煙臺套子灣海域秋季浮游植物群落的初步研究

寧璇璇，紀靈，王剛，夏炳訓，丁琳

（國家海洋局煙臺海洋環境監測中心站，山東 煙臺 264006)

煙臺套子灣海域秋季浮游植物群落的初步研究

寧璇璇，紀靈，王剛，夏炳訓，丁琳

（國家海洋局煙臺海洋環境監測中心站，山東 煙臺 264006)

根據2010年11月的調查數據，對套子灣海域浮游植物的群落結構進行了初步研究。共鑒定浮游植物3門24屬43種，主要為溫帶近岸性和廣布性種。其中，硅藻門20屬35種，占總種數的81.40%，以圓篩藻屬（Coscinodiscus） 和角毛藻屬（Chaetoceros）的種類為主；甲藻類3屬7種，占總種數的16.28%，由角藻屬（Ceratium）、多甲藻屬（Peridinium）及夜光藻（Noctiluca scintillans）組成；金藻門只有小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）1種。浮游植物細胞豐度的平面分布主要由浮游硅藻的分布決定，其高值區位于套子灣北部灣口和西北部區域。多樣性分析表明，該海域浮游植物群落結構比較穩定。聚類分析發現浮游植物基本可歸為4大類群，不同群落類型間的組成呈顯著性差異。

浮游植物；群落結構；套子灣

浮游植物作為海洋生態系統中最主要的初級生產者，構成了海洋食物鏈的起點，研究特定海域的浮游植物群落結構是了解該海區海洋生態系統結構的基礎[1-2]。套子灣位于山東半島北部，煙臺市區之西，呈“耳”形鑲嵌于海岸，曾是我國著名的煙威漁場[3]。近年來，由于人為過度開發已對該海域的海洋生態系統造成了較大擾動。本文根據2010年 11月套子灣海域的調查數據，對浮游植物的種類組成、數量分布、物種多樣性等群落結構特征進行分析，以期為套子灣海域生態系統的生產潛力評價、養殖容量評估以及海洋環境的保護提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 調查區域與方法

調查海區位于煙臺開發區套子灣海域，共布設14個采樣站位（圖1），取樣時間為2010年11月。采樣方法按照《海洋監測規范》[4]進行，使用淺水Ⅲ型浮游生物網，在每個站位自底至表進行垂直拖網采樣。采用個體顯微鑒定計數法，確定各站位浮游植物種類組成和個體密度。

圖1 套子灣近海浮游植物調查站位圖Fig. 1 Phytoplankton sampling stations in Taozi Bay

1.2 數據分析

物種多樣性指數的計算采用 Shannon-Winner指數：H’=-∑Pilog2；物種豐富度采用 Margalef指數：D=（S-1）/log2N[6]；均勻度采用Pielou指數：J= H’/log2S[7]；優勢種優勢度的計算公式為：Y=(ni/N)×fi。其中，S為樣品中的種類總數，N 為所有種類的總個體數，ni為第 i種的總個體數，fi為該種在各樣品中出現的頻率，Pi為第i種的個體數與樣品中總個體數的比值（ni/N）。

進行群落結構分析時，為減少機會種對群落結構的干擾，需去掉總體中相對豐度小于1 %的物種，但保留其中在任一站位相對豐度大于3 %的物種。原始的豐度數據經四次方根轉化和標準化后，以Bray-Curtis相似性系數為基礎構建相似性矩陣，進行Cluster聚類，通過樹枝圖來表示群落結構[8]。非度量MDS標序按照樣品間的非相似性等級順序將樣品排放在標序圖中，通過壓力系數（stress）的范圍判斷分析結果的可用性。若stress＜0.2，認為分類結果具有一定意義[9]。在聚類分析基礎上，應用單因子相似性分析ANOSIM （Analysis of similarities）檢驗各聚類組間種類組成的差異顯著性。用SIMPER（similarity percentage program）分析計算各種類對樣本組內相似性和組間差異性平均貢獻率。

數據的統計分析全部使用SPSS 15.0軟件，平面分布圖用SURFER 7.0軟件繪制，群落結構分析使用PRIMER 6.0軟件完成。

2 結果和討論

2.1 種類組成特征

本次調查共鑒定到浮游植物3門24屬43種（不包括未定名種），其中硅藻類20屬35種，占總種數的81.40%；甲藻類3屬7種，占總種數的16.28%；金藻門1屬1種，占2.32%。

