2021 年秦皇岛近岸典型海域浮游植物群落结构的时空变化特征*

马 新 徐金涛 杨 雯 李微微 谭法启 王 众 李欣阳

(国家海洋局秦皇岛海洋环境监测中心站 河北秦皇岛 066002)

浮游植物是海洋生态系统初级生产力的主要贡献者, 作为食物链的基础环节, 其种群变动和群落结构演替直接影响整个海洋食物链的物质循环和能量流动(Suikkanenet al, 2007; 许歆, 2017)。浮游植物群落可以灵敏而迅速地反映环境的变化, 能够在一定程度上反映海洋的生态环境状态(Charlonet al, 1987;吴玉霖等, 2004; Padisáket al, 2006; 刘素娟等,2007)。此外, 浮游植物群落结构的研究能够提高对监测海域长期变化规律的认识, 为预测海洋生态系统结构和功能的变化提供理论依据和数据基础(栾青杉等, 2018)。

秦皇岛位于河北省东北部, 地处北渤海的温带海域, 与渤海海峡相对, 是辽东湾和渤海中部及渤海湾进行物质和能量交换的重要通道(赵相伟等, 2020)。沿岸有洋河、戴河、新河、汤河和新开河等自然河流和多个排污口(Donget al, 2021), 近年来, 随着经济社会的高速发展, 秦皇岛海域生态环境受到陆源径流及人类活动的强烈干扰, 赤潮时有发生。据统计, 2000～2020 年在秦皇岛海域共记录赤潮63 次(河北省海洋局,2000～2018; 河北省自然资源厅, 2019-2020; 张万磊等,2020), 而2011～2019年的10年间是赤潮发生最为集中的时期, 共发生赤潮42 次, 甚至出现了一起由链状亚历山大藻(Alexandrium catenella)赤潮引发贻贝体内麻痹性贝毒超标, 人食用后引起的中毒事件(于仁成等,2016; Yuet al, 2021) , 引发各级政府和社会公众的高度关注。其中, 发生赤潮最频繁的两个海域分别是金梦海湾(Jinmeng Bay, 简称JMB)附近海域和东山浴场(Dongshan Beach, 简称DSB)附近海域。

金梦海湾和东山浴场分别是秦皇岛市西部和东部比较有代表性的海滨浴场, 周围均有居民区、餐饮酒店和旅游景点等, 金梦海湾紧邻大、小汤河入海口以及东北大学生活污水排污口和电子厂工业污水排污口, 东山浴场紧邻秦皇岛港、新开河入海口以及热电里小区生活污水排污口和热电厂工业污水排污口。2011～2019 年的42 次赤潮中, 有28 次赤潮的发生涉及这两个海域, 年均发生赤潮3.1 次; 2015 年和2016年是发生赤潮次数最多的年份, 共11 次; 共有22 种赤潮生物形成赤潮, 形成赤潮次数最多的藻种为夜光藻(Noctiluca scintillans, 10 次)、锥状斯克里普藻(Scrippsiella trochoidea, 7 次)、赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo, 4 次)和抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens,4 次)等。

然而, 对该海域浮游植物群落结构的研究较少,相关调查多集中在2015 年以前(张建乐等, 2007; 慕建东等, 2015; 于湖洋等, 2016; 许歆, 2017), 近年来尚无对该海域浮游植物群落的研究报道。本研究基于2021 年4～10 月秦皇岛近岸海域网采浮游植物的逐月调查结果, 讨论了该海域网采浮游植物的种类组成、优势种、丰度、多样性等特征及其与环境因子的关系,分析了金梦海湾和东山浴场两个典型海域海水水质和浮游植物群落结构的异同, 以期为该海域浮游植物群落状况研究和赤潮的预警监测提供数据依据。

1 材料与方法

1.1 站位布设

本研究在秦皇岛近岸海域设置12 个调查站位,于2021 年4～10 月开展了7 个航次浮游植物和环境因子的逐月调查。调查范围及站位分布见图1, 其中,S11～S16 站位位于金梦海湾附近海域, S21～S26 站位位于东山浴场附近海域。

