氮磷营养盐影响海水浮游硅藻种群组成的初步研究

DIN (μmol·L - 1) DIP (μmol·L - 1)
N/ P
1 (CK)
13. 86
0. 62
22. 4
2
20. 06
1. 73
11. 6
3
20. 75
2. 68
7. 7
4
20. 59
3. 67
5. 6
5
30. 20
1. 81
16. 68
6
31. 09
2. 54
12. 2
7
29. 26
百分数均小于 0. 1 %.
另外 ,从实验中还发现 ,浮游硅藻的 Shannon 指数
各实验组 ,经过 5d 培养后 ,优势种仍为实验开始 也随氮磷比的不同而变化. 表 4 为实验结束时各实验
时的新月菱形藻和中肋骨条藻 ,但它们在浮游硅藻中 组浮游硅藻的 Shannon 指数. 可以看出 ,添加氮磷实验
所占百分数均增加至 90 %以上 ;同时 ,各实验组浮游 组 ,其多样性指数均较对照组低 ;氮磷比为 15～17 的
植物的种类 ,随培养时间的增加 ,逐渐减少. 表 3 为实 组 ( 实 验 5 和 9 组 ) , 其 Shannon 多 样 性 指 数 最 高 , 为
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曲克明 3 3 陈碧鹃 袁有宪 辛福言 (中国水产科学研究院黄海水产研究所 ,青岛 266071)
【摘要】 用实验生态学方法研究了氮磷营养盐对近岸海洋硅藻组成的影响. 结果表明 ,氮磷营养盐浓度及其比 例可能对海水浮游硅藻组成有着明显的影响 ,氮磷营养盐浓度越高 ,氮磷比离 Redfield 比越远 ,硅藻种类越少 , Shannon 指数越低. 这一结果在对虾养殖池浮游植物的观测中得到初步验证.
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446
应 用 生 态 学 报 11 卷
数说明氮磷比对硅藻组成的影响. 212 氮磷营养盐浓度和叶绿素 a 的测定
3 期 曲克明等 :氮磷营养盐影响海水浮游硅藻种群组成的初步研究 447
表 2 浮游硅藻的起始组成 Table 2 Original assemblage of planktonic diatoms
种 类 Species
数量 Number (103 ind·L - 1)
养盐对近岸海水硅藻组成的影响 ,旨在为近岸海洋生 态系的研究提供基础数据.
2 材料与方法
211 实验方法
在 150L 玻璃钢水缸中 ,引入青岛小麦岛天然海水 100L ,
加入不同量的氮磷营养盐 ,在透明玻璃钢瓦的温室中充气培养
浮游硅藻 (引入的天然海水经过高位蓄水池进入培养水缸 ,经
鉴定水中的浮游植物均为硅藻) ,同时做对照实验 ,表 1 为实验
应 用 生 态 学 报 2000 年 6 月 第 11 卷 第 3 期 CHIN ESE J OU RNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 2000 ,11 (3) ∶445～448
氮磷营养盐影响海水浮游硅藻种群组成的初步研究 3
图 1 DIN ( Ⅰ) 、DIP( Ⅱ) 和叶绿素2a ( Ⅲ) 的变动 Fig. 1 Varying of dissolved inorganic N (DIN) ( Ⅰ) and dissolved inorganic P (DIP) ( Ⅱ) and chlorophyll2a ( Ⅲ) .
种藻组成 ,其中中肋骨条藻和新月菱形藻为优势种 ,约 组 (实验组 10) 浮游植物消失的种类最多. 氮磷比高于
占 70 % ;柔弱根管藻 、日本星杆藻 、日本星杆藻 、浮动 25 的组 (实验组 8) 和低于 8 的组 (实验组 3 和 4) ,浮
弯角藻 、刚毛根管藻 、丹麦细柱藻和奇异菱形藻所占的 游硅藻消失的种类较多.
3 结果与讨论
311 实验过程中氮磷及叶绿素 a 的变化
从表 1 可以看出 ,引入海水中溶解无机氮 (D IN) 和溶解无机磷 (D IP) 的本底值分别为 13. 86 和0. 62 μmol·L - 1 ;实验组溶解无机氮 (D IN) 浓度从低到高 ,约 分别 为 20 、30 和 42μmol ·L - 1 , 实 验 组 溶 解 无 机 磷 (D IP) 的浓度从低到高 ,约分别为 1. 7 、2. 6 和3. 7μmol ·L - 1 . 本次实验旨在观察氮磷在一定范围内的增加会 对水体中叶绿素产生什么样的影响. 图 1 为低氮低磷 ( Trial 1) 、低氮高磷 ( Trial 4) 、高氮低磷 ( Trial 8) 和高 氮高磷 ( Trial 10) 营养盐中氮磷和叶绿素 a 的变动情 况. 可以看出 ,随着培养时间的增加 ,叶绿素 a 的浓度 亦随着提高 ;但各实验组叶绿素 a 的增加程度却不相 同 ,高氮高磷组 ( Trial 10) 叶绿素 a 增加了3. 21μg · L - 1 ,增加幅度最大 ,低氮低磷组 ( Trial 1) 叶绿素 a 增 加了 2. 60μg·L - 1 ,增加幅度最小 ,其他 8 个组叶绿素 a 的增加量介于二者之间. 可以推断 ,氮或磷浓度的增 加 ,均不同程度促进了叶绿素 a 浓度的增加 ,说明一定
3. 61
8. 1
8
43. 14
1. 70
25. 4
9
41. 96
2. 66
15. 8
10
42. 08
3. 74
11. 3
3 国家自然科学基金重大项目 (497901001) 和中华农业科教基金资 助项目 (98 - 03 - B - 03) . 3 3 通讯联系人. 1999 - 05 - 04 收稿 ,1999 - 09 - 09 接受.
