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Study on characteristics of phytoplankton community in Guangzhou segment of the Pearl River Estuary

珠江口广州段浮游植物群落特征研究


2008~2010年对珠江口广州段浮游植物进行了12个航次现场调查,共鉴定出浮游植物185种。中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和颗粒直链藻(Melosira granulate)及其最窄变种(Melosira granulate v.angustissima)为主要优势种,并有明显的季节演替现象。调查期间,珠江口广州段浮游植物细胞数的平均值为5.51×105cells/L,且浮游植物细胞数量存在年间变化。通过比较各年的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度年均值,结果表明,2010年的生态环境较2008年和2009年好,浮游植物群落结构较稳定。经相关性分析,磷酸盐为调查河口区浮游植物生长繁殖主要影响因子。

Twelve cruises of phytoplankton survey were made in Guangzhou segment of the Pearl River estuary in 2008-2010.And 185 species of phytoplankton were indentified during the survey period.The dominant species were Skeletonema costatum and Melosira granulate & Melosira granulate v.angustissima,and they changed with an obvious seasonal succession.During the survey period,the average cell number of phytoplankton in Guangzhou segment of the Pearl River estuary was 5.51×105cells/L,and there were variation ranges among the yearly mean cell number.Through comparing the yearly mean Shannon-Wiener biodiversity index and Pielou evenness index of 2008,2009 and 2010,it was concluded that the eco-environment quality in 2010 was better than it in 2008 and 2009,and the phytoplankton community structure was more stable.After correlation analyzing,the result showed that the concentration of PO43--P was the main influence factors of the growth of phytoplankton in the survey estuary.


全 文 : 珠江口广州段浮游植物群落特征研究

冯洁娉 1,姜胜 1,乔永民 2,*,李万霞 1,关歆 1,冯佳和 1
1.广州市海洋与渔业环境监测中心,广州 510235
2.暨南大学水生生物研究所,广州 510632

【摘要】2008~2010年对珠江口广州段浮游植物进行了12个航次现场调查,共鉴定出浮游植物185种。中肋骨条藻(Skeletonema
costatum)和颗粒直链藻(Melosira granulate)及其最窄变种(Melosira granulate v. angustissima)为主要优势种,并有明显的季
节演替现象。调查期间,珠江口广州段浮游植物细胞数的平均值为5.51×105 cells/L,且浮游植物细胞数量存在年间变化。通过
比较各年的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度年均值,结果表明,2010年的生态环境较2008年和2009年好,浮游植物群
落结构较稳定。经相关性分析,磷酸盐为调查河口区浮游植物生长繁殖主要影响因子。

关键词:浮游植物;种类组成;群落多样性;环境因子;珠江口
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2012.03.010 中图分类号:S963.21 文献标识码:A 文章编号:1008-8873(2012)03-284-05

Study on characteristics of phytoplankton community in Guangzhou segment of
the Pearl River Estuary
FENG Jie-ping1, JIANG Sheng1, QIAO Yong-min2,*, LI Wan-xia1, GUAN Xin1, FENG Jia-he1
1. Guangzhou Marine and Fishery Environment Monitoring Center, Guangzhou 510235, China
2. Institute of Hydrobiology, Jinan University, Guangzhou 510632, China

Abstract:Twelve cruises of phytoplankton survey were made in Guangzhou segment of the Pearl River estuary in 2008-2010. And 185
species of phytoplankton were indentified during the survey period. The dominant species were Skeletonema costatum and Melosira
granulate & Melosira granulate v. angustissima, and they changed with an obvious seasonal succession. During the survey period, the
average cell number of phytoplankton in Guangzhou segment of the Pearl River estuary was 5.51×105 cells/L, and there were variation
ranges among the yearly mean cell number. Through comparing the yearly mean Shannon-Wiener biodiversity index and Pielou evenness
index of 2008, 2009 and 2010, it was concluded that the eco-environment quality in 2010 was better than it in 2008 and 2009, and the
phytoplankton community structure was more stable. After correlation analyzing, the result showed that the concentration of PO43--P was
the main influence factors of the growth of phytoplankton in the survey estuary.

