金塘岛海域叶绿素a的分布及其与环境因子关系研究

金衍健 李子孟 朱剑等

摘要[目的]研究金塘岛海域叶绿素a（Chla）的分布及其与环境因子的关系。[方法]2013年5月（春季）和10月（秋季）对金塘岛海域分别进行调查取样，分析了该海域Chla和SS的时空分布特征，及其与水温、盐度、pH、DO、COD、营养盐等主要环境因子的相关关系。[结果]春季Chla含量在0.011～0.915 μg/L之间变化，平均含量为0.551 μg/L；SS含量在58.8～1 186.0 mg/L之间变化，平均含量为488 mg/L。秋季Chla含量在0.316～1.246 μg/L之间变化，平均含量为0.701 μg/L；SS含量在372～1 628 mg/L之间变化，平均含量为881 mg/L。金塘岛海域春季Chla含量与环境因子并不存在极显著的相关性，春季SS含量虽然与Chla含量不存在显著性相关，但也具有一定的相关性（r=-0.474，n=12）。秋季Chla含量与pH（r=-0.582， n=12， P<0.05）、SS（r=0.596， n=12， P<0.05）之间具有显著相关性。[结论]该研究可为金塘岛海域的生态监测、评价提供依据，也可为该海域海洋资源可持续利用和发展提供科学依据。

关键词金塘岛；叶绿素a；SS；环境因子

中图分类号S181.3文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）31-236-03

The Distribution of Chla and the Relationship with Environmental Factors in the Sea Region of Jintang Island

JIN Yanjian， LI Zimeng， ZHU Jian et al

（Key Research Station of Fisheries Resources of Main Fishing Ground， Ministry of Agriculture， Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang， Zhoushan， Zhejiang 316021）

Abstract [Objective] The research aimed to study the distribution of Chla and the relationship with environmental factors in the sea region of Jintang Island. [Method] The distribution of Chla and SS， the correlation between Chla and environmental factors （water temperature， salinity， pH， DO， COD and nutrient） in the sea region of Jintang Island were analyzed through spring and autumn survey in 2013. [Result] The Chla content varied between 0.011 and 0.915 μg/L with the mean value of 0.551 μg/L， while the SS content varied between 58.8 and 1 186.0 mg/L with the mean value of 488 mg/L in spring. The Chla content varied between 0.316 and 1.246 μg/L with the mean value of 0.701 μg/L， while the SS content varied between 372 and 1 628 mg/L with the mean value of 881 mg/L in autumn. The correlation analysis showed that there was no significant correlations between Chla and environmental factors in spring， but there was a certain correlation with SS （r=-0.474，n=12）. However， there were significant correlations with pH （r=-0.582， n=12， P<0.05） and SS （r=0.596， n=12， P<0.05） in autumn. [Conclusion] The research could provide basis for ecological monitoring and evaluation， sustainable utilization and development of marine resources in the sea region.

Key words Jintang Island； Chla； SS； Environmental factors

金塘島是舟山群岛中的第四大岛，与舟山本岛仅一水之隔，全岛面积为76 km2，东与舟山本岛最近岸距6.25 km，南与宁波北仑港相隔仅3.5 km。金塘岛附近海域总体呈南北走向延伸，地处长江口、 杭州湾南部，紧邻甬江入海口，受地表径流来水影响较大[1]。

浮游植物是海洋生态系统最主要的初级生产者，也是整个海洋食物链的起点和生物地化循环的重要环节[2]。海域叶绿素a（Chla）的浓度变化受到水温、光照、盐度、营养盐以及浮游动物摄食等多个环境和生物因素的影响，是开展生态系统研究的基础。Chla含量不仅是研究浮游植物生物量、时空分布和动态变化的主要指标，同时也反映了整个生态系统的营养盐分布、生态系统健康状态以及动态变化[3]。

