中国北方近海营养盐分布与浮游植物生物量

中国北方近海营养盐分布与浮游植物生物量渤海和黄海属于中国近海中重要的陆架海之一,其初级生产力高,为重要的CO2"汇"区。而营养盐是浮游植物生长和繁殖的必需要素,其在海洋中的浓度和结构对浮游植物的种群结构和丰度具有重要影响。故研究营养盐和浮游植物生物量在该海域的时空分布、来源及其影响因素可以为中国海浮游植物碳循环过程研究提供相关数据,为国家CO2减排和海洋渔业资源政策制定提供科学依据。

本课题以渤海、黄海为研究对象,依托国家自然科学基金委航次对调查海区的营养盐和叶绿素进行采样调查,通过结合水文参数(温度、盐度、水团等)分析了该海域营养盐和叶绿素a的时空分布特征,探讨了营养盐与叶绿素a之间的耦合关系,期望本研究能为该海域的海洋环境研究提供基础资料支持。本论文根据分析2014年4月-5月、2014年11月、2015年8月-9月三个航次对渤海、黄海的现场调查数据,得到如下主要结论:(1)渤海、黄海表层和DCM层DIP、DIN浓度呈现相同的变化趋势,整体表现为近岸高、外海低的分布趋势,最大值主要出现在受黄河、长江陆源输入影响明显的邻近海域;而底层DIP、DIN高值出现在南北黄海中部海域。DSi呈现的分布趋势与DIP、DIN在表层、DCM层的分布有所不同,春季DSi高值出现在南黄海中部海域,但夏秋季的高值区却出现在渤海中部海域;底层DSi的分布趋势与DIP、DIN的分布趋势相一致,高值均出现在南北黄海中部海域。

(2)从营养盐阈值可以看出,渤海、黄海海域主要受限于DIP浓度的绝对限制,而DIN、DSi浓度的绝对限制是区域性的;从营养盐结构可以看出,整个渤海、黄海几乎不存在氮营养盐相对限制,硅酸盐的相对限制则是区域性的,即渤海、黄海主要受磷酸盐的相对限制。(3)叶绿素a在渤海、黄海呈现出明显的季节性变化

特征,整体表现出近岸高、外海低的分布趋势。叶绿素a最大值春季时出现在黄河、滦河入海口邻近海域及北黄海东部,夏季则在南黄海南部靠近长江口区域,秋季在山东半岛及西朝鲜湾近岸海域。

(4)值得注意的是,在黄海典型断面B和C呈现出的温度、盐度垂直分布特征均说明在黄海中部存在明显的低温、高盐冷水团,并在春季开始发展,夏季最为明显,秋季开始减弱消失。黄海冷水团对DIP、DIN和DSi有很好的储存作用,其底层DIP、DIN和DSi浓度均较高;但由于层化现象较明显,底层的营养盐无法向上输送到表层,导致在黄海冷水团区域的浮游植物生物量并不是很高,而这一现象在夏季最为显著。(5)叶绿素a与环境因子之间的关系中,渤海区域受黄河等河流输入、黄海海水自渤海海峡的涌入和细菌活动的影响;黄海近岸区域离岸较近,与西黄海沿岸流位置大体一致,水体属于低营养盐性质,在该区域春秋季叶绿素a与水体承载的DIP、DSi和N03-呈现负相关关系,夏季,叶绿素a与温盐、营养盐均不相关,其可能与夏季表层受季风影响,呈现与中底层不同的北上趋势有关;黄海冷水团控制区域,黄海冷水团对水体承载的DIP、DSi、NO3-的储存作用较为显著,表层及中层水体的营养盐被浮游植物消耗殆尽,并且得不到来自底层水体的补充,底层水虽营养盐浓度较高但浮游植物受光照所限,无法在底层水大量生长。

(6)连续观测站,黄河口 B67站位由于水深较浅,温盐没有明显层化现象,温度除表层外,呈现规律性波动,盐度随时间没有明显变化。营养盐方面,DIP浓度出现绝对限制。DIN和DSi由于混合较为均匀,随深度变化较小,高值出现的时间与温度低值时间相吻合,推测与黄河口的淡水输入有关。

营养盐结构上,垂直方向变化幅度表层>底层>中层。数值上,表现为表

中底三层均有明显的磷酸盐相对限制。