烟台套子湾海域秋季浮游植物群落的初步研究

宁璇璇，纪灵，王刚，夏炳训，丁琳

（国家海洋局烟台海洋环境监测中心站，山东 烟台 264006)

烟台套子湾海域秋季浮游植物群落的初步研究

宁璇璇，纪灵，王刚，夏炳训，丁琳

（国家海洋局烟台海洋环境监测中心站，山东 烟台 264006)

根据2010年11月的调查数据，对套子湾海域浮游植物的群落结构进行了初步研究。共鉴定浮游植物3门24属43种，主要为温带近岸性和广布性种。其中，硅藻门20属35种，占总种数的81.40%，以圆筛藻属（Coscinodiscus） 和角毛藻属（Chaetoceros）的种类为主；甲藻类3属7种，占总种数的16.28%，由角藻属（Ceratium）、多甲藻属（Peridinium）及夜光藻（Noctiluca scintillans）组成；金藻门只有小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）1种。浮游植物细胞丰度的平面分布主要由浮游硅藻的分布决定，其高值区位于套子湾北部湾口和西北部区域。多样性分析表明，该海域浮游植物群落结构比较稳定。聚类分析发现浮游植物基本可归为4大类群，不同群落类型间的组成呈显著性差异。

浮游植物；群落结构；套子湾

浮游植物作为海洋生态系统中最主要的初级生产者，构成了海洋食物链的起点，研究特定海域的浮游植物群落结构是了解该海区海洋生态系统结构的基础[1-2]。套子湾位于山东半岛北部，烟台市区之西，呈“耳”形镶嵌于海岸，曾是我国著名的烟威渔场[3]。近年来，由于人为过度开发已对该海域的海洋生态系统造成了较大扰动。本文根据2010年 11月套子湾海域的调查数据，对浮游植物的种类组成、数量分布、物种多样性等群落结构特征进行分析，以期为套子湾海域生态系统的生产潜力评价、养殖容量评估以及海洋环境的保护提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 调查区域与方法

调查海区位于烟台开发区套子湾海域，共布设14个采样站位（图1），取样时间为2010年11月。采样方法按照《海洋监测规范》[4]进行，使用浅水Ⅲ型浮游生物网，在每个站位自底至表进行垂直拖网采样。采用个体显微鉴定计数法，确定各站位浮游植物种类组成和个体密度。

图1 套子湾近海浮游植物调查站位图Fig. 1 Phytoplankton sampling stations in Taozi Bay

1.2 数据分析

物种多样性指数的计算采用 Shannon-Winner指数：H’=-∑Pilog2；物种丰富度采用 Margalef指数：D=（S-1）/log2N[6]；均匀度采用Pielou指数：J= H’/log2S[7]；优势种优势度的计算公式为：Y=(ni/N)×fi。其中，S为样品中的种类总数，N 为所有种类的总个体数，ni为第 i种的总个体数，fi为该种在各样品中出现的频率，Pi为第i种的个体数与样品中总个体数的比值（ni/N）。

进行群落结构分析时，为减少机会种对群落结构的干扰，需去掉总体中相对丰度小于1 %的物种，但保留其中在任一站位相对丰度大于3 %的物种。原始的丰度数据经四次方根转化和标准化后，以Bray-Curtis相似性系数为基础构建相似性矩阵，进行Cluster聚类，通过树枝图来表示群落结构[8]。非度量MDS标序按照样品间的非相似性等级顺序将样品排放在标序图中，通过压力系数（stress）的范围判断分析结果的可用性。若stress＜0.2，认为分类结果具有一定意义[9]。在聚类分析基础上，应用单因子相似性分析ANOSIM （Analysis of similarities）检验各聚类组间种类组成的差异显著性。用SIMPER（similarity percentage program）分析计算各种类对样本组内相似性和组间差异性平均贡献率。

数据的统计分析全部使用SPSS 15.0软件，平面分布图用SURFER 7.0软件绘制，群落结构分析使用PRIMER 6.0软件完成。

2 结果和讨论

2.1 种类组成特征

本次调查共鉴定到浮游植物3门24属43种（不包括未定名种），其中硅藻类20属35种，占总种数的81.40%；甲藻类3属7种，占总种数的16.28%；金藻门1属1种，占2.32%。

