2021 年秦皇島近岸典型海域浮游植物群落結構的時空變化特征*

馬 新 徐金濤 楊 雯 李微微 譚法啟 王 眾 李欣陽

(國家海洋局秦皇島海洋環境監測中心站 河北秦皇島 066002)

浮游植物是海洋生態系統初級生產力的主要貢獻者, 作為食物鏈的基礎環節, 其種群變動和群落結構演替直接影響整個海洋食物鏈的物質循環和能量流動(Suikkanenet al, 2007; 許歆, 2017)。浮游植物群落可以靈敏而迅速地反映環境的變化, 能夠在一定程度上反映海洋的生態環境狀態(Charlonet al, 1987;吳玉霖等, 2004; Padisáket al, 2006; 劉素娟等,2007)。此外, 浮游植物群落結構的研究能夠提高對監測海域長期變化規律的認識, 為預測海洋生態系統結構和功能的變化提供理論依據和數據基礎(欒青杉等, 2018)。

秦皇島位于河北省東北部, 地處北渤海的溫帶海域, 與渤海海峽相對, 是遼東灣和渤海中部及渤海灣進行物質和能量交換的重要通道(趙相偉等, 2020)。沿岸有洋河、戴河、新河、湯河和新開河等自然河流和多個排污口(Donget al, 2021), 近年來, 隨著經濟社會的高速發展, 秦皇島海域生態環境受到陸源徑流及人類活動的強烈干擾, 赤潮時有發生。據統計, 2000～2020 年在秦皇島海域共記錄赤潮63 次(河北省海洋局,2000～2018; 河北省自然資源廳, 2019-2020; 張萬磊等,2020), 而2011～2019年的10年間是赤潮發生最為集中的時期, 共發生赤潮42 次, 甚至出現了一起由鏈狀亞歷山大藻(Alexandrium catenella)赤潮引發貽貝體內麻痹性貝毒超標, 人食用后引起的中毒事件(于仁成等,2016; Yuet al, 2021) , 引發各級政府和社會公眾的高度關注。其中, 發生赤潮最頻繁的兩個海域分別是金夢海灣(Jinmeng Bay, 簡稱JMB)附近海域和東山浴場(Dongshan Beach, 簡稱DSB)附近海域。

金夢海灣和東山浴場分別是秦皇島市西部和東部比較有代表性的海濱浴場, 周圍均有居民區、餐飲酒店和旅游景點等, 金夢海灣緊鄰大、小湯河入海口以及東北大學生活污水排污口和電子廠工業污水排污口, 東山浴場緊鄰秦皇島港、新開河入海口以及熱電里小區生活污水排污口和熱電廠工業污水排污口。2011～2019 年的42 次赤潮中, 有28 次赤潮的發生涉及這兩個海域, 年均發生赤潮3.1 次; 2015 年和2016年是發生赤潮次數最多的年份, 共11 次; 共有22 種赤潮生物形成赤潮, 形成赤潮次數最多的藻種為夜光藻(Noctiluca scintillans, 10 次)、錐狀斯克里普藻(Scrippsiella trochoidea, 7 次)、赤潮異彎藻(Heterosigma akashiwo, 4 次)和抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens,4 次)等。

然而, 對該海域浮游植物群落結構的研究較少,相關調查多集中在2015 年以前(張建樂等, 2007; 慕建東等, 2015; 于湖洋等, 2016; 許歆, 2017), 近年來尚無對該海域浮游植物群落的研究報道。本研究基于2021 年4～10 月秦皇島近岸海域網采浮游植物的逐月調查結果, 討論了該海域網采浮游植物的種類組成、優勢種、豐度、多樣性等特征及其與環境因子的關系,分析了金夢海灣和東山浴場兩個典型海域海水水質和浮游植物群落結構的異同, 以期為該海域浮游植物群落狀況研究和赤潮的預警監測提供數據依據。

1 材料與方法

1.1 站位布設

本研究在秦皇島近岸海域設置12 個調查站位,于2021 年4～10 月開展了7 個航次浮游植物和環境因子的逐月調查。調查范圍及站位分布見圖1, 其中,S11～S16 站位位于金夢海灣附近海域, S21～S26 站位位于東山浴場附近海域。

