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user: 3. 结果与讨论 3.1. 春季和秋季桑沟湾各养殖区营养盐浓度 春季和秋季桑沟湾各养殖区调查站位营养盐浓度见图2。湾内春季和秋季NH 4 -N的浓度分别为1.16~3.08、1.85~4.74 μmol∙L −1 ，分别占DIN的45%、39%；NO 3 -N的浓度分别为1.35~3.18、0.59~4.85 μmol∙L −1 ，分别占DIN的51%、42%，NO 3 -N是DIN的主要存在形式；DSi的浓度分别为3.52~11.3、4.78~18.4 μmol∙L −1 ；DIP的浓度分别为0.09~0.29、0.11~0.59 μmol∙L −1 ，DIP的浓度高于DOP，表层水体TDP浓度高于TPP。桑沟湾春季和秋季DIN：DIP：DSi分别为22:1:27和33:1:40，与Redfield比值相比较，桑沟 图2. 春季和秋季桑沟湾不同养殖区表、底层营养盐浓度(µmol∙L −1 )变化 湾春季和秋季存在明显的潜在磷限制情况，尤其是春季在湾顶的鱼类养殖区DIP的浓度更是小于浮游植物生长的最低阈值(0.1 μmol∙L −1 ) [ 24 ] ，这一结果与李瑞环(2014)在2013年4月对桑沟湾的大面调查结果相似 [ 25 ] 。春季和秋季的调查结果比较发现，桑沟湾春季营养盐的浓度明显低于秋季，这一结果与李瑞环(2014) [ 25 ] 、孙珊等(2010) [ 26 ] 、史洁(2009) [ 16 ] 和宋云利等(1996) [ 27 ] 调查结果相似。桑沟湾内大规模的养殖活动是造成营养盐平面分布和季节变化的主要原因。 在桑沟湾，春季是海带生长最快速的季节，而到4~5月份海带的长度基本达到最长并逐渐开始收获。海带的养殖对春季桑沟湾营养盐的分布有生长吸收和阻碍湾内外海水交换两方面的影响。首先，海带是适于生长在5℃~10℃冷水性藻类 [ 28 ] ，而春季海水的温度适合海带的快速生长，从水体中吸收大量营养盐，造成春季营养盐的含量较低。桑沟湾的潮流属于往复流类型，涨潮时，湾外海水由湾口的北部和中部向湾内西南方向流去，在春季携带着相对高营养盐的黄海沿岸水流入湾内，而此时在桑沟湾湾口快速长大的海带却阻碍了湾内低营养盐的海水与湾外高营养盐海水的交换作用。赵俊等(1996) [ 29 ] 计算出桑沟湾的海水平均半交换周期在春季比秋季长20% (7天)，同时史洁(2009) [ 16 ] 调查结果也指出，在春季从桑沟湾的湾口至湾顶平均流速在表层水体衰减了63%。因此，春季桑沟湾湾口处密集生长的海带和养殖设施阻碍了海水的交换，使湾内营养盐得不到及时的补充，伴随着养殖海带和浮游植物的生长对营养盐不断吸收，造成了春季湾内营养盐的低值。 秋季海带还未下苗，桑沟湾海水交换情况比较好，相比于夏季湾内水温降低，限制了浮游植物的光合作用 [ 30 ] ，对营养盐的吸收利用减少，因此秋季桑沟湾内营养盐浓度普遍较高，几乎不存在低于浮游植物生长阈值的现象(DIN为1.0 μmol∙L −1 ，DIP为0.1 μmol∙L −1 ，DSi为2 μmol∙L −1 ) [ 24 ] 。贝类养殖也是造成桑沟湾秋季营养盐浓度较高的重要原因。Mao et al. (2006) [ 15 ] 对桑沟湾内牡蛎的呼吸速率、铵盐和磷酸盐排泄率的全年研究结果发现，养殖贝类在夏秋季节新陈代谢最旺盛，可以向海水中排泄大量的铵盐(每克干重1.0~5.42 μmol∙h −1 )和磷酸盐(每克干重0.13~0.65 μmol∙h −1 )，使湾内营养盐浓度升高。同时，贝类的滤食作用还能够促进上层悬浮颗粒物向底层的迁移 [ 31 ] [ 32 ] ，贝类排泄的粪便和假粪等有机质沉积到海底，由于夏秋季节温度较高，微生物活动旺盛，促进了有机质的矿化作用，使营养盐的浓度升高。秋季浮游植物对营养盐的吸收利用减少，并且没有海带的吸收作用，都会造成秋季贝类排泄的营养盐在湾内积累，营养盐浓度的升高。此外，秋季由于降雨的影响，陆地径流量较大，随之陆源输入的营养盐增多，也造成了湾顶营养盐的积累。 3.2. 春季和秋季桑沟湾各养殖区浮游植物粒级结构 春季和秋季桑沟湾Chla总量分别为0.37~1.65、1.04~4.44 μg∙L −1 ，春季浮游植物生物量明显低于秋季。春季从湾口处的海带养殖区到湾顶的鱼类养殖区，Chla总量逐渐减小，而在秋季分布趋势恰好相反(图3)。春秋季节桑沟湾内Chla含量和分布差异可能主要受湾内营养盐浓度的影响。