南极大磷虾声学调查数据噪声处理与资源密度评估

在中国第28次南极科学考察期间,利用"雪龙号"科考船载SIMRAD EK500(38 k Hz)科学渔探仪对南极半岛附近海域的南极大磷虾资源量进行了调查。原始声学数据经过信噪比估算和背景噪声剔除数据后处理方法剔除背景噪声以及手动剔除表面混响、海底反射和坏数据之后,在200 m以浅水层中,以1n mile间隔进行积分,并应用Matlab软件编程对积分结果进行后处理,得出调查海域中南极大磷虾的资源分布情况。结果表明:(1)"雪龙号"的平均噪声功率值为-146.47 d B re 1W;(2)空白水体的噪声平均剔除百分比为88.3%;(3)调查区域内的南极大磷虾平均密度为27.30 g·m-2(62.95 ind·m-2)。     

2016/2017年度夏季南设得兰群岛海域浮游动物群落结构及其与环境因子的关系

根据2016/2017年度南设得兰群岛海域夏季航次的浮游动物数据以及环境因子数据,初步分析了浮游动物的群落组成、丰度、多样性以及与环境因子的关系。结果显示,调查海域共检测出24种浮游动物物种(类群),浮游动物群落总丰度为1095.51 ind·m^-3,主要由尖角似哲水蚤、拟长腹剑水蚤、南极大磷虾以及南极纽鳃樽等组成。表层温度是对浮游动物分布影响较强的环境因子之一,与上述的浮游动物优势物种的丰度均呈正相关。浮游动物的群落Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数与表层温度呈负相关关系。南大洋西南极海域近些年的显著升温可能会促进夏季南设得兰群岛海域优势浮游动物的增长,进而导致群落的多样性及均匀度的下降。本研究将有利于深入探析南极磷虾重要渔区浮游动物的群落组成和优势物种分布,并从基底生态学参数的角度为探究磷虾渔场的形成提供数据。     

夏季南大洋南极大磷虾种群分布、结构及生长研究

利用2007/2008年和2008/2009年南极夏季高速采集器和IKMT网走航采样样品,结合同步环境调查资料,研究了南极大磷虾(Euphausia superba)的水平分布、生长状况及种群结构。结果表明,南极大磷虾在威德尔海域丰度高于普里兹湾海域,两个海域的磷虾丰度都低于历史同期。从两个年度南极考察的整个调查海区来看,南极大磷虾处于正常生长状态,但也存在个别生长状况较差站位,推测与海冰回退时间较晚或叶绿素浓度较低有关。利用高速采集器采集的大磷虾样品,在海冰边缘区域站位,未成体磷虾占有很大比例;而在海冰已经消退较长时间的海域,成体磷虾占比例较大,这反映了大磷虾未成体与成体不同的分布特征。南极大磷虾在不同海域种群结构存在一定的差异,对种群补充产生一定的影响。     

黑河底栖动物群落结构及生物多样性

2018年8月对黑河上中游底栖动物群落结构及生物多样性进行了调查研究。结果表明：共采集到底栖动物43种，其中节肢动物34种，软体动物7种，环节动物为2种；优势种为大蚊（Tipulidae sp.）、豆娘幼虫（Damselfly sp.）、水蜘蛛（Argyroneta sp.）、耳萝卜螺（Radix auricularia）、琥珀螺（Suecinea sp.）、白旋螺（Gyraulus albus）。底栖动物的平均密度和生物量分别为76.94 ind·m^-2和3.74 g·m^-2；底栖动物的现存量有着明显的空间差异性，整体上干流（1 032 ind·m^-2、60.0963 g·m^-2）大于支流（276 ind·m^-2、3.5233 g·m^-2）。由Sorensen相似性指数分析得出在不同生境下底栖动物的群落组成存在差异，干流底栖动物（36种）明显比支流（15种）丰富。聚类分析显示，物种相对丰富的牛板筋、小孤山、龙渠、湿地公园、张掖黑河大桥、高崖、罗成、正义峡采样点聚为一类，其余各点聚为一类。根据Carlander生物量指数得出黑河上中游水质整体处于中营养状态，其中上游支流呈现贫营养水平，干流为中营养水平。     