圖1 調查站位示意圖Fig.1 Schematic drawing of stations

1.2 調查方法

浮游植物調查: 參照《海洋調查規范 第6 部分》(GB/T 12763.1-2007)進行浮游植物采樣, 采用淺水Ⅲ型浮游生物網(網口直徑 37 cm, 網口面積0.1 m2, 網徑76 μm)自水體底層至表層垂直拖網 1 次, 收集浮游植物樣品后立即加體積比為5%的甲醛固定。帶回實驗室后, 將浮游植物樣品充分混勻, 取0.1～0.5 mL 用Olympus BX53 生物顯微鏡進行鑒定和計數。

水環境調查: 水樣的采集、現場處理和分析測定均按《海洋監測規范》(GB 17378.4-2007)和《海洋調查規范》(GB/T 12763.4-2007)中規定的方法執行。涉及的水質參數有水溫、鹽度、pH 值、溶解氧、化學需氧量COD、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨鹽、活性磷酸鹽和活性硅酸鹽。

1.3 數據處理與分析

1.3.1 環境因子 選用富營養化指數(E)來評價海水富營養化程度, 計算公式為

式中,E為富營養化指數, 無量綱;cCOD為化學需氧量濃度, mg/L:cDIN為無機氮濃度, mg/L;cDIP為無機磷濃度, 在本文中以磷酸鹽濃度代替, mg/L。一般認為E≥1 為富營養化, 其中1≤E≤3 時為輕度富營養化,3＜E≤9 時為中度富營養化,E＞9 為重度富營養化(王燕等, 2021)。

1.3.2 優勢種 浮游植物優勢種以優勢度指數Y判斷, 一般將Y≥0.02 的種類定義為優勢種(Dufreneet al, 1997), 優勢度Y值計算公式為

式中,N為調查站位所有浮游植物出現的總個體數;ni為第i種浮游植物的個體數;fi為第i種浮游植物在各站位的出現頻率。

1.3.3 生物多樣性 用Shannon-Wiener 多樣性指數(H′)(Shannonet al, 1949)和Pielou 均勻度(J)(Pielou,1969)進行浮游植物群落多樣性分析。

式中,S為群落中的總物種數;Hmax表示最大物種多樣性指數log2S。

1.3.4 群落結構及環境因子分析 主要由Primer 6.0 軟件完成。采用CLUSTER 模塊對浮游植物群落進行聚類分析, 分析不同月份間浮游植物群落結構的差異情況, 并對其進行One-way ANOSIM 檢驗; 采用MDS 模塊形成的二維平面圖來解釋不同月份間的群落結構相似性, 其可信程度用脅強系數(Stress)來衡量, 一般當Stress＜0.2 時, 認為該圖的結果是可信的,有一定的解釋意義(Fieldet al, 1982); 采用BIOENV 模塊分析得出對浮游植物群落相關性最密切的環境因子組合, 并對其進行RELATE 檢驗。

1.3.5 其他 采用surfer 11.0 軟件繪制站位分布圖和浮游植物豐度平面分布圖, 其余作圖及數據的統計分析由Origin 8.5 軟件完成。

2 結果與分析

2.1 環境因子

金夢海灣、東山浴場和秦皇島近岸海域(指整個研究海域, 下同)7 個月份的水質參數均值結果見圖2。從研究海域整體看, 海水水溫有明顯的季節變化,4 月最低(11.9 °C), 8 月最高(26.8 °C); 4～6 月鹽度較高(31.95～32.53), 7～10 月鹽度下降, 穩定在30 左右; 溶解氧、pH 值均符合第一類海水水質標準; COD 除8月和9 月超出2 mg/L, 屬于第二類海水水質外, 其余月份符合第一類海水水質標準; 10 月無機氮濃度高于0.2 mg/L, 屬于第二類海水水質, 其余月份滿足第一類海水水質標準; 活性磷酸鹽濃度均符合第一類海水水質標準, 但呈現先降低后升高的趨勢, 6～8 月濃度較低, 氮磷比極高(79.65～149.38); 活性硅酸鹽濃度全年均處于較高水平, 尤其是8 月份, 達1.09 mg/L。7 個航次富營養化指數范圍為0.04～1.04, 除10 月份略超富營養化水平外, 該海域絕大部分時間水質遠未達到富營養化水平。總體而言, 研究海域2021 年水質狀況良好。