图1 调查站位示意图Fig.1 Schematic drawing of stations

1.2 调查方法

浮游植物调查: 参照《海洋调查规范 第6 部分》(GB/T 12763.1-2007)进行浮游植物采样, 采用浅水Ⅲ型浮游生物网(网口直径 37 cm, 网口面积0.1 m2, 网径76 μm)自水体底层至表层垂直拖网 1 次, 收集浮游植物样品后立即加体积比为5%的甲醛固定。带回实验室后, 将浮游植物样品充分混匀, 取0.1～0.5 mL 用Olympus BX53 生物显微镜进行鉴定和计数。

水环境调查: 水样的采集、现场处理和分析测定均按《海洋监测规范》(GB 17378.4-2007)和《海洋调查规范》(GB/T 12763.4-2007)中规定的方法执行。涉及的水质参数有水温、盐度、pH 值、溶解氧、化学需氧量COD、硝酸盐、亚硝酸盐、氨盐、活性磷酸盐和活性硅酸盐。

1.3 数据处理与分析

1.3.1 环境因子 选用富营养化指数(E)来评价海水富营养化程度, 计算公式为

式中,E为富营养化指数, 无量纲;cCOD为化学需氧量浓度, mg/L:cDIN为无机氮浓度, mg/L;cDIP为无机磷浓度, 在本文中以磷酸盐浓度代替, mg/L。一般认为E≥1 为富营养化, 其中1≤E≤3 时为轻度富营养化,3＜E≤9 时为中度富营养化,E＞9 为重度富营养化(王燕等, 2021)。

1.3.2 优势种 浮游植物优势种以优势度指数Y判断, 一般将Y≥0.02 的种类定义为优势种(Dufreneet al, 1997), 优势度Y值计算公式为

式中,N为调查站位所有浮游植物出现的总个体数;ni为第i种浮游植物的个体数;fi为第i种浮游植物在各站位的出现频率。

1.3.3 生物多样性 用Shannon-Wiener 多样性指数(H′)(Shannonet al, 1949)和Pielou 均匀度(J)(Pielou,1969)进行浮游植物群落多样性分析。

式中,S为群落中的总物种数;Hmax表示最大物种多样性指数log2S。

1.3.4 群落结构及环境因子分析 主要由Primer 6.0 软件完成。采用CLUSTER 模块对浮游植物群落进行聚类分析, 分析不同月份间浮游植物群落结构的差异情况, 并对其进行One-way ANOSIM 检验; 采用MDS 模块形成的二维平面图来解释不同月份间的群落结构相似性, 其可信程度用胁强系数(Stress)来衡量, 一般当Stress＜0.2 时, 认为该图的结果是可信的,有一定的解释意义(Fieldet al, 1982); 采用BIOENV 模块分析得出对浮游植物群落相关性最密切的环境因子组合, 并对其进行RELATE 检验。

1.3.5 其他 采用surfer 11.0 软件绘制站位分布图和浮游植物丰度平面分布图, 其余作图及数据的统计分析由Origin 8.5 软件完成。

2 结果与分析

2.1 环境因子

金梦海湾、东山浴场和秦皇岛近岸海域(指整个研究海域, 下同)7 个月份的水质参数均值结果见图2。从研究海域整体看, 海水水温有明显的季节变化,4 月最低(11.9 °C), 8 月最高(26.8 °C); 4～6 月盐度较高(31.95～32.53), 7～10 月盐度下降, 稳定在30 左右; 溶解氧、pH 值均符合第一类海水水质标准; COD 除8月和9 月超出2 mg/L, 属于第二类海水水质外, 其余月份符合第一类海水水质标准; 10 月无机氮浓度高于0.2 mg/L, 属于第二类海水水质, 其余月份满足第一类海水水质标准; 活性磷酸盐浓度均符合第一类海水水质标准, 但呈现先降低后升高的趋势, 6～8 月浓度较低, 氮磷比极高(79.65～149.38); 活性硅酸盐浓度全年均处于较高水平, 尤其是8 月份, 达1.09 mg/L。7 个航次富营养化指数范围为0.04～1.04, 除10 月份略超富营养化水平外, 该海域绝大部分时间水质远未达到富营养化水平。总体而言, 研究海域2021 年水质状况良好。