2002年1月份南极普里兹湾海域南极磷虾(Euphausia superba Dana)的丰度和种群结构研究

对2002年1月份在南极普里兹湾海域三条断面(68.5°E、70.5°E和73°E)用IKMT网采集的幼体后期南极磷虾(E.superba)的水平分布和种群结构进行了研究。南极磷虾主要位于64°S以南的海域,64°S以北磷虾数量很少。南极磷虾的平均丰度和生物量分别为68.85 ind.1 000 m-3和24.16 g.1 000 m-3,丰度和生物量最高的4个站位均位于深海区。调查海域内南极磷虾的体长范围在30—53 mm之间(N=1 758),平均体长为38.45±3.68 mm(SD)。南极磷虾的雌性比例接近1∶1,雌体占47.6%(次成体31.9%;成体5.7%),雄体占46.6%(次成体42.7%;成体3.9%),未成体占5.8%。南极磷虾种群结构存在地域差异,调查海域西部未成体比例较高、雄体发育状态较低,而东部情况相反;70.5°E和73°E的站位磷虾种群结构存在纬度差异,高纬度区域磷虾体长较短,雌雄比例较高;低纬度区域体长较长,雌雄比例较低。     

基于体长和复眼直径的南极大磷虾种群年龄结构分离研究

基于2013年2—3月南极普里兹湾南极大磷虾(Euphausia superba)样品的复眼直径和体长数据,使用Normsep方法对大磷虾种群年龄结构组成进行分离研究,结果表明:利用复眼直径和体长数据分离出的大磷虾年龄组均为1+—4+龄,群体年龄以2+龄为主;复眼直径的分离效果优于体长,其结果更为可靠;1+—3+龄磷虾复眼直径平均值分布范围为1.21—1.40 mm、1.59—1.76 mm和1.93—2.08 mm,4+龄复眼直径约为2.23 mm;从20世纪80年代至今,普里兹湾附近海域大磷虾各年龄组的平均体长分布变化不大,表明大磷虾种群体长特征稳定,其资源状况较好。     

内蒙古一次沙尘过程的数值模拟

利用WRF-chem模式耦合Shao04起沙参数化方案，研究了2015年内蒙古春季一次冷涡沙尘过程。对比分析模式模拟结果和Micaps、CLIPSO、PM₁₀观测资料后发现，WRF-chem可以较好地刻画沙尘的水平和垂直输送。此次沙源地主要分布在蒙古国南部、内蒙古中部偏北区域和浑善达克沙地。蒙古国南部和内蒙古中部偏北区域最大起沙量分别为77.4 g·m^-2和112.7 g·m^-2，最大干沉降分别为253.2 μg·m^-2·s^-1和427.2 μg·m^-2·s^-1，内蒙古中部偏北区域的沙尘柱总量（87.3 g·m^-2）大于蒙古国南部（41.3 g·m^-2）。浑善达克沙地土壤干燥，所以沙尘排放量（215.6 g·m^-2）、柱总量（132.7 g·m^-2）、沉降速率（809.3 μg·m^-2·s^-1）均较高。沙尘在锋前暖湿气流的抬升作用下，可以实现上对流层-下平流层之间的输送，高层的沙尘虽然浓度较低，却可以输送更远。沙尘气溶胶夜间增加大气层顶向上的长波辐射，同时加热大气，增加边界层高度。     

额济纳旗典型地表沙尘释放潜力及沙尘天气频发成因

额济纳旗位于极端干旱的内陆河下游，绿洲退化严重，沙尘天气频发，已成为内蒙古西部主要沙尘源区。为揭示该区域沙尘频繁成因，对区域4种典型地表（富沙砾戈壁、富沙戈壁、绿洲退化地、绿洲）沉积物组分、风蚀强度、沙尘释放强度、多年平均月沙尘日数及大风日数等进行了综合分析。结果表明：以风沙活动为主要特征的绿洲退化地，粉沙黏土组分含量高，PM₁₀沙尘释放强度大（0.2796 kg·d^-1·m^-2），为研究区强沙尘释放地表；富沙及富沙砾戈壁地表，风蚀强度大，但粉沙黏土组分含量低，PM₁₀沙尘释放强度较大（0.1267 kg·d^-1·m^-2，0.0672 kg·d^-1·m^-2）；尽管绿洲地表粉沙黏土组分含量高，但由于植被、水分等因素的制约，其PM₁₀沙尘释放强度最小（0.0240 kg·d^-1·m^-2）。额济纳旗绿洲被大面积强沙尘释放源（绿洲退化地和戈壁）包围，局地沙尘内循环过程中粉尘颗粒的富积，为当地高频沙尘天气提供了丰富的尘源，这是额济纳旗沙尘天气频发的主要原因。     

