北海珍珠养殖区与非养殖区海域水体氮含量的分布及其与环境因子的关系

第 30卷 第 2期 台 湾 海 峡 Vol1 30, No12 2011年 5月 JOURNAL OF OCEANOGRAPHY IN TA IWAN STRA IT M ay, 2011 北海珍珠养殖区与非养殖区海域水体氮含量的 分布及其与环境因子的关系 韦蔓新,何本茂,黎广钊,王 欣,李 智 收稿日期: 2010-05-17 基金项目:广西科技厅科技资助项目 (桂科攻 0718003-1-7) 作者简介:韦蔓新 ( 1955~ ) ,女,副研究员; E-m ai:l hbmwm x@ 163. com (广西红树林研究中心、广西海洋环境与滨海湿地研究中心, 广西 北海 536000) 摘要:根据 2008年 9月和 2009年 4月对广西北海海域珍珠养殖区和非养殖区水体各形态氮含量的 调查资料,采用对比手法研究其氮循环特征及其与环境因子的关系. 结果明:研究海域水体各种 形态氮含量无论在季节上还是区域上,均突出地体现了养殖生物的释放作用和陆源排污的影响作 用.氮的含量变化随着区域和季节不同而显示出特有的规律. 春季,正值珠贝插核期的养殖区水体 中的氮含量较低,并在不同区域随生物链作用呈现出很好的规律性,各形态氮含量与环境因子之间 呈相关的几率较高,其中 DON含量与 pH值以及 D IN含量与 SS和 TOC含量之间的负相关性均达 到了非常显著水平 (p < 0. 01), 但水环境是以耗氧过程影响为主.秋季, 随着养殖珠贝进入养成期, 在其摄食和排泄压力大幅度增加的同时, 以主要存在形态出现的 TN、DN、DON含量亦大幅度上升, 但作为浮游植物直接吸收的 D IN含量却在明显上升的情况下仍然远低于一类海水水质标准值, 只 有 NH4-N含量与水温呈显著负相关 (p < 0. 05) ,水环境却以增氧状态出现.而非养殖区水体的氮含 量无论是春季还是秋季,只是从 TN、PN、DN含量的分布上体现了与养殖区的一致性,其余形态氮 含量的分布则多与养殖区的相反;各形态氮含量与环境因子之间的相关性则秋季较春季密切,尤其 DN、NH4-N与 SS含量的负相关性, D IN含量与 pH值的正相关性非常显著 ( p < 0. 01). 从春秋季整 个海区氮含量的变化情况 (春季 TN、DN、DON、D IN含量的变化范围分别为 10. 66~ 16. 96、6182~ 12. 85、4. 43~ 11. 63、0. 69~ 2. 81 mo l/dm 3, 平均值分别为 13. 46、8. 86、7. 11、1. 75 mo l/dm 3; 秋季 TN、DN、DON、DIN含量的变化范围分别为 14. 07~ 28. 01、12. 22 ~ 23. 01、11. 01 ~ 21. 59、1. 08~ 3111mo l/dm3, 平均值分别为 20. 54、17. 00、15. 34、1. 65 mol /dm3 )可见,研究海域无论养殖区还是 非养殖区氮循环状况良好,生物链作用在其中起着重要的作用.这对于研究海域生态环境的可持续 发展极为有利. 关键词:海洋化学;氮; 形态;分布;循环特征;珍珠养殖;相关分析; 北海海域 DO:I 10. 3969 / J. ISSN. 1000-8160. 2011. 02. 005 中图分类号: P734 文献标识码: A 文章编号: 1000-8160( 2011) 02-0181-08 海水中的氮不仅是浮游生物的主要营养要素, 还参与了生物的新陈代谢过程, 是不可缺少的生命 要素之一.因此, 水体中氮含量的多少能促进和限制 海洋生态系统中物质与能量的转化. 尤其对于以滤 食浮游植物为主要饵料和以氨氮为主要排泄产物的 贝类养殖海区,氮的循环已成为该养殖生态系统中 物质循环的重要环节 [ 1-4] . 广西北海珍珠养殖海域 是我国海水珍珠 /南珠 0的主要产地之一, 位于北海 市铁山港区营盘镇一带近岸海域. 由于它具有得天 独厚的优越自然环境条件, 是我国养殖海水珍珠最 理想的海域之一.但近年来,随着海洋开发热潮的兴 起,人工养殖珍珠的规模、面积和密度不断加大, 其 养殖生态环境受到了前所未有的冲击.为了解和掌 握该研究海域水体中各种形态氮含量的分布变化特 征,本文根据 2008年 9月和 2009年 4月的调查资 料,从氮的含量变化及其与环境因子相关性的分析 入手展开讨论,为优化该海域珍珠养殖和保护其生 态环境提供科学依据. # 182 # 台 湾 海 峡 30卷 1 调查站位布设与分析方法 根据研究海区毗邻南康河,受陆源排污和南康糖 厂排废影响较大的特点,为掌握陆源排污与珍珠贝养 殖自身污染对海区生态环境的影响程度,特将研究海 区分为养殖区 (Y )和非养殖区 ( F ) ,并选择 2008年 9 月和 2009年 4月分别代表秋季 (珠贝养成期 )和春季 (珠贝插核期 )进行研究.文中涉及的各形态氮的监测 项目有:硝酸氮 ( NO3-N )、亚硝酸氮 ( NO2-N )、氨氮 (NH 4-N)、无机氮 (D IN,其含量为硝酸氮、亚硝酸氮、 氨氮含量之和 )、溶解有机氮 ( DON )、溶解态氮 ( DN, 包括无机氮、溶解有机氮 )、总氮 [TN,包括颗粒态氮 ( PN)、溶解态氮 ( DN ) ]; 监测的主要环境因子有: 水 温、透明度、盐度、pH值、溶解氧 ( DO )、悬浮物 ( SS )、 有机碳 ( TOC)、叶绿素 a ( ch-l a)和初级生产力. 