圖2 金夢海灣、東山浴場和秦皇島近岸海域水質參數的月際變化Fig.2 Intermonthly variation of water quality parameters in the Jinmeng Bay, Dongshan Beach, and Qinhuangdao costal area

比較來看, 金夢海灣和東山浴場兩個典型海域水溫的變化趨勢比較一致, 最低水溫均出現在4 月(金夢海灣附近海域和東山浴場附近海域分別為12.5和11.4 °C, 順序下同), 最高水溫均出現在8 月(分別為27.0 和26.5 °C)。4～8 月金夢海灣附近海域較東山浴場附近海域水溫偏高近 1.0 °C, 8～9 月偏低約0.6 °C。綜合其他7 項水質參數結果, 金夢海灣附近海域各項理化參數的變化范圍均明顯大于東山浴場附近海域, 尤其是鹽度、pH 值、溶解氧、硅酸鹽濃度和磷酸鹽濃度, 而且這些相對劇烈的波動多出現在7～9 月。在此期間, 金夢海灣附近海域的海水鹽度呈斷崖式下降, pH 值、溶解氧、COD 和硅酸鹽濃度則是先升高后下降, 而9 月磷酸鹽濃度則顯著高于東山浴場附近海域。從營養鹽濃度來看, 東山浴場附近海域磷酸鹽濃度低于金夢海灣附近海域, 5～7 月部分站位存在磷限制, 但兩個海域均沒有氮限制或硅限制現象。

2.2 浮游植物

2.2.1種類組成 研究海域在2021 年4～10 月共鑒定出浮游植物3 門45 屬92 種(見附錄1), 其中, 硅藻門32 屬67 種, 占總種類數的72.8%; 甲藻門12 屬24種, 占26.1%; 金藻門1 屬1 種, 占1.1%。硅藻是絕對的優勢類群, 其中又以角毛藻屬(Chaetoceros)的種類最多, 達20 種, 其次為菱形藻屬(Nitzschia)和圓篩藻屬(Coscinodiscus), 分別為5 種和4 種。甲藻門中以原多甲藻屬(Protoperidinium)的種類最多, 有8 種, 其次為角藻屬(Ceratium), 有4 種。9 月浮游植物種類數最多, 共3 門50 種, 其中, 硅藻門36 種, 甲藻門13種, 金藻門1 種; 7 月和8 月浮游植物種類數次之, 均為46 種, 5 月浮游植物種類數最少, 共2 門21 種(圖3)。

附錄1 秦皇島近岸海域浮游植物種名錄App.1 Species checklist of phytoplankton in Qinhuangdao coastal area

續表

續表

比較來看, 金夢海灣附近海域共鑒定浮游植物3門42 屬83 種, 其中, 硅藻門29 屬60 種, 甲藻門12屬22 種, 金藻門1 屬1 種; 東山浴場附近海域共鑒定浮游植物39 屬82 種, 其中硅藻門27 屬59 種, 甲藻門11 屬22 種, 金藻門1 屬1 種。兩個海域浮游植物種類組成差別不大, 但東山浴場附近海域的種類數普遍高于金夢海灣附近海域的種類數(圖3)。

圖3 金夢海灣、東山浴場和秦皇島近岸海域浮游植物種類組成的月際變化Fig.3 Intermonthly variation of species composition in the Jinmeng Bay, Dongshan Beach, and Qinhuangdao coastal area

2.2.2優勢種種類及其變化 研究海域浮游植物各月份出現的優勢種及優勢度Y值見表1。不同月份浮游植物優勢種的種類和數量差異很大, 9 月優勢種數量最多, 共10 屬12 種, 除裸甲藻(Gymnodiniumsp.)外, 其余均為硅藻, 其中優勢地位最明顯的是勞氏角毛藻(Chaet. lorenzianus); 7 月優勢種數量次之, 共5屬 8 種, 角毛藻屬和角藻屬各 3 種, 中肋骨條藻(Skeletonema costatum)和三角角藻(C. tripos)優勢度最高; 6 月有6 屬6 種, 星臍圓篩藻(Cos. asteromphalus)占絕對優勢, 夜光藻次之; 10 月有4 屬5 種, 星臍圓篩藻和尖刺偽菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)占優勢地位。4 月和5 月各有4 種優勢種, 但4 月以扭鏈角毛藻(Chaet. tortissimus)占絕對優勢, 5 月星臍圓篩藻、梭角藻(C. fusus)占絕對優勢, 其次為夜光藻。8月優勢種數量最少, 只有2 屬2 種, 中肋骨條藻具有非常高的優勢地位, 其豐度占浮游植物總豐度的90.9%, 其次為窄隙角毛藻(Chaet. affinis)。未出現7個航次共有的優勢種。