桑沟湾内营养盐的浓度不仅春季明显低于秋季，并且两个季节营养盐分布趋势恰好相反，春季受养殖海带的影响营养盐浓度从湾口向湾顶逐渐降低，秋季受贝类排泄释放营养盐和陆地径流的影响营养盐浓度从湾口向湾顶逐渐升高 [ 25 ] [ 26 ] 。高浓度的营养盐为秋季浮游植物的生长提供了物质基础，同时秋季水温高于春季，相比春季秋季的水温更适合浮游植物的生长。郝林华等(2012) [ 30 ] 的研究结果也显示桑沟湾Chla的含量秋季明显高于春季。 春季浮游植物以nano-浮游植物为主，占浮游植物总量的57% ± 22%；秋季nano-级和pico-级浮游植物共同占优势，分别占浮游植物总量的53% ± 9%、34% ± 12%；不论春季还是秋季，从湾口向湾顶，桑沟湾内浮游植物粒径呈小型化的趋势。春季和秋季浮游植物平均粒级指数(SI)分别为15、9，说明秋季浮游植物的平均粒径明显小于春季的调查结果。李瑞环(2014) [ 25 ] 在2012年6月、9月和2013年5月进行 图3. 春季和秋季桑沟湾不同养殖区Chla总量(μg∙L −1 )和组成的变化 的围隔受控培养实验中发现，夏季和秋季鱼类养殖区微微型浮游植物对总浮游植物的贡献率显著高于春季，这与本文的研究结果相似。秋季桑沟湾养殖贝类代谢活动旺盛，贝类对3 μm以上浮游植物的滤食性作用 [ 33 ] 可能是导致此时桑沟湾尤其是湾顶贝类养殖区浮游植物粒径偏小的主要原因。李瑞环(2014) [ 25 ] 在2012年9月进行的路基围隔实验也显示，滤食性贝类的养殖更有利于微微型浮游植物的生长。研究表明水体温度升高会促进浮游植物由粒径较大的硅藻转换为粒径较小的pico-级浮游植物 [ 34 ] [ 35 ] ，而桑沟湾水体温度秋季高于春季，因此水温也可能是导致秋季浮游植物粒径小于春季的原因。 3.3. 春季和秋季桑沟湾浮游植物对磷的响应 桑沟湾春季调查站位微型、微微型浮游植物细胞总磷的含量分别为22.7~31.7、6.39~22.3 μmol∙g −1 ，细胞内结合态磷的含量分别为18.9~22.4、4.84~19.8 μmol∙g −1 ，细胞表面吸附态磷的含量分别为3.56~9.25、1.03~2.54 μmol∙g −1 ，微型浮游植物细胞各结合态磷的含量均高于微微型浮游植物；秋季桑沟湾调查站位微型、微微型浮游植物细胞总磷的含量分别为22.6~51.7、3.59~13.6 μmol∙g −1 ，细胞内结合态磷的含量分别为21.5~32.4、2.29~11.0 μmol∙g −1 ，细胞表面吸附态磷的含量分别为1.10~19.3、1.30~3.02 μmol∙g −1 ，与春季相类似，细胞各结合态磷的含量也是微型浮游植物显著高于微微型。秋季微型浮游植物细胞不同结合态磷的含量明显高于春季的调查结果，微微型浮游植物的调查结果在两个季节没有显著性差异。桑沟湾春季和秋季调查站位，微型和微微型浮游植物细胞总磷均是以细胞内结合态磷为主，细胞内结合态磷对细胞总磷的贡献率为64%~93%。Delaware河口、Delaware内湾 [ 10 ] 和Erie湖 [ 36 ] 浮游植物群落细胞内结合态磷占细胞总磷的比例为54%~85%、66%~100%；金杰(2014) [ 37 ] 对中国近海小型浮游植物的研究结果也显示，细胞总磷主要以细胞内结合态磷的形式存在，细胞内结合态磷对细胞总磷的贡献率为55%~98%，与桑沟湾的调查结果相近。而与大西洋的藻华样品相比，桑沟湾细胞表面吸附态磷占细胞总磷的比例较小，大西洋藻华样品细胞表面吸附态磷占细胞总磷的比例为60%~65%，是细胞总磷的主要存在形式 [ 9 ] 。 桑沟湾春季和秋季各养殖区微型和微微型浮游植物细胞不同结合态磷的分布如图4所示，秋季从湾口的海带养殖区到湾顶的贝类养殖区和鱼类养殖区，微型浮游植物细胞总磷的含量升高，且细胞表面吸附态磷占细胞总磷的比例也增加，春季微微型浮游植物细胞总磷的分布也有相似的规律，但微型浮游植物细胞总磷的分布规律不明显。 营养盐是浮游植物生长繁殖的物质基础，同时有研究表明浮游植物细胞不同结合态磷的含量与浮游 图4. 春季和秋季桑沟湾各养殖区微型(nano-)、微微型(pico-)浮游植物细胞不同结合态磷(细胞内结合态磷，P-intra；细胞表面吸附态磷，P-sur)分布 植物的种类、外界磷酸盐的含量等因素有关 [ 10 ] 。因此本文对桑沟湾调查站位表层水体中微型、微微型浮游植物细胞不同结合态磷的含量与营养盐进行相关性，结果如表1和表2所示。