硅藻门以圆筛藻属（Coscinodiscus）的种类数量为最多，达10种，占硅藻总种数的28.57%，主要种类为星脐圆筛藻（Coscinodiscu asteromphalus）、虹彩圆筛藻（Coscinodiscus oculus iridis）等；其次为角毛藻属（Chaetoceros），数量达6种，占硅藻总种数的17.14%，主要种类为卡氏角毛藻（Chaetoceros castracanei）、密连角毛藻（Chaetoceros densus）等；菱形藻属（Nitzschia）和根管藻属（Rhizosolenia）也占有一定的比例，分别为11.43%和6.67%。甲藻由角藻属（Ceratium）、多甲藻属（Peridinium）及夜光藻（Noctiluca scintillans）组成，金藻门只有小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）1种，在个别站位有出现。

调查海区浮游植物的生态类型以温带或广温近岸性物种和广布种为主，少数为大洋性种和底栖性种[10]。根据其生态特征大致可分为：①温带或广温近岸种，如卡氏角毛藻、布氏双尾藻、日本星杆藻、尖刺拟菱形藻等；②广温广盐的广布种，如星脐圆筛藻、刚毛根管藻等；③远洋性种类，如密连角毛藻、虹彩圆筛藻等；④沿岸性底栖种类，如新月菱形藻，详见表1。

图2 浮游植物（A）及硅藻（B）细胞丰度的平面分布Fig. 2 Horizontal distribution of phytoplankton (A) and diatom (B) in the survey area

表1 调查区域浮游植物种类组成Tab. 1 Species composition of phytoplankton in the survey area

将优势度Y≥0.006的浮游植物定为优势种，在秋季套子湾浮游植物群落中，圆筛藻属和角毛藻属的优势种类地位很明显，主要优势种类有星脐圆筛藻、虹彩圆筛藻、卡氏角毛藻和圆筛藻属、角毛藻属的未鉴定种类；布氏双尾藻（Ditylum brightwellii）和中华盒形藻（Biddulphia sinensis）也是本次调查的优势种；此外，由于硅藻总数量较少，使得具槽直链藻（Melosira sulcata var. sulcata）、尖刺拟菱形藻（Pseudo nitzschia pungens）的优势地位显现出来。甲藻门的夜光藻和三角角藻（Ceratium tripos）的出现频率很高，分别达到78.57%和57.14%，虽然在整个浮游植物群落中没有占据优势地位，但是它们在甲藻中占主导地位，而且由于均为赤潮种，对它们的监测还是十分必要的（表2）。上述浮游植物优势物种均为套子湾秋季的本地种(autochthonous species)，在近年来的多次调查中均有发现。

表2 调查海域浮游植物优势种及优势度Tab. 2 Dominant species and predominance of phytoplankton in the survey area

据《中国海湾志》记载[3]：套子湾11月浮游植物细胞平均密度在77×104个/m3，优势种以圆筛藻属，三角角藻广盐变种和根管藻属等为主。对比可以看出，本次调查的细胞数量远低于历史背景值，但优势种类变化不大，群落优势种组成相对保守。

2.3 群落多样性分析

调查区域浮游植物的多样性指数介于 1.73～3.26，平均值为2.76；丰富度指数的范围介于0.30～0.74，平均值为 0.62；群落均匀度指数的范围介于0.45～0.89，平均值是 0.74。多样性指数最低值出现在9号站，该站物种数量达14种，但具槽直链藻占据了该站细胞总数的69.07%。丰富度指数最低值为 4号站，该站仅出现了7种浮游植物。香农-威纳多样性指数、丰富度指数、均匀度的平面分布参见图3。

图3 浮游植物群落多样性指数H’（A）、丰度D（B）和均匀度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大参数可以在一定程度上作为环境质量评价的依据之一[11]。实际应用中，常以Shannon-Winner多样性指数＜1、Pielou均匀度指数＜0.3作为群落多样性较差的标准进行综合评价[12]。在2010年11月的套子湾调查中，14个站位各指数的平均值均高于标准值，表明秋季套子湾海域的浮游植物多样性和种丰富度较好，群落结构也比较稳定。