所有 项目的采样和分析均按5海洋监测规范 6和 5海洋化 学调查技术规程 6中的方法 [ 5-6]进行.研究海区在平行 于岸线的养殖区和相连的非养殖区各布设 7个观测 站,分别于近岸海域设 3个观测站 ( 2、3、4号站 ), 远 岸海域设 3个观测站 ( 5、6、7号站 ) ,中部海域设 1个 观测站 ( 1号站 )进行区域对比分析.北海珍珠养殖区 与非养殖区调查站位布设如图 1所示. 图 1 调查站位 F ig. 1 Sam pling stations 2 结果与讨论 211 不同形态氮的含量变化及其主要存在形态 表 1结果显示,本研究海域水体各种形态氮的含 量变化较大,无论其季节变化还是区域变化,养殖区 与非养殖区均表现出明显的差异. 对于养殖区, 春季 是珍珠贝插核和幼贝、中贝生长期, 由于成贝受伤及 幼贝尚小,无论摄食量还是排泄量均处于相对较低的 时段,来源于生物释放的氮不多, TN的平均含量只有 13. 30 Lmol/dm 3 ,与非养殖区的极为接近. 因此, 春季 ( 2009年 4月 )的氮除 PN、DON含量呈养殖区略高于 非养殖区外,其余形态氮含量均以非养殖区略高于养 殖区出现,陆源输入的影响较为明显.而在秋季 ( 2008 年 9月 ),随着养殖珠贝进入养成期,在其摄食量和排 泄量显著增加的同时,氮的含量也呈大幅度上升趋 势,养殖区的 TN含量已高达 24. 20 Lmo l/dm3,明显 高于非养殖区.各种形态氮含量的分布出现了显著变 化,除养殖区和非养殖区水体的 NO3-N、NO2-N含量 几乎等同外,其余形态氮含量均呈养殖区明显高于非 养殖区,突出了生物释放的主导控制作用.在季节变 化上,养殖区水体除 NO3-N、NO2-N含量呈现出春季 明显高于秋季外,其余形态氮的含量均呈秋季明显高 于春季的特征;而非养殖区则除了 NO3-N、NO2-N外, 还有 D IN、PN含量以春季明显高于秋季出现,其余形 态氮含量与养殖区的季节变化相一致,体现了养殖区 和非养殖区的水环境特征.但在氮的存在形态方面, 养殖区与非养殖区多显示出高度的一致性,除春季的 非养殖区呈现出 NO3-N为 DIN的主要形态外,其余 季节的所有海区氮的存在形式却极为一致: 在 TN、 DN和 D IN中均是以 DN、DON和 NH 4-N的存在形式 为主,而且其与 TN、DN和 DIN的含量比值分别在 65%、76%和 74%以上,尤以秋季 DON与 DN的含量 比值最高,无论养殖区还是非养殖区均达到了 90%. 这表明无论是养殖生物自身污染影响较大的养殖区 还是陆源排污影响较大的非养殖区,均是以 DON的 影响为主,显然与养殖生物的释放作用和南康河输送 富含有机物的生活污水和糖厂废水影响有关; 而 NH4-N含量在养殖区水体中的普遍偏高,则是养殖生 物直接排泄影响的结果. 212 珍珠养殖区与非养殖区水体中氮含量的变化 与生物作用的关系 2. 2. 1 养殖区水体氮含量的变化特征与生物作用 的关系 由于养殖贝类的食物是从现存的浮游植物 派生的,而其主要排泄产物却是 NH 4-N,贝类养殖区 氮的循环过程实际上是一个复杂的生物化学过程, 而贝类的养殖过程实际上就是优化碳和氮从初级生 产力到贝类生物量的转化过程 [ 7-9] . 因此, 水体氮的 含量变化是伴随着贝类的长成和海区的生物资源 量 [ 10]而发生明显改变的,并在不同季节表现出不同 的变化特征 (表 2) .春季,由于养殖珠贝的排泄量较 少,氮的补充源呈明显缺乏状态, 氮的含量明显偏 低,但仍从各种形态氮含量的分布上体现了养殖区 氮含量的变化特点. 其中 TN和 PN含量呈中部海域 2期 韦蔓新, 等:北海珍珠养殖区与非养殖区海域水体氮含量的分布及其与环境因子的关系 # 183 # 的较高,近岸海域的次之,远岸海域较低的分布特征, 已从氮的来源上突出体现了生物释放与陆源排污的 影响作用; 而 DN和 DON、PN和 NO2-N以及 NO3-N 和 NH 4-N含量分别呈近岸、中部和远岸海域高的特 征,相应的 ch-la含量和初级生产力以中部高、近岸次 之、远岸较低的分布趋势出现则突出体现了生物过程 对氮含量的影响作用.这从氮的含量变化与生物作用 的关系上显示了养殖区特有的水环境特征.该特征表 明, NO3-N和 NH4-N含量在远岸海域出现的高值区 是伴随着 ch-la含量和初级生产力以及大型底栖动物 物种数、总密度和总生物量的低值区出现的;而 TN、 PN和 NO2-N含量在中部出现的高值区却与 ch-l a含 量和初级生产力的高值区相呼应; 至于 DN和 DON 含量在近岸海域出现的高值区, 在与物种数、总密度 和总生物量高值区相呼应的同时,却出现了 3种形态 无机氮含量的明显低值.很明显, 前者所体现的是最 适宜浮游植物吸收消耗的 NO3-N和 NH 4-N含量是随 着浮游植物的增值和初级生产力、大型底栖动物物种 数、总密度、总生物量的提高而减少;中者突出体现了 有机颗粒物在浮游植物增值和初级生产力水平提高 的过程中所起到的贡献;后者却从氮的形态和含量变 化中体现了氮的补充与消耗影响,并对该海区生物资 源量的提高起到了显著的促进作用. 秋季,随着养殖贝类进入养成期,在其摄食量和 排泄量大幅度增加的同时,氮的补充源也显著增加, TN含量明显高于春季,仍以中部海域为高值区.与 春季不同的是,远岸海域略高于近岸海域,从区域上 突出了生物释放的影响作用.在 PN和 DN含量中, DN含量不仅以高于春季 1倍多,还以高于 PN含量 3倍的量值出现, 突出体现了养殖珠贝对颗粒有机 氮的巨大影响作用.