流沙灣葉綠素a的時空分布及其與主要環境因子的關系

章潔香，曾久勝,2，張瑜斌，張才學，孫省利

（1. 廣東海洋大學 海洋資源與環境監測中心，廣東 湛江 524088；2. 湖南省永興縣實驗中學，湖南 永興 423300）

流沙灣葉綠素a的時空分布及其與主要環境因子的關系

章潔香1，曾久勝1,2，張瑜斌1，張才學1，孫省利1

（1. 廣東海洋大學 海洋資源與環境監測中心，廣東 湛江 524088；2. 湖南省永興縣實驗中學，湖南 永興 423300）

于2008年2月、5月、8月和11月分4個航次調查了流沙灣葉綠素a的分布特征，結果表明，流沙灣的葉綠素a變化范圍在0.47～6.35 mg/m3，平均值為2.65 mg/m3，葉綠素a含量春（5月）、夏（8月）、秋（11月）和冬季（2月）的平均值分別為2.49 mg/m3、3.81 mg/m3、2.77 mg/m3和1.46 mg/m3，表現為夏季＞秋季＞春季＞冬季的季節變化模式；在平面分布上，位于網箱養殖區附近9站葉綠素含量最高（3.38 mg/m3），位于灣口靠近外海的2站的含量最低（1.35 mg/m3），調查海區葉綠素a站位間的平面差異以及灣內外的平面差異均不顯著（P＞0.05）。葉綠素a和亞硝氮、硝氮、鹽度顯著負相關（P＜0.05）。根據葉綠素a量劃分營養類型的標準，流沙灣海域的水質屬于貧營養類型，流沙灣低含量的葉綠素a與海區的低營養鹽、大型海藻和海草床對營養鹽的競爭利用、灣內外水體交換暢通、浮游動物和養殖貝類的攝食情況有關。

流沙灣，葉綠素a，時空分布，環境因子

流沙灣位于雷州半島西南部，是一個口小腹大呈葫蘆形的半封閉型港灣，面積約 69 km2，水深10～20 m，潮差高達6 m，灣內為不規則半日潮每日兩漲兩落，水體交換能力強，是廣東省在海洋經濟中發揮核心作用的綜合開發十大示范重點海域之一。流沙灣主要進行珍珠貝、扇貝和魚類養殖，現有貝類和魚類養殖面積13.6 km2，海草生物量極大，面積約為900 hm2[1]。周圍無大河注入，底質多為礫石和砂。內灣的流沙角沿岸現設漁港，大井角有海軍碼頭，灣頭有珍珠養殖場和星羅棋布的私人養珠戶。外灣水域廣，水深達5～20 m，底質為淤泥。

水體中葉綠素a的含量與浮游植物的數量有密切的關系，指示著浮游植物生物量的大小，從而影響浮游動物的生物量和次級生產力，而其分布和海洋環境的物理、化學以及生物過程也有密切相關[2]，有關葉綠素a與理化因子相關性研究已有相關報道[3-6]，葉綠素a濃度可作為估算初級生產力的參數之一，以此也能評價海區營養水平和評估水域水產資源潛在生產能力。在流沙灣海域，已有關于該海域中企鵝珍珠貝多毛類寄身蟲病的調查[7],以及溶解氧的分布特征[8]等方面的研究，但在該海域水體葉綠素a的分布特征及其與主要環境因子之間的關系尚無報道。流沙灣為一大規模的貝類養殖區域，濾食性的貝類對水體中浮游生物的攝食有著重要的影響，因此，對流沙灣葉綠素a的調查研究，為估算該海區浮游植物的現存量，進而估計其養育其他生物的承載力，并最終為該海區以貝類為主導的養殖業的持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 調查時間與站位布設

于2008年2月（冬）、5月（春）、8月（夏）、11月（秋）分別對設置于流沙灣的14個站位進行采樣調查，采樣站位定點采用GPS（如 圖1）。由定點的位置可知，其中1～7站位位于灣外，水域開闊，8-14站位位于灣內；站2在貝類養殖區旁，站3和站5在貝類養殖區內，站6在貝類養殖區旁。灣內有星羅棋布珍珠養殖場，以及8 000多個網箱的養殖區，站位8和站位10為航道，站位9 在網箱的養殖區內，站位11 和站位14在吊養扇貝區內，站位12為吊養扇貝區旁，站位13為航道。