开始时氮磷浓度及氮磷原子比例. 实验温度为 20～29 ℃,光源
为自然光 ,光照强度为 1000～ 20000Lux ,光照周期约为 13 ¬
11 ,盐度为 30～32 ,p H 为 8. 0～8. 3. 每日取样 ,监测浮游植物
种类和数量 ,测定叶绿素含量及水体中溶解无机氮 (DIN) 和溶
解无机磷 (DIP) 的浓度. 用硅藻种类 、数量及Shannon多样性指
营养盐 包 括 氨 氮 ( N H42N ) 、硝 酸 氮 ( NO32N ) 、亚 硝 酸 氮 (NO22N) 、溶解无机氮 (DIN) 、溶解无机磷 (DIP) 和硅酸盐. 营养 盐和叶绿素 a 测定方法按文献[ 22 ]方法进行. 213 浮游硅藻种类及数量的测定
采样和测定方法按文献[ 22 ]方法进行. 214 对虾养殖池样品的采集
关键词 浮游硅藻 营养盐 种群组成 氮 磷
A preliminary study on influence of N and P on population constituent of planktonic diatoms in sea water. QU Kem2 ing ,CHEN Bijuan , YUAN Youxian and XIN Fuyan ( Yellow Sea Fisheries Research Inswk.baidu.comit ute , Chi nese A cademy of Fisheries Sciences , Qi ngdao 266071) 2Chi n. J . A ppl . Ecol . ,2000 ,11 (3) :445～448. Experiment was conducted to study t he influence of N and P on population constiuent of planktonic diatoms in seawa2 ter. The concentrations of N and P and t heir ratios might significantly affect t he population constituent of planktonic diatoms in seawater ,t he more t he concentrations of N and P and t he bigger t he N/ P ratio to Redfield ratio ,t he less t he species of planktonic diatoms and Shannon’s index. The experimental result was verified in t he investigation from shrimp culturing ponds.
Key words Planktonic diatoms , Nutrients , Population constituent , Nitrogen , Phosphorous.
1 引 言
浮游植物群落结构和演替规律除与浮游植物的地 域性分布 、温度及盐度等有关外 ,还与氮磷等营养元素 的浓度及其比例密切相关. 氮磷营养盐是海水浮游植 物生长不可缺少的营养要素 ,大约以 16 ¬1 ( Redfield 比) 的原子数比例被浮游植物吸收[18 ] . 对开放体系而 言 ,氮磷营养盐是影响浮游植物的主要因素 ,一方面 , 浮游植物可以吸收不同形态的氮磷 ,另一方面 ,氮磷营 养盐的改变会导致浮游植物群落结构的改变[1 ,2 ] . 在 国外 ,有关氮磷营养盐对浮游植物影响的研究 ,已经有 很多报道 ,其研究内容主要涉及营养盐及其氮磷限制 条件下对浮游植物生长的影响[3～6 ] ;环境中氮磷营养 盐对浮游植物吸收营养盐及浮游植物生化组成的影 响[8～12 ,16 ,17 ,20～23 ,26 ] ;环境中氮磷比与浮游植物生长 的关系[13 ,19 ,23 ,24 ,26 ] ;营养盐及捕食压力对浮游植物群 落结构变化的影响[7 ,25 ] 等. 在国内 ,这方面的研究主 要集中在浮游植物随时间 (季节) 和空间 (地域) 的变动 情况[14 ,15 ,27 ] . 近年来 ,我国沿海地区经济的发展和近 海的开发利用 ,加速了近海海域富营养化进程 ,这必然 引起浮游植物群落结构的变化 ,而海洋硅藻是近岸海 洋藻类的主要种类之一 ,因此 ,研究氮磷营养盐对近岸 硅藻组成的影响 ,对于近岸海洋生态系研究及营养盐 的生物地球化学循环具有重要意义. 我们于 1998 年 6 月在黄海水产研究所小麦岛实验室初步研究了氮磷营
程度的富营养化可以促进浮游硅藻叶绿素的增加.
验过程中浮游硅藻种类消失情况. 可以看出 ,添加氮磷
312 实验过程中浮游硅藻种类和多样性指数的变动
的各实验组 ,与对照组比较 ,除 2 号和 6 号实验组外 ,
表 2 为浮游硅藻的起始组成. 可以看出 ,共有 16 浮游植物种类数均有不同程度的减少 ,氮磷浓度最高
表 1 各实验组氮磷起始浓度及氮磷原子比
Table 1 Initial concentrations of dissolved inorganic N ( DIN) and dis2
solved inorganic P ( DIP) and the ratio of N/ P by atoms
编号 No .
%
0. 30～0. 33 ;氮磷比小于 8 的组 (实验 3 、4 和 7 组) ,其 Shannon 多样性指数最小 ,小于 0. 16. 其他各个实验 组 , 其 Shannon 多样性指数介于前二者之间. 但是 ,氮
对虾养殖池的采样地点为青岛市城阳区流亭镇 , 采样时 间为 1997 年 7 月和 8 月 ,现场采样后 ,加三氯甲烷固定 ,于 2h 内送回实验室 ,立即测定营养盐 ,测定方法同 212 ;用于叶绿素 测定的样品亦是在 2h 内送回实验室 ,立即测定叶绿素 ,测定方 法同 212 ;用于硅藻种类及数量测定的水样 ,采样和测定方法同 213.