林 虓，尤 凱，毛 霞，張秀梅

（中國(guó)海洋大學(xué) 水產(chǎn)學(xué)院，山東 青島，266100）

浮游植物能對(duì)海洋環(huán)境的變化作出快速響應(yīng)［1－2］，其連續(xù)監(jiān)測(cè)資料對(duì)指導(dǎo)沿岸環(huán)境管理具有重要意義。近年來(lái)，許多國(guó)家對(duì)沿岸水域的環(huán)境管理已細(xì)化到區(qū)分水域類(lèi)型的水平，如歐洲學(xué)者在歐盟2000年以來(lái)實(shí)施的 WFD（The Water Framework Directive）計(jì)劃框架下，將沿岸水域區(qū)依其地質(zhì)地形、水流潮差等因素細(xì)分為多種類(lèi)型以實(shí)施分水域類(lèi)型的環(huán)境評(píng)價(jià)和管理，這當(dāng)中分水域類(lèi)型的浮游植物監(jiān)測(cè)資料為其提供了有力的數(shù)據(jù)支持［3－5］。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者越來(lái)越重視沿岸水域浮游植物的研究，但在沿岸分水域類(lèi)型的浮游植物監(jiān)測(cè)資料的積累方面與先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)仍有很大差距。以青島近岸海域?yàn)槔?，?0世紀(jì)50年代至今，浮游植物分區(qū)研究基本以灣口為界，多集中在膠州灣內(nèi)［6－10］，灣外則僅有零星報(bào)道［10－12］。因此，從沿岸分水體類(lèi)型角度開(kāi)展浮游植物監(jiān)測(cè)以積累基礎(chǔ)資料，對(duì)我國(guó)今后實(shí)施沿岸海域類(lèi)型細(xì)化的環(huán)境評(píng)價(jià)和管理十分必要。

青島匯泉灣系青島第一海水浴場(chǎng)所在地，屬半開(kāi)放性?xún)?nèi)灣。選取該海域作為海濱浴場(chǎng)典型監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，于2010－2012年對(duì)該水域的浮游植物和主要環(huán)境因子進(jìn)行逐周監(jiān)測(cè)，試圖揭示該水域浮游植物的群集特征及其對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)特點(diǎn)。這是目前國(guó)內(nèi)首次對(duì)該類(lèi)休閑水域進(jìn)行的浮游植物連續(xù)監(jiān)測(cè)報(bào)道，以期為國(guó)內(nèi)類(lèi)似水域的環(huán)境評(píng)價(jià)及管理研究提供基礎(chǔ)資料和經(jīng)驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和分析

在山東青島匯泉灣第一海水浴場(chǎng)的東西兩側(cè)各設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，自2010－09—2012－01連續(xù)67周次監(jiān)測(cè)和采集現(xiàn)場(chǎng)水樣及浮游植物樣品。

浮游植物依照《海洋調(diào)查規(guī)范》［13］進(jìn)行采集，利用采水器采集表層水樣，用Lugol′s試劑固定后濃縮保存，浮游植物的鑒定和定量在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行。

環(huán)境因子監(jiān)測(cè)方面，水溫和鹽度分別用溫度計(jì)和鹽度計(jì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，DIN，DIP，DSi依照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》［14］進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖1 青島匯泉灣采樣站位圖Fig.1 Sampling stations in the Huiquan Bay，Qingdao

1.2 群落指數(shù)及數(shù)據(jù)處理

物種多樣性指數(shù)采用香儂—威納指數(shù)（H′，Shannon－Wiener＇s diversity index）的計(jì)算公式：

物種均勻度指數(shù)（J）使用Pielou的計(jì)算公式：

物種優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的計(jì)算公式：

式中，S為樣品的種類(lèi)總數(shù)；N為樣品中的生物個(gè)體數(shù)；Pi為第i種個(gè)體數(shù)（ni）與總個(gè)體數(shù)（N）的比值；fi為第i種個(gè)體在各樣品中的出現(xiàn)頻率。

浮游植物與環(huán)境因子的相關(guān)分析采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 11.0計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 物種組成及豐度

