珠江口叶绿素a时空分布及初级生产力
Journ。al
生态与农村环境学报2010,26(2):132—136
ofEcologyandRuralEnvironment
珠江口叶绿素a时空分布及初级生产力
蒋万祥1’2,赖子尼㈨,庞世勋1,杨婉玲1,王
510380
超1,高原1(1.中国水产科学研究院珠江水产研究所,广东广州
2.枣庄学院生命科学系,山东枣庄277160)
摘要:2006年5月至2008年2月季度性对珠江121叶绿素a的时空分布特征及其与环境因子的关系以及珠江口水域初级生产力等进行研究。结果表明,表层叶绿素a含量分别与底层、上游叶绿素a含量间无显著差异;表层叶绿素a含量在夏、春季明显大于秋、冬季,但各口门问无显著差异。珠江口水域初级生产力水平夏、秋季明显高于春、冬季,但各口门间无显著差异。表层叶绿素a含量分别与浮游植物细胞密度、初级生产力间相关显著。不同口门及不同季节间影响叶绿素a含量的环境因子存在较大差异。
关键词:珠江13;叶绿素a;时空分布;初级生产力;逐步回归分析中图分类号:X24;X173
文献标识码:A
文章编号:1673—4831(2010)02—0132~05
Spafio—TemporalDistributionofChlorophyll・aandPrimaryProductivityinthePearlRiverEstuary.JIANGWan—
xian91”,M,磊.nil,PANG
Shi.xunl,YANG
Wan—ling‘,WANGCha01,GAOYuanl(1.PearlRiverFisheriesResearchImti.
tute,ChineseAcademyofFisherySciences,Guangzhou510380,China;2.DepartmentofLifeSciences,ZaozhuangUniver-sity,Zaozhuang
277160,China)
Abstract:Seasonaldistributionofchlorophyll—aanditsrelationshipwithenvironmentalfactorsandprimaryproductivity
were
investigatedduringtheperiodfromMay2006
no
to
February2008in
contentsto
waters
ofthePeadRiverEstuary.Resultsshow
that
significantdifference
was
observedbetweenchlorophyll—ainthe
sunCs.ce
was
intheSul点acelayer,inthesublayerandinthe
upstreams;chlorophyll・aand
content
layer
waftfound
beobviouslyhigherinsummerandspringthaninfall
winter,while
no
significantdifference
observed
betweensites.Asimilartrendofthevariationoftheprimarypro-
concen-
ductivitytration
w蹈observedinwatersofthePeadRiverEstuary.Pearsoncorrelationanalysisshowsthatchlorophyll・a
w鹪signitleanflycorrelatedwithphytoplanktoncelldensityandprimaryproductivity.Environmentalfactorsaffecting
withsiteand
season.
ehlorophyll-acontentvariedsharply
Keywords:PearlRiverEstuary;chlorophyll-a:primaryproductivity;stepwisemultipleregressionanalysis
