海洋生态学讨论课-生产力与新生产力

试述海洋初级生产力和新生产力的测量方法、分布格
局和调节因素
曾奇南海海洋研究所
学号：201528006912029 1.海洋初级生产力的测量方法、分布格局和调节因素
海洋初级生产力是指浮游植物、底栖植物及自养细菌等通过光合作用制造有机物的能力，以每年单位面积所固定的有机碳或能量来表示。

1.1海洋初级生产力的测定
1)14C示踪法
20世纪50年代开始引入，应用放射性14C标记的原理，测定无机碳通过光合作用产生浮游植物的有机碳量，采的海水中加入NaH14CO3，置于原采样处培养
一定时间，取回测定过滤物（浮游植物细胞）的14C放射性强度，根据公式换算为初级生产力。

2)叶绿素荧光测定法
水样过滤，丙酮萃取，荧光计或分光光度计测量，根据叶绿素含量与光合作用产量的相关系数（同化指数Q），计算初级生产力（P）。

P = Chla ×Q
3)黑白瓶测氧法
光合作用产O2，呼吸作用耗O2。

将现场水样装入黑、白（透明）瓶，置于原位培养，以Winkler碘量法测量黑白水样的氧变化，结合光合作用商，计算初级生产力。

4)水色遥感法
主要用于开阔海域大面积测量。

5)其他
新技术新方法引入自记连续测量等。

1.2海洋初级生产力的分布格局
1)热带、亚热带大洋区和赤道带
属大洋气旋型环流范围，混合层深度超过真光层，夏季温跃层可达100-200m，
冬季至400m，无机营养盐主要来源于系统内的循环和再生，叶绿素、初级生产力都较低。

南北赤道流通常自东向西流动，其间由西向东为赤道逆流。

因科氏力和信风作用，赤道逆流附近的海水出现辐聚和辐散。

营养盐并不缺乏，Fe才是限制浮游植物生长的主要因素，两者不匹配，因而属于高营养低叶绿素海域。

2)温带（亚极区）海洋
温带区处于西风带和极地海洋之间，两半球的生态特点有明显差别。

北太平洋和北大西洋的温带海洋处于大洋气旋型辐散环流区，深层水引向表层，补充真光层的营养盐，硝酸盐含量比南部的亚热带高数倍，初级生产力也比亚热带大洋区高得多。

3)极地海区
极地海区大部分海域被冰覆盖，水温低，光照弱，生产季节短，是影响初级生产力的主要因素。

南极海区有东风环流作用，深层水上升补偿营养盐，附生藻类快速生长，因此初级生产力比北极高。

4)沿岸区
沿岸区是高生产力区，其主要机制是有各种海洋锋面存在。

1.3海洋初级生产力的调节因素
1)光
光合作用速率被光化学所制约，在辐照度较低时，与光强度成正比；当辐照度达到一定强度时，光合作用达到最大值（Pmax）—饱和光强(saturation light intensity)
2)营养盐
浮游植物生长需要的营养物质；铁限制假说
3)物理过程
海水的垂直混合与温跃层；海水辐散、辐聚和海洋锋面；中度涡和水团4)牧食作用
在浮游动物摄食情况下，浮游植物随时间的变化率：G(P) -F(P、Z)
2.海洋新生产力的测量方法、分布格局和调节因素
在真光层里再循环的N为再生氮或再循环氮，主要是NH4-N，所支持的那部分初级生产力为再生生产力；由真光层之外提供的N为新生氮，主要是NO3-N，
所支持的那部分初级生产力称为新生产力。

两者之和i就是总初级生产力。

2.1海洋新生产力的测定
1)15N法
Dugdale & Goering(1967)建立，首先用15N[如K15NO3和(15NH4)2SO4]示踪技术测定初级生产者对新N源和再生N源的吸收率，以新N吸收率与总可利用N吸收率求得f 比，f 比乘以初级生产力即为新生产力。

2)沉积物捕集器法
在真光层底部设置沉积物捕集器，收集沉降的颗粒有机物，即测定输出生产力。

3)234Th/238U不平衡法
234Th是由238U衰变产生的，具有很强的颗粒吸收活性。

如果234Th所吸附的所有颗粒都是该海区所产生的有机颗粒，则可用234Th的滞留时间和颗粒有机物的含量来推算其新生产力。

4)f比推算法
通过代表性海区f 比与已有的14C初级生产力资料外推，估算同类型海区新生产力，是间接方法
5)遥感法
先通过现场实验（15N法）求得f 比，再通过卫星遥感叶绿素与初级生产力的关系来估算新生产力。

2.2海洋新生产力的分布格局
1)水平高的富营养化水域
沿岸、上升流表层NO3-含量丰富，如秘鲁（15S）和西北非，NO3-（μmol/L）分别达26.68和12.0，f比为82%和70%；
2)水平低的贫营养海区
如地中海、马尾藻海和湾流区，表层NO3-浓度极低，前者仅为0.05μmol/L，后两者未检出，f比在3-21%间。

3)水平低的富营养水域
硝酸盐含量高而叶绿素低，简称―HNLC海域，如南太平洋、赤道太平洋区
和东北太平洋中亚北极区，其表层NO3-含量与上升流区相当（7-31μmol/L）；而f比为36-48%，比沿岸上升流区低得多，这与海域缺Fe有关
2.3海洋新生产力的调节因素
1)营养盐供应
新生产力在总生产力中的比值与真光层无机营养盐的外来输入通量密切相关。

2)浮游生物的粒径组成
在贫营养大洋区，真光层下方向上传输的无机营养盐数量很少，相应的浮游生物组合多为小个体，如亚热带大洋区，超微型生物（<5um）、微型生物分别占叶绿素含量的80%、98%。

3)人类活动
多种人为和自然过程向海洋提供新营养，支持新生产力和初级生产。

4)气候变化关联因素
气温升高海洋层化加剧，表层海洋光照增强。

大气中二氧化碳浓度增加，海洋酸化。