在季節變化上具有數值相近的特點；空間分布上，表層浮游植物變化較為明顯，底層浮游植物變化不明顯。

2)馬卡列夫豐度指數d和香農-韋弗多樣性指數H′在春、夏兩季的分布上變化不明顯，空間變化較明顯。表層、底層浮游植物的d值分布規律相同；表層浮游植物的H′值高于底層，表層水質好于底層水質。皮諾均勻度指數J浮游植物多樣性指數在春季和夏季的季節分布、空間分布以及表、底層的垂直分布上，呈現出數值相近、無明顯變化的特點。浮游植物多樣性指數評價結果表明，東山灣重點海水養殖區水質未受嚴重污染。水質營養狀態評價結果顯示，東山灣重點海水養殖水域水質營養狀態處于中營養水平。

3)赤潮生物中肋骨條藻和菱形海線藻在各個站位點分別為第一和第二優勢種，應引起重視。在赤潮易發期間，應組織開展相關海域現場觀測監視工作，以便于及時發現水色、養殖生物和浮游生物等的異常現象，盡可能降低赤潮災害帶來的漁業生產損失。