图2 金梦海湾、东山浴场和秦皇岛近岸海域水质参数的月际变化Fig.2 Intermonthly variation of water quality parameters in the Jinmeng Bay, Dongshan Beach, and Qinhuangdao costal area

比较来看, 金梦海湾和东山浴场两个典型海域水温的变化趋势比较一致, 最低水温均出现在4 月(金梦海湾附近海域和东山浴场附近海域分别为12.5和11.4 °C, 顺序下同), 最高水温均出现在8 月(分别为27.0 和26.5 °C)。4～8 月金梦海湾附近海域较东山浴场附近海域水温偏高近 1.0 °C, 8～9 月偏低约0.6 °C。综合其他7 项水质参数结果, 金梦海湾附近海域各项理化参数的变化范围均明显大于东山浴场附近海域, 尤其是盐度、pH 值、溶解氧、硅酸盐浓度和磷酸盐浓度, 而且这些相对剧烈的波动多出现在7～9 月。在此期间, 金梦海湾附近海域的海水盐度呈断崖式下降, pH 值、溶解氧、COD 和硅酸盐浓度则是先升高后下降, 而9 月磷酸盐浓度则显著高于东山浴场附近海域。从营养盐浓度来看, 东山浴场附近海域磷酸盐浓度低于金梦海湾附近海域, 5～7 月部分站位存在磷限制, 但两个海域均没有氮限制或硅限制现象。

2.2 浮游植物

2.2.1种类组成 研究海域在2021 年4～10 月共鉴定出浮游植物3 门45 属92 种(见附录1), 其中, 硅藻门32 属67 种, 占总种类数的72.8%; 甲藻门12 属24种, 占26.1%; 金藻门1 属1 种, 占1.1%。硅藻是绝对的优势类群, 其中又以角毛藻属(Chaetoceros)的种类最多, 达20 种, 其次为菱形藻属(Nitzschia)和圆筛藻属(Coscinodiscus), 分别为5 种和4 种。甲藻门中以原多甲藻属(Protoperidinium)的种类最多, 有8 种, 其次为角藻属(Ceratium), 有4 种。9 月浮游植物种类数最多, 共3 门50 种, 其中, 硅藻门36 种, 甲藻门13种, 金藻门1 种; 7 月和8 月浮游植物种类数次之, 均为46 种, 5 月浮游植物种类数最少, 共2 门21 种(图3)。

附录1 秦皇岛近岸海域浮游植物种名录App.1 Species checklist of phytoplankton in Qinhuangdao coastal area

续表

续表

比较来看, 金梦海湾附近海域共鉴定浮游植物3门42 属83 种, 其中, 硅藻门29 属60 种, 甲藻门12属22 种, 金藻门1 属1 种; 东山浴场附近海域共鉴定浮游植物39 属82 种, 其中硅藻门27 属59 种, 甲藻门11 属22 种, 金藻门1 属1 种。两个海域浮游植物种类组成差别不大, 但东山浴场附近海域的种类数普遍高于金梦海湾附近海域的种类数(图3)。

图3 金梦海湾、东山浴场和秦皇岛近岸海域浮游植物种类组成的月际变化Fig.3 Intermonthly variation of species composition in the Jinmeng Bay, Dongshan Beach, and Qinhuangdao coastal area

2.2.2优势种种类及其变化 研究海域浮游植物各月份出现的优势种及优势度Y值见表1。不同月份浮游植物优势种的种类和数量差异很大, 9 月优势种数量最多, 共10 属12 种, 除裸甲藻(Gymnodiniumsp.)外, 其余均为硅藻, 其中优势地位最明显的是劳氏角毛藻(Chaet. lorenzianus); 7 月优势种数量次之, 共5属 8 种, 角毛藻属和角藻属各 3 种, 中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和三角角藻(C. tripos)优势度最高; 6 月有6 属6 种, 星脐圆筛藻(Cos. asteromphalus)占绝对优势, 夜光藻次之; 10 月有4 属5 种, 星脐圆筛藻和尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)占优势地位。4 月和5 月各有4 种优势种, 但4 月以扭链角毛藻(Chaet. tortissimus)占绝对优势, 5 月星脐圆筛藻、梭角藻(C. fusus)占绝对优势, 其次为夜光藻。8月优势种数量最少, 只有2 属2 种, 中肋骨条藻具有非常高的优势地位, 其丰度占浮游植物总丰度的90.9%, 其次为窄隙角毛藻(Chaet. affinis)。未出现7个航次共有的优势种。

