福建漳江口红树林底质环境因子对底栖微藻初级生产力的影响

本研究于2014年7月至2015年7月在福建漳江口红树林国家级自然保护区潮间带滩涂采集表层底质沉积物样品,研究环境因子对红树林生境底质中的底栖微藻总初级生产力、群落呼吸速率和群落净生产力的影响和调控机制.结果表明,红树林滩涂生境底质中底栖微藻总初级生产力为(2. 4±0. 8) mmol C/(m~2·h),与温度正相关,呈夏季高、冬季低的特点,温度是影响底栖微藻总初级生产力的主要环境因子;受红树林凋落物的影响,红树林生境底质中群落呼吸速率较高,使得秋、冬、春季一些月份群落净生产力出现负值,群落净生产力全年均值为(0. 5±1. 8) mmol C/(m~2·h),基本上处于二氧化碳收支平衡的状态.本研究显示底栖微藻的初级生产力影响了红树林生境底质的二氧化碳源汇格局,在红树林湿地碳循环中扮演重要的角色.     

长江口盐沼湿地底栖微藻的分布特征及其对有机质产出的贡献

2006年6月(夏季)和12月(冬季)分别对长江口九段沙湿地潮滩底栖微藻的分布状况进行了调查,估算了湿地内各主要初级生产者的生产力并进行了比较。结果显示分布于该盐沼湿地的底栖微藻在光照条件下主要聚集于沉积物表层,形成其生物量随深度增加而迅速减少的垂直分布模式,并随滩面植被盖度从大到小的顺序呈现为:光滩、藨草区、米草区≈芦苇区的水平分布特征。九段沙湿地中单位面积上底栖微藻的生物量远高于上覆水中浮游植物的生物量,其单位面积生产力也显著高于后者,表明底栖微藻在源自单胞藻的湿地有机产出中占有主导地位。九段沙湿地中底栖微藻总生物量远低于地表维管植物,其生物量仅占潮滩初级生产者总生物量的约0.41%,所产出的有机质却达到潮滩总初级生产力约16.53%,意味着这种高营养、易摄取的有机产出有能力成为维持该湿地生态系统的重要食物来源之一。     

长江口盐沼湿地底栖微藻的分布特征及其对有机质产出的贡献长江口盐沼湿地底栖微藻的分布特征及其对有机质产出的贡献

2006年6月(夏季)和12月(冬季)分别对长江口九段沙湿地潮滩底栖微藻的分布状况进行了调查，估算了湿地内各主要初级生产者的生产力并进行了比较。结果显示分布于该盐沼湿地的底栖微藻在光照条件下主要聚集于沉积物表层，形成其生物量随深度增加而迅速减少的垂直分布模式，并随滩面植被盖度从大到小的顺序呈现为：光滩、藨草区、米草区≈芦苇区的水平分布特征。九段沙湿地中单位面积上底栖微藻的生物量远高于上覆水中浮游植物的生物量，其单位面积生产力也显著高于后者，表明底栖微藻在源自单胞藻的湿地有机产出中占有主导地位。九段沙湿地中底栖微藻总生物量远低于地表维管植物，其生物量仅占潮滩初级生产者总生物量的约041%，所产出的有机质却达到潮滩总初级生产力约1653%，意味着这种高营养、易摄取的有机产出有能力成为维持该湿地生态系统的重要食物来源之一。     