笔者通过2013 年5 月（春季）和10 月（秋季）对金塘岛周围海域分别进行调查取样，研究该金塘岛周围海域的Chla、理化因子及营养盐，为该海域的生态监测、评价提供依据，也为该海域海洋资源可持续利用和发展提供科学依据。

1材料与方法

1.1站位布设与取样方法

2013 年春季（5 月）和秋季（10 月）对金塘岛海域Chla、环境因子等多方面进行综合调查。共布设12个Chla调查站位，具体调查位置如图1。样品采集和分析方法按《海洋调查规范》进行[4-5]。

1.2数据处理Chla含量等值线由Golden Software Surfer 8.0 生成。为了消除数据极差影响，更好地反映Chla与其他参数间的关系，在对Chla含量取自然对数后由统计软件SPSS 19.0进行数据分析。Chla与主要环境因子（水温、盐度、pH、DO 和COD）和营养盐的分析采用Pearson 积矩相关分析（两尾） 进行数据处理。

2结果与分析

2.1金塘岛海域Chla和SS平面分布特征

春季金塘岛海域Chla含量在0.011～0.915 μg/L之间变化，平均含量为0.551 μg/L，最高值出现在S12和S14站，含量为0.915 μg/L，次高值出现在S11站，含量为0.902 μg/L，最低值出现在S05和S06站，含量为0.011 μg/L。春季金塘岛海域SS含量在58.8～1 186.0 mg/L之间变化，平均含量为488.0 mg/L，最高值出现在S10站，含量为1 186.0 mg/L，次高值出现在S05站，含量为953.0 mg/L，最低值出现在S19站，含量为58.8 mg/L。秋季金塘岛海域Chla含量在0.316～1246 μg/L之间变化，平均含量为0.701 μg/L，最高值出现在S19站，含量为1.246 μg/L，次高点出现在S17站，含量为1.087 μg/L，最低值为0.316 μg/L，出现在S06站。秋季金塘岛海域SS含量在372～1 628 mg/L之间变化，平均含量为881 mg/L，最高值出现在S12站，含量为1 628 mg/L，次高点出现在S14站，含量为1 450 mg/L，最低值为372 mg/L，出现在S04站。

由图2～3可见Chla和SS含量平面分布的不均匀性。金塘岛海域春季Chla呈现明显的北高中低的分布规律，在站位S11和S14以北海域Chla呈现高含量分布，低值主要出现在内陆河流入海口与金塘岛之间海域，即S05和S06站位。春季SS在站位S05和S10对比其他海域呈现明显的高含量分布。秋季Chla在金塘岛的东边和西边海域分布差异较大，高值明显出现在东部海域，金塘岛与舟山本岛之间海域（站位S19），低值出现海域与春季类似，即S05和S06站位。秋季SS在东北海域对比其他海域呈现明显的高含量分布，即S14站位。说明Chla和SS的平面分布明显相关。虽然季节性变化适合整个调查海域，但这种季节性差异在不同区域的变化幅度显著不同。金塘岛北部和东部海域Chla和SS的季节性变化较大，其他海域变化幅度则较小。

2.2Chla含量变化与环境因子的相关性

由表1可见，金塘岛海域Chla的含量与水温、盐度、pH、DO、 COD、SS、无机氮、磷酸盐之间，随着季节的变化而有不同的相关关系。在春季，Chla含量与COD和SS含量存在一定的相关性，但没有显著相关性（r1=-0.423，r2=-0.474，n=12）。在秋季，Chla含量与pH、SS之间具有显著相关性，相关系数分别为-0.582（n=12，P<0.05）和0.596（n=12，P<0.05）（图4），与盐度和无机氮含量存在一定的相关性，但没有显著相关性（r1=0.441，r2=0.484，n=12）。