表1 研究海域各月份浮游植物優勢種及其優勢度指數Tab.1 The dominant phytoplankton species and their dominance index (Y-value) of the study area

比較來看, 金夢海灣附近海域有24 個優勢種, 9月優勢種數量最多, 共8 屬10 種, 5 月最少, 共3 屬3種; 星臍圓篩藻在5 個月份的調查中成為優勢種, 其次為梭角藻和夜光藻, 均為4 次。東山浴場附近海域也有24 個優勢種, 9 月優勢種數量最多, 共8 屬10 種,8 月最少, 僅有1 屬1 種; 星臍圓篩藻在5 個月份的調查中成為優勢種, 其次為中肋骨條藻、夜光藻和梭角藻, 均為3 次。

2.2.3豐度及其平面分布 金夢海灣、東山浴場和秦皇島近岸海域浮游植物豐度的月際變化見圖4。研究海域浮游植物豐度范圍為(1.09～101.49)×106cells/m3,平均值為1.67×107cells/m3, 最高值出現在8 月, 最低值出現在6 月。金夢海灣附近海域浮游植物豐度范圍為(0.51～37.99)×106cells/m3, 平均值為7.34×106cells/m3,最高值出現在8 月, 最低值出現在4 月。東山浴場附近海域浮游植物豐度范圍為(0.93～164.98)×106cells/m3,平均值為2.60×107cells/m3, 最高值出現在8 月, 最低值出現在6 月。比較來看, 東山浴場附近海域除4 月浮游植物豐度顯著高于金夢海灣附近海域(P＜0.05)外,其他月份的浮游植物豐度與金夢海灣附近海域無顯著差異(P＞0.05)。

圖4 金夢海灣、東山浴場和秦皇島近岸海域浮游植物豐度的月際變化Fig.4 Intermonthly variation of phytoplankton levels in the Jinmeng Bay, Dongshan Beach, and Qinhuangdao coastal area

研究海域浮游植物豐度的平面分布見圖5。4 月,浮游植物豐度高值區在以S21 為代表的東山浴場附近海域(平均值為3.39×106cells/m3), 金夢海灣附近浮游植物豐度很低(平均值為5.13×105cells/m3); 5 月浮游植物豐度分布較均勻, 呈現近岸高, 遠岸低的特點,與4 月相比, 東山浴場附近海域豐度下降, 金夢海灣附近海域豐度升高; 6 月, 浮游植物豐度為調查期間的最低值, 呈塊狀分布, 兩個浴場之間的海域浮游植物豐度最低; 7 月浮游植物豐度有所回升, 均值為2.23×106cells/m3, 并呈現西部海域低, 東部海域高的趨勢; 8 月整個海域的浮游植物豐度達到最高峰, 以S23 (3.16×108cells/m3)和S24 (3.89×108cells/m3)為中心的東山浴場海域的平均豐度(1.65×108cells/m3)顯著高于金夢海灣海域的平均豐度(3.80×107cells/m3),中肋骨條藻貢獻了90%以上的豐度值, 其他優勢種類也多以角毛藻為主; 9 月浮游植物豐度大幅下降,并在研究海域中部出現以S13 為中心的高值區, 并以此為中心向四周擴展, 豐度逐漸下降; 10 月豐度與9月差別不大, 但高值區向東南部海域擴展, 西南部海域和東北部海域的浮游植物豐度極低。

圖5 2021 年4～10 月秦皇島附近海域浮游植物豐度的平面分布圖Fig.5 Horizontal distribution of phytoplankton abundance from April to October in 2021