硅藻門以圓篩藻屬（Coscinodiscus）的種類數量為最多，達10種，占硅藻總種數的28.57%，主要種類為星臍圓篩藻（Coscinodiscu asteromphalus）、虹彩圓篩藻（Coscinodiscus oculus iridis）等；其次為角毛藻屬（Chaetoceros），數量達6種，占硅藻總種數的17.14%，主要種類為卡氏角毛藻（Chaetoceros castracanei）、密連角毛藻（Chaetoceros densus）等；菱形藻屬（Nitzschia）和根管藻屬（Rhizosolenia）也占有一定的比例，分別為11.43%和6.67%。甲藻由角藻屬（Ceratium）、多甲藻屬（Peridinium）及夜光藻（Noctiluca scintillans）組成，金藻門只有小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）1種，在個別站位有出現。

調查海區浮游植物的生態類型以溫帶或廣溫近岸性物種和廣布種為主，少數為大洋性種和底棲性種[10]。根據其生態特征大致可分為：①溫帶或廣溫近岸種，如卡氏角毛藻、布氏雙尾藻、日本星桿藻、尖刺擬菱形藻等；②廣溫廣鹽的廣布種，如星臍圓篩藻、剛毛根管藻等；③遠洋性種類，如密連角毛藻、虹彩圓篩藻等；④沿岸性底棲種類，如新月菱形藻，詳見表1。

圖2 浮游植物（A）及硅藻（B）細胞豐度的平面分布Fig. 2 Horizontal distribution of phytoplankton (A) and diatom (B) in the survey area

表1 調查區域浮游植物種類組成Tab. 1 Species composition of phytoplankton in the survey area

將優勢度Y≥0.006的浮游植物定為優勢種，在秋季套子灣浮游植物群落中，圓篩藻屬和角毛藻屬的優勢種類地位很明顯，主要優勢種類有星臍圓篩藻、虹彩圓篩藻、卡氏角毛藻和圓篩藻屬、角毛藻屬的未鑒定種類；布氏雙尾藻（Ditylum brightwellii）和中華盒形藻（Biddulphia sinensis）也是本次調查的優勢種；此外，由于硅藻總數量較少，使得具槽直鏈藻（Melosira sulcata var. sulcata）、尖刺擬菱形藻（Pseudo nitzschia pungens）的優勢地位顯現出來。甲藻門的夜光藻和三角角藻（Ceratium tripos）的出現頻率很高，分別達到78.57%和57.14%，雖然在整個浮游植物群落中沒有占據優勢地位，但是它們在甲藻中占主導地位，而且由于均為赤潮種，對它們的監測還是十分必要的（表2）。上述浮游植物優勢物種均為套子灣秋季的本地種(autochthonous species)，在近年來的多次調查中均有發現。

表2 調查海域浮游植物優勢種及優勢度Tab. 2 Dominant species and predominance of phytoplankton in the survey area

據《中國海灣志》記載[3]：套子灣11月浮游植物細胞平均密度在77×104個/m3，優勢種以圓篩藻屬，三角角藻廣鹽變種和根管藻屬等為主。對比可以看出，本次調查的細胞數量遠低于歷史背景值，但優勢種類變化不大，群落優勢種組成相對保守。

2.3 群落多樣性分析

調查區域浮游植物的多樣性指數介于 1.73～3.26，平均值為2.76；豐富度指數的范圍介于0.30～0.74，平均值為 0.62；群落均勻度指數的范圍介于0.45～0.89，平均值是 0.74。多樣性指數最低值出現在9號站，該站物種數量達14種，但具槽直鏈藻占據了該站細胞總數的69.07%。豐富度指數最低值為 4號站，該站僅出現了7種浮游植物。香農-威納多樣性指數、豐富度指數、均勻度的平面分布參見圖3。

圖3 浮游植物群落多樣性指數H’（A）、豐度D（B）和均勻度J（C）的平面分布Fig. 3 Horizontal distribution of diversity index of phytoplankton community at the stations. A. Shannon-Winner index (A); B. Margalef index (B); C. Pielou index (C)

浮游植物群落3大參數可以在一定程度上作為環境質量評價的依據之一[11]。實際應用中，常以Shannon-Winner多樣性指數＜1、Pielou均勻度指數＜0.3作為群落多樣性較差的標準進行綜合評價[12]。在2010年11月的套子灣調查中，14個站位各指數的平均值均高于標準值，表明秋季套子灣海域的浮游植物多樣性和種豐富度較好，群落結構也比較穩定。

2.4 聚類分析

對14個站位的浮游植物數據進行Cluster聚類和MDS標序分析，并將MDS排序結果與Cluster分析結果疊加（圖4）。MDS分析的壓力系數為0.13，結果有一定參考價值。Cluster結果以63%的群落結構相似性來劃分，14個樣本可分為4組。其中類群I是由2、9、14、7、10、12、1和13站點組成的，類群II由4和5站點組成，類群Ⅲ由8、3和6站點組成，11站點單獨構成了類群Ⅳ。通過對4個聚類組進行相似性分析檢驗（ANOSIM），表明不同群落類型之間浮游植物組成呈顯著性差異（global R=0.927，P (significance level%)=0.1% ＜0.05）。