Key words: phytoplankton; species composition; community diversity; environmental factors; Pearl River Estuary




收稿日期:2012-03-20 收稿,2012-04-18 接受
基金项目:东江水污染系统监测、维持技术研究与应用示范第 9 子题(2009ZX07211-009);广州市财政资助农业项目
作者简介:冯洁娉,女(1980—),环境工程硕士,工程师,主要从事海洋生态研究及渔业环境监测工作
*通讯作者:乔永民,E-mail:qym77@163.com
冯洁娉,姜胜,乔永民,李万霞,关歆,冯佳和. 珠江口广州段浮游植物群落特征研究[J]. 生态科学, 2012, 31(3): 284-288.
FENG Jie-ping, JIANG Sheng, QIAO Yong-min, LI Wan-xia, GUAN Xin, FENG Jia-he. Study on characteristics of phytoplankton
community in Guangzhou segment of the Pearl River Estuary[J]. Ecological Science, 2012, 31(3): 284-288.
第 31 卷 第 3 期 生 态 科 学 31(3): 284-288
2012 年 5 月 Ecological Science May 2012
1 引言(Introduction)
珠江口广州段是珠江水系的虎门、蕉门、洪奇沥、
横门四大口门入海的交汇处,同时受地表径流和海洋
潮汐的影响,形成了典型的河口生态系统。目前,对
珠江河口及近海浮游生物的群落特征的研究已有报
道[1~3],但是由于河口生态环境复杂,受诸多因素的
影响,浮游植物的群落结构及数量存在年间变化。本
文调查了2008~2010年浮游植物群落特征,着重分析
浮游植物种类组成和数量的变动、多样性水平的变化
及其与环境因子之间的关系,为广州海洋渔业环境的
保护和生物资源的合理开发利用提供科学依据。
2 材料与方法(Materials and methods)
在珠江口广州段(22°30′~22°45′ N,113°35′~
113°50′ E)布设6个站位(图1),分别于2008~2010
年的3月、5月、8月和10月进行采样,每月采样一次。
浮游植物定量样品用有机玻璃采水器取水样1 L
装入聚乙烯瓶中,水样采集后,立即用鲁哥氏液固定。
水样经过48 h两次沉淀后被浓缩至20~30 mL,取0.1
mL均匀样品在光学显微镜下进行种类鉴定和细胞计
数。计数时每次所计浮游植物细胞数均达到400个以
上[4]。定性样品用浅水Ⅲ型浮游生物采集网自水底
(离底部0.5 m)向水面垂直拖网进行网采,样品采
集后,立即加入甲醛溶液,使浓度达5%。
水温和盐度指标用美国YSI-6920型水质分析仪进
行现场测定。活性磷酸盐和可溶性无机氮(DIN,为
硝酸盐-氮、亚硝酸盐-氮和氨氮三者之和)样品按《海
洋调查规范》[5]中营养盐的采样要求采集后带回实验
室,用水质流动注射分析仪进行测定。