但该季节月是以 DN与 TN含量 分布相一致,而 PN却在保持春季含量水平的情况 下呈近岸海域高的特征, 与初级生产力和大型底栖 动物物种数、总密度具有同样的分布,显然与近岸海 域接受较多陆源有机颗粒物有关. 秋季, 在 DON和 DIN含量中, DON含量以高于春季 1倍多而且以高 于 DIN含量 8倍多的特征出现.其中 DON与 DN和 TN的含量分布极为一致, 而 DIN含量仅在略高于 春季的含量水平上呈远岸海域高、中部海域低的特 征,与 ch-la含量和总生物量的分布恰好相反. 在 DIN含量中, NO3-N 和 NO2-N含量均呈近岸海域 低、远岸海域明显偏高的特征, 只有 NH 4-N含量以 近、远岸海域的明显偏高、中部海域明显偏低的特征 出现. 这是生物链作用直接影响的结果.由此看来, 该季节月水体氮含量的变化特征随着 NO 3-N含量 接近零值而发生了明显变化. 在浮游植物已倾向于 直接吸收 NH 4-N和 DON含量的情况下,伴随着 ch-l a含量高值区出现的并非 NO3-N和 NH4-N含量的 低值区,而是 D IN含量的低值区.而与 ch-la含量和 总生物量呈一致性分布的却是水环境中的 DON、DN 和 TN含量.但 PN含量与初级生产力和大型底栖动 物物种数、总密度同时以近岸明显偏高、中部及远岸 海域明显偏低的特征出现. 这又从另一个角度体现 了陆源排污的影响作用.显然,该季节月水体氮含量 的变化特征既突出了生物释放的重大贡献, 也突出 体现了陆源排污影响的作用, 同时还突出体现了生 物活动在水体净化过程中的主导影响作用 [ 11] . 正因 为生物的大量摄取加速了氮的循环,为养殖区的水 体保洁作出了重大贡献. 2. 2. 2 非养殖区水体氮含量的变化特征与生物作 用的关系 非养殖区虽然近距陆源排污区, 但因与 养殖区紧密相连, 在以往复流为主的水动力作用 影响下, 涨潮时海水由珍珠贝的非养殖区经养殖 区流向内湾, 落潮时海水则由养殖区经非养殖区 流向外海.因此,水体中氮的含量变化与养殖区相 比既具有相似性, 也具有差异性. 春季, 非养殖区 水环境中的 TN、PN、DN、NH4-N和 NO 2-N含量与 养殖区极为接近. 但在分布趋势上, TN、PN、NH 4-N 和 NO 2-N含量呈中部海域高、远岸海域低的特征, 与 ch-la含量和初级生产力的分布相一致; 而 DN 含量则呈现出远岸海域高、中部海域低的特征, 与 大型底栖动物物种数、总密度和总生物量的分布 相一致.其 DON和 D IN的含量分布与养殖区的截 然相反, 分别以近岸海域低并向远岸海域递增和 近岸海域高并向远岸海域递减的趋势出现. 与养 殖区相比, 在 3种无机氮中, NH 4-N含量明显下 降, 而 NO3-N含量则明显上升.这与该海区生物释 放和浮游植物消耗明显减少有关. 除 NO2-N含量 与养殖区的分布相一致外, NH4-N含量出现了中 部海域高、远岸海域低的分布特征, 而 NO 3-N含量 则以近岸海域高、中部海域低的趋势出现, 体现了 非养殖区氮的变化特点. 秋季, 水体中的 TN、DN、 DON和 NH 4-N含量均以明显高于春季出现, 而 PN、D IN、NO 3-N和 NO2-N含量则均以明显下降趋 势出现, 生物的释放和消耗作用均得到了很好的 体现.但在分布特征上, 除 NO 3-N、NO 2-N含量以远 岸海域明显高于近岸海域的特征出现外, 其余的所 有形态氮含量均出现了中部海域明显偏高的特征. 只是伴随着 NO 3-N含量远岸海域最高值出现的却 是最高的初级生产力和最低大型底栖动物的物种 # 184 # 台 湾 海 峡 30卷 数、总密度和总生物量,与近岸海域出现低值分布所 产生的生物效应则恰好相反. 而伴随着其余 6种形 表 1 不同海区水体各种形态氮的含量及其比值 Tab. 1 V ariation in the contents and ra tios o f var ious states o f nitrogen 氮的形态 含量与百分比值 秋季 ( 2008年 9月 ) 春季 ( 2009年 4月 ) 养殖区水体 非养殖区水体 养殖区水体 非养殖区水体 NH 4-N含量 /m ol# dm- 3 变化范围 1. 020~ 2. 480 0. 650~ 1. 390 0. 210~ 1. 080 0. 460~ 1. 010 平均值 1. 491 1. 046 0. 700 0. 799 NH 4-N /D IN的含量比 /% 79. 91 74. 46 56. 24 38. 41 NO 2 -N含量 /m ol# dm- 3 变化范围 0. 015~ 0. 057 0. 015~ 0. 057 0. 029~ 0. 071 0. 050~ 0. 071 平均值 0. 027 0. 027 0. 047 0. 059 NO 2-N /D IN的含量比 /% 1. 43 1. 93 4. 07 2. 86 NO 3-N含量 /m ol# dm- 3 变化范围 0. 043~ 0. 880 0. 063~ 0. 680 0. 130~ 1. 690 0. 630~ 1. 850 平均值 0. 364 0. 352 0. 617 1. 273 NO 3-N /D IN的含量比 /% 18. 66 23. 61 39. 69 58. 73 DIN含量 /m ol# dm- 3 变化范围 1. 08~ 3. 11 1. 17~ 1. 83 0. 69~ 2. 80 1. 47~ 2. 