珠江水系年径流量为3360亿m3,仅次于长江水系,每年为河13带进大量的有机物与无机物…。珠江El8口分流,不仅是重要的交通枢纽,而且也是许多江海鱼类的洄游通道、产卵场所、索饵场,是珠江三角洲地区重要的水产养殖区。然而,随着珠江三角洲工业的发展,河口区水域污染日益严重,水质富营养化及赤潮频繁发生,给水产资源保护和养殖带来很大危害拉J。目前,关于长江El、渤海湾、东山湾、大亚湾及其他沿岸海区叶绿素a和初级生产力的研究已有较为系统的论述旧巧J,而针对珠江口特别是13内过渡带叶绿素a和初级生产力的报道还很少。为此,笔者选取珠江8大口门为对象,研究该水域叶绿素a分布特征及其与环境因子的关系、初级生产力等,以期为进一步探索珠江口水质特征及赤潮发生原因与规律提供科学依据,为河口渔业生态环境研究和资源开发提供基础资料。
1材料与方法
1.1研究区域概况及样点设置
珠江8大口门位于北纬220至230、东经1130至1140之间,水域面积达2
210
km2,水文环境复杂,终
年受沿岸冲淡水和南海表层咸水的交替影响,同时也是受人类活动干扰严重的水域。于珠江8大口门选取的代表性样点分布见图1。1.2叶绿素a测定
2006年5月至2008年2月,每逢2、5、8、11月(分别代表2006和2007年的春、夏、秋、冬季)对珠江口叶绿素a含量开展调查。其中,2006年5月至
基金项目:国家科技基础条件平台建设项目;广东省科技计划项目(200420301015)收稿日期:2009-08-04
①通讯联系入E-nⅫLil:jmlmOl@163.eom
万方数据
第2期蒋万祥等:珠江口叶绿素8时空分布及初级生产力
2007年2月主要针对表层和底层叶绿素a含量进行研究;2007年5月至2008年2月沿每个口门样点往上游约3km处选取对照点(S’),对远、近河口表层叶绿素a含量进行比较。2006年5月底层叶绿素a含量数据缺失。
叶绿素a含量测定:在各监测站点用有机玻璃采水器于每个样点采集水样750mL,并迅速置于放有冰块的保温桶中,带回实验室后用0.45“m孔径的混合纤维树脂滤膜进行真空抽滤,采用N,N一二甲基甲酰胺(Ⅳ,N-dimethylforinamide,简称DMF)法测定№J。计算公式为:
C。=(12.65D664-2.990647-0.04D6.)vo/(Vxl)
(1)
式(1)中,C。一叶绿素a质量浓度,mg・nl一;D664、D64,、D62,一波长664、647、625nm处光密度值;K一萃取体积,10
mL;卜抽滤水样体积,L;卜比色皿
的光径,cm。
Sl一虎门;S2一蕉门;s3一洪奇沥;S4一横门;S5一磨刀门;S6一鸡啼门;S7一虎跳门;S8一崖门。
s1’一鼹’为对应8大口门所设对照点。
图1珠江口采样点分布
Fig.1
Distributionof
samplingsites
in
watersofthePearlRiverEstuary
1.3初级生产力的估算
初级生产力采用叶绿素a法测定:按照
CADI已E[73提出的简化公式计算:
万
方数据Cchl_a-亍
DxEx。P
(2)
式(2)中,C。¨。一初级生产力,以c计,mg・m一・
d~;P。一表层水中浮游植物的潜在生产力,以C计,
mg・m~・h~;E一真光层深度,m;胁一日照时间,h。
其中,表层水(1m以内)中浮游植物的潜在生产力(P。)根据表层水中叶绿素a含量计算:
P。=C。Q
(3)
式(3)中,c。一表层水中叶绿素a含量,mg・m一;Q一同化系数,以C计,mg・mg~・h~;真光层深度
取透明度的3倍旧1;日照时间参考广东省农业气象公报一],其中,2006年夏季光照时间数据缺失。1.4理化指标的测定
溶解氧、硫化物、磷酸盐、总磷、总氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、铵氮、非离子氨、高锰酸钾指数、硅酸盐等按文献[10]中方法测定;水温、盐度、pH值、电导、浊度、总溶解性固体、氧化还原电位采用u一10水质检测仪(日本HORIBA公司)现场测定;透明度采用塞氏盘法现场测定。1.5统计分析
采用SPSS11.5统计软件进行独立样本T检验、方差分析、相关分析和回归分析。