图1 调查站位图
Fig. 1 The map of survey stations

3 结果与分析(Results and analysis)
3.1 浮游植物的种类组成及时空分布
3.1.1 浮游植物的种类组成
由于受珠江水系径流汇入的影响,调查河口区的
盐度较低,营养盐比较丰富,浮游植物大量生长和繁
殖,种类组成包括沿岸性种和淡水种。调查期间共发
现浮游植物 185 种,其中硅藻种类最多,有 88 种,
占总种数的 47.6%;绿藻次之,有 54 种,占总种数
的 29.2%;蓝藻 23 种,占总种数的 12.4%;甲藻 10
种,占总种数的 5.4%;裸藻 9 种,占总种数的 4.9%;
隐藻 1种,占总种数的 0.5%。中肋骨条藻(Skeletonema
costatum)、颗粒直链藻(Melosira granulata)和颗粒
直链最窄变种(Melosira granulate v. angustissima)
为主要优势种,小环藻(Cyclotella sp.)、新月菱形藻
(Nitzschia closterium)、集星韩氏藻(Actinastrum
Hantzschii)、细小平裂藻(Merismopedia tenuissima)、
栅藻(Scenedesmus sp.)为常见藻。其中,中肋骨条藻
为全年优势种,且其数量占绝对的优势。
3.1.2 种类数的时空变化
珠江口广州段浮游植物种数的季节变化明显,每
年的 8 月最多,而 3 月最少。整个调查河口区浮游植
物种数的季节变化与水温的变化趋势基本保持一致。
其中,2009 年 8 月的种数最多,达到 113 种,而 2008
年 3 月和 2010 年 3 月的种数最少,仅为 41 种(图 2)。
在空间分布上,调查期间各站位浮游植物种数年平均
值的变化范围为 37~74,站位间的差异不大,最大差
幅仅为 2.0 倍(图 3)。2008~2010 年间,位于蕉门水
道南支的 S3 站位的年平均种数均为当年的最大值。
S3 站位 2009 年平均种数最多,为 74 种;S2 站位 2008
年年平均种数最少,仅为 37 种。

图 2 珠江口广州段浮游植物种数月均值
Fig. 2 Monthly average species number of phytoplankton in
Guangzhou segment of the Pearl River Estuary
3 期 冯洁娉,等. 珠江口广州段浮游植物群落特征研究 285

图 3 珠江口广州段各站位浮游植物种数年均值
Fig. 3 Yearly average species number of phytoplankton of the
investigated stations in Guangzhou segment of the Pearl
River estuary

3.2 浮游植物数量的时空分布
调查期间,调查河口区浮游植物细胞数的平均值
为 5.51×105 cells/L , 月 均 值 的 变 化 范 围 为
0.50~26.8×105 cells/L,季节变化明显(图 4)。2008
年和 2009 年浮游植物细胞数均在 3 月出现高峰,然
后到 8 月再形成一个小高峰。但 2010 年,调查河口
区的浮游植物数量只在 8 月出现一个小高峰。调查期
间,浮游植物数量月均值的最高峰出现在 2009 年 3
月,当月细胞数平均值达 26.8×105 cells/L,而最低值
出现在 2010 年 3 月,细胞数平均值仅为 0.50×105
cells/L,前者是后者的 53.6 倍。从年间变化来看,2009
年全年浮游植物细胞数量平均值为 9.34× 105
cells/L,是 2008 年(年均值为 5.82×105 cells/L)的
1.6 倍,是 2010 年(年平均值为 1.38×105 cells/L)
的 6.8 倍,浮游植物数量年间变化明显。


图 4 珠江口广州段浮游植物总细胞数月均值
Fig. 4 Monthly average cell number of total phytoplankton in
Guangzhou segment of the Pearl River estuary

在空间分布上,调查期间各站位浮游植物数量年
均值的变化范围为 0.61~21.3×105 cells/L,变化幅度
较大,最大差幅达 34.9 倍。其中,S6 站位 2009 年平
均数量最多达 21.3×105 cells/L,而 S1 站位 2008 年的
年平均数量仅为 0.61×105 cells/L,为调查期间的最少
(图 5)。2009 年 S6 站位浮游植物数量的大幅增多主
要是由于 2009年3月该站位中肋骨条藻的大量繁殖,
当月该站位浮游植物数量达 76.2×105 cells/L,而中肋
骨条藻数量占浮游植物总细胞数的 99.5%。2008 年和
2009 年的平面分布格局呈现出内河口逐渐向外河口
递增的趋势。S5 站位和 S6 站位年平均细胞数分别为
2008 年和 2009 年当年的最多,这与浮游植物的高值
区不是在河口内部,而是一般位于冲淡水舌的前锋[6]
的结论相一致。而 2010 年各站位浮游植物细胞数的
分布相对比较平均,没有出现明显的峰值或谷值。

图 5 珠江口广州段各站位浮游植物总细胞数年均值
Fig. 5 Yearly average cell number of total phytoplankton of
the investigated stations in Guangzhou segment of the Pearl
River Estuary