81 平均值 1. 88 1. 42 1. 36 2. 13 DIN /DN的含量比 /% 9. 86 9. 82 16. 56 23. 92 DON含量 /m ol# dm- 3 变化范围 12. 22~ 21. 59 11. 01~ 17. 49 4. 43~ 11. 63 5. 24~ 8. 23 平均值 17. 45 13. 24 7. 32 6. 90 DON /DN的含量比 /% 90. 14 90. 18 83. 44 76. 08 DN含量 /m ol# dm- 3 变化范围 13. 80~ 23. 01 12. 22~ 19. 07 6. 82~ 12. 85 7. 78~ 10. 11 平均值 19. 33 14. 67 8. 68 9. 03 DN /TN的含量比 /% 80. 36 86. 97 65. 11 66. 49 PN含量 /m ol# dm- 3 变化范围 2. 50~ 11. 31 1. 05~ 4. 08 3. 43~ 6. 99 2. 74~ 5. 76 平均值 4. 87 2. 22 4. 62 4. 58 PN /TN的含量比 /% 19. 64 13. 03 34. 89 33. 51 TN含量 /m ol# dm- 3 变化范围 16. 30~ 28. 01 14. 07~ 21. 43 10. 66~ 16. 96 12. 16~ 14. 36 平均值 24. 20 16. 89 13. 30 13. 61 表 2 各种形态氮的含量与 ch-la、初级生产力以及大型底栖动物物种数、总密度和总生物量之间的关系 Tab. 2 Re la tions be tw een var ious states of n itrogen and ch-l a, pr ima ry productiv ity, and the to ta l density and biom ass of m acrobenthos 项目 秋季 ( 2008年 9月 ) 春季 ( 2009年 4月 ) 养殖区水体 非养殖区水体 养殖区水体 非养殖区水体 近岸 中部 远岸 近岸 中部 远岸 近岸 中部 远岸 近岸 中部 远岸 ch-l a含量 /Lg# dm- 3 1. 64 2. 27 1. 94 1. 78 2. 40 1. 93 1. 52 1. 94 1. 15 1. 86 2. 06 1. 92 初级生产力 /m g# m - 2# d- 1 0. 65 0. 29 0. 32 0. 46 0. 46 0. 52 0. 28 0. 39 0. 22 0. 11 0. 28 - 大型底栖动物物种数 /种 10 5 5 8 8 5 9 7 5 7 8 8 大型底栖动物总密度 /个# m - 2 274. 67 36. 00 49. 33 105. 67 108. 00 37. 33 157. 33 72. 00 37. 33 64. 00 48. 00 72. 00 大型底栖动物总生物量 /g# m- 2 121. 80 248. 48 26. 92 201. 50 193. 64 88. 68 128. 85 32. 36 18. 11 76. 27 32. 12 90. 55 TN含量 /m ol# dm- 3 23. 32 27. 75 23. 89 16. 09 21. 43 16. 17 13. 85 14. 22 12. 44 13. 49 14. 36 13. 49 PN含量 /m ol# dm- 3 5. 65 4. 74 4. 12 2. 15 2. 36 2. 24 4. 15 5. 21 4. 89 4. 66 5. 62 4. 16 DN含量 /m ol# dm - 3 17. 66 23. 01 19. 77 13. 93 19. 07 13. 93 9. 70 9. 01 7. 55 8. 83 8. 74 9. 33 DON含量 /m ol# dm- 3 15. 93 21. 59 17. 58 12. 53 17. 49 12. 54 8. 82 7. 81 5. 64 6. 55 6. 74 7. 32 DIN含量 /m ol# dm - 3 1. 73 1. 43 2. 18 1. 41 1. 59 1. 39 0. 88 1. 20 1. 91 2. 28 2. 02 2. 01 NO 3-N含量 /mo l# dm- 3 0. 14 0. 34 0. 59 0. 33 0. 18 0. 43 0. 44 0. 29 0. 90 1. 40 0. 94 1. 26 NO 2-N含量 /mo l# dm- 3 0. 015 0. 015 0. 043 0. 015 0. 015 0. 043 0. 043 0. 050 0. 050 0. 050 0. 071 0. 057 NH4-N含量 /m ol# dm - 3 1. 58 1. 07 1. 55 1. 06 1. 39 0. 92 0. 39 0. 86 0. 95 0. 83 1. 01 0. 70 2期 韦蔓新, 等:北海珍珠养殖区与非养殖区海域水体氮含量的分布及其与环境因子的关系 # 185 # 态氮最高含量出现的却是最高的 ch-l a含量以及大 型底栖动物物种数、总密度和总生物量.但在近岸海 域 6种形态氮含量与远岸海域极为接近的情况下, 却同时出现了大型底栖动物物种数、总密度和总生 物量的明显高值.这从另外一个角度体现了陆源补 充影响对海区生物资源量的重要贡献. 