厦门筼筜湖潟湖底栖微藻光合色素的时空变化特征及与环境因子的关系

2010年7月至2011年7月,利用高效液相色谱分离分析技术研究了厦门筼筜湖潟湖表层沉积物的底栖微藻生物量(以叶绿素a计)和光合色素组成,探讨了其与环境因子的关系.结果表明,表层沉积物中检出岩藻黄素、别藻黄素、玉米黄素、叶绿素b四种光合色素,对应的微藻类群包括硅藻、隐藻、蓝藻和绿藻.底层(表层沉积物)与水层(水体)微藻叶绿素a生物量呈显著负相关关系(p＜0.05),但底层-水层对应的光合色素不存在显著相关关系,此暗示底层光合色素主要是底栖微藻的贡献,而非来自水层浮游微藻的沉降.底栖微藻生物量随时间变化明显,夏季(6～8月)较低(1.30 mg/m2),冬季(12月至翌年2月)较高(86.16 mg/m2).各测站底栖微藻生物量存在空间差异,随湖区的水深增加而降低,与沉积物表层光辐照度呈显著的正相关关系(p＜0.05).岩藻黄素与降雨量呈显著负相关,别藻黄素与水体无机氮含量呈显著正相关,玉米黄素分布主要受温度影响,除玉米黄素外,其他光合色素含量与光辐照度呈正相关.初步估算表明,底栖微藻占该浅水潟湖生态系统水层-底层微藻叶绿素a生物量和固碳量的27.64％和12.56％.     

大亚湾微表层和次表层海水营养盐的研究

根据1998年秋季（10、11月）、1999年春、秋季（4、5、10月）5个航次对大亚湾海区微、次表层的调查结果，分析了微表层海水对氮、磷、硅营养盐的富集概况，讨论了营养盐与环境因子的关系。结果表明：大亚湾海区微表层海水对氮、磷、硅营养盐均有富集作用，因海况及季节不同，富集因数（EF）与其他海区的有所差别；无论夏季或秋季，大亚湾海区微表层海水中无机氮都以NH4－N为主要存在形态；其余水层则以NO3－N为主要存在形态。结果还表明，微表层、次表层海水中NH4－N与BOD5、COD测值都呈高度显著正相关，与PO4－P和SiO3-Si含量均无相关，说明大亚湾海区水中含氮有机物较含磷有机物丰富。     

珠江口赤潮爆发过程中水体及表层沉积物间隙水中营养盐与叶绿素的变化特征

为探讨夜光藻赤潮爆发时期,珠江口沉积物营养盐的分布与释放特征及其对水体和沉积物中叶绿素Chl-a、脱镁叶绿酸Pha-a分布的影响,于2015年1月对珠江口进行了采样分析。研究发现,在赤潮爆发期间水体中的NO3-N、NH4-N含量较高,占DIN的比例分别为59%、32.8%。表层水体中营养盐含量均高于底层,这是因为表层水体主要受陆源污染,营养物质含量较高,而在底层水体中,由于赤潮中后期浮游生物沉降到底层,消耗了底层的营养物质,使其浓度低于表层。PO4-P和Si O3-Si的分布特点与前者相似,其平均值分别为0.019 mg/L、0.74 mg/L。与此同时,沉积物间隙水中的营养物质不断向水体中释放,促进了水体中浮游植物的生长繁殖,从而为夜光藻赤潮的爆发提供丰富饵料。此外,浮游植物的生长与沉积物/水界面之间的NH4-N、Si O3-Si扩散通量呈现极显著相关关系(P0.01),此时沉积物起到了污染源的作用。沉积物中叶绿素Chl-a和脱镁叶绿酸Pha-a的含量均较高,尤其在赤潮污染严重海域含量分别高达1.16和3.2μg/g,并且Pha-a的含量与水柱总Chl-a呈现极显著相关(P0.01),这是因为赤潮期间衰老或死亡的浮游植物及夜光藻沉降到表层沉积物所致。因此,赤潮的爆发可显著提升底栖生产力水平。     

南流江下游氮的迁移

首次报道了1997年10月-1998年7月南流江下游氮的含量变化及其迁移规律。结果表明，南流江下游水域的无机氮含量较高，具有丰水期高、平水期次之、枯水期较低的分布特征，与出海口北海湾的季节变化相一致。三氮之间的迁移与转化，从上游至下游变幅不大。丰水期NO3-N占溶解无机氮（DIN）的89.15%，流域面积氮的流失为主要影响因素；平水期NO3-N占DIN的69.30%，是以化学氧化作用为主，并辅以生物和物理作用综合影响的结果；枯水期则以NH3-N占DIN比例较高（81.25%），是以微生物的氧化作用为主的生物和化学作用综合影响的结果。     