调查期间8大口门表层水体叶绿素a平均含量为21.28mg・m~,最高值出现在2007年5月的洪奇沥样点,为42.83mg・m~,最低值出现在2007年mg・m~。底层水体叶绿素a平均含量为21.68mg・m一,最高值出现在2006年mg・m一,最低值出现在mg・m一。上游叶绿素a含量平均值为23.18mg・in~,最高值出现在mg・m~,最低值出现在2007年8月的洪奇沥,为10.29
mg・Ill~。
于2006年5月至2007年2月对8大口门表层和底层水体叶绿素a含量进行研究(图2),独立样本T检验表明,表层和底层水体叶绿素a含量差异不显著(P>0.05),Pearson相关分析表明表层和底层水体叶绿素a含量相关显著(P<0.05)。于2007年5月至2008年2月对远、近河口水体叶绿素a含量进行比较(图2),独立样本T检验表明表层和上游水体叶绿素a含量差异不显著(P>
2结果与讨论
2.1珠江口叶绿素a分布特征
2月的虎门,为4.158月的洪奇沥,为54.032007年2月的虎跳门,为6.472007年5月的横门,为51.52.1.1表、底层水体叶绿素a含量比较
2.1.2远、近河口水体叶绿素a含量比较
・134・
生态与农村环境学报第26卷
0.05),相关分析表明表层和上游水体叶绿素a含量相关显著(P<O.05)。
2.1.3表层水体叶绿素a含量的时空分布
调查期间不同季节表层水体叶绿素a平均含量以2006年夏季最高,为32.3mg・m。3;2006年冬季最低,为8.7nag・m~。在空间序列上,叶绿素a平均含
量以鸡啼门最高,为托3nag・111~;虎跳门最低,为
18。2
nag・ni一。单因素方差(One-wayANOVA)分析
表明,各季节间表层水体叶绿素a含量差异显著(P<0.05),表现为夏季≥春季>秋季≥冬季;各口门间叶
绿素a含量差异不显著(P>o.05)(图2)。
删陶尚^函|Ii矗f1昏n昏
月份
f
一
●
∞
土
\■知
日
餐
聪吉
番f崮凼凼越凼凼趟趟
。爷爷≯爷≯≯萨爷
站位
口表层:囝底层;囵上游。
图2珠江口叶绿素a时空分布
№.2
Spatio-temperaldistributionofchlorophyll-a
inwatersofthePearlRiver
B卿
2.1.4浮游植物密度及其与叶绿素a的关系
对浮游植物密度(2006年5月至2007年11
月)的分析结果(图3)表明,调查期间浮游植物密度均值为1.92x106L“(0.26x106—6.22x106L一),其中,最大值出现在2007年春季的横门,最小值出现在2006年冬季的洪奇沥。在时间序列上,浮游植物密度以2007年春季最高,均值为3.39×106L一:以2006年冬季最低,均值为1.08×106L~。在空间序列上,以横门最高,均值为2.1l×106L~;以虎跳门最低,均值为1.82x106
L~。
对8大口门浮游植物密度的时空分布进行比较,结果(图3)表明,浮游植物密度在冬季明显低于其他季节(P<0.05),各口门问无显著差异(P>
万
方数据0.05)。珠江口浮游植物密度(p浮,106L’1)与叶绿
素a含量(C。,nag・m。)间相关显著(P<0.01),其
回归方程为:C。=12.87+4.40p浮。
,
4
一6
晕魁
龆
霉器霉靶热踺
虎蕉洪横磨鸡虎崖门门奇门月啼跳门
沥门门门
月份
站位
图3珠江口浮游植物密度时空分布
№.3
Comparisonbetweenchlorophyll-acontent
andphytoplanktondensityinwaters
ofthePearlRiverEstuary
叶绿素a含量分布特征研究是其生态学研究的基础。大多数水域均有一个浮游植物的迅速繁殖盛期,而且叶绿素a含量的最大值通常出现在表层或近表层【l卜B】,但也有极少数研究表明,沉积物与水界面叶绿素a含量与真光层叶绿素a含量相近¨4|。本研究中珠江口表、底层水体叶绿素a含量及其变化规律基本一致,这主要是因为河口区混合作用较强H1,表、底层水体交换较容易所致;另外,研究区域水深较浅(通常枯水期不超过10m,丰水期不超过15m),营养盐可以较快地由底部沉积物中得到补充,也是造成这一现象的重要原因之一。孙军等¨纠对渤海中部及其邻近海域叶绿素a的研究表明,大风事件也能够使营养盐在浅水区域得到适当补充;而有研究表明,我国广东沿岸海域正是典型的季节性上升流区¨引。