213 水体中各种形态氮含量与环境因子的相关分析 鉴于贝类养殖的最大特点是直接从养殖水体中 滤食颗粒有机物和浮游植物,而同时产生的排泄物 及细菌对有机物的分解所产生的氮磷等营养物质又 是通过藻类的吸收而转换为贝类的饵料. 因此,在该 养殖水体中,各种形态氮是生化过程中最重要的营 养盐, 了解和掌握各种形态氮含量及其与环境因子 之间的相关性,对于评估该生态系统水环境的优劣 及可持续发展的可能性极为重要. 根据表 3、4的相关分析结果, 本研究海域水体 各种形态氮含量与环境因子之间的关系随季节和海 区不同而显示出明显差异. 在春季, 养殖区水体的 TN、DN和 DON含量均突出显示与 pH值的负相关 关系,其中与 DON含量达到了非常显著水平 ( p < 0101, 下同 ) .这是有机物分解释放大量氮产生的结 果. SS和 TOC含量的增加对 D IN含量却起到了显 著的负相关影响作用,其中前者以对 NH4-N含量的 影响较明显, 后者以对 NO3-N含量的影响较明显, 均达到了显著负相关水平 ( p < 0. 05, 下同 ) .这显然 与浮游植物吸收消耗较多 DIN有关. D IN和 NO3-N 含量与透明度、水温分别呈显著正、负相关的特征也 充分说明了这一点.盐度对氮含量的影响较小,与所 有形态氮含量均无相关性. 这说明该季节月的氮主 要以养殖自身的补充影响为主,陆源补充影响为辅. 秋季,进入贝类养成阶段的养殖区水环境与春季明 显不同,随着珠贝对颗粒有机物和浮游植物滤食压 力以及其排泄对水环境污染压力的加强, 各种形态 氮含量与环境因子的相关性大幅度降低; 除 NH 4-N 含量与水温呈显著负相关外, 其余形态氮含量与环 境因子均无相关性. 表 3 养殖区水体各种形态氮含量与环境因子的相关系数 Tab. 3 Correlation coeffic ients betw een var ious states o f nitrogen and env ironm enta l factors in pearl oyster farm ing sea a reas 相关因子 季节 透明度 水温 盐度 pH DO SS TOC ch-l a 初级生产力 TN 春季 0. 486 - 0. 488 0. 584 - 0. 815 0. 049 0. 003 0. 007 0. 328 - 0. 075 秋季 - 0. 288 - 0. 311 - 0. 545 0. 313 0. 004 0. 323 0. 387 - 0. 033 - 0. 157 PN 春季 0. 371 - 0. 414 0. 393 - 0. 150 - 0. 240 - 0. 421 - 0. 040 - 0. 041 - 0. 269 秋季 - 0. 125 0. 124 - 0. 236 0. 367 - 0. 319 0. 327 0. 354 0. 036 0. 526 DN 春季 0. 348 - 0. 325 0. 450 - 0. 865 0. 086 0. 254 0. 033 0. 408 0. 072 秋季 - 0. 238 - 0. 462 - 0. 450 0. 073 0. 259 0. 297 0. 171 - 0. 067 - 0. 603 DON 春季 0. 053 - 0. 047 0. 342 - 0. 893 0. 194 0. 530 0. 332 0. 505 0. 076 秋季 - 0. 227 - 0. 396 - 0. 469 - 0. 013 0. 228 0. 382 0. 158 - 0. 140 - 0. 591 DIN 春季 0. 772 - 0. 729 0. 180 0. 358 - 0. 351 - 0. 904 - 0. 906 - 0. 419 - 0. 036 秋季 - 0. 103 - 0. 428 0. 007 0. 453 0. 205 - 0. 464 0. 100 0. 359 - 0. 183 NO 3-N 春季 0. 764 - 0. 750 0. 243 0. 066 - 0. 321 - 0. 753 - 0. 816 - 0. 440 - 0. 063 秋季 0. 661 0. 485 0. 659 0. 569 0. 652 - 0. 297 0. 272 0. 737 - 0. 393 NO 2-N 春季 0. 204 - 0. 090 - 0. 100 0. 420 0. 208 - 0. 093 - 0. 599 0. 077 0. 343 秋季 0. 576 0. 314 0. 452 0. 713 0. 558 0. 107 0. 269 0. 447 - 0. 460 NH 4-N 春季 0. 442 - 0. 371 0. 004 0. 702 - 0. 261 - 0. 775 - 0. 646 - 0. 203 0. 011 秋季 - 0. 488 - 0. 773 - 0. 351 0. 220 - 0. 115 - 0. 363 - 0. 033 0. 026 0. 003 注: n= 7, r0. 05 = 0. 754 (p < 0. 05 ), r0. 01 = 0. 874 (p < 0. 01 ) 表 4 非养殖区水体各种形态氮含量与环境因子的相关系数 Tab. 4 Corre la tion coe ffic ients be tw een var ious states of n itrogen and environm enta l factors in non- farm ing sea areas 相关因子 季节 透明度 水温 盐度 pH DO SS TOC ch-l a 初级生产力 TN 春季 - 0. 