浮游植物經(jīng)初步鑒定，共檢出3門(mén)53屬，其中硅藻43屬79種，甲藻9屬13種，金藻1屬2種。調(diào)查期內(nèi)，硅藻占浮游植物總豐度的比例以秋、冬季較高，多在80%以上，最高達(dá)98.60%，春、夏季多在50%以下，最低僅為10.05%，這與鞭毛藻類(lèi)大量出現(xiàn)有關(guān)。

調(diào)查期內(nèi)，浮游植物細(xì)胞豐度出現(xiàn)2個(gè)高峰期，第1次在1—4月，并于4月上旬達(dá)到周年最高值272.35個(gè)／mL（該高峰期發(fā)生主要是因?yàn)橹欣吖菞l藻的細(xì)胞豐度大量增加），其后細(xì)胞豐度迅速下降，最低值曾降至10個(gè)／mL（5月中下旬），第2次高峰期在8—9月，并于9月中旬達(dá)到次峰值245.26個(gè)／mL，之后細(xì)胞豐度再次下降到較低水平。與青島周邊海區(qū)的歷史資料相比，2次高峰期的出現(xiàn)時(shí)間基本一致。

調(diào)查期內(nèi)監(jiān)測(cè)到的浮游植物優(yōu)勢(shì)種類(lèi)：骨條藻（Skeletonemaspp.）、角毛藻（Chaetocerosspp.）、新月筒柱藻（Cylindrothecaclosterium）、菱形藻（Nitzschiaspp.）、舟形藻（Naviculaspp.）、丹麥細(xì)柱藻（Leptocylindrusdanicus）、旋鏈角毛藻（Chaetoceroscurvisetus）、柔弱幾內(nèi)亞藻（Guinardiadelicatula）、加拉星平藻（Asteroplanuskarianus）和海鏈藻（Thalassiosiraspp.）。以上優(yōu)勢(shì)種類(lèi)多與以往青島周邊海域的調(diào)查資料類(lèi)似［11］，但本調(diào)查與以往調(diào)查顯著不同的是，羽紋硅藻均出現(xiàn)在全年各季度的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群中，特別在夏季，羽紋硅藻成為第一優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。

圖2 青島匯泉灣浮游植物豐度及種類(lèi)組成的逐月變化Fig.2 Monthly total phytoplankton abundances and contributions of different groups in the Huiquan Bay，Qingdao

表1 浮游植物的優(yōu)勢(shì)種類(lèi)及優(yōu)勢(shì)度Table 1 Dominant species of phytoplankton and their dominance ranges

主要優(yōu)勢(shì)種類(lèi)的更替及細(xì)胞豐度變化見(jiàn)圖3。其中，1－2月以中肋骨條藻和柔弱幾內(nèi)亞藻最占優(yōu)勢(shì)，細(xì)胞豐度較高，3月兩者數(shù)量迅速下降，此時(shí)浮游植物總豐度接近周年最低水平，4月中肋骨條藻再次迅速增長(zhǎng)，成為占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的種類(lèi)，5－6月鞭毛藻類(lèi)逐漸增多并替代硅藻的優(yōu)勢(shì)地位，7－8月硅藻重新占據(jù)優(yōu)勢(shì)，并以羽紋硅藻占優(yōu)勢(shì)，至9月中肋骨條藻和角毛藻數(shù)量增加并占據(jù)優(yōu)勢(shì)，10月細(xì)胞豐度迅速下降，并在其后月份維持較低水平。

2.2 浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征

浮游植物物種多樣性指數(shù)和物種均勻度指數(shù)的逐周變化見(jiàn)圖4。調(diào)查期內(nèi)，物種多樣性指數(shù)的變化范圍為0.35～4.40，均值為2.59，高值期在2－3月，在4和9月處于低值期。物種均勻度指數(shù)的變化范圍為0.10～0.95，均值為0.68，其高值期和低值期與多樣性指數(shù)同步。