表1 研究海域各月份浮游植物优势种及其优势度指数Tab.1 The dominant phytoplankton species and their dominance index (Y-value) of the study area

比较来看, 金梦海湾附近海域有24 个优势种, 9月优势种数量最多, 共8 属10 种, 5 月最少, 共3 属3种; 星脐圆筛藻在5 个月份的调查中成为优势种, 其次为梭角藻和夜光藻, 均为4 次。东山浴场附近海域也有24 个优势种, 9 月优势种数量最多, 共8 属10 种,8 月最少, 仅有1 属1 种; 星脐圆筛藻在5 个月份的调查中成为优势种, 其次为中肋骨条藻、夜光藻和梭角藻, 均为3 次。

2.2.3丰度及其平面分布 金梦海湾、东山浴场和秦皇岛近岸海域浮游植物丰度的月际变化见图4。研究海域浮游植物丰度范围为(1.09～101.49)×106cells/m3,平均值为1.67×107cells/m3, 最高值出现在8 月, 最低值出现在6 月。金梦海湾附近海域浮游植物丰度范围为(0.51～37.99)×106cells/m3, 平均值为7.34×106cells/m3,最高值出现在8 月, 最低值出现在4 月。东山浴场附近海域浮游植物丰度范围为(0.93～164.98)×106cells/m3,平均值为2.60×107cells/m3, 最高值出现在8 月, 最低值出现在6 月。比较来看, 东山浴场附近海域除4 月浮游植物丰度显著高于金梦海湾附近海域(P＜0.05)外,其他月份的浮游植物丰度与金梦海湾附近海域无显著差异(P＞0.05)。

图4 金梦海湾、东山浴场和秦皇岛近岸海域浮游植物丰度的月际变化Fig.4 Intermonthly variation of phytoplankton levels in the Jinmeng Bay, Dongshan Beach, and Qinhuangdao coastal area

研究海域浮游植物丰度的平面分布见图5。4 月,浮游植物丰度高值区在以S21 为代表的东山浴场附近海域(平均值为3.39×106cells/m3), 金梦海湾附近浮游植物丰度很低(平均值为5.13×105cells/m3); 5 月浮游植物丰度分布较均匀, 呈现近岸高, 远岸低的特点,与4 月相比, 东山浴场附近海域丰度下降, 金梦海湾附近海域丰度升高; 6 月, 浮游植物丰度为调查期间的最低值, 呈块状分布, 两个浴场之间的海域浮游植物丰度最低; 7 月浮游植物丰度有所回升, 均值为2.23×106cells/m3, 并呈现西部海域低, 东部海域高的趋势; 8 月整个海域的浮游植物丰度达到最高峰, 以S23 (3.16×108cells/m3)和S24 (3.89×108cells/m3)为中心的东山浴场海域的平均丰度(1.65×108cells/m3)显著高于金梦海湾海域的平均丰度(3.80×107cells/m3),中肋骨条藻贡献了90%以上的丰度值, 其他优势种类也多以角毛藻为主; 9 月浮游植物丰度大幅下降,并在研究海域中部出现以S13 为中心的高值区, 并以此为中心向四周扩展, 丰度逐渐下降; 10 月丰度与9月差别不大, 但高值区向东南部海域扩展, 西南部海域和东北部海域的浮游植物丰度极低。

图5 2021 年4～10 月秦皇岛附近海域浮游植物丰度的平面分布图Fig.5 Horizontal distribution of phytoplankton abundance from April to October in 2021