1.2 樣品采集和測定方法

樣品采集按照《海洋監測規范》進行[9]，葉綠素a含量測定采用丙酮萃取分光光度法[9]。用采水器采集1 L 表層（離水面0.5 m）水樣，加入1～2 mL 10 g/L的碳酸鎂溶液固定后，用孔徑為0.45 μm的濾膜抽濾，抽濾后的濾膜用90%（V/V）的丙酮在4℃的下萃取18-24 h；，以4 000 r/min轉速離心10 min；離心后取上清液于光程為1 cm的比色杯中，分別在 750，664，647及 630 nm 4種波長下用島津UV-2450型紫外可見分光光度計測定樣品的吸光度值，按Jeffrey-Humphreyde公式計算葉綠素a含量[9]。

圖 1 采樣站位分布圖Fig. 1 Distribution of sampling stations

1.3 主要環境因子的分析

為探討葉綠素 a和其它主要環境因子之間的關系，在測定葉綠素a的同時，也測定了主要相關環境因子。鹽度、溫度用奧立龍 3STAR 進行現場測試，其它指標測試水樣帶回實驗室分析，參照《海洋監測規范》中的測定方法[9]，溶解氧(DO)采用碘量法、總有機碳（TOC）用非色散紅外線吸收法、化學需氧量(COD)用堿性高錳酸鉀法、NO3--N 采用鋅鎘還原比色法、NO2--N 采用鹽酸萘乙二胺分光光度法、NH4+-N 采用次溴酸鹽氧化法、PO43--P采用磷鉬藍分光光度法、SiO32--Si采用硅鉬黃分光光度法測定。

1.4 數據處理與統計分析

葉綠素 a與主要環境因子間的相關關系采用Pearson相關分析，差異顯著性采用單因素方差分析，統計過程使用SPSS 11.0完成。葉綠素a的等值線分布圖采用Golden software Surfer 8.0軟件生成。

2 結 果

2.1 葉綠素a的時空分布特征

在調查的14個站位中，四個航次葉綠素a的變化范圍在0.47～6.35 mg/m3（圖2）。葉綠素a含量的季節變化明顯，站1、2、3、4、5、6、7、8、9、10和站11葉綠素a含量均以冬季（2月）最低，而站 12、13、14三個站位的最低含量則出現在春季（5月）；站4、5、8、9、10、11、12、13和14的葉綠素a含量在夏季（8月）最高，而站1、3和7最高含量是春季（5月），站2和6最高含量則是秋季（11月）。從整個海灣來看，葉綠素含量以夏季最高，平均值為3.81 mg/m3，秋季次之，平均值為2.77 mg/m3，春季平均含量為2.49 mg/m3，冬季含量最低，平均值為1.46 mg/m3，整個海灣葉綠素a表現為夏季＞秋季＞春季＞冬季的季節變化模式。

在平面分布上（圖 2），各個站位年均值變化范圍為1.35～3.38 mg/m3，位于網箱養殖區附近9站葉綠素含量最高（3.38 mg/m3），位于灣口靠近外海的2站的含量最低(1.35 mg/m3),其含量高低排序依次為9（3.38 mg/m3），13 和 8(3.09 mg/m3)，10(3.04 mg/m3)，12(3.00 mg/m3)，11(2.91 mg/m3)，6(2.87 mg/m3)，4(2.58 mg/m3)，1(2.54 mg/m3），5(2.53 mg/m3)，7(2.51 mg/m3)，14(2.13 mg/m3)，3(2.01 mg/m3)，2(1.35 mg/m3)。各個站位的葉綠素含量或高或低，但統計顯示其站位之間的差異不顯著（P＞0.05），灣內七個站位（8－14站）的葉綠素a含量稍高于灣外站位（1－7站位），但統計表明其差異亦不顯著（P ＞0.05）。

不同季節調查海區葉綠素a含量的平面分布有所不同(圖2)。冬季（2月）葉綠素a含量整體較低，分布比較均勻，其分布格局與全年分布相似，灣外葉綠素a含量平均值低于灣內含量，最高值出現在灣內13站（3.28 mg/m3），最低值則位于灣外2站（0.47 mg/m3）。春季（5月），調查海區的葉綠素a含量整體上升,但增幅不顯著，呈現由灣內向灣外遞增的態勢，最高值出現在灣外7站（4.02 mg/m3），最低值則位于灣內 14站（1.39 mg/m3）。夏季（8月），調查海區的葉綠素 a 含量整體繼續上升，但灣外的 1，2，3，7站含量有所下降，最高值出現在灣外9站（5.67 mg/m3），最低值出現在灣內2站（2.07 mg/m3），呈現由灣內向灣外遞減的態勢。秋季（11月），調查海區的葉綠素a含量整體明顯下降，分布比較均勻，最高值出現在灣外6站（4.15 mg/m3），最低值出現在灣內14站（1.70 mg/m3），6站位略微的上升，由灣內向灣外有所遞減?？傮w而言，研究海區葉綠素a的季節平面分布特征表現出冬季、夏季、秋季由內向外遞減的分布態勢，而在春季，則是灣內稍低于比灣外。