與膠州灣（物種多樣性指數(shù)分別為1.09和0.71）［2，15］及青島前海的調(diào)查資料（物種多樣性為3.23）［11］相比較，本調(diào)查結(jié)果介于兩者之間，考慮到膠州灣為典型富營(yíng)養(yǎng)化水域，而青島前海海域?qū)佥^清潔水域，并綜合本調(diào)查浮游植物數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)鹽的動(dòng)態(tài)狀況（見(jiàn)后）后認(rèn)為，該水域已呈現(xiàn)出一定的富營(yíng)養(yǎng)化跡象。

2.3 浮游植物對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)

調(diào)查海域的溫度、鹽度、Chl－a及營(yíng)養(yǎng)鹽的逐周變化見(jiàn)圖5。其中，溫度的變化范圍為2.6～29.0℃，均值為14.6℃；鹽度的變化范圍為28.0～33.6，均值為31.2；Chl－a的變化范圍為0.41～18.25mg／m3，均值為4.33mg／m3；DIN，DIP，DSi的變化范圍分別為4.07～52.59，0.12～0.93，0.92～13.56μmol／L，均值分別為15.92，0.39，5.02μmol／L。

圖4 浮游植物物種多樣性指數(shù)（H′）和物種均勻度指數(shù)（J）的逐周變化Fig.4 Weekly variations of specis diversity（H′）and evenness（J）of phytoplankton community

圖5 青島匯泉灣Chl－a、水溫、鹽度及營(yíng)養(yǎng)鹽的逐周變化Fig.5 Weekly variations of Chl－a，water temperature，salinity and nutrient contents in the Huiquan Bay，Qingdao

調(diào)查期內(nèi)，營(yíng)養(yǎng)鹽的高值期出現(xiàn)在秋季，考慮到該季陸源徑流以及浴場(chǎng)的游泳活動(dòng)等導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)鹽增加的因素與夏季相比較已有明顯減弱，該季營(yíng)養(yǎng)鹽的升高更主要的應(yīng)與秋季浮游植物數(shù)量急劇減少，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)鹽向環(huán)境中釋放有關(guān)。類(lèi)似地，考慮到春季陸源徑流一般強(qiáng)度較弱且浴場(chǎng)的游泳活動(dòng)極少，DIP，DSi的低值期在該季出現(xiàn)，其原因也更主要的應(yīng)與春季浮游植物數(shù)量大量增加，對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽吸收強(qiáng)度增加有關(guān)。

浮游植物與環(huán)境因子的相關(guān)分析顯示，秋季硅藻豐度與DIN∶DIP呈顯著正相關(guān)，這應(yīng)與該季節(jié)鞭毛藻類(lèi)數(shù)量下降，釋放出更多DIP，導(dǎo)致DIN∶DIP下降有關(guān)。2010年冬季浮游植物數(shù)量與DSi有顯著負(fù)相關(guān)，而2011年未出現(xiàn)此現(xiàn)象，這應(yīng)與2011年DSi（10.32μmol／L）較2010年（3.17μmol／L）充足有關(guān)。春季浮游植物群落中僅角毛藻與DSi呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），這與角毛藻生長(zhǎng)較其他硅藻需更多DSi，而環(huán)境中DSi相對(duì)不足有關(guān)。

周年水平上，浮游植物群落中僅羽紋硅藻與鹽度、DIN∶DIP和DSi∶DIP呈顯著的相關(guān)性，這應(yīng)與陸源淡水注入所引起的鹽度降低以及營(yíng)養(yǎng)鹽增加和比例的變化有關(guān)。

表2 浮游植物與主要環(huán)境因子的Pearson相關(guān)分析Table 2 Pearson correlation coefficients between phytoplankton and main environmental parameters

2.4 浴場(chǎng)開(kāi)放期浮游植物的動(dòng)態(tài)特征

青島匯泉灣第一海水浴場(chǎng)開(kāi)放期在每年7－9月，該時(shí)期浮游植物豐度的變化范圍在21.67～245.26個(gè)／mL，均值為73.71個(gè)／mL。其中7－8月豐度多在50個(gè)／mL以下，而8月下旬之后，浮游植物的數(shù)量有短期顯著增加出現(xiàn)，最高值高達(dá)245.26個(gè)／mL。