470 0. 318 - 0. 318 0. 524 0. 052 0. 587 0. 117 0. 107 - 秋季 - 0. 432 - 0. 150 0. 139 - 0. 209 0. 207 - 0. 679 0. 250 0. 321 - 0. 550 # 186 # 台 湾 海 峡 30卷 续表 4 相关因子 季节 透明度 水温 盐度 pH DO SS TOC ch-l a 初级生产力 PN 春季 - 0. 512 0. 310 - 0. 095 - 0. 285 - 0. 141 0. 725 - 0. 068 - 0. 187 - 秋季 0. 515 0. 124 - 0. 374 - 0. 518 - 0. 441 0. 360 0. 520 - 0. 503 - 0. 381 DN 春季 0. 139 - 0. 052 - 0. 198 0. 838 0. 114 - 0. 273 0. 192 0. 320 - 秋季 - 0. 721 - 0. 224 0. 333 0. 022 0. 444 - 0. 894 0. 019 0. 593 - 0. 577 DON 春季 0. 325 - 0. 219 - 0. 090 0. 703 0. 123 - 0. 616 0. 319 0. 427 - 秋季 - 0. 636 - 0. 270 0. 268 - 0. 106 0. 388 - 0. 861 0. 029 0. 620 - 0. 574 DIN 春季 - 0. 515 0. 430 - 0. 178 - 0. 031 - 0. 071 0. 960 - 0. 394 - 0. 401 - 秋季 - 0. 705 0. 288 0. 502 0. 893 0. 437 - 0. 583 - 0. 048 - 0. 097 - 0. 506 NO 3-N 春季 - 0. 410 0. 348 0. 056 - 0. 233 0. 085 0. 889 - 0. 542 - 0. 399 - 秋季 - 0. 197 0. 690 0. 158 0. 700 - 0. 054 0. 306 - 0. 034 - 0. 650 0. 419 NO 2-N 春季 - 0. 382 0. 003 - 0. 559 - 0. 258 - 0. 624 0. 411 0. 370 - 0. 211 - 秋季 0. 037 0. 602 - 0. 616 0. 335 - 0. 104 0. 600 - 0. 200 0. 023 1. 000 NH 4-N 春季 - 0. 373 0. 320 - 0. 577 0. 491 - 0. 355 0. 417 0. 219 - 0. 104 - 秋季 - 0. 754 - 0. 394 0. 560 0. 442 0. 664 - 0. 984 - 0. 014 0. 567 - 0. 470 注: n= 7, r0. 05 = 0. 754 (p < 0. 05 ), r0. 01 = 0. 874 (p < 0. 01 );初级生产力: n= 3, r0. 05 = 0. 997, r0. 01 = 1. 00 对于非养殖区, 水体中各种形态氮含量与环境 因子之间的关系与养殖区有显著差别. 春季的非养 殖区水体只有 DN含量与 pH 值呈显著正相关, 与 DON含量的正相关已接近 95%的置信水平. 显然, 在生物排泄影响较小的情况下, 海区的生态环境是 以增氧过程影响为主, 浮游植物的光合作用在其中 起重要作用; 而 SS含量的增加只对 D IN和 NO 3-N 含量产生非常显著的正相关影响, 盐度值的改变对 水环境中氮含量的影响很小.秋季各种形态氮含量 与环境因子出现相关性的几率明显增加. DN和 DON含量不仅与 SS含量呈负相关, 而且达到了显 著以上的相关水平, 其量值的增高对浮游植物的繁 殖生长起到了明显的促进作用. D IN含量则突出了 与 pH值的显著正相关, 表明水体是以产氧过程影 响为主.但 NH 4-N含量在与盐度无相关性出现的情 况下, 却与 SS含量呈高度显著的负相关. 这表明 NH4-N并非来源于陆源输入,而是研究海区浮游植 物消耗远大于自身增补影响的结果. 3 讨论 综上所述,北海珍珠养殖区与非养殖区水体氮 含量的变化具有如下特征: ( 1)研究海区水体各种形态氮的含量明显偏 低,其中 D IN含量远低于国家海水水质标准的一类 水质标准值.但其随着季节和海区变化明显,其中春 季多呈非养殖区含量明显高于养殖区, 而秋季的则 恰好相反.前者突出了陆源排污的影响作用,后者则 突出了生物释放的影响作用. 但在氮的形态变化上, 除春季的非养殖区水体是以 NO 3-N为 D IN的主要 存在形式外, 其余的季节与海区均以 DN、DON和 NH 4-N分别为 TN、DN和 DIN的主要存在形式, 而 其占比均在 65%以上, 生物的释放作用和陆源输送 的影响作用得到了综合体现. ( 2)不同区域水体氮的含量变化受生物作用影 响极为明显.无论是养殖区还是非养殖区,也无论是 春季还是秋季, TN含量均以中部海域含量最高. 这 突出体现了生物释放的影响作用并对浮游植物的明 显增殖起到了重要的贡献. PN含量除秋季的养殖区 表现为近岸海域较高外亦均具有中部海域含量高的 特征,并对初级生产力水平的提高起到了明显的促 进作用.