0 引言

多样性指数、丰富度指数等参数主要反映生物群落内的种类数和种间数量分配，可用于表征浮游植物群落的结构特征^[1]，其中，最有效的参数是生物多样性指数(H′)，常用于分析海域生物群落的稳定程度及其随时间的演替，多样性指数越高的海域生态系统越趋于稳定^[2-4]。广利港是渤海海域一处重要的港口，受广利河等入海河流的影响，近年来富营养化程度较高。硅藻是海洋中最主要的浮游植物类群，其光合产量占海洋初级生产力的20%以上^[5]。硅藻种类繁多，细胞粒径跨度大，可以从几微米到几百微米^[6]。由于细胞体积和代谢特征的差异，不同种类的硅藻对海洋环境(温度、盐度、营养盐组成)的适应性不同，其中，营养盐浓度和组成是影响硅藻群落特征的重要因素^[7]。浮游植物的营养元素主要为N、P，即硝态氮、氨氮和磷酸盐^[8-10]。营养盐的组成和浓度决定藻类细胞的生长速率，因而直接影响浮游植物的物种丰度。N/P也是影响浮游植物组成的重要因素^{[11, 12]}，一般根据Redfield比值(N/P＝16)判断海域是否存在N限制或P限制^[13]，从而建立浮游植物群落演替与N/P的关系。有研究报道，在氮磷浓度都比较低的情况下，N/P的下降有利于小粒径硅藻细胞的生长^{[14, 15]}。硅藻种类繁多，不同海域硅藻种类组成差别较大，但是在营养盐丰富的近岸和河口海域，氮磷浓度的变化对硅藻群落组成影响的研究较少。因此，本文基于2016年夏季广利港38个站位的水质和浮游植物种类的调查数据，分析夏季广利港营养盐浓度与硅藻多样性指数H′的关系，拟为广利港富营养化治理和海洋生态环境保护提供理论支撑。

1 材料与方法 1.1 采样海域及采样方法

于2016年8月至9月在东营广利港的38个站位(15个断面)进行调查，各断面与取样站位的对应关系见表 1。由于近河口区域受河流影响变动剧烈，因此距离河口近的每个站位都作为一个断面，而远离河口的区域按照距离河口的远近每3-5个站位为一个断面，每个断面均近似平行于海岸线，经纬度为118°57′30.52″-119°15′48.16″E，37°19′2.08″-37°27′16.47″N (图 1)。

使用采水器在各个站位采样(采样深度0.5 m)，水样用鲁哥氏液当场固定，每升水样加入10-15 mL鲁哥氏液。使用相同的方式采集水样进行营养盐测定。

1.2 计数及测定方法

将水样摇匀，取100 mL置于250 mL分液漏斗中，沉淀24 h以上，去除上清液，浓缩至一定体积，在光学显微镜(CX-21，奥林巴斯)10×40镜头下采用视野法进行计数^[16]、鉴定，每个样品计数2次，取其平均值。

样品采集带回实验室后，立即开始营养盐的测定。硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、活性磷酸盐分别用锌镉还原比色法、奈乙二胺分光光度法、次溴酸盐氧化法和磷钼蓝分光光度法测定。每个样品做3个平行样，每20个样品做1个内控。样品分析均按照《海洋调查规范》(GB/T 12763.4-2007)进行^[17]。

1.3 数据处理

硅藻的丰度用下列公式计算：

$ N = \frac{C}{{{F_s} \times {F_n}}} \times \frac{V}{U} \times {P_n}, $

式中，N为硅藻的物种丰度(个/m³)，C为盖玻片面积(mm²)，F_s为每个视野面积(mm²)，F_n为计数视野数，V为1 m³水样沉淀浓缩体积(mL)，U为计数体积(mL)，P_n为计数视野中每种藻的总个数。

H′采用Shannon-Weaver公式计算：

$ H' = - \sum\limits_i^s {{P_i}\ln {P_i}} , $

式中，H′为种类多样性指数，S为样品中的种类总数，P为第i种的个体数即丰度(n_i)或生物量(w_i)与总个体数即总丰度(N)或总生物量(W)的比值。

采用Origin 2017软件进行线性拟合，并根据Pearson相关系数衡量相关性，显著性差异设定为P < 0.05，极显著差异设定为P < 0.01。

2 结果与分析 2.1 硅藻的种类组成和多样性指数H'

本次调查共鉴定出硅藻19种(部分鉴定到属)，各站位累计丰度最高的3种硅藻分别为尖刺伪菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)、圆筛藻属(Coscinodiscus sp.)、大洋角管藻(Cerataulina pelagica)，其中圆筛属藻在各个站位都有发现且丰度较高，最高可达4.27×10⁶个/m³ (ST17站位)。短角弯角藻(Eucampia zodiacus)、圆柱角毛藻(Chaetoceros teres)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和薄壁几内亚藻(Guinardia flaccida)只在部分站位有发现且丰度较低，其中薄壁几内亚藻在ST39站位的丰度仅为1 900个/m³。