圖4 浮游植物群落結構聚類樹枝圖（左）和非參數變量標序（MDS，壓力系數=0.13)（右）Fig. 4 Cluster dendrogram (left) and two-dimensional MDS (right) of phytoplankton community

根據調查站位浮游植物的豐度矩陣，用SIMPER分析找出表征群落特征的物種。結果顯示，I組組內平均相似性為71.73%，對組內平均相似性貢獻率超過5%的有6種；Ⅱ組組內平均相似性為67.43%，對組內平均相似性貢獻率超過 5%的有 4種；Ⅲ組組內平均相似性為67.04%，對組內平均相似性貢獻率超過5%的有5種；由于Ⅳ組僅有一個站位，無法進行組內分析。表3列出了本次調查對組內平均相似性貢獻占 5%以上的種類及其貢獻百分比。

表3 各聚類組內的典型種及對組內平均相似性的貢獻Tab. 3 Typifying species for different groups and their percentage contributions to the average within-group similarity

3 結 論

通過對套子灣 2010年秋季浮游植物群落特征的分析發現：

（1）秋季套子灣浮游植物具有以硅藻為主、甲藻為次的基本結構特征，其種類組成的生態類型是以溫帶或廣溫近岸性物種和廣布種為主，少數為大洋性種和底棲性種。

（2）浮游植物數量介于3.09～24.75×104個/m3之間，平均值為9.25×104個/m3，秋季套子灣細胞豐度的平面分布主要由浮游硅藻的分布所決定。與20世紀80年代歷史資料相比，網采浮游植物細胞數量呈下降趨勢。

（3）主要種類組成為硅藻門的圓篩藻屬、角毛藻屬、菱形藻屬、根管藻屬甲藻的角藻屬、多甲藻屬及夜光藻等種類。優勢度Y≥0.006的優勢種有星臍圓篩藻、虹彩圓篩藻、卡氏角毛藻、圓篩藻屬和角毛藻屬的未鑒定種、具槽直鏈藻、布氏雙尾藻、中華盒形藻和尖刺擬菱形藻。

（4）多樣性初步分析表明，秋季套子灣海域的浮游植物群落結構比較穩定。

（5）通過聚類分析，調查期間套子灣浮游植物基本可以分為4個類群，不同群落類型間的組成呈顯著性差異。致謝：特別感謝中國科學院煙臺海岸帶研究所韓慶喜博士在數據分析方面給予的指導。

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[3] 中國海灣志編纂委員會. 中國海灣志-第三分冊： 山東半島北部和東部海灣 [M]. 北京： 海洋出版社, 1991.

[4] 國家質量技術監督局. GB 17378.7-2007海洋監測規范（第7部分）： 近海污染生態調查和生物監測 [S]. 北京： 中國標準出版社, 2007.

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[7] Pielou E C. An Introduction to Mathematical Ecology [M]. New York： Wiley-Interscience, 1969.

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[10] 楊世民, 董樹剛. 中國海域常見浮游硅藻圖譜 [M]. 青島： 中國海洋大學出版社, 2006.

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A preliminary study on phytoplankton community of Yantai Taozi Bay in autumn

NING Xuan-xuan, JI Ling, WANG Gang, XIA Bing-xun, DING Lin

(Yantai Oceanic Environmental Monitoring Central Station of State Oceanic Administration, Yantai 264006, China)

Features of phytoplankton community were studied, based on the survey data of Taozi Bay in autumn, 2010.The results showed that 43 phytoplankton species were identified altogether, belonging to 3 phyla with 24 genera, in which 81.40% were Bacillariophyta and 16.28% were Dinophyta. In Bacillariophyta, Coscinodiscus and Chaetoceros were the dominant groups in terms of species number while Dinophyta was composed of Ceratium, Peridinium and Noctiluca scintillans. In Chrysophta, only Dictyocha fibula was identified. The horizontal distribution of phytoplankton was mainly determined by the diatom distribution pattern. It was high in the north and northwest of Taozi Bay.Analysis of Shannon-Wiener index, Margalef index and Pielou index showed the community structure was stable. The species at 14 stations were grouped into four ecotypes with cluster analysis, and One-Way ANOSIM test of four cruises revealed significant differences in both global and for pairwise test.

phytoplankton; community structure; Taozi Bay

Q948.1

A

1001-6932(2011)04-0425-05

2010-01-07；

2011-03-14

國家海洋局北海分局2010年海洋科技項目（2010B07）。

寧璇璇（1983--），女，碩士，助理工程師，主要從事海洋環境監測與評價工作。電子郵箱：ningxx05@163.com。