秦皇岛海域夜光藻种群密度与环境因子的关系

    付仲　侯雁彬　郗艳娟　赵振良　孙桂清等

    

    

    

    摘要：对2011年5月至6月秦皇岛近岸海域夜光藻种群密度和海水环境因子调查数据的相关分析表明：夜光藻种群密度与无机氮（亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮）、磷酸盐、溶解氧和pH 7个因子不存在线性相关关系， 与温度和硅酸盐存在显著正相关线性关系，相关系数分别为0.682（P=0.00<0.01）和0.702（P=0.00<0.01），与透明度和盐度存在显著负相关线性关系，相关系数分别为-0.470（P=0.013<0.05）和-0.631（P=0.00<0.01）。夜光藻高密度出现的盐度、温度、透明度、溶解氧和pH的值分别为31‰、20 ℃、1 m、9 mg/L和8.1。

    关键词：秦皇岛海域；夜光藻；环境因子；相关系数

    秦皇岛位于河北省东北部，地处渤海西部、辽东湾两翼，海岸线全长162.7 km，东起山海关金丝河口，西止昌黎县滦河口，沿岸有汤河、戴河、人造河、洋河、大蒲河等河流注入。随着沿岸经济的快速发展，大量的生活污水和工业废水排入近岸海域，加之养殖业自身的污染，导致秦皇岛近岸海域赤潮频发。根据公开发表文献， 1989-2007年间秦皇岛海域共发生 13余起赤潮事件[1]，其中由夜光藻引发的赤潮则有10次，夜光藻是秦皇岛海域的主要赤潮藻。夜光藻赤潮不仅造成养殖业和渔业的巨大损失，而且破坏海域环境的生态平衡。虽然赤潮发生与特定水域的气象气候、水环境动力、化学要素及生物环境等多种因素的变化有关， 是物理、化学、生物各种因素藕合作用的结果[2]，但环境条件对夜光藻赤潮的发生是必要因素。所以，研究相关环境因子与夜光藻种群密度的关系对探讨夜光藻赤潮成因、机理具有重要意义。

    1 材料与方法

    1.1 样品采集时间与站位

    2011年5月4日、5月27日和6月15日对秦皇岛海域的11个站位进行了3个航次调查，站位如图1所示。夜光藻样品的采集采用国际标准号20（孔径0.076 mm）的筛绢缝制的浅水III型浮游生物网（网口直径为37 cm，网全长15 m），自海底到水面垂直拖取样品，收集所得样品用体积分数为5%的福尔马林溶液固定保存，在实验室用显微镜进行细胞计数。水质样品的采集、运输和保存按《海洋监测规范》（GB17318.5-2007）的要求进行，仅监测表层站位。

    1.2 分析项目与方法

    夜光藻计数采用SMARTe-500 型生物显微镜。环境因子的分析项目包括氨氮（NH4+-N）、硝酸盐（NO3--N）、亚硝酸盐（NO2--N）、活性磷酸盐（PO43+-P）、硅酸盐和溶解氧，其分析方法分别为次溴酸盐氧化法、锌-镉还原法、萘-乙二胺分光光度法、磷钼蓝分光光度法和碘量法，水温（T） 和pH 用美国YSI-6600 型水质分析仪于采样现场测定。 具体分析方法参见《海洋监测规范》[3]（GB17318.4-2007）。

    1.3 夜光藻种群密度与环境因子的相关分析

    2011年5-6月三个航次共获得调查数据31组，其中含有夜光藻的样值个数为27， 夜光藻密度指数与各环境因子的监测结果见表1。因夜光藻细胞数量的变化呈几何级数增长和减小， 同时各环境因子的变化比较缓和， 所以根据统计学原理， 需要将原数据做相关转化。根据藻类细胞数量变化和环境因子变化之间的关系， 对夜光藻密度取以 10为底的对数，即 lg（B）， 其中 B 为夜光藻类细胞密度。将夜光藻密度对数系列分别与透明度、水温、盐度、无机氮（亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮）、活性磷酸盐、硅酸盐、溶解氧和pH系列进行线性相关分析，根据相关系数研究秦皇岛海域夜光藻密度与环境因子的关系。应用SPSS软件统计相关系数及显著性检验，结果见表2。

    2 结果与讨论

    夜光藻种群密度与透明度的相关系数为-0470（P=0.013<0.05），呈显著负相关。调查海域透明度的范围在0.8～4.5 m之间，夜光藻高密度、高频率出现的透明度范围为1～2 m（图2），高峰值均出现在海水透明度为1 m的海域。夜光藻种群密度与海水温度的相关系数为0.682（P=0.0<0.01），呈极显著正相关。调查期间该海域的水温范围为10.19～20 ℃，夜光藻高密度出现在水温为20 ℃左右（图3）。

    夜光藻种群密度与盐度的相关关系为-0631（P=0.0<0.01），呈极显著负相关。调查期间该海域的盐度范围为30.84‰～31.79‰，在该范围内，夜光藻能较均匀地出现，但当调查海域的盐度为31‰时，出现高密度的夜光藻种群（图4）。夜光藻种群密度与DIP的相关关系为-0036，无线性相关关系。调查期间该海域的DIP范围为0.7～15.72 μg/L，高密度的夜光藻出现在DIP为5.0 μg/L左右的海域（图5）。

    夜光藻种群密度与硅酸盐的相关系数为0702（P=0.0<0.01），呈极显著正相关，即硅酸盐的增加也会导致夜光藻细胞数量的增加， 硅酸盐成为限制藻类细胞数量增长的限制因子（图6）。

    夜光藻种群密度与无机氮的相关系数为00，无线性相关关系。调查海域DIN的分布范围为81.85～225.14 μg/L，夜光藻高密度、高频率出现在DIN为100～150 μg/L的海域（图7）。

    夜光藻种群密度与亚硝酸盐的相关系数为-0.221（P=0.267>0.05），无显著线性相关关系。调查海域亚硝酸盐的含量范围0.51～5.68 μg/L，夜光藻高密度、高频率出现在亚硝酸盐为1.0 μg/L左右的海域，在此范围之外只是零星分布（图8）。

    夜光藻种群密度与硝酸盐的相关系数为0011（P=0.956>0.05），无显著线性相关关系。调查海域硝酸盐的含量范围50～197.95 μg/L， 高密度的夜光藻出现在硝酸盐含量为100 μg/L左右的海域，在50～150 μg/L的范围内，则高频率出现（图9）。