近岸站位Hh15、ST01-ST06优势藻种主要有圆筛藻属、旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)和尖刺伪菱形藻，断面8 (ST07-ST11站位)优势藻种为劳氏角毛藻(Chaetoceros lorenzianus)、角毛藻属和尖刺伪菱形藻，断面9 (ST12-ST14站位)、断面10 (ST17，ST20-ST21站位)、断面11 (ST23-ST26站位)优势藻种均为尖刺伪菱形藻、圆筛藻属和大洋角管藻，断面12 (ST27-ST31站位)优势藻种为尖刺伪菱形藻、圆筛藻属、旋链角毛藻，断面13 (ST32-ST36站位)、断面14 (ST37-ST39站位)优势藻种均为尖刺伪菱形藻、圆筛藻属和角毛藻属(Chaetoceros sp.)，断面15 (ST40-ST42站位)尖刺伪菱形藻、圆筛藻属和旋链角毛藻。

将各断面站位对应的H′作散点图(图 2)。H′在近岸的Hh15、ST03和ST04站位为0.95-1.62，在近岸的ST01、ST02、ST05、ST06站位为1.69-1.90，而在离岸更远的站位，H′的波动范围变大，其值为0.87-2.28。H′随着离岸距离的远近没有确定的变化趋势，这可能与夏季河流淡水输入造成的扰动有关。

2.2 营养盐的空间变化

如图 3a所示，N营养盐浓度在近岸的Hh15、ST01、ST04站位最高，分别为3.2，3.3和3.9 mg/L，但是在另外两个近岸站位(ST02和ST03)急剧降低，分别只有0.62，0.76 mg/L。随着离岸距离增大，N浓度水平相对下降，为0.14-1 mg/L，仅断面8的2个站位超过2 mg/L，各断面(断面3，4，6-15)间N浓度没有显著差别。

如图 3b所示，P营养盐浓度在各站位的变化趋势与N浓度表现出相似的趋势，也是在Hh15、ST01、ST04站位最高，达到0.06-0.07 mg/L，而在ST02站位只有0.007 mg/L。在其他断面，P浓度在0.003-0.04 mg/L间波动。

如图 3c所示，N/P为16.81-433.23，其中29个站位超过100。N/P在近岸ST03站位为16.81，与Redfield比值(16)相当; 断面1至断面7的N/P稳定在110左右; 在断面8及离岸更远断面的很多站位，N/P都显著增加，甚至超过400 (ST13、ST33站位)，与Redfield比值相差近30倍。

2.3 营养盐与H′的相关性

将所有站位的N浓度、P浓度和N/P分别与其对应的H′进行线性拟合(图 4)，N浓度和P浓度与H′无明显相关关系；随着N/P的增加，H′呈下降趋势，H′与N/P之间的相关系数R＝-0.43 (n=45，P < 0.01)，呈中等程度的负相关关系。

3 讨论

此次调查海域广利港位于广利河和淄脉河的出海口，属于近岸河口区。由于河水带来大量的营养物质，N、P的浓度较高，处于富营养状态。但是在离岸较远的多数站位，N、P浓度显著下降，尤其是P的浓度下降更明显，低于一般近海海湾^[18]。除少数站位外，N/P都超过100，有数个站位甚至达到400，远大于Redfield比值(16)，因此认为离岸海域处于P限制的环境，这与Moon等^[19]的报道一致。

浮游植物对磷酸盐的吸收存在种间差异，洪华生等^[20]通过分析钙质角毛藻、三角褐指藻和亚心形扁藻对³²P的吸收实验，表明藻类对磷酸盐的吸收动力学参数因种类而异。Suttle等^[18]应用半连续培养研究天然湖泊中浮游植物种类组成对N/P的响应，结果发现，聚球藻属(Synechococcus sp.)在高N/P时(45:1)是优势种，而在低N/P(5:1)时，硅藻类中的菱形藻(Nitzschia)和针杆藻(Synedra)为优势种。此次调查站位多为高N/P，圆筛藻属在各站位中都有较高的丰度，说明这类藻适合较高的营养盐N/P。

除不同藻类细胞的特性外，藻类细胞大小也会影响对营养盐的吸收。Litchman等^[21]研究硅藻细胞大小与营养盐关系，发现持续的N或P限制均有利于小粒径硅藻生长。另有研究发现，N/P下降有利于小粒径硅藻细胞的生长^{[14, 15]}。曲克明等^[22]专门研究硅藻的组成，认为N/P及其比例对浮游硅藻的组成可能有着明显的影响，氮磷浓度越高，N/P离Redfiled越远，浮游植物种类越少，Shannon指数越低，这与本次调查的结果一致，即N/P远离Redfield比值的站位H′也显著下降。

4 结论

在本次的调查中，随着离岸距离的增加，N和P浓度均呈现降低的趋势，且N/P也随之下降; 同时，离岸断面的N/P远离Redfield比值，且这些断面硅藻多样性指数H′也显著下降，表明东营广利港海域夏季营养盐结构变化可能对硅藻的组成造成重要影响^[22]。