氮磷硅对咖啡双眉藻和缢缩菱形藻繁殖速度和油脂积累的影响

采用光密度法和尼罗红染色法,探索了氮、磷、硅对从温州海区分离出的底栖硅藻咖啡双眉藻(Amphora coffeaeformis)和缢缩菱形藻(Nitzschia constricta)的繁殖速度和油脂积累的影响。结果显示,2种底栖藻在NO3-N质量浓度为1.746 mg/L时,细胞均不繁殖,且在实验第7天开始死亡,当NO3-N质量浓度再升高后,细胞繁殖速度开始加快,质量浓度达8.820 mg/L后,藻细胞的繁殖速度不再明显加快;2种藻类的繁殖速度均随H2PO4-P质量浓度升高而加快,但当质量浓度达到0.884 mg/L后,藻细胞的繁殖速度不再明显加快;2种底栖藻类均随Si O3-Si质量浓度增加而加快,但质量浓度对2种底栖硅藻细胞繁殖速度影响并不显著。3种元素对2种底栖硅藻繁殖速度的影响力:NPSi。实验期间,2种底栖硅藻的油脂含量均呈先降后升的变化规律,油脂的积累主要集中在实验后期,氮磷硅限制均能促进2种底栖硅藻细胞油脂的积累,对2种硅藻细胞油脂积累的影响程度,氮限制比磷和硅限制都要大。     

蟹类底栖动物对河口潮滩无机氮界面交换的影响

以长江河口的沿岸及岛屿潮滩高潮滩湿地为研究区域,结合现场调查和实验室模拟分析,初步研究了大型穴居底栖动物无齿相手蟹(Sesarma denaan)活动对长江口潮滩沉积物-水界面无机氮交换以及界面处氮的生物地球化学循环的影响。结果表明,高潮滩蟹类底栖动物活动对潮滩滩面地貌施加了显著的改造作用,蟹类活动较集中的地段,蟹洞覆盖率达到2%~3%,滩面掘出沉积物高达1~1.5 kg/m2。潮水淹没情况下,小范围内高密度的蟹类活动能通过机体排泄、加强沉积物再悬浮及促进沉积物-水界面溶质交换等方式致使沉积物出现三态无机氮的巨大释放。蟹类活动造成的洞穴结构及对沉积物的翻动混合能增加沉积物中的氧气含量,促进沉积物中有机氮的矿化和NH4 的释放,造成无机氮在沉积物中的剖面分布特征发生较大变化。     

红树林区底栖动物污染生态学研究进展

综述了底栖动物污染生态学研究的现状。目前有关底栖动物的污染生态学研究主要有以下几个方面：（1）污染物在底栖动物体中含量测定及一些污染物在底栖动物中累积分布的研究。（2）污染物对底栖动物生理特性影响的研究。（3）污染物如城市污水对底栖动物群落的影响研究。（4）底栖动物在水质和底质污染中的监测应用。分别综合和评述了红树林底栖动物污染生态学在重金属、城市污水和有机物污染对红树林区底栖动物的生态效应等方面的研究现状。提出今后红树林区底栖动物污染生态学的研究，应着重生态毒理学和实验生态学的研究。     

大亚湾浮游植物粒级结构和种类组成对淡澳河河口水加富的响应*

人类活动引起的营养物质输入导致大亚湾出现海水富营养化、赤潮频发和生物多样性下降等生态问题。为探究陆源输入影响下大亚湾湾顶淡澳河输入对湾内浮游植物粒级结构和种类组成的影响, 2016年10月在大亚湾进行了原位观测和培养试验。原位观测结果显示, 淡澳河口的总溶解态氮、磷浓度分别达到85.3μmol·L^-1和1.5μmol·L^-1。加富培养试验结果表明, 淡澳河河口水加富对总叶绿素a (Chl a)和总浮游植物丰度有显著促进作用, 并导致浮游植物粒级结构由小粒级Chl a (0.7~20μm)占主导; 浮游植物丰度中甲藻比例升高, 主要种类为锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)和原甲藻(Prorocentrum spp.)。同样, 尿素加富也促进了浮游植物群落中小粒级Chl a和甲藻的比例增加, 且主要甲藻种类与河口水加富结果一致。无机氮、磷同时加富促进了总Chl a和浮游植物总丰度增加, 而对浮游植物粒级结构和甲藻丰度则没有明显影响。对照河口水和氮、磷营养盐加富试验结果, 说明河口水携带的溶解性有机氮源可能是导致大亚湾浮游植物群落小型化, 促进甲藻生长的关键营养盐形态, 其携带的无机氮、磷同时促进总浮游植物丰度增加。本研究结果表明有机形态营养组分对大亚湾富营养化和有害藻华可能产生重要影响。     

