2011—2020年调水调...浮游动物年间变化及影响因子_王秀霞.pdf

Marine Sciences/Vol.46,No.12/2022 115 20112020 年调水调沙前后黄河口海域浮游动物年间变化及影响因子 王秀霞1,高彦洁2,左 明3,张孝民1,李少文1,杨艳艳1,徐炳庆1,李 凡1,王育红1(1.山东省海洋资源与环境研究院 山东省海洋生态修复重点实验室,山东 烟台 264006;2.鲁东大学 滨海生态高等研究院,山东 烟台 264025;3.东营市海洋发展研究院,山东 东营 257091)摘要:依据 20112020 年(2016 年中断)黄河调水调沙工程实施前、后黄河口海域 18 个站位野外调查数据,研究浮游动物种类组成和丰度变化及优势种更替,以查明黄河口海域浮游动物的年间变动规律及调水调沙工程的影响。结果显示:共记录浮游动物 82 种类(包括浮游幼体 16 类),其中刺胞动物种类数最多,共记录 26 种,其次是桡足类出现 23 种。浮游动物种类组成的年间变化差异显著(P0.05),2017 年(未进行调水调沙)最低;调水调沙前、后分别记录浮游动物 69 种和 75 种,调水调沙前后种类数呈正相关(r=0.684,P=0.042);调水调沙前后优势种更替率较高;浮游动物丰度在 20112015 年较高,20172020 年相对较低,调水调沙后浮游动物丰度年间变化达极显著水平(P0.01),而调水调沙前后没有显著差异;浮游动物丰度水平分布总体呈现从黄河口近岸到离岸递减趋势,密集区位于黄河口北部近岸海域,调水调沙后密集中心较调水调沙前向离岸海域略有推移。冗余分析表明,对黄河口浮游动物年间变化影响较大的因子是叶绿素 a 浓度、溶解氧浓度和水温。研究表明:20112020 年调水调沙期间黄河口海域浮游动物丰度年间变动大于调水调沙前后变动,调水调沙实施对浮游动物影响持续时间较短。关键词:浮游动物;年际变化;调水调沙;黄河口 中图分类号:S931 文献标识码:A 文章编号:1000-3096(2022)12-0115-13 DOI:10.11759/hykx20220402001 河口是陆海交互的集中地带,由于受人类活动、径流、潮流和风浪等因素共同影响,河口海域生态环境复杂多变且敏感脆弱1。黄河口海域位于渤海湾和莱州湾之间,属于典型的河口生态系统,其饵料丰富,是鱼类重要的繁育场2。黄土高原水土流失严重使得黄河沙多水少,水沙不平衡,下游因泥沙淤积而成为“地上悬河”,为解决这一问题,黄河水利委员会自 2002 年起利用大型水库和调度手段实施黄河调水调沙(the water and sediment discharge regu-lation,WSDR),旨在通过人造洪峰冲刷河槽,将大量水沙集中输送入海,达到协调水沙平衡效果3-4。在调水调沙的影响下,冲淡水、营养盐、泥沙等短期内急剧增加对黄河口海域生态环境及生物资源产生较大影响5-8。在河口生态系统中,浮游动物是重要的生境变化指示生物9。其种类组成受径流和潮流的交汇作用较为复杂10-11,群落结构特征亦与河口的潮汐12、水文13、营养盐14等环境因子以及径流15密切相关。因此,研究浮游动物群落特征变化有助于全面了解河口生态系统的结构和功能变化。关于黄河口海域浮游动物群落结构特征的研究已有较多报道16-20。已有的研究认为调水调沙可加速黄河中下游浮游植物的物种演替,浮游动物生物量亦随之增加21,但在调水调沙实施过程中其数量 收稿日期:2022-04-02;修回日期:2022-05-07 基金项目:山东省自然科学基金重点项目(ZR2020KE050);山东省海洋生态修复重点实验室开放课题(201902);青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东省专项经费(2021QNLM050103);烟台市科技创新发展计划(2020MSGY061);烟台市科技创新发展计划项目(2021XDHZ053)Foundation:Key project of Shandong Provincial Natural Science Foun-dation,No.ZR2020KE050;Shandong Key Laboratory of Marine Ecological Restoration,No.201902;Financially supported by the Marine S&T Fund of Shandong Province for Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology(Qingdao),No.2021QNLM050103;The Science and Tech-nology Innovation Development Program of Yantai,No.2020MSGY061;The Science and Technology Innovation Development Program of Yantai,No.2021XDHZ053 作者简介:王秀霞(1988),女,工程师,主要从事海洋生物学研究,E-mail:;李凡(1981),通信作者,男,副研究员,主要从事渔业资源研究,E-mail: 116 海洋科学/2022 年/第 46 卷/第 12 期 和生物量变化存在波动,有呈先升高后降低趋势22。本研究基于 20112020 年间调水调沙期间黄河口海域长期监测数据,研究此季浮游动物种类组成、时空分布和优势种的年际变动,比较调水调沙对浮游动物组成的影响,为评估和预测黄河口海域生态系统的现状和演变趋势提供基础,为科学实施调水调沙提供参考。1 材料与方法材料与方法 1.1 调查海区调查海区 调水调沙一般从6月下旬开始运行,历时约20 d,于 20112020 年(2016 年除外)调水调沙前和调水调沙后(表 1)分别对黄河口海域 18 个调查站进行监测调查,调查范围为 3740N3809N、11900E 11940E(图 1)。