另外, 金梦海湾和东山浴场附近海域硅甲藻的丰度比值差别明显(图6)。除5 月和7 月金梦海湾附近海域的硅甲藻丰度比值小于1, 即甲藻丰度高于硅藻外, 其他月份硅藻丰度均高于甲藻。5 月金梦海湾附近海域的甲藻优势种为梭角藻和夜光藻, 而7 月为三角角藻、叉角藻和梭角藻。以8 月为界, 金梦海湾附近海域和东山浴场附近海域的硅甲藻丰度比值出现逆转, 即4～8 月金梦海湾附近海域浮游植物群落中甲藻丰度占比高于东山浴场附近海域, 而9 月和10月则相反。

图6 2021 年4～10 月金梦海湾、东山浴场附近海域硅甲藻丰度比Fig.6 The abundance ratio of diatoms to dinoflagellates in the coastal areas of Jinmeng Bay and Dongshan Beach from April to October in 2021

2.2.4多样性指数和均匀度 研究海域浮游植物群落的多样性指数变化范围为1.19～3.43, 平均值为2.09, 最高值出现在9 月, 最低值出现在8 月; 金梦海湾附近海域浮游植物群落的多样性指数变化范围为1.49～3.24, 平均值为2.18, 最高值出现在9 月, 最低值出现在5 月; 东山浴场浮游植物群落的多样性指数变化范围为0.49～3.62, 平均值为2.00, 最高值出现在9 月, 最低值出现在8 月。

研究海域浮游植物群落的均匀度变化范围为0.26～0.74, 平均为0.54, 最高值出现在9 月, 最低值出现在8 月; 金梦海湾附近海域浮游植物群落的均匀度变化范围为0.41～0.74, 平均值为0.58, 最高值出现在9 月, 最低值出现在8 月; 东山浴场附近海域浮游植物群落的均匀度变化范围为0.11～0.74, 平均值为0.51, 最高值出现在9 月, 最低值出现在8 月。

2.3 群落结构及环境因子分析

2.3.1聚类分析和MDS 标序 浮游植物样品经实验室定量分析后, 建立丰度原始矩阵。为减少稀有种对浮游植物群落结构的干扰, 筛选出全年出现频率大于15%的种类, 共22 属37 种, 将其丰度矩阵进行四次方根转化和Bray-Curtis 相似性计算, 经Simprof检验后进行CLUSTER 聚类分析和MDS 标序, 结果见图8。以32%相似度为界, 可将调查海域7 个月份84 个站次的浮游植物群落划分为3 组, a 组为4、5 和6 月12 个站位的调查结果, b 组为9、10 月12 个站位的调查结果, c 组为7、8 月12 个站位的调查结果。3个组内部的聚类效果各有不同, a 组内部的浮游植物群落相似性最高, 其次为b 组, c 组内部浮游植物群落差异最大。总体来说, 浮游植物的群落组成体现了非常明显的季节特征, 说明浮游植物群落组成随季节变化的分布特征具有良好的稳定性和重现性。二维MDS 标序图的结果与CLUSTER 聚类分析图一致,Stress 值为0.13, 处于可信范围内。

图8 秦皇岛近岸海域浮游植物群落的聚类分析图和MDS 标序图Fig.8 Cluster analysis and MDS of phytoplankton community in Qinhuangdao coastal area

One-way ANOSIM 检验证实了以浮游植物丰度矩阵划分的3 个组群之间以及任意2 组群之间的差异显著(R=0.915,P=0.001; 成对检验结果见表2)。

表2 ANOSIM 分析成对检验结果Tab.2 Paired Test Results by one-way ANOSIM

2.3.2浮游植物群落与环境因子的关系 对该海域浮游植物和水质参数的BIOENV 分析结果(表3)表明, 使环境欧氏距离非相似性矩阵与样品Bray-Curtis非相似性矩阵之间形成最大等级相关的水质参数是水温和盐度的组合, 其等级相关系数为0.513。RELATE检验显示, 浮游植物丰度矩阵与环境变量矩阵的样本统计显著性水平为0.1%, 表明秦皇岛海域所监测的环境因子会影响其浮游植物群落结构。

表3 浮游植物群落结构与环境因子相关性分析(BIOENV)Tab.3 Correlation between phytoplankton community and environmental variables (BIOENV analysis)