3.3 优势种的数量变化
珠江口广州段以中肋骨条藻( Skeletonema
costatum)、颗粒直链藻及其最窄变种(Melosira
granulate & Melosira granulate v. angustissima)为主
要优势种,同时两优势种具有明显的季节演替现象。
中肋骨条藻主要在3月和5月占优势地位,而颗粒直链
藻及其变种则主要在8月和10月占优势地位(图6)。
3.3.1 中肋骨条藻
中肋骨条藻的平均密度为4.03×105 cells/L,占细
胞总数的73.07%。2008年3月、2009年3月和2009年5
月中肋骨条藻大量繁殖,细胞密度分别为17.3×105、
25.8×105和2.40×105 cells/L(图6),分别占当月细胞
总数的94.3%、 96.5%和83.6%,优势度十分显著。
286 生 态 科 学 Ecological Science 31 卷

图6 珠江口广州段优势种细胞数及浮游植物总细胞数月均值
Fig. 6 Monthly averages of the dominant species and total
phytoplankton cell number in Guangzhou segment of the
Pearl River estuary

3.3.2 颗粒直链藻及其最窄变种
颗粒直链藻及其最窄变种调查期间的平均密度
为0.58×105 cells/L,占细胞总数的10.50%。颗粒直链
藻及其变种数量在2008年的8月、2009年8月和2010
年的 8月出现峰值,在当月的细胞密度分别为
0.51×105 cells/L、2.76×105 cells/L、0.81×105 cells/L(图
6),分别占当月细胞总数的20.8%、41.2%和30.8%。

3.4 多样性指数与均匀度
珠 江 口 广 州 段 浮 游 植 物 多 样 性 指 数 H′
(Shannon-Wiener多样性指数[7])的均值为2.69,月
均值的变化范围在1.12~3.87之间(图7)。浮游植物的
均匀度J(Pielou均匀度[7])的均值为0.59,月平均值
的变化范围为0.22~0.82 (图7)。2008年的3月、2009
年的3月和5月中肋骨条藻大量繁殖,且占了绝对的优
势,故当月浮游植物的多样性指数和均匀度指数均大
幅下降,其中2009年3月的多样性指数仅为0.99,均
匀度指数降低到0.22。每年的8月,多样性指数均在
3.00以上,均匀度指数均在0.65以上,说明夏季(8
月)调查河口区的浮游植物种类丰富,且各种群数量
分配较均匀。2008~2010年多样性指数年平均值分别
为2.51、2.05和3.52,均匀度分别为0.54、0.44和0.77。
2010年的多样性指数均在3.00以上,均匀度均在0.70
以上,可见该河口区2010年的生态环境较2008年和
2009年良好,浮游植物结构较2008年和2009年稳定
[8]。
3.5 浮游植物数量与环境因子之间的相关性分析
对珠江口广州段浮游植物总细胞数与水温、盐
度、活性磷酸盐、DIN 进行了相关性分析。结果显示,
浮游植物总细胞数与活性磷酸盐之间呈显著性正相
关关系,相关系数为 0.489 (P<0.001);其与水温之
间 呈 显 著 性 负 相 关 关 系 , 相 关 系 数 为 -0.386
(P<0.001),其与盐度、DIN 之间无统计意义上的相
关关系(表 1)。

图 7 珠江口广州段浮游植物多样性指数和均匀度月均值变化
Fig. 7 The variation of monthly diversity index and evenness
index of phytoplankton in Guangzhou segment of the Pearl
River estuary

表 1 环境因子变化范围及其与总细胞数的相关系数(n=72)
Table 1 The variation range of the main environmental
factors and correlation coefficient of the total phytoplankton
cell number with environmental factors(n=72)
项目
Items
变化范围
Range
相关系数
Coefficient
P 值
P value
水温 Temperature(℃) 18.9~31.4 -0.386 <0.01
盐度 Salinity 0.10~17.5 0.114 >0.05
磷酸盐 PO43--P(mg/L) 0.003~0.151 0.489 <0.01
无机氮 DIN(mg/L) 1.11~5.05 -0.091 >0.05
注:P<0.01表示极显著性相关; P<0.05表示显著性相关; P≥0.05
表示相关不显著
Note: P<0.01 extremely significant difference; P<0.05 significant
difference; P≥0.05 not significant difference