圖 2 流沙灣葉綠素a含量分布（mg/m3）Fig. 2 Distribution of chlorophyll-a concentration in Liusha Bay（mg/m3）

2.2 葉綠素a與主要環境因子的關系

相關分析表明，流沙灣葉綠素a與亞硝氮、硝氮、鹽度呈顯著負相關（P＜0.05），與其他因子的相關性不顯著（表1）。該海區的營養鹽年平均分布圖如圖3。

表 1 葉綠素a與主要環境因子的相關系數Tab. 1 Correlation coefficients between Chlorophyll-a and main environmental factors

圖 3 主要營養鹽年平均含量（mg/L）Fig. 2 Distribution of the average concentration of main inorganic nutrients in Liusha Bay（mg/ /L）

2.3 以葉綠素a為標準的水體營養狀況評價

葉綠素a濃度的高低是水體浮游植物生物量大小的重要標志，同時可作為判斷水體富營養化程度的指標。一般認為，未受污染的外海水域，葉綠素a濃度低于2 mg/m3，而平均水平在10 mg/m3以上則標示著較高的富營養化水平[10]。本文結合調查海域的實際情況參考美國環?？偸穑║SEPA）有關標準，以葉綠素含量為單一評價標準對海區進行富營養化評價，評價標準如下：Chl.a＞10 mg/m3，富營養化；4 mg/m3＜ Chl.a ＜ mg/m3，中營養化；Chl.a ＜4 mg/m3，貧營養化。以上述標準的流沙灣海域營養程度評價結果見表 2，在全年的調查中，春季，只有站7處于中營養化，其他的站位均處于貧營養化；夏季，灣外站位處于貧營養化，灣內站位處于中營養化；秋季，只有站6處于中營養化，其他的站位均處于貧營養化；冬季，整個港灣處于貧營養化；全年，灣內、灣外均處于貧營養化。

表 2 流沙灣海域的水體營養狀態評價Tab. 2 Assessment of eutrophication in Liusha Bay

3 討 論

在2008年調查期間，葉綠素a含量表現為夏季＞秋季＞春季＞冬季的季節變化模式,冬季含量最低可能與 2008年年初的南方低溫有關，且光照、營養都處于一年中最低水平，浮游植物生長是一年是最慢的，所以最低值出現在冬季；而到了春季（5月份）采樣時，水溫回升，光照也增強，浮游植物繁殖迅速，葉綠素a含量也有所上升；夏季（8月份）光照和水溫均達到了全年的最高峰，所以出現了夏季葉綠素a含量的全年最高峰；而后秋季（11月）隨著光照和水溫的降低，葉綠素a含量也隨著降低。 而在北海灣[11]葉綠素a 含量也不高,呈春季含量較高,秋季較低,冬夏季適中的季節模式，其季節分布模式與陸源徑流、盛行風向有關；在柘林灣[12]，2002年葉綠素a含量則為雙峰型，而在2000－2001年，則是單峰形，柘林灣季節模式的變化，則與降雨量、厄爾尼諾年、水體交換情況有光。上述情況表明，各個海域葉綠素a的季節變化模式與其所處地理位置、氣候情況以及理化因子等特定生境條件有關。