图7 金梦海湾、东山浴场和秦皇岛近岸海域浮游植物多样性指数、均匀度的月际变化Fig.7 Intermonthly variation in diversity index H′ and equitability J of phytoplankton in the Jinmeng Bay, Dongshan Beach, and Qinhuangdao coastal area

3 讨论

3.1 浮游植物种类

此次调查共鉴定秦皇岛海域浮游植物3 门45 属92 种, 与慕建东等(2015)于2010 年5 月至9 月期间在该海域的调查结果(46 属96 种)相近, 高于于湖洋等(2016)于2014 年4～9 月对该海域的调查结果(3 门33 属70 种)。和渤海其他海域调查结果类似(孙萍等,2008; 于潇等, 2020; 张雪等, 2020), 秦皇岛近岸海域浮游植物种类组成以硅藻为主。

由于秦皇岛海域独特的地理位置, 沿岸入海河流和排污口较多, 个别月份盐度明显偏低, 使其浮游植物以适低盐的近岸种、温带种和广布种为主, 也有少量外海性暖水种和冷水种。26 种优势种中有20 种硅藻, 6 种甲藻, 其中星脐圆筛藻、夜光藻、梭角藻和三角角藻在7 个航次均有出现。但从丰度高值看, 适温相对较高的星脐圆筛藻(俞建銮等, 1993)丰度高值出现在10 月, 适温较低的夜光藻(曹新宇等, 2021)丰度高值出现在4～6 月。与俞建銮等(1993)认为梭角藻往往在8 月成为优势种的结论不同, 秦皇岛海域的梭角藻在4～6 月成为优势种, 丰度高值出现在5 月。三角角藻的丰度高值出现在7 月, 该藻随着黑潮和黄海暖流的余脉从渤海海峡输入渤海海域, 属于暖海大洋性的外源性物种(孙军等, 2005; 陈楠生等, 2021)。甲藻优势种多集中出现在4～7 月。

3.2 浮游植物丰度

秦皇岛近岸海域浮游植物丰度范围为(1.09～101.49)×106cells/m3, 6 月最低, 8 月最高, 平均值为1.67×107cells/m3。与历史同期调查结果相比, 2021年秦皇岛近岸海域的浮游植物丰度显著高于2004 年(张建乐等, 2007)和2010 年(慕建东等, 2015)的浮游植物丰度, 但低于2014 年(于湖洋等, 2016)的浮游植物丰度。同一海域不同调查年份间的浮游植物丰度不同可能与研究海域站位布设范围或调查时间不同有关,如于湖洋等(2016)在秦皇岛的研究海域包含养殖区,海水营养物质异常丰富, 造成其浮游植物丰度较高,张建乐等(2007)等在秦皇岛海域的调查时间仅为8 月,慕建东等(2015)在2010 年的调查时间和调查海域与本研究最为吻合, 但其浮游植物丰度明显低于本研究, 主要原因是7～8 月的浮游植物丰度极低, 可能与当年持续不断发生的赤潮和褐潮灾害有关。东山浴场附近海域的甲藻丰度仅在5 月和10 月与硅藻丰度相近, 其余时间硅藻均占绝对优势, 而金梦海湾附近海域的甲藻丰度在4～7 月与硅藻丰度相近, 7 月甚至远高于硅藻丰度, 只在8～10 月才表现出明显的硅藻优势。这与历年两个典型海域的甲藻赤潮发生情况相吻合(河北省海洋局, 2000～2018), 东山浴场的甲藻赤潮多为夜光藻赤潮, 发生时间也集中在5～6 月, 金梦海湾附近海域发生的甲藻赤潮具有种类多、频率高、时间长的特点, 这可能与该海域春夏季较低的磷酸盐浓度和水动力条件欠佳有关。多项调查(谢琳萍等,2012; 郭术津等, 2014; 张海波等, 2019)及本研究(图2)均显示, 渤海海域春夏季多有潜在的磷限制现象出现, 氮磷比较高, 同时受该海域近岸人工岛和进岛路工程的联合作用, 金梦海湾附近海域外海海水与汤河口和近岸的水体交换缓慢(匡翠萍等, 2019)。而在相对稳定且高氮磷比的水体环境中, 更适合有运动能力且更能耐受低磷环境的甲藻的生长, 更易发生甲藻赤潮(Riegmanet al, 1996; Egge, 1998)。