其余形态氮含量随季节和海区不同变化明 显,并在生物链作用的影响下呈现出不一样的分布 特征.其中 DN和 DON含量高值出现的区域, 大型 底栖动物物种数、总密度和总生物量多出现明显的 高值;而 NO3-N含量出现明显低值的区域却多是伴 随着 ch-la含量、初级生产力以及大型底栖动物物 种数、总密度和总生物量较高值的出现, 反之亦然. NO3-N含量只是在量值变化上呈现出养殖区与非养 殖区存在着明显差别.这与这 2个海区 NO 3-N补充 与消耗速率差异较大有关. ( 3)相关分析结果表明, 养殖区与非养殖区水 体各种形态氮含量与环境因子之间的关系随季节和 海区的不同而显示出显著差异.春季,养殖区和非养 殖区水体各形态氮含量与环境因子之间出现的相关 2期 韦蔓新, 等:北海珍珠养殖区与非养殖区海域水体氮含量的分布及其与环境因子的关系 # 187 # 性以养殖区出现的几率较高,相关性也较显著.其中 DON与 pH值、D IN与 SS和 TOC含量之间的负相 关性均达到了非常显著水平 ( p < 0. 01 ), 而非养殖 区只有 DIN、NO3-N与 SS含量呈非常显著正相关 ( p < 0. 01) . 只是养殖区水体所体现的是耗氧过程影 响,而非养殖区水体所体现的却是增氧过程影响.秋 季,由于养殖区的生物活动显著增强, 水环境中除 NH4-N含量具有随水温升高而下降的良好规律外, 其余形态氮均无相关性出现;而非养殖区水体各种 形态氮含量与环境因子之间出现相关性的几率不仅 明显高于春季, 而且显著性增强, 尤其 DN、NH 4-N 含量与 SS含量, D IN含量与 pH值的相关性非常显 著.这说明,在生物摄食、排泄压力较小的海区,水体 中各形态氮含量与环境因子之间具有较好的调节 性.由此看来, 研究海域无论珍珠养殖区还是非养殖 区水体氮循环状况良好, 生物链作用在其中起着重 要作用.这对于该研究海域生态环境的可持续发展 极为有利. 参考文献: [ 1] 舒廷飞, 温琰茂,汤叶涛 .养殖水环境中氮的循环与平衡 [ J] .水产科学, 2002, 21( 2): 30-34. [ 2] 王先伟, 温伟英,刘翠梅 .珠江口及附近海域夏季氮的化学形式分布研究 [ J].海洋科学, 2003, 27( 4): 49-53. [ 3] 张继红, 王巍,蒋增杰, 等.獐子岛养殖海域氮、磷的分布特征 [ J] .渔业科学进展, 2009, 30( 6): 88-95. [ 4] 赵卫红, 焦念志,赵增霞 .烟台四十里湾养殖水域氮的存在形态研究 [ J] .海洋与湖沼, 2000, 31( 1): 53-59. [ 5] 国家海洋局. GB 17378. 4-2007 海洋监测规范 [ S].北京: 中国标准出版社, 2007. [ 6] 国家海洋局 908专项办公室. 海洋化学调查技术规程 [M ] .北京: 海洋出版社, 2006. [ 7] 杨红生, 周毅.滤食性贝类养殖海区环境影响的研究进展 [ J]. 海洋科学, 1998( 2) : 42-44. [ 8] 达尔豪斯 ( Jon G Dalhousie)大学海洋系.贝类养殖可持续发展能力的生态制约 [ J].海水养殖译文, 2000( 55): 47-53. [ 9] 季如宝, 毛兴华,朱明远 .贝类养殖对海湾生态系统的影响 [ J] .黄渤海海洋, 1998, 16( 1): 21-25. [ 10] 广西红树林研究中心.珍珠养殖海域环境污染及养殖容量研究 [ R ] .北海: 广西红树林研究中心, 2010: 24-35. [ 11] 何本茂,韦蔓新. 广西北海珍珠养殖海域水体自净能力的表现特点 [ R ].北海 :广西红树林研究中心, 2010. D istribution of nitrogen and its re lations to environmental factors in pearl oyster farm ing areas and non-farm ing areas of Be ihaiWaters WEIM an-x in, HE Ben-mao, LIGuang-zhao, WANG X in, LI Zhi ( Guangx iM ang rove Research Cente r/Guangx iM arine Env ironm ent& Coasta lW e tland Research Center, Be ihai 536000, China) Abstrac:t N itrogen c ircu lation characteristics and the ir relat ions to env ironm enta l factors in Be ihai pearl oyster far- m ing areas are ana lyzed to clarify w ater env ironment condit ions and prov ide support to pearl oyster breed ing and ec- olog ical env ironm ent protection. Data used in the study w ere ob tained in an investigation of theY ingpan farm ing ar- ea o f the T ieshan Por,t Beiha i ( a