珠江口海域无机氮和活性磷酸盐含量的时空变化特征

主要利用1998年在珠江口海域连续同步观测资料，研究该海域无机氮、活性磷酸盐含量和富营养化状况。结果表明，无机氮主要来自四个口门的径流，但深圳湾附近的陆源亦有一定贡献；无机氮的形态主要以硝酸氮为主，而在深圳湾附近海域则以氨氮为主；无机氮含量普遍超过0．30mg/dm^3的我国海水水质标准二类标准值，大部分海域已超过0．50mg/dm^3的四类水质标准值，径流对活性磷酸盐含量的贡献不显著，而深圳湾附近的陆源则有明显的贡献，从珠江口附近由沿岸流和涨潮流带来的活性磷酸盐亦有明显的影响；除深圳湾附近海域活性磷酸盐含量超过0．030mg/dm^3的二类海水水质标准值外，其他海域基本符合0.015mg/dm^3的一类海水水质标准值要求。该海域的N／P值普遍较高，而且北部海域的高于南部海域；最高值超过300，最小值也大小30；该水域的营养盐主要为磷限制。     

氮形态组成对海洋浮游植物群落结构的影响与动力学研究

海洋浮游植物群落结构的改变与营养盐结构有关,不同形态氮可能会影响优势种生长从而改变浮游植物群落结构。本文针对莱州湾硅藻向甲藻潜在的种群演替问题,通过船基围隔生态系现场氮加富培养实验,研究NO3-N、NH4-N、陆源有机氮(DONts)和藻源有机氮(DONss)对海洋浮游植物群落结构的影响。结果表明,在NO3-N、NH4-N和DONts加富培养条件下,舟形藻(Navicula spp.,优势度60.4%)、丹麦细柱藻(Leptocylindrus danicusm,56.6%)和密连角毛藻(Chaetoceros densus,57.4%)等硅藻是优势种,在DONss加富培养条件下,春膝沟藻(Gonyaulax verior,60.2%)等甲藻为优势种,说明硅藻主要吸收无机态营养盐成为优势种,而甲藻能够吸收DON成为优势藻。动力学过程分析发现,春膝沟藻(G.verior)等甲藻可以直接吸收利用DONss,而DONts可能是通过矿化转化为无机氮,再被密连角毛藻(C.densus)等硅藻吸收与利用。本文研究成果,有助于对硅藻向甲藻演替的营养盐动力学控制机制的认识。     