開(kāi)放期內(nèi)硅藻占浮游植物豐度的平均比例達(dá)76.24%。其中，7－8月羽紋硅藻在硅藻群落中所占比例平均達(dá)55.39%，最高達(dá)91.86%，自9月開(kāi)始，羽紋硅藻數(shù)量逐漸下降，中肋骨條藻和角毛藻逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

浴場(chǎng)開(kāi)放期該海域的營(yíng)養(yǎng)鹽和Chl－a總體上較春季有明顯增高，其中，DIN和DSi的均值分別達(dá)19.67 μmol／L和8.25μmol／L，較春季分別增加84.69%和312.50%。Chl－a的均值為7.26mg／m3，較春季增長(zhǎng)141.20%，為全年最高?？紤]到Chl－a增高對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽產(chǎn)生的吸收效應(yīng)，該水域營(yíng)養(yǎng)鹽增高應(yīng)與陸源營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充較充分有關(guān)。

表3 浴場(chǎng)開(kāi)放期調(diào)查海域的Chl－a、浮游植物細(xì)胞豐度和主要環(huán)境因子Table 3 Chl－a，phytoplankton abundance and main environmental parameters during the opening period of bathing beach

浴場(chǎng)開(kāi)放期內(nèi)浮游植物與環(huán)境因子的相關(guān)分析顯示，1）Chl－a的質(zhì)量濃度與鹽度呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)（P＜0.01）（圖6a），表明鹽度降低對(duì)浮游植物的增加有一定的促進(jìn)作用。2）Chl－a質(zhì)量濃度與DSi呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)（P＜0.01）（圖6b），表明浮游植物對(duì)DSi的吸收強(qiáng)度相對(duì)于其環(huán)境本底值來(lái)講，較其他營(yíng)養(yǎng)鹽為高。3）Chl－a的質(zhì)量濃度與羽紋硅藻數(shù)量呈顯著的正相關(guān)（P＜0.01）（圖6c），表明羽紋硅藻在浮游植物群落中占有重要的優(yōu)勢(shì)地位，這與前述浮游植物的監(jiān)測(cè)結(jié)果一致，也與該時(shí)期浮游植物對(duì)DSi的吸收強(qiáng)度較高一致。

圖6 浴場(chǎng)開(kāi)放期Chl－a與環(huán)境因子和羽紋硅藻豐度的關(guān)系Fig.6 The relationships among Chl－a，pennate diatom abundance and environmental parameters during the opening period of bathing beach

3 討論

3.1 浮游植物群集特征

調(diào)查海域浮游植物豐度呈現(xiàn)2個(gè)高峰期，分別在1—4月和8—9月份，與青島周邊海域的調(diào)查結(jié)果［10－12］基本一致。浮游植物豐度年均值為46.74個(gè)／mL，略低于楊世民等對(duì)青島前海海域的調(diào)查結(jié)果［12］，但明顯低于膠州灣內(nèi)［2，15］及我們對(duì)青島灣（棧橋海域）的調(diào)查結(jié)果（2011－2012年，均值為366.74個(gè)／L，待發(fā)表）。調(diào)查海域浮游植物的年均數(shù)量雖相對(duì)較低，但依據(jù)日本學(xué)者安達(dá)六郎［16］的推薦標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查期內(nèi)仍監(jiān)測(cè)到3次硅藻赤潮的發(fā)生。

調(diào)查海域的浮游植物群落以硅藻為主（其在浮游植物中所占比例年均為70.34%），與青島周邊海域調(diào)查結(jié)果［6，12］類(lèi)似，但與以往調(diào)查顯著不同的是，羽紋硅藻在全年各季度的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群中均有出現(xiàn)，特別在夏季更成為第一優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，這樣的結(jié)果在我們對(duì)另一個(gè)類(lèi)似的半開(kāi)放性?xún)?nèi)灣—青島灣的監(jiān)測(cè)中也有出現(xiàn)（待發(fā)表），羽紋硅藻是否在此類(lèi)沿岸半開(kāi)放性?xún)?nèi)灣中經(jīng)常成為重要的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群還有待于進(jìn)一步研究證實(shí)。