另外, 金夢海灣和東山浴場附近海域硅甲藻的豐度比值差別明顯(圖6)。除5 月和7 月金夢海灣附近海域的硅甲藻豐度比值小于1, 即甲藻豐度高于硅藻外, 其他月份硅藻豐度均高于甲藻。5 月金夢海灣附近海域的甲藻優勢種為梭角藻和夜光藻, 而7 月為三角角藻、叉角藻和梭角藻。以8 月為界, 金夢海灣附近海域和東山浴場附近海域的硅甲藻豐度比值出現逆轉, 即4～8 月金夢海灣附近海域浮游植物群落中甲藻豐度占比高于東山浴場附近海域, 而9 月和10月則相反。

圖6 2021 年4～10 月金夢海灣、東山浴場附近海域硅甲藻豐度比Fig.6 The abundance ratio of diatoms to dinoflagellates in the coastal areas of Jinmeng Bay and Dongshan Beach from April to October in 2021

2.2.4多樣性指數和均勻度 研究海域浮游植物群落的多樣性指數變化范圍為1.19～3.43, 平均值為2.09, 最高值出現在9 月, 最低值出現在8 月; 金夢海灣附近海域浮游植物群落的多樣性指數變化范圍為1.49～3.24, 平均值為2.18, 最高值出現在9 月, 最低值出現在5 月; 東山浴場浮游植物群落的多樣性指數變化范圍為0.49～3.62, 平均值為2.00, 最高值出現在9 月, 最低值出現在8 月。

研究海域浮游植物群落的均勻度變化范圍為0.26～0.74, 平均為0.54, 最高值出現在9 月, 最低值出現在8 月; 金夢海灣附近海域浮游植物群落的均勻度變化范圍為0.41～0.74, 平均值為0.58, 最高值出現在9 月, 最低值出現在8 月; 東山浴場附近海域浮游植物群落的均勻度變化范圍為0.11～0.74, 平均值為0.51, 最高值出現在9 月, 最低值出現在8 月。

2.3 群落結構及環境因子分析

2.3.1聚類分析和MDS 標序 浮游植物樣品經實驗室定量分析后, 建立豐度原始矩陣。為減少稀有種對浮游植物群落結構的干擾, 篩選出全年出現頻率大于15%的種類, 共22 屬37 種, 將其豐度矩陣進行四次方根轉化和Bray-Curtis 相似性計算, 經Simprof檢驗后進行CLUSTER 聚類分析和MDS 標序, 結果見圖8。以32%相似度為界, 可將調查海域7 個月份84 個站次的浮游植物群落劃分為3 組, a 組為4、5 和6 月12 個站位的調查結果, b 組為9、10 月12 個站位的調查結果, c 組為7、8 月12 個站位的調查結果。3個組內部的聚類效果各有不同, a 組內部的浮游植物群落相似性最高, 其次為b 組, c 組內部浮游植物群落差異最大。總體來說, 浮游植物的群落組成體現了非常明顯的季節特征, 說明浮游植物群落組成隨季節變化的分布特征具有良好的穩定性和重現性。二維MDS 標序圖的結果與CLUSTER 聚類分析圖一致,Stress 值為0.13, 處于可信范圍內。

圖8 秦皇島近岸海域浮游植物群落的聚類分析圖和MDS 標序圖Fig.8 Cluster analysis and MDS of phytoplankton community in Qinhuangdao coastal area

One-way ANOSIM 檢驗證實了以浮游植物豐度矩陣劃分的3 個組群之間以及任意2 組群之間的差異顯著(R=0.915,P=0.001; 成對檢驗結果見表2)。

表2 ANOSIM 分析成對檢驗結果Tab.2 Paired Test Results by one-way ANOSIM

2.3.2浮游植物群落與環境因子的關系 對該海域浮游植物和水質參數的BIOENV 分析結果(表3)表明, 使環境歐氏距離非相似性矩陣與樣品Bray-Curtis非相似性矩陣之間形成最大等級相關的水質參數是水溫和鹽度的組合, 其等級相關系數為0.513。RELATE檢驗顯示, 浮游植物豐度矩陣與環境變量矩陣的樣本統計顯著性水平為0.1%, 表明秦皇島海域所監測的環境因子會影響其浮游植物群落結構。

表3 浮游植物群落結構與環境因子相關性分析(BIOENV)Tab.3 Correlation between phytoplankton community and environmental variables (BIOENV analysis)