3.3 浮游植物群落结构及其与环境因子的关系

BIOENV 分析结果(表3)表明, 水温和盐度是影响其浮游植物群落结构的主要环境因子。秦皇岛近岸海域海水水温和盐度呈现明显的季节变化(图2): 4～6月基本为低温高盐海水; 7～8 月为高温低盐海水, 金梦海湾附近海域海水的这一特点更明显; 9～10 月水温急剧下降(由24.5 °C 左右降至15.1 °C 左右), 盐度较7、8 月略有升高。与水环境月际变化规律相应, 秦皇岛近岸海域浮游植物群落结构也分为3 组(图8),分别为4～6 月的a 组, 9～10 月的b 组和7～8 月的c 组,反映在优势种上的更替规律为: a 组以广温广盐型和适低温型的藻种, 如扭链角毛藻、星脐圆筛藻、梭角藻和夜光藻为主, b 组海水环境变化剧烈, 优势种种类繁杂, c 组以广温广盐型的中肋骨条藻和适温较高的各类角毛藻、三角角藻为主。

甲藻优势种多集中出现在4～7 月, 其中4～6 月的甲藻优势种均为广温广盐种梭角藻和适低温种夜光藻, 7 月时, 适低温的夜光藻已不具优势, 取而代之的是高温外海种叉角藻(刘述锡等, 2013)和三角角藻。硅藻为全年的优势类群, 又以8 月的中肋骨条藻为甚。该藻虽然只出现在7～9 月, 但8 月的绝对丰度优势仍使其成为周年优势度最高(Y=0.34)的藻种。中肋骨条藻是一种在全球近岸海域分布极广的广温广盐型的浮游硅藻, 金德祥等(1965)对其进行实验发现最适温盐范围为20～25 °C 和25～30, 而霍文毅等(2001)在对胶州湾一次中肋骨条藻赤潮的研究中发现该藻的最适温盐范围为24～28 °C 和20～30, 发生赤潮时的海水环境多为高温低盐的咸淡混合水。刘东艳等(2002)研究了不同氮磷比对中肋骨条藻生长的影响,发现氮比磷更易诱发中肋骨条藻赤潮, 即使在高氮磷比情况下, 中肋骨条藻仍能够很好生长。虽然7 月～8月的秦皇岛近岸海域海水中的氮磷比较高, 但海水环境(水温范围26.0～26.8 °C, 盐度范围为29.0～29.6)正符合中肋骨条藻对温盐的最适生长要求, 加之8 月海水中高浓度的硅酸盐(图2)为其生长提供了硅藻所必需的硅元素, 使得中肋骨条藻呈暴发式繁殖。与此相似, 2015 年8 月在秦皇岛近岸海域曾发生一次中肋骨条藻赤潮。

4 结论

(1) 2021 年4～10 月秦皇岛近岸海域共发现浮游植物3 门45 属92 种, 硅藻门和甲藻门为主要的浮游植物类群; 硅藻门的优势地位明显。浮游植物生态类型以近岸种、温带种和广布种为主, 也有少量外海性暖水种和冷水种。

(2) 不同月份浮游植物优势种的种类和数量差异很大, 9 月优势种多样性最高, 8 月优势种多样性最低。甲藻优势种多集中出现在4～7 月。未出现7 个航次共有的优势种。

(3) 浮游植物丰度8 月为全年最高峰, 达1.01×108cells/m3, 其余月份均在106cells/m3量级。浮游植物多样性指数和均匀度与优势种多样性保持一致, 9月最高, 8 月最低。

(4) 秦皇岛近岸海域浮游植物群落有明显的季节更替现象, 水温和盐度是影响其浮游植物群落结构的主要环境因子。

(5) 金梦海湾和东山浴场两个典型海域的浮游植物种类组成差别不大, 但前者有相对稳定且高氮磷比的水体环境, 更适合甲藻生长, 更容易发生甲藻赤潮。