大亚湾夏季浮游植物群落结构及对淡澳河输入的响应特征*

浮游植物是水生生态系统的基础生产者, 其群落结构直接影响到生态系统的健康和安全。河流输入是人类活动影响大亚湾水体环境最重要的途径之一, 淡水输入改变了水体温度、盐度、浊度和营养盐等环境因子, 对浮游植物群落结构产生影响。文章调查研究了2015年河流输入最强的夏季丰水期大亚湾的水体环境因子和浮游植物群落结构, 分析了在较强河流输入影响下浮游植物群落结构的动态变化及其对环境因子的响应。结果发现, 夏季大亚湾淡澳河的输入使湾顶淡澳河口区域形成层化的低盐、高温、低透明度、高营养盐的水体, 湾中部表层水体则受一定强度河流羽流影响, 而湾口和湾中部底层水体主要受外海水影响。淡澳河淡水输入是夏季大亚湾外源性氮、磷营养盐的主要来源, 而硅酸盐除河流输入外, 外海水也输入较多的营养盐使得底层水体硅酸盐浓度较高。夏季大亚湾水体营养比例失衡较严重, 溶解无机磷是限制浮游植物生长的重要因子。硅藻是大亚湾夏季浮游植物的优势类群, 调查发现3种优势种[极小海链藻(Thalassiosira minima)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和圆海链藻(Thalassiosira rotula)]均为硅藻。通过聚类分析, 可将大亚湾夏季浮游植物群落主要分为3种类型, 分别为: 浮游植物丰度较大的极小海链藻藻华暴发的群落, 位于淡澳河口, 受河流输入影响明显; 中肋骨条藻占据优势的群落, 分布在受一定强度的河流及其羽流影响的湾顶和湾中部区域; 浮游植物丰度较低的群落, 无明显优势种, 主要分布在湾口海水影响区域。淡澳河口的水体环境有利于小型链状硅藻极小海链藻的快速繁殖并暴发了藻华, 藻华发生时的海水环境条件为: 温度30~31°C, 盐度17‰~31‰, 水体透明度0.45~1.2m。硅藻对不同营养盐利用的差异以及随后的生物碎屑和颗粒沉降过程导致藻华发生区域Si∶N值略降低, N∶P值显著升高。河流输入影响下, 单一物种大量生长使得浮游植物群落种类组成丰度分布极不均匀, 从而导致淡澳河口浮游植物群落的种类多样性和均匀度指数降低, 种类多样性和均匀度指数均从淡澳河口向湾口逐渐增大。     

近百年来大亚湾沉积物有机质的沉积记录及对人为活动的响应

通过对沉积物中粒度组成、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳氮比（TOC/TN）和碳、氮稳定同位素丰度（δ13C、δ15N）等的分析，结合沉积年代学信息与端元混合模型结果，解析了百年尺度下大亚湾沉积物中不同来源有机质的演变过程及控制因素。结果表明，大亚湾沉积物特性在20世纪70年代末至80年代初发生了显著改变:在此之前，TOC、TN、δ13C和δ15N表现稳定，陆源与海源有机碳的比例维持在3∶7，而自此之后，TOC与TN含量显著升高，TOC/TN持续下降，在1980—2000年和2010年至今都出现了陆源有机碳比例升高，海源有机碳比例降低的现象。上述显著变化表明大亚湾海洋环境自20世纪70年代末至80年代初已经发生了重大变化。近20年来GDP与沉积柱中TN和δ15N呈现出的显著正相关，与TOC/TN呈现出的显著负相关，表明沿岸经济的迅猛增长，水产养殖业的快速发展，周边人口的急速增加等人为活动，是造成大亚湾生态环境变化的重要原因。未来的研究应更密切关注人为活动对海湾生态环境的影响，通过法律法规约束行为，加强海湾生态环境保护与修复治理工作。     

南海水体三项无机氮含量的垂直变化特征及与其他环境要素的相关性

据南海环境调查资料，研究了南海水体NO3-N、NO2-N、NH4-N、DIN含量及无机氮组成的垂直变化规律．结果表明：NO3-N、NO2-N、NH4-N、DIN含量范围和均值分别为0．00～43．9，12．32；0．00～1．69，0．07；0．17-14．87，1．32；0．35～45．92，13．73μmol／dm^3．其含量分布与垂直变化特征与深海、大洋的相似，表明南海水是太平洋的变性水体．NO3-N、DIN含量的垂直分布跃层出现于75～500m间，夏季的跃层强度分别为6．61X10-’、6．68×1012Ixmol／（dm’·m），冬季的均为5．65×10^-2μmol／（dm^3·m）；NO2-N含量的最大值多出现于75～100m之间，NH4-N含量的最大值出现在0m层．在浮游植物活动较旺盛的真光层中，NH4-N为无机氮的主要存在形态（平均占比为64．4％）．真光层以下NO3-N为无机氮的主要存在形态（平均占比≥90．8％）．对三项无机氮含量与其他生源要素、水文因子的相关分析结果表明，NO3-N含量与PO4-P、TDP、TP、SiO3-Si、S均呈显著正相关，与pH、DO、O2％、t则呈显著负相关．     