圖7 金夢海灣、東山浴場和秦皇島近岸海域浮游植物多樣性指數、均勻度的月際變化Fig.7 Intermonthly variation in diversity index H′ and equitability J of phytoplankton in the Jinmeng Bay, Dongshan Beach, and Qinhuangdao coastal area

3 討論

3.1 浮游植物種類

此次調查共鑒定秦皇島海域浮游植物3 門45 屬92 種, 與慕建東等(2015)于2010 年5 月至9 月期間在該海域的調查結果(46 屬96 種)相近, 高于于湖洋等(2016)于2014 年4～9 月對該海域的調查結果(3 門33 屬70 種)。和渤海其他海域調查結果類似(孫萍等,2008; 于瀟等, 2020; 張雪等, 2020), 秦皇島近岸海域浮游植物種類組成以硅藻為主。

由于秦皇島海域獨特的地理位置, 沿岸入海河流和排污口較多, 個別月份鹽度明顯偏低, 使其浮游植物以適低鹽的近岸種、溫帶種和廣布種為主, 也有少量外海性暖水種和冷水種。26 種優勢種中有20 種硅藻, 6 種甲藻, 其中星臍圓篩藻、夜光藻、梭角藻和三角角藻在7 個航次均有出現。但從豐度高值看, 適溫相對較高的星臍圓篩藻(俞建鑾等, 1993)豐度高值出現在10 月, 適溫較低的夜光藻(曹新宇等, 2021)豐度高值出現在4～6 月。與俞建鑾等(1993)認為梭角藻往往在8 月成為優勢種的結論不同, 秦皇島海域的梭角藻在4～6 月成為優勢種, 豐度高值出現在5 月。三角角藻的豐度高值出現在7 月, 該藻隨著黑潮和黃海暖流的余脈從渤海海峽輸入渤海海域, 屬于暖海大洋性的外源性物種(孫軍等, 2005; 陳楠生等, 2021)。甲藻優勢種多集中出現在4～7 月。

3.2 浮游植物豐度

秦皇島近岸海域浮游植物豐度范圍為(1.09～101.49)×106cells/m3, 6 月最低, 8 月最高, 平均值為1.67×107cells/m3。與歷史同期調查結果相比, 2021年秦皇島近岸海域的浮游植物豐度顯著高于2004 年(張建樂等, 2007)和2010 年(慕建東等, 2015)的浮游植物豐度, 但低于2014 年(于湖洋等, 2016)的浮游植物豐度。同一海域不同調查年份間的浮游植物豐度不同可能與研究海域站位布設范圍或調查時間不同有關,如于湖洋等(2016)在秦皇島的研究海域包含養殖區,海水營養物質異常豐富, 造成其浮游植物豐度較高,張建樂等(2007)等在秦皇島海域的調查時間僅為8 月,慕建東等(2015)在2010 年的調查時間和調查海域與本研究最為吻合, 但其浮游植物豐度明顯低于本研究, 主要原因是7～8 月的浮游植物豐度極低, 可能與當年持續不斷發生的赤潮和褐潮災害有關。東山浴場附近海域的甲藻豐度僅在5 月和10 月與硅藻豐度相近, 其余時間硅藻均占絕對優勢, 而金夢海灣附近海域的甲藻豐度在4～7 月與硅藻豐度相近, 7 月甚至遠高于硅藻豐度, 只在8～10 月才表現出明顯的硅藻優勢。這與歷年兩個典型海域的甲藻赤潮發生情況相吻合(河北省海洋局, 2000～2018), 東山浴場的甲藻赤潮多為夜光藻赤潮, 發生時間也集中在5～6 月, 金夢海灣附近海域發生的甲藻赤潮具有種類多、頻率高、時間長的特點, 這可能與該海域春夏季較低的磷酸鹽濃度和水動力條件欠佳有關。多項調查(謝琳萍等,2012; 郭術津等, 2014; 張海波等, 2019)及本研究(圖2)均顯示, 渤海海域春夏季多有潛在的磷限制現象出現, 氮磷比較高, 同時受該海域近岸人工島和進島路工程的聯合作用, 金夢海灣附近海域外海海水與湯河口和近岸的水體交換緩慢(匡翠萍等, 2019)。而在相對穩定且高氮磷比的水體環境中, 更適合有運動能力且更能耐受低磷環境的甲藻的生長, 更易發生甲藻赤潮(Riegmanet al, 1996; Egge, 1998)。