通过远、近河口叶绿素a含量的比较发现,各口门相距大约3km的2个样点间虽然盐度存在一定差异[河口样点(s)平均为2.92g・kg一,上游样点(S’)为2.51g・kg‘1],但叶绿素a含量及其分布特征较为一致。主要是因为本研究中各口门的2个样点都在潮汐作用范围内,潮汐作用对浮游植物的影响大大消减了空间差异对其的影响。
叶绿素a含量的季节变化及差异虽与其他环境因子有一定关系,但主要反映了温度对浮游植物生长的影响。调查期间珠江口水域表层水温变化范围
较大,为13。3~30.3℃;其中春、夏、秋3个季节表
层水温平均值分别为26.2、29.0和22.5℃。而冬季表层水温平均只有14.8℃。冬季相对过低的水温
第2期蒋万祥等:珠江口叶绿素a时空分布及初级生产力
・135・
抑制了浮游植物的生长繁殖,这种变化从叶绿素a含量的变化中亦可看出。
2.2珠江口初级生产力及其与叶绿素a的相关分析
CADI}E提出的初级生产力估算公式因简便、准确而得到广泛运用。该公式中的同化系数,国内外学者通常引用其经验值3.7rIlg・nag~・h~,而有研究表明同化系数随水体营养水平的改变而改变。如周伟华等Ⅲ1对长江口表层同化系数的研究表明,不同季节间同化系数存在差异,特别是赤潮区域,同化系数最高可达16.7mg・nag~・h~,远高于国内外学者通常引用的3.7rag・nag一・h~。鉴于同化系数与营养盐含量之间关系密切,本研究通过卡尔森营养状态指数‘18-201,明确了珠江口水体营养水平;根据费尊乐等”¨的研究,确定珠江口水域年平均同化系数(以c计)为6.03
mg・nag~・h~。
对初级生产力的时空分布进行统计(图4),结果表明,2a中研究区域初级生产力(以C计)平均值为510.8mg・m一・d一;其中以2007年秋季最高,为826.3mg・m~・d~;2007年冬季最低,为
224.0
mg・m~・d~。对各季度初级生产力进行方
差分析,结果表明珠江口初级生产力整体表现为夏、秋季明显高于春、冬季(P<0.05)。对初级生产力的空间分布进行分析,结果表明洪奇沥初级生产力最高,为658.4mg・m一・d~;虎门最低,为328.5mg・m~・d一。方差分析表明8大口门间初级生产力水平无显著差异(P>0.05);相关分析表明叶绿素a含量与初级生产力问相关显著(P<0.05)。
喜
姜
羹
耋
月份
站位
英文小写字母不同表示不同季节或不同站位问初级生产力差异显著(P<O.05)。因2006年8月(夏季)
光照时间数据缺失,故无法计算初级生产力。
图4珠江口初级生产力时空分布
F噜.4
Spatio-temperaldistributionofprimary
productivityinwatersofthePearlRiverEstuary
上述分析表明,珠江口水域初级生产力时空动万
方数据态与叶绿素a含量时空动态较为一致,验证了在该水域应用叶绿素a含量评估水域初级生产力水平的可行性。研究区域初级生产力整体表现为夏、秋季明显高于春、冬季,主要是因为夏季温度最高,光线最为充足,利于浮游植物生长繁殖;秋季和春季虽然温度都低于夏季,但与春季相比,秋季晴朗天气更多,日照时数更长;冬季虽然日照时数较长,但过低的水温明显限制了浮游植物的生长。与长江El[1
71、
渤海湾¨纠等水域相比,珠江El水域初级生产力水平明显偏高,这主要是由于本研究区域地处我国南方,气温相对较高,加上城市排污等原因导致氮、磷等营养元素含量高,更加适合浮游植物生长繁殖。2.3珠江口叶绿素a含量与环境因子间的回归分析
不同监测站位各环境因子对藻类的影响各不相同,逐步回归分析可以筛选出相对重要的的因子。对珠江口各监测站位叶绿素a含量与环境因子间进行逐步回归分析的结果(表1)表明:虎门叶绿素a含量与透明度相关显著(P<0.05);横门、磨刀门叶绿素a含量与盐度相关显著(P<0.05);鸡啼门叶绿素a含量与水温、pH、磷酸盐相关显著(P<0.05);虎跳门叶绿素a含量与浊度、硫化物和硅酸盐相关显著(P<0.05);崖门叶绿素a含量与硝酸盐氮相关显著(P<0.05)。在时间序列上,2006年5月叶绿素a含量与透明度相关显著(P<0.05),2007年5月、11月和2008年2月叶绿素a含量与硝酸盐氮相关显著(P<0.05),2007年8月叶绿素a含量与透明度、硫化物、亚硝酸盐氮、铵氮相关显著(P<0.05)。