广西海湾红树林区表层海水无机氮含量的时空变化及富营养化评价

利用2007年12月至2008年11月间对广西海湾红树林区进行4个季节调查的资料,研究了溶解无机氮的时空变化、组成特征及其与富营养化的关系．结果表明,研究海区溶解无机氮含量较高,年平均质量浓度达0．53mg／dm3,NO3-N含量占66．93％,是N的主要存在形态;廉州湾红树林区质量浓度最高,为1．15mg／dm3;其次为钦州湾,为0．41mg／dm3;铁山港和珍珠湾红树林区较低,均为0．25mg／dm3;陆源输入是影响DIN含量变化的主导控制因素,生物作用次之,化学作用影响较小．相关分析显示：各种形态无机氮（NO3-N、NO2-N、NH4-N）之间的相似性主要出现于径流影响较小的海区和季节,径流影响较大的海区和季节相似性较差,与N的来源途径广而复杂有关;海区水体已呈明显富营养化,但随海区和季节不同变化极大,径流影响最大的廉州湾红树林区富营养化指数（E）高达24．84,已达高富营养化水平,其余海区均在1．52～1．74之间;DIN是该海区富营养化形成的重要影响因子,DIP次之,COD的影响较小;这是红树林区具有较强水体自净能力的重要体现．     

大亚湾营养物质变异特征

利用大亚湾现场调查和室内模拟数据,以及大亚湾生态网络17～18年8个航次的现场调查资料,采用营养状态质量指数(NQI)的方法评价大亚湾海域富营养化水平,结果表明,大亚湾海域除部分养殖海区为中营养状态外,大部分为贫营养状态;溶解态的无机磷和硅在过去10a多有较大幅度的下降,而溶解态的无机氮、溶解氧和叶绿素a则上升;浮游植物生长由过去认为由氮控制转变为现在由磷控制.分析了养殖海区底层海水、上覆水、沉积物间隙水中营养盐的含量及其化学形态.估算了沉积物-海水界面营养盐扩散通量,NH₄+,NO₂-,NO₃-,HPO₄2-,H₄SiO₄平均通量分别为302.0,-0.06,-1.82,2.53,47.6μmol/(m2·d).室内模拟了天然海水体系表层沉积物营养盐的吸附-解吸及其磷酸盐在沉积物上的吸附等温线.论述了大亚湾海域营养盐与赤潮的关系.     

基于氮、磷收支的人工湿地-池塘循环水养殖系统净化效果评价

池塘循环水养殖与人工湿地相组合,是将养殖生产与净化养殖废水并举的新思路,研究该组合系统中氮、磷物质的源-汇作用,对系统工艺参数的设置具有指导意义。本文研究了在复合垂直潜流人工湿地-池塘循环水养殖系统中氮、磷生源要素的流向与收支,并通过氮、磷收支评价人工湿地对池塘尾水净化效果。研究表明:在5个月的试验周期内,饲料投入是该养殖系统氮、磷收入最主要的途径,分别占总收入的65.61%和81.44%,其次是水体中带入的氮、磷。在试验初期,由于养殖生物与湿地植物的生物量较小,因此其对系统的氮、磷收入部分贡献较小。沉积物蓄积是氮、磷最主要的支出途径,占总支出氮、磷的比例为28.60%和42.23%;其次为养殖生物的收获,占总支出氮、磷的26.05%和30.77%;人工湿地植物与基质蓄积的氮、磷占总支出的15.81%和16.11%;通过池塘底泥渗漏损失的氮、磷较少。人工湿地对氨氮、总氮、总磷的去除率分别为33.72%~66.32%、36.35%~72.40%、44.69%~57.32%,且氨氮与总氮的去除率受温度影响显著。研究结果表明:人工湿地对池塘尾水有显著的净化效果,可通过植物收割、基质移除等方式去除系统内未被有效利用的氮、磷,减少池塘内源性氮、磷的蓄积。人工湿地-池塘循环水养殖模式具有良好的生态效益,是一种绿色、可持续的养殖模式。