調(diào)查中浮游植物物種多樣性指數(shù)明顯高于富營(yíng)養(yǎng)程度較高的膠州灣［2，15］，但又低于較為清潔的青島前海海域［12］，結(jié)合之前監(jiān)測(cè)到的3次赤潮，以及該海域營(yíng)養(yǎng)鹽明顯高于清潔的青島奧帆賽海域［17］，并且未檢到營(yíng)養(yǎng)鹽限制的發(fā)生（據(jù)Justic［18］和楊東方等［19］推薦的營(yíng)養(yǎng)鹽限制的判定標(biāo)準(zhǔn)），加上該海域周邊一直有市政污水的直接排放等實(shí)際環(huán)境狀況，表明該水域已呈現(xiàn)一定的富營(yíng)養(yǎng)化跡象。

統(tǒng)計(jì)分析顯示浮游植物對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)方面：在季節(jié)尺度，浮游植物主要在秋季與某些營(yíng)養(yǎng)鹽的比例之間，以及冬季與DSi的濃度之間有顯著的相關(guān)性；而其他季節(jié)浮游植物與營(yíng)養(yǎng)鹽之間的相關(guān)性不明顯。在周年尺度，主要是浮游植物中的羽紋硅藻與某些營(yíng)養(yǎng)鹽的比例之間有顯著的相關(guān)性?？傮w上，該海域浮游植物與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度之間的相關(guān)性不明顯，這與該海域營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高，相對(duì)于浮游植物的營(yíng)養(yǎng)吸收較為充足有關(guān)，也與監(jiān)測(cè)期未檢到營(yíng)養(yǎng)鹽發(fā)生限制的情形相一致，也符合富營(yíng)養(yǎng)水域浮游植物群落對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽環(huán)境的響應(yīng)特征［20］。

3.2 羽紋硅藻與浴場(chǎng)水域的環(huán)境評(píng)價(jià)

調(diào)查期間羽紋硅藻均為各季的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群，特別在浴場(chǎng)開(kāi)放期，更成為第一優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。羽紋硅藻一般具有縱溝結(jié)構(gòu)，并通過(guò)縱溝分泌黏液（Mucilage），而有利于其滑行（Gliding），因此，相對(duì)于中心硅藻，羽紋硅藻有很強(qiáng)的分泌黏液的能力［21－23］，從而產(chǎn)生更多的胞外物質(zhì)，而且這些胞外物能迅速地被浮游細(xì)菌利用并大量繁殖［24－25］。實(shí)際情形也表明，浴場(chǎng)開(kāi)放期有游客抱怨浴場(chǎng)海水會(huì)引起皮膚發(fā)粘、過(guò)敏或瘙癢等不適感，這很可能與該時(shí)期羽紋硅藻的大量出現(xiàn)有關(guān)。

海濱浴場(chǎng)的環(huán)境質(zhì)量歷來(lái)受到關(guān)注和重視，但以往的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以腸道寄生菌等微生物指標(biāo)［26］和水域富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)［20，27］為主，未考慮羽紋硅藻大量出現(xiàn)可能對(duì)浴場(chǎng)休閑舒適度下降的影響。我國(guó)北方許多海濱浴場(chǎng)位于沿岸半開(kāi)放性?xún)?nèi)灣，羽紋硅藻在浴場(chǎng)開(kāi)放期大量出現(xiàn)并占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，應(yīng)不是偶然現(xiàn)象。例如，2011－2012年我們對(duì)青島第六海水浴場(chǎng)的調(diào)查也得到了類(lèi)似的結(jié)果（待發(fā)表）。

羽紋硅藻的大量出現(xiàn)對(duì)開(kāi)放期浴場(chǎng)水質(zhì)以及休閑舒適度的影響還需進(jìn)一步研究，但本調(diào)查結(jié)果表明，羽紋硅藻的數(shù)量監(jiān)測(cè)對(duì)半開(kāi)放性?xún)?nèi)灣區(qū)浴場(chǎng)水域的環(huán)境監(jiān)測(cè)具有重要意義，今后應(yīng)作為一個(gè)重要考察因素。

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