2017 年未实施调水调沙工程,在相应时间进行调查作为对比参考。依据与黄河入海口的距离布设 4 个断面,其中断面(包括 B1、C1、D1站)距入海口 5 km,断面(包括 A2、B2、C2、D2、E2 站)距入海口 10 km,断面(包括 A3、B3、C3、D3、E3 站)距入海口 20 km,断面(包括 A4、B4、C4、D4、E4 站)距入海口 40 km。表 1 20112020 年黄河口调查时间 Tab.1 Survey time in the Yellow River estuary from 2011 to 2020 年份 调水调沙前 调水调沙后 2011 6 月 1621 日 7 月 1520 日 2012 6 月 1319 日 7 月 1622 日 2013 6 月 1618 日 7 月 1619 日 2014 6 月 1719 日 7 月 1821 日 2015 6 月 1417 日 7 月 1722 日 2017*6 月 1720 日 7 月 2427 日 2018 6 月 2021 日 7 月 2628 日 2019 6 月 1922 日 7 月 2527 日 2020 6 月 1619 日 7 月 2124 日 注:2017*表示 2017 年未实施调水调沙工程,同期在该海域进行了 2 次调查 1.2 样品采集及分析样品采集及分析 采用浅海型浮游生物网(网孔径为 505 m,网长度为 145 cm,网口面积为 0.2 m2)从底至表垂直拖网采集浮游动物样品。样品采集后用 5%的甲醛海水溶液固定保存,带回实验室分析。水温(temperature,TEM)、盐度(salinity,SAL)和溶解氧(dissolved oxygen,图 1 黄河口调查站位 Fig.1 Sampling stations in the Yellow River estuary DO)数据利用美国 Orion 520M-01A 便携式 YSI 水质分析仪现场测定,叶绿素 a(chlorophyll a,Chl a)浓度采用分光光度法测定,取 1 000 mL海水经 GF/F滤膜抽滤,滤膜冷冻保存,带回实验室测定。浮游动物样品在 Stemi 508 体视显微镜下鉴定、计数,计数结果转化为丰度,用单位海水中个体数(ind./m3)表示。采样和室内分析方法按 GB/T1276362007海洋调查规范 第 6 部分:海洋生物调查进行23。黄河径流量(discharge,DIS)和输沙量(sediment load,SED)数据来自水利部黄河水利委员会发布的黄河泥沙公报(http:/ Nino Index,ONI)数据来自美国国家海洋与大气管理局的气候预测中心(https:/origin.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/ensostuff/ONI_v5.php)。1.3 数据分析数据分析 优势度(Y):Y=(ni/N)fi,(1)优势种更替率(R):2100%abcRabc+-=+-,(2)其中,N为浮游动物总个体数,ni为第i种个体数,fi为第i种出现的频率,选取优势度Y0.02的物种作为优势种,a、b分别为两个相邻时期优势种数,c为两个相邻时期共同优势种数。通过 R 语言中 vegan 软件包的冗余分析(redun-dancy analysis,RDA)方法分析浮游动物丰度与环境因子的关系,平面分布图运用Surfer 14(Golden Soft-ware,USA)绘制,多元方差分析(MANOVA)检验利用IBM SPSS Statistics 19 完成。Marine Sciences/Vol.46,No.12/2022 117 2 结果结果 2.1 种类组成年际变化种类组成年际变化 20112020年调水调沙前后黄河口海域共记录浮游动物82种(包括浮游幼体16种),其中刺胞动物种类数最多,共记录26种,占总种类数的31.71%,其次是桡足类出现23种,占28.05%。调水调沙前调查共记录浮游动物69种,分属于原生动物门、刺胞动物门、节肢动物门、毛颚动物门和脊索动物门等,以节肢动物门种类数最多,共计录29种,其中桡足类21种类,占总种类数的30.43%,刺胞动物门和浮游幼体次之,各出现21种和14类,分别占总种类数的30.43%和20.29%。调水调沙后调查浮游动物种类数较调水调沙前增多,共记录75种,种类组成与调水调沙前调查结果相似,以节肢动物门种类数最多,共计33种,占总种类数的44%,其中桡足类22种,占29.33%;其次是刺胞动物门,出现22种(占29.33%),浮游幼体16种(占21.33%)。如图2显示,浮游动物种类数在调水调沙前与调水调沙后的整体变化趋势相似,差异不显著(MANOVA,F1,308=0.007,P=0.933),但其年间波动较为明显,特别是在2017年,浮游动物种类数20,减少幅度最大,年间变化差异显著(F8,308=24.502,P 0.01)。图 2 20112020 年调水调沙前后浮游动物丰度和种类数年际变化 Fig.2 Interannual variation of zooplankton abundance and species before and after the water and sediment discharge regulation from 2011 to 2020 2.2 优势种年间变化优势种年间变化 黄河口海域浮游动物优势种(表2)中,强壮滨箭虫(Sagitta crassa)、中华哲水蚤(Calanus sinicus)、小拟 哲 水 蚤(Paracalanus parvus)、拟 长 腹 剑 水 蚤(Oithona similis)、双壳类幼体和长尾类糠虾幼体优势度平均值较高,强壮滨箭虫作为优势种的出现频率最高,除2012年调水调沙后调查外,它是所有调查季的优势种。调水调沙前后优势种更替率较高(图3