中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室知识库

摘  要

    河口、海湾等近岸区域由于受自然环境及人类活动的影响，压力叠加，生态环境问题突出。莱州湾在过去几十年中经历了富营养化、氮磷比失衡、赤潮频发等一系列生态环境问题。为改善海洋生态环境，相关管理机构自2000年开始采取了一系列环境保护措施，到2014年为止，黄河和小清河氨氮年均输入量分别下降了57.5%和86.4%。在营养盐减排措施下，莱州湾的水环境尤其是营养盐浓度是否产生了新的变化，富营养化是否得到了遏制？浮游生物作为海洋生态系统物质循环和能量流动的重要环节，其群落结构对新的环境变化（减排）是否产生了明显的响应？响应是如何进行的？目前对于这些问题尚不清楚。为此，在2004-2014年对莱州湾环境因子及浮游生物群落结构进行了连续10余年的调查研究，以探讨营养盐减排背景下，莱州湾环境变化趋势以及浮游生物的响应特征，加深对近岸海洋生态系统恢复的认知。主要研究结论如下：

    （1）5月表层水温（SST）总体呈现出南部近岸高，北部湾口低的分布特征，年际波动剧烈；8月空间梯度差异相对较小且波动较缓，年际变化呈上升趋势。表层盐度（SSS）在5、8月份呈现出相同的空间分布趋势，总体上呈现出西南部近岸低，东北部湾口高的特点；年际变化趋势不明显但波动剧烈，小清河径流量是影响SSS时空分布的重要因素。莱州湾营养盐浓度空间梯度差异明显，莱州湾西南近岸尤其是小清河口海域无机氮（DIN）、活性磷酸盐（PO₄-P）和活性硅酸盐（SiO₃-Si）浓度明显偏高，莱州湾营养盐浓度空间分布主要受小清河及其邻近区域陆源输入的影响。2004-2014年，莱州湾DIN浓度年际变化呈现下降趋势，但相较于历史数据仍然偏高，DIN的主要形态为硝酸盐；莱州湾PO₄-P和SiO₃-Si含量也呈现出一定的下降趋势；莱州湾DIN及PO₄-P浓度年际变化受小清河营养盐入海通量影响较大，二者年际波动呈现出较好的吻合性。

    （2）调查期间，共鉴定出浮游植物174种，以硅藻为主包含144种，其次是甲藻27种，其它藻（黄藻、金藻）3种。5月浮游植物丰度年际波动剧烈，波动范围为0.1×10⁵ cells/m³ - 14.2×10⁵ cells/m³；8月浮游植物丰度明显高于5月份，呈现出下降的年际变化趋势，波动范围为2.2×10⁵ cells/m³ - 134.4×10⁵ cells/m³。5月份优势种以硅藻为主，甲藻仅占3种，2007年及2012-2014年间甲藻不再占有优势地位；8月份优势种全为硅藻。小清河和黄河氨氮的减排对莱州湾的浮游植物群落的恢复产生了明显的积极影响，浮游植物丰度呈下降趋势，小个体及有害藻华（HAB）藻类优势度下降，硅藻及大个体藻类优势度上升。营养盐减排背景下，小清河口和黄河口区域浮游植物响应存在明显差异，小清河口区域浮游植物丰度较高、物种多样性指数（H′）较低且波动剧烈；黄河口区域浮游植物丰度较低、H′较高且波动相对缓和。氨氮（NH₄-N）是小清河氮的主要组分，而硝酸盐是黄河氮的主要组分，NH₄-N的减排对小清河口区域影响剧烈，但对黄河口区域影响较弱。

    （3）调查期间，莱州湾共监测到浮游动物85种（类），以桡足类为主，占26种，丰度占比达到82.1%，其次是浮游幼虫和水螅水母类，分别监测到21种、10种，其他类群丰度占比相对较低。莱州湾浮游动物丰度及H′呈现出明显的空间分布差异。南部近岸区域H′明显偏低；浮游动物总丰度以及主要类群桡足类、浮游幼虫以及水螅水母类，总体上呈现出南部近岸高，北部湾口低的空间分布特征。浮游动物丰度及H′的变异系数空间分布与均值空间分布较为一致，总体呈现出南部近岸高，北部湾口低的空间分布特征，进一步表明了近岸人类活动对浮游动物群落的扰动。2004-2014年间，莱州湾H′总体呈现升高的年际变化趋势，5、8月H′波动范围分别为0.17-1.17 和1.28-2.40。浮游动物总丰度、桡足类及浮游幼虫丰度呈降低的年际变化趋势，水螅水母类丰度呈升高趋势。调查期间，浮游动物群落结构发生了明显的变化，优势种类呈增多趋势，但优势种仍以小个体桡足类为主。

    （4）环境变化对浮游植物有直接的影响，SST虽与浮游植物总丰度年际变化无显著相关性，但在5月份仍为影响浮游植物群落最重要的因素，8月份随营养盐输入的增加其影响变弱。SSS波动剧烈且无明显变化趋势，与浮游植物总丰度相关性较弱。受营养盐减排的影响，莱州湾浮游植物总丰度总体呈下降趋势，但二者之间的吻合度较低，降雨量等因素对浮游植物丰度年际波动有重要影响。浮游植物大量爆发会对营养盐浓度产生了一定的反馈作用。环境变化对浮游动物的影响主要通过浮游植物来间接产生，浮游动物总丰度与浮游植物总丰度呈显著正相关（p<0.05），年际变化趋势呈现出高度的吻合。莱州湾环境-浮游植物-浮游动物存在明显的关联响应，营养盐减排降低了浮游植物丰度，进而导致浮游动物丰度下降。

    总而言之，虽然莱州湾营养盐的减排对浮游生物群落的恢复产生了一些积极的作用，但是要使莱州湾生态系统得到明显恢复，则仍需更多的举措和时间。采取更大力度、更长时间的营养盐减排措施，同时配以适当降低渔业捕捞强度，缩减或控制养殖规模等手段，将使莱州湾浮游生态系统得到更快、更明显的恢复。