2008年流沙灣的浮游植物葉綠素a的變化范圍為0.47～6.35 mg/m3，平均值為2.65 mg/m3，處于較低水平。且在灣外與灣內的差異不明顯。流沙灣灣內與灣外的葉綠素 a含量的差異性不顯著（P＞0.05），這與柘林灣的研究有不同之處，柘林灣灣外葉綠素a含量大大低于灣內的含量[12]，與灣內的大面積的網箱養殖、陸源輸入以及灣內外的水體交換不暢有關，而在流沙灣，灣內外葉綠素a含量無顯著差異，流沙灣的葉綠素含量并沒出現像其他海灣的從灣內向外海方向逐漸減少的空間分布規律[13]，這可能與流沙灣沒有河流的陸源輸入和水動力強、水體交換暢通有關。8、9、10三個站位位于灣內外的交匯處，含量比較高，這可能與9站周圍是網箱養殖有關，網箱養殖所投的餌料，部分并未被養殖生物所攝食，經微生物的分解，釋放營養鹽，刺激浮游植物種群數量增加，葉綠素a有所升高，但由于劇烈的水體交換很容易帶走部分營養鹽，所以形成了只是比灣內外含量稍高，而未出現富營養化。流沙灣灣內有大面積的貝類養殖和少量的網箱養殖，由于貝類對海水中浮游植物的攝食，葉綠素a的含量并未直線升高。春季時候多數站位的營養鹽含量在灣內外均比較豐富，而灣外葉綠素a含量比灣外稍高，這可能與灣外的關照條件相比灣內的比較好有關，灣內的網箱養殖和貝類的掛養設備影響了浮游植物光合作用，從而浮游植物生長比較緩慢，而灣外則比較開闊，更有利于浮游植物的生長。

流沙灣4個季度各站位的葉綠素a含量與主要環境因子進行相關性分析發現， 葉綠素和亞硝氮、硝氮、鹽度顯著負相關。陳曉玲等的研究表明[13]，氮、磷對葉綠素a濃度普遍具有貢獻，然而在海灣內中，葉綠素a的含量受氮、磷顯著影響，海灣外則是主要受氮的顯著影響。而在本研究中，葉綠素的含量與其他的營養鹽相關性分析中，只與氮具有顯著相關性，與磷并未相關，這可能也是與兩者研究中的海灣的開闊程度有關，在流沙灣，灣內外水體交換暢通，灣內外的水文條件的差別并不像陳曉玲等研究的內海灣的水文條件和外海灣的水文條件有比較大的差別[13]。在童萬平等的研究中發現[11]，在秋季，陸源供應明顯不足,葉綠素 a 與營養鹽呈負相關關系,也就是說,葉綠素a 含量高的測站,營養鹽含量較低,這是浮游植物攝取營養鹽生長繁殖增加種群數量需要一段時間的結果，充分體現了營養鹽在浮游植物繁殖生長過程中的重要影響。在流沙灣并無河流帶來的陸源輸入，營養鹽含量終年偏低（無機氮為0.074 mg/L、活性磷酸鹽為0.009 mg/L、硅酸鹽為 1.223 mg/L），這可能也是導致葉綠素 a含量和氮素營養鹽含量呈現負相關關系的原因。

流沙灣葉綠素a含量范圍為0.47～6.35 mg/m3，平均為2.65 mg/m3，明顯低于已報道多數研究海域[14-17]，根據葉綠素a量劃分營養類型的標準，流沙灣海域的水質屬于貧營養類型。該海域的水體交換暢通、大面積的貝類養殖、高生物量的海草和大型海藻、低含量的營養鹽可能是這種分布狀況的主要原因。

在調查的流沙灣海區，營養鹽含量都偏低（如上所述）。作為葉綠素 a最直接的影響因子，營養鹽的含量偏低也直接對葉綠素a的含量形成較大的影響。一般來說，只有營養鹽的含量高，浮游植物的才豐富，葉綠素a含量也高[18,19]。但在富營養海區，營養鹽含量高卻并不是葉綠素a含量也跟著增高[17]，而在流沙灣，所有調查站位無機氮和活性磷酸鹽的含量都優于國家二類海水水質標準（無機氮含量 ＜0.3 mg/L，無機磷含量＜0.03 mg/L），絕大多數站位符合一類海水水質標準（無機氮含量＜0.2 mg/L，無機磷含量＜0.015 mg/L），所以，流沙灣的營養鹽含量偏低，也就直接造就了葉綠素a的含量偏低，孫軍等也報道了在萊州灣及濰河口類似的結果[18]。

流沙灣海區存在著大型的海草床[1]，另實地調查顯示，該區域具有豐富的大型海藻，高生物量的海草和大型海藻能吸收大量的營養鹽而降低海水中營養鹽的含量，對浮游植物營養鹽的吸收起到競爭抑制作用，從而可能降低了水體葉綠素a的含量。這也可能是影響營養鹽含量低的原因之一。