从表1可知，微型浮游植物细胞总磷和细胞内磷的含量与DIP和DSi有显著的正相关关系，细胞表面吸附态磷含量与DSi有显著的正相关关系，细胞不同结合态磷与DOP均没有显著相关性，分析原因可能是由于浮游植物细胞优先利用DIP满足自身生长需要，并且细胞表面吸附态磷也是以无机磷酸盐的形式存在 [ 9 ] 。因此微型浮游植物吸收磷的能力与环境中营养盐的浓度，尤其是无机营养盐的浓度密切相关，高浓度的DIP能够促进浮游植物吸收利用磷酸盐，增加细胞总磷和细胞内磷的含量，在营养盐条件充足时，微型浮游植物“奢侈吸收”的磷酸盐可以作为浮游植物的磷库，而当环境中磷酸盐匮乏时，储存在细胞内部及吸附在细胞表面的磷能够维持浮游植物细胞一段时间的增长和繁殖。DSi也能促进微型浮游植物细胞总磷和细胞内结 Table 1 Correlation analysis between cell associated phosphorus of nanophytoplankton and nutrient P tot P intra P sur P sur/tot DIN DIP DSi DOP P tot 1.000 0.924 ** 0.949 ** 0.774 ** 0.210 0.796 ** 0.953 ** 0.348 P intra 1.000 0.757 * 0.493 0.448 0.728 * 0.978 ** 0.336 P sur 1.000 0.918 ** −0.529 −0.011 0.824 ** 0.319 P sur/tot 1.000 −0.221 0.526 0.596 0.215 DIN 1.000 0.360 0.364 0.178 DIP 1.000 0.708 * 0.342 DSi 1.000 0.361 DOP 1.000 表1. 桑沟湾微型浮游植物细胞不同结合态磷与营养盐的相关性分析 ** ：在0.01水平(双侧)显著相关； * ：在0.05水平(双侧)显著相关 Table 2 Correlation analysis between cell associated phosphorus of picophytoplankton and nutrient P tot P intra P sur P sur/tot DIN DIP DSi DOP P tot 1.000 0.993 ** 0.235 −0.798 * −0.402 −0.066 0.130 0.316 P intra 1.000 0.115 −0.852 ** −0.421 −0.084 0.101 0.273 P sur 1.000 0.294 0.083 0.129 0.247 0.395 P sur/tot 1.000 0.486 0.003 −0.152 −0.034 DIN 1.000 0.360 0.364 0.178 DIP 1.000 0.708 * 0.342 DSi 1.000 0.361 DOP 1.000 表2. 桑沟湾微微型浮游植物细胞不同结合态磷与营养盐的相关性分析 ** ：在0.01水平(双侧)显著相关； * ：在0.05水平(双侧)显著相关 合态磷的增加，可能与桑沟湾内浮游植物种类有关，由于贝类对富含脂肪酸的甲藻的高摄食率，桑沟湾水体中硅藻是浮游植物的优势藻种 [ 38 ] - [ 40 ] ，硅酸盐的增加能够促进硅藻的生长，有可能进一步促进浮游植物细胞对磷酸盐的吸收，此推论仍需进一步实验验证。 与微型浮游植物相比，微微型浮游植物细胞不同结合态磷的含量与各项营养盐均没有显著相关性。金杰(2014) [ 37 ] 测定了浙闽近海和中国近海表层海水小型浮游植物细胞不同结合态磷的含量，并与营养盐等环境因子进行了相关性分析，结果显示，小型浮游植物细胞总磷和细胞内结合态磷的含量与DIN、DIP均有显著的正相关关系，与本文微型浮游植物的研究结果相似，与微微型浮游植物的结果不同。与微型和小型浮游植物对比，微微型浮游植物细胞各结合态磷含量与营养盐无显著相关性的原因可能是微微型浮游植物对磷酸盐的吸收具有更小的半饱和常数，能够适应营养盐浓度更低的环境。研究表明，生长在低纬度低磷海区的原绿球藻和聚球藻正是凭借对磷的较低需求和细胞内较低的磷含量而成为海区的优势藻种 [ 41 ] 。魏玉秋等(2015) [ 42 ] 、乐凤凤等(2015) [ 43 ] 、张渊洲等(2015) [ 44 ] 在南海北部和乐凤凤等(2011) [ 45 ] 在长江口及邻近海域的研究均显示，微微型浮游植物丰度与营养盐存在显著的负相关关系，这也说明微微型浮游植物对贫营养盐环境的适应性。某些蓝藻和细菌为了适应寡磷的环境能够利用非磷元素合成膜脂和遗传物质，减少了细胞内磷的含量和对磷的需求 [ 46 ] [ 47 ] 。