在春、秋两季，Chla与盐度的相关性都不显著，相关系数分别为0.137和0.441。事实上，海水盐度变化主要体现了沿岸河流入海的影响。入海河流带来大量的陆源营养盐，海区盐度变化与Chla的关系主要反映了近岸海域生态环境差异尤其是营养盐来源对浮游植物的影响，而非盐度本身对浮游植物生理效应的直接影响[6]。

在春、秋两季，Chla与无机氮的相关性系数分别为0.167和0.484，与盐度的相关性系数具有相似性；与磷酸盐的相关性系数分别为0.042和0.046，均不具有顯著相关性。春季金塘岛海域平均无机氮含量为1.251 mg/L，平均磷酸盐含量为0.313 mg/L；秋季金塘岛海域平均无机氮含量为0734 mg/L，平均磷酸盐含量为0.020 mg/L。浮游植物吸收无机氮的半饱和常数为0.112 mg/L，磷酸盐的半饱和常数为0.018 mg/L，春秋两季金塘岛海域因营养盐超过浮游植物的营养盐半饱和浓度而不成为限制因子[7]。

在春季，Chla与SS的相关性系数为-0.474，说明Chla与SS呈现一定的负相关性但不显著。在高浊度的沿海或河口地区，光照往往在控制浮游植物光合作用中扮演重要角色[8-9]。在水体悬浮物浓度较低的区域，Chla含量与悬浮物含量没有明显的相关性，但在浑浊水体中，水体中的各种悬浮颗粒物直接影响光在水体中的垂直分布，并附着于浮游植物，增加了其细胞外扩散层厚度，降低了溶解无机碳的供应，从而影响浮游植物的生长、繁殖与分布[ 10-11] 。由图2明显可见，在SS含量高海域对应的Chla含量较低。同该研究春季的研究结果类似，浮游植物生物量和初级生产力向浊度较高的方向降低的现象在其他近海地区被广泛观测到[12]。尽管这些地区营养盐含量丰富，但较高的悬浮物浓度使光照成为浮游植物光合作用和生长速率的主要影响限制因子[12-13]。在秋季，Chla与SS的相关性系数为0.596（P<0.05），说明Chla与SS呈现显著的正相关，与春季分析结果相反，还需要进一步的研究说明。

在春、秋两季，Chla含量与水温关系不明显（r1=0.013，r2=-0.177，n=12），说明水温不是表层浮游植物的限制因子[14]。Chla含量与盐度之间呈正相关，但不显著（r1=0.137，r2=0.447，n=12）。同样的，Chla含量与DO、COD之间的相关性都不显著。但在秋季，Chla含量与pH之间具有显著相关性（r=-0.582，n=12，P<0.05）。

3结论

通过2013 年5 月（春季）和10 月（秋季）对金塘岛海域分别进行调查取样，分析了该海域Chla和SS的时空分布特征，及其与水温、盐度、pH、DO、COD、营养盐等主要环境因子的相关关系分析，得到以下结论：

（1）在春、秋两季，金塘岛海域Chla和SS含量平面分布不均匀，虽然季节性变化适合整个调查海域，但这种季节性差异在不同区域的变化幅度显著不同。金塘岛北部和东部海域Chla和SS的季节性变化较大，其他海域变化幅度则较小。春季Chla呈现明显的北高中低的分布规律，与SS的分布呈现一定的负相关。秋季Chla高值明显出现在东部海域，与SS的分布呈现一定的正相关。

（2）在春季，Chla含量與COD和SS含量存在一定的相关性，但没有显著相关性。在秋季，Chla含量与pH、SS之间具有显著相关性，相关系数分别为-0.582和0.596，与盐度和无机氮含量存在一定的相关性，但没有显著相关性。水动力过程、温度、光照、营养盐来源以及摄食等各因素以及它们之间的相互作用共同影响浮游植物的光合作用效率和生长速率，决定了浮游植物生物量、群落结构及其空间分布的变化[13]。要确定金塘岛海域不同季节Chla含量的限制因素还需要进一步的研究。

安徽农业科学2015年

参考文献

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