在富營養化海區，水體交換條件良好，可以帶走有機質和無機鹽[19]，從而減緩富營養化的進程。流沙灣海流測定數據顯示灣內外水流交換通暢（本實驗室數據，另文發表），灣內外水團的充分交換可以降低灣內營養鹽的含量，強烈的湍流同時也影響浮游植物的光合作用[20]。如果灣內外的水體交換情況不暢，會導致葉綠素a空間分布格局從灣內至灣外逐漸減少[12]。由此可見，水團的充分交換，降低營養鹽的含量，影響光合作用，是葉綠素a含量偏低的重要因素。

調查發現位于流沙灣海域貝類養殖面積2 300多畝，大規模的養殖貝類對該區域的浮游植物種群數量和群落的物種數構成了較大的壓力[21]。高密度的貝類濾食壓力出現，遠比浮游動物的攝食壓力大，因為貝類的濾食系統非常發達，有著極高的濾水率[22]，貝類對浮游植物的攝食壓力造成了這期間的葉綠素a含量較低[15]。由此可見，高密度的扇貝養殖，對整個海灣內外的浮游植物的攝食，有著重要的影響，從而降低了葉綠素a的含量。

葉綠素 a含量變化，在一定的程度上反映了水域環境因子對浮游植物生長的影響，由上述分析可見，海區的營養鹽、海區大型海藻和海草床對營養鹽的競爭利用、潮汐動力、浮游動物和養殖貝類的攝食情況，都是影響調查海區葉綠素 a含量的可能因素。

4 結 論

在流沙灣2008年調查的4個航次中，葉綠素a的變化范圍在 0.47～6.35 mg/m3，平均值為2.65 mg/m3，季節分布上，呈現出夏季（3.81 mg/m3）＞秋季（2.77 mg/m3）＞春季（2.49 mg/m3）＞冬季（1.46 mg/m3）的季節變化模式。在平面分布上，位于網箱養殖區附近 9站葉綠素含量最高（3.38 mg/m3），位于灣口靠近外海的2站的含量最低（1.35 mg/m3）。調查海區葉綠素a站位間的平面差異以及灣內外的平面差異均不顯著（P＞0.05），葉綠素a和亞硝氮、硝氮顯著、鹽度負相關（P＜0.05）。根據葉綠素a量劃分營養類型的標準，流沙灣海域的水質屬于貧營養類型，流沙灣低含量的葉綠素a與海區的低營養鹽、大型海藻和海草床對營養鹽的競爭利用、灣內外水體交換暢通、浮游動物和養殖貝類的攝食情況有關。

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Relationship between distribution of chlorophyll a and main environmental factors in Liusha Bay

ZHANG Jie-xiang1, ZENG Jiu-sheng1,2, ZHANG Yu-bin1, ZHNAG Cai-xue1, SUN Xing-li1

(1. Monitoring Center for Marine Resource and Environment, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China;
2. Yongxing Experimental Middle School of Hunan, Yongxing 42300, China)

From Feb. to Nov. 2008, spatial and temporal distributions of concentration of chlorophyll a were surveyed in four seasons in Liusha Bay, and the results showed that the concentration of chlorophyll-a ranged from 0.47 mg/m3to 6.35mg/m3, with an annual average of 2.65 mg/m3. The average concentration of chlorophyll-a was 2.49 mg/m3in spring, 3.81mg/m3in summer, 2.77 mg/m3in autumn and 1.46 mg/m3in winter respectively, so the seasonal pattern of chlorophyll-a was summer＞autumn＞spring＞winter. The highest average concentration of chlorophyll-a was found at station 9 (3.38 mg/m3) in fish mariculture areas, while the lowest one presented at station 2（1.35 mg/m3）in outside bay.The difference in concentration of chlorophyll a among stations was not significant（P＞0.05）, nor did the difference in that between inner stations and outer station. Correlation analysis showed that the concentration of Chlorophyll-a was significantly negative relative to NO2－－N, NO3－－N, and salinity in this investigation. The water was oligotrophic in Liusha Bay with the chlorophyll a as the assessment criteria. The lower concentration of chlorophyll a might be related to the low content of inorganic nutrients, competitive utilization for inorganic nutrients by algae and sea grass bed,strong water exchange, and grazing phytoplankton by zooplankton and seashells.

Liusha Bay; chlorophyll-a; spatial and temporal distribution; environmental factors

Q178.531, X171.1

A

1001-6932(2010)05-0514-07

2009-10-29；

2010-02-27

廣東省自主創新重大科技專項(2007A032600004)

章潔香(1984－)，女，碩士研究生，主要從事海洋生態學的研究。電子郵箱：xa702@163.com

張瑜斌，電子郵箱：zhangyb@gdou.edu.cn