2.4 聚类分析

对14个站位的浮游植物数据进行Cluster聚类和MDS标序分析，并将MDS排序结果与Cluster分析结果叠加（图4）。MDS分析的压力系数为0.13，结果有一定参考价值。Cluster结果以63%的群落结构相似性来划分，14个样本可分为4组。其中类群I是由2、9、14、7、10、12、1和13站点组成的，类群II由4和5站点组成，类群Ⅲ由8、3和6站点组成，11站点单独构成了类群Ⅳ。通过对4个聚类组进行相似性分析检验（ANOSIM），表明不同群落类型之间浮游植物组成呈显著性差异（global R=0.927，P (significance level%)=0.1% ＜0.05）。

图4 浮游植物群落结构聚类树枝图（左）和非参数变量标序（MDS，压力系数=0.13)（右）Fig. 4 Cluster dendrogram (left) and two-dimensional MDS (right) of phytoplankton community

根据调查站位浮游植物的丰度矩阵，用SIMPER分析找出表征群落特征的物种。结果显示，I组组内平均相似性为71.73%，对组内平均相似性贡献率超过5%的有6种；Ⅱ组组内平均相似性为67.43%，对组内平均相似性贡献率超过 5%的有 4种；Ⅲ组组内平均相似性为67.04%，对组内平均相似性贡献率超过5%的有5种；由于Ⅳ组仅有一个站位，无法进行组内分析。表3列出了本次调查对组内平均相似性贡献占 5%以上的种类及其贡献百分比。

表3 各聚类组内的典型种及对组内平均相似性的贡献Tab. 3 Typifying species for different groups and their percentage contributions to the average within-group similarity

3 结 论

通过对套子湾 2010年秋季浮游植物群落特征的分析发现：

（1）秋季套子湾浮游植物具有以硅藻为主、甲藻为次的基本结构特征，其种类组成的生态类型是以温带或广温近岸性物种和广布种为主，少数为大洋性种和底栖性种。

（2）浮游植物数量介于3.09～24.75×104个/m3之间，平均值为9.25×104个/m3，秋季套子湾细胞丰度的平面分布主要由浮游硅藻的分布所决定。与20世纪80年代历史资料相比，网采浮游植物细胞数量呈下降趋势。

（3）主要种类组成为硅藻门的圆筛藻属、角毛藻属、菱形藻属、根管藻属甲藻的角藻属、多甲藻属及夜光藻等种类。优势度Y≥0.006的优势种有星脐圆筛藻、虹彩圆筛藻、卡氏角毛藻、圆筛藻属和角毛藻属的未鉴定种、具槽直链藻、布氏双尾藻、中华盒形藻和尖刺拟菱形藻。

（4）多样性初步分析表明，秋季套子湾海域的浮游植物群落结构比较稳定。

（5）通过聚类分析，调查期间套子湾浮游植物基本可以分为4个类群，不同群落类型间的组成呈显著性差异。致谢：特别感谢中国科学院烟台海岸带研究所韩庆喜博士在数据分析方面给予的指导。

[1] Lalli C M, Parsons T R. Biological oceanography： An Introduction[M]. New York： Pergamon Press, 1993.

[2] 何青, 孙军, 栾青杉, 等. 长江口及其邻近水域冬季浮游植物群集 [J]. 应用生态学报, 2007,18(11)： 2559-2566.

[3] 中国海湾志编纂委员会. 中国海湾志-第三分册： 山东半岛北部和东部海湾 [M]. 北京： 海洋出版社, 1991.

[4] 国家质量技术监督局. GB 17378.7-2007海洋监测规范（第7部分）： 近海污染生态调查和生物监测 [S]. 北京： 中国标准出版社, 2007.

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

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[12] 马建新, 郑振虎, 李云平, 等. 莱州湾浮游植物分布特征 [J]. 海洋湖沼通报, 2002, 4： 64-67.

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

国家海洋局北海分局2010年海洋科技项目（2010B07）。

宁璇璇（1983--），女，硕士，助理工程师，主要从事海洋环境监测与评价工作。电子邮箱：ningxx05@163.com。