3.3 浮游植物群落結構及其與環境因子的關系

BIOENV 分析結果(表3)表明, 水溫和鹽度是影響其浮游植物群落結構的主要環境因子。秦皇島近岸海域海水水溫和鹽度呈現明顯的季節變化(圖2): 4～6月基本為低溫高鹽海水; 7～8 月為高溫低鹽海水, 金夢海灣附近海域海水的這一特點更明顯; 9～10 月水溫急劇下降(由24.5 °C 左右降至15.1 °C 左右), 鹽度較7、8 月略有升高。與水環境月際變化規律相應, 秦皇島近岸海域浮游植物群落結構也分為3 組(圖8),分別為4～6 月的a 組, 9～10 月的b 組和7～8 月的c 組,反映在優勢種上的更替規律為: a 組以廣溫廣鹽型和適低溫型的藻種, 如扭鏈角毛藻、星臍圓篩藻、梭角藻和夜光藻為主, b 組海水環境變化劇烈, 優勢種種類繁雜, c 組以廣溫廣鹽型的中肋骨條藻和適溫較高的各類角毛藻、三角角藻為主。

甲藻優勢種多集中出現在4～7 月, 其中4～6 月的甲藻優勢種均為廣溫廣鹽種梭角藻和適低溫種夜光藻, 7 月時, 適低溫的夜光藻已不具優勢, 取而代之的是高溫外海種叉角藻(劉述錫等, 2013)和三角角藻。硅藻為全年的優勢類群, 又以8 月的中肋骨條藻為甚。該藻雖然只出現在7～9 月, 但8 月的絕對豐度優勢仍使其成為周年優勢度最高(Y=0.34)的藻種。中肋骨條藻是一種在全球近岸海域分布極廣的廣溫廣鹽型的浮游硅藻, 金德祥等(1965)對其進行實驗發現最適溫鹽范圍為20～25 °C 和25～30, 而霍文毅等(2001)在對膠州灣一次中肋骨條藻赤潮的研究中發現該藻的最適溫鹽范圍為24～28 °C 和20～30, 發生赤潮時的海水環境多為高溫低鹽的咸淡混合水。劉東艷等(2002)研究了不同氮磷比對中肋骨條藻生長的影響,發現氮比磷更易誘發中肋骨條藻赤潮, 即使在高氮磷比情況下, 中肋骨條藻仍能夠很好生長。雖然7 月～8月的秦皇島近岸海域海水中的氮磷比較高, 但海水環境(水溫范圍26.0～26.8 °C, 鹽度范圍為29.0～29.6)正符合中肋骨條藻對溫鹽的最適生長要求, 加之8 月海水中高濃度的硅酸鹽(圖2)為其生長提供了硅藻所必需的硅元素, 使得中肋骨條藻呈暴發式繁殖。與此相似, 2015 年8 月在秦皇島近岸海域曾發生一次中肋骨條藻赤潮。

4 結論

(1) 2021 年4～10 月秦皇島近岸海域共發現浮游植物3 門45 屬92 種, 硅藻門和甲藻門為主要的浮游植物類群; 硅藻門的優勢地位明顯。浮游植物生態類型以近岸種、溫帶種和廣布種為主, 也有少量外海性暖水種和冷水種。

(2) 不同月份浮游植物優勢種的種類和數量差異很大, 9 月優勢種多樣性最高, 8 月優勢種多樣性最低。甲藻優勢種多集中出現在4～7 月。未出現7 個航次共有的優勢種。

(3) 浮游植物豐度8 月為全年最高峰, 達1.01×108cells/m3, 其余月份均在106cells/m3量級。浮游植物多樣性指數和均勻度與優勢種多樣性保持一致, 9月最高, 8 月最低。

(4) 秦皇島近岸海域浮游植物群落有明顯的季節更替現象, 水溫和鹽度是影響其浮游植物群落結構的主要環境因子。

(5) 金夢海灣和東山浴場兩個典型海域的浮游植物種類組成差別不大, 但前者有相對穩定且高氮磷比的水體環境, 更適合甲藻生長, 更容易發生甲藻赤潮。