farm ing area o f the famous / south pearl0; sevenmon itoring sites) and non-farm- ing sea areas ( sevenmonitoring sites) of Be ihai in September 2008 andApril2009. The results show that the nitro- gen contents is lower and has good regularity w ith the biolog ic cha in in different areas in spring, w hich corresponds to the imp lantation stage o f pearl oyster nucle.i N egative correlation betw een DON content and pH, D IN and SS contents, and DIN and TOC centents all became sign ificant ( p< 0. 01) , w hereas thew ater environm entw asm ainly contro lled by oxygen consumption. In au tumn, as the pearl oyster reached its grow-out stage along and therew as a significan t increase in food in- take and d ischarge, the contents o f TN, DN, DON increased greatly. The D IN con tent also increased obv iously; nonethe less, itw as still far below the f irst g rade seaw ater standard. On lyNH 4-N content had sign ificant ( p < 0105) negat ive corre lation w ith the w ater temperature. The concentration o f d isso lved oxygen increased in the w ater env-i ronmen.t The n itrogen content in the non-farm ing sea areas ind icated an association w ith the pearl oyster breeding areas only in term s of TN, PN and DN, both in spring and autumn. The contents of various states of nitrogen had a closer re lation w ith env ironmental factors in autumn than in spring; particu larly sign ificantw as the correlation be- # 188 # 台 湾 海 峡 30卷 tw een DIN con tent and pH, and the negat ive correlat ion betw een DN and SS con tents, NH 4-N and SS contents. The TN, DN, DON, and DIN contents varied 10. 66~ 16. 96, 6. 82~ 12. 85, 4. 43~ 11. 63, and 0. 69~ 2. 81 mo l/dm 3 in spring and 14. 07~ 28. 01, 12. 22~ 23. 01, 11. 01~ 21. 59, and 1. 08 ~ 3. 11 mo l/dm 3 in autumn, and averaged 13. 46, 8186, 7. 11, and 1. 75mol /dm3 in spring and 20. 54, 17. 00, 15. 34, and 1. 65 mo l /dm3 in autumn. Good n itrogen cyc ling bo th in pearl oyster farm ing areas and non- farm ing sea areas, and the impo rtant ro le played by the bio log ica l cha in in our study area, w ill benefit the sustainab le deve lopm ent of the eco-env ironmen.t Key words: marine chem istry; n itrogen; state; d istribut ion; c irculat ion characterist ics; pearl oyster farm ing; cor- re lation ana lysis; Beiha iW aters DO :I 10. 3969 /J. ISSN. 1000-8160. 2011. 02. 005 (责任编辑: 郭水伙 )