叶绿素a因在水域生态系统中占有重要地位而备受关注,但其同环境因子关系的研究相对较少。与国内同行的研究相比¨5’引,本研究中同一资源位点影响叶绿素a分布的环境因子偏少,且不同资源位点影响叶绿素a分布的主要环境因子存在较大差异,这主要是由于珠江8口分流,8大口门地域跨度较大,接收不同城市、不同类型污水的排放,污染来源多样,从而造成该区域小生境特征十分明显所致。
(1)珠江1:3表层水体叶绿素a含量分别与底层、上游水体叶绿素a含量间无显著差异;表层水体叶绿素a含量存在明显的季节动态,但各口门间无显著差异。
(2)珠江口水域初级生产力(以C计)均值为
510.8
mg・m~・d~;初级生产力水平存在明显的
季节动态,但各口fll'日l无显著差异。
3结论
-136・
生态与农村环境学报第26卷
(3)表层水体叶绿素a含量分别与浮游植物密
度、初级生产力间相关显著。
(4)不同资源位点影响叶绿素a分布的主要环
表1珠江口叶绿素a含量与环境因子的逐步回归分析系数
Table1
Stepwise
境因子存在较大差异,表明珠江口水域生态环境较为复杂,小生境特征十分明显。
multipleregressionbetweenchlorophyll-aandenvironmentalfactorsinthePearlRiverEstuary
叶绿素a含量
项目温度透明度浊度
pH
虎门
一0.6
横门磨刀门鸡啼门
一0.8
虎跳门崖门2036—05
2007—052007—082007—112008-02
一O.6
O.1
17.2
一1.2
盐度硫化物溶解氧磷酸盐硝酸盐氮亚硝酸盐氮
铵氮硅酸盐
常数R2
,
P
一263.O—14.1
一3.84.5
一255.0
一20.8
23.8
-57.2-35.6
一1】.2
45.2o.629.60.02
39.10。9769.7O.0I
19.0O.98105.20.009
<0.05
(O.05
-75.3
1.oo
9.621.1
46.21.00
41.51.00832.6<0.05
45.2
—28.1o.9537.O
0.OI
104.7
1.00
8.4o.62
9.7
—10.0o.5l6.20.047
0.629.6
0.002
471.8
<O.05
0.021
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作者简介:蒋万祥(1979一),男,山东青岛人,助教,硕士,主要从事水域生态学研究。E.mail:jiangwx99@163.COlrla
Estuarines[J].EstuarineCoastalandShelfScience。
万方数据
珠江口叶绿素a时空分布及初级生产力
作者:作者单位:
蒋万祥, 赖子尼, 庞世勋, 杨婉玲, 王超, 高原, JIANG Wan-xian, LAI Zi-ni,PANG Shi-xun, YANG Wan-ling, WANG Chao, GAO Yuan
蒋万祥,JIANG Wan-xian(中国水产科学研究院珠江水产研究所,广东,广州,5103802;枣庄学院生命科学系,山东,枣庄,277160), 赖子尼,庞世勋,杨婉玲,王超,高原,LAI Zi-ni,PANGShi-xun,YANG Wan-ling,WANG Chao,GAO Yuan(中国水产科学研究院珠江水产研究所,广东,广州,5103802)
生态与农村环境学报
JOURNAL OF ECOLOGY AND RURAL ENVIRONMENT2010,26(2)4次
刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
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