调查期间调查河口区的盐度变化范围为
0.10~17.5,站位间及季节间都存在着明显的差异。浮
游植物的种类组成也反映了河口区浮游植物的共同
特征,调查河口区浮游植物的种类组成以沿岸性种类
和淡水种为主,种类繁多,季节变化明显。一般认为
盐度的变化对浮游植物的种类组成密切相关[9],而与
数量之间的关系并不明显,这与调查结果及相关性分
析结果基本一致。
大部分研究发现浮游植物的生长与温度有密切
3 期 冯洁娉,等. 珠江口广州段浮游植物群落特征研究 287
的联系[10~12]。温度对大多数河口浮游植物的生长的
影响相似,当温度超过最适温度时浮游植物初级生产
迅速下降,不同种类的最适生理温度也不一样[9]。调
查河口区位于亚热带河口,在春季(3 月)温度开始
升高,平均水温为 20.74 ℃,浮游植物数量出现峰值。
但在水温更高的 5 月、8 月,由于受丰水期大量冲淡
水和浮游动物数量大增的影响,浮游植物数量反而降
低。因此仅用 3、5、8、10 月浮游植物总细胞数与水
温进行相关性分析,两者之间呈现显著负相关性。
氮和磷被认为是浮游植物生长繁殖的最重要元
素,但在不同环境下的河口,限制浮游植物初级生产
的营养元素也不相同[9]。调查河口区的可溶性无机氮
(DIN)的变化范围为 1.11~5.05 mg/L,均值为 2.36
mg/L;活性磷酸盐的变化范围为 0.003~0.151 mg/L,
均值为 0.034 mg/L。除一个样品外,其他样品的DIN/P
比值均大于 Redfield 比值(16:1),DIN/P 比值均值达
102:1,说明浮游植物可利用的氮含量远大于磷含量,
浮游植物生长的受磷元素限制超过氮元素。浮游植物
数量与活性磷酸盐、DIN 之间的相关性分析也说明了
这点。因此推断磷酸盐是浮游植物生长的主要环境影
响因子。
4 结论(Conclusion)
1)在珠江口广州段共鉴定浮游植物 185 种,包
括硅藻 88 种、绿藻 54 种、蓝藻 23 种、甲藻 10 种、
裸藻 9种和隐藻 1种。浮游植物种数的季节变化明显,
每年的 8 月最多,而 3 月最少,但站位间差异不大。
2)调查河口区浮游植物的平均密度为 5.51×105
cells/L,季节变化明显。2009 年全年浮游植物细胞数
量平均值为 9.34×105 cells/L,浮游植物数量年间变
化明显。在空间分布上,2008 年和 2009 年浮游植物
细胞数的分布基本呈内河口逐渐向外河口递增的趋
势,而 2010 年各站位分布比较均匀。
3)珠江口广州段全年以中肋骨条藻和颗粒直链
藻及其变种为主要优势种,两优势种有明显的季节演
替现象。2009 年的 3 月 S6 站位的中肋骨条藻细胞数
量已经接近爆发赤潮的阈值,很有可能会爆发赤潮,
因此应继续对其数量进行长期的监测。
4)珠江口广州段浮游植物多样性指数 H′均值
为 2.69,均匀度 J 均为 0.59。浮游植物多样性指数年
均值的大小依次为:2010 年(3.52)>2008 年(2.51)
>2009 年(2.05)。可见该河口区 2010 年的生态环境
较 2008 年和 2009 年良好,浮游植物结构较 2008 年
和 2009 年稳定。这跟广州市政府在 2010 年采取了积
极的减排和截污措施有很大的关系,说明减少地表污
水的排放对改善河口生态系统状况起着积极的作用。
5)磷酸盐为影响浮游植物生长的主要环境因子。
水文动力条件及其他水生生物对浮游植物的摄食水
平对浮游植物生长繁殖的影响有待进一步的研究。
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