甘肃河西山地土壤有机碳储量及分布特征

山地土壤具有强异质性和较高的碳密度，研究山地土壤有机碳的储量、空间分布特征和影响因素，对理解未来气候变化情景下该区土壤碳-大气反馈具有重要意义。河西山地地形复杂，水热梯度明显，是研究土壤有机碳空间格局的理想区域。利用河西山地126个土壤剖面数据，分析了0~100 cm土壤有机碳的储量、空间分布特征及其与环境因素的关系。结果表明：河西山地0~100 cm土壤有机碳密度均值15.04±7.24 kg·m^-2，区域土壤有机碳储量1.37±0.66 Pg，其中50%储存在高寒草甸和亚高山灌丛草甸。研究区土壤有机碳密度从高到低依次为亚高山灌丛草甸（41.15±18.47 kg·m^-2）、山地草甸草原（40.26±9.59 kg·m^-2）、山地森林（34.57±14.52 kg·m^-2）、高寒草甸（29.19±14.58 kg·m^-2）、山地草原（19.28±11.33 kg·m^-2）、荒漠草原（9.83±4.14 kg·m^-2）、高寒草原（8.59±2.47 kg·m^-2）、高寒荒漠（5.89±3.18 kg·m^-2）、草原化荒漠（5.16±3.06 kg·m^-2）、温带荒漠（5.00±3.35 kg·m^-2）。土壤有机碳的空间分布与地形和气候因子显著相关。土壤有机碳密度随着海拔的升高呈现出先增加后减少的趋势，阴坡土壤有机碳密度显著高于阳坡和半阴坡。土壤有机碳密度随年平均降水量增多而增多，随年平均温度的升高呈现出先增加后减少的趋势。     

氮添加对黄土高原草原生态系统净碳交换的影响

以黄土高原典型草原为对象，采用静态箱-红外分析仪联用法进行野外原位试验，研究氮添加对生态系统CO₂通量的影响。设置6个氮添加水平，分别为N0（0）、N1（1.15 g·m^-2·a^-1）、N2（2.3 g·m^-2·a^-1）、N3（4.6 g·m^-2·a^-1）、N4（9.2 g·m^-2·a^-1）和N5（13.8 g·m^-2·a^-1），氮素类型为尿素（（NH₂）₂CO）。结果表明：氮添加处理没有改变生态系统碳交换的季节动态趋势，但是增加了生态系统净碳交换能力（NEE）、生态系统呼吸（ER）和总生态系统生产力（GEP）的峰值。N2、N3、N4、N5处理的NEE生长季绝对累积量分别比对照增加62%、45%、72%和48%；ER累积量分别增加66%、69%、78%、70%；GEP累积量分别增加65%、66%、77%、68%。氮添加处理增强了黄土高原典型草原植物生长季的碳汇功能。0~10 cm层土壤温度和湿度是影响黄土高原典型草原生态系统净碳交换的重要因素。     

极地海洋边界层花粉初步研究

在中国第22次南极考察过程中,采用大容量悬浮颗粒采样器收集了雪龙船航线海洋边界层气溶胶样品。对采自热带、温带和南极的典型样品进行了花粉种类鉴定,并讨论了花粉的组成及分布特征。在此基础上,结合HYSPLIT大气输送和扩散模型,探讨了花粉的来源及其传输路径。     

南极磷虾资源丰度及其与海冰和表温的关系

根据2003—2010年南极磷虾48.2区产量数据结合该区域海冰和SST数据,分析了磷虾产量的时空分布,探讨了海冰和SST对南极磷虾资源丰度的影响。结果表明,48.2区的渔汛期为3—7月,主要作业时间为2—8月,产量约占该渔区年产量的99.3%。回归分析表明,磷虾CPUE变动与海冰和SST面积变化关系明显。磷虾CPUE与海冰总面积年间变化呈现显著的负相关(R=0.80),与海冰密集度为90%—100%的海冰面积负相关系数最大(R=0.84);年内变化关系则为一元二次多项式回归模型,CPUE随海冰面积的递增先增大后减小,与海冰密集度为60%—70%的海冰面积相关系数最大(R=0.94)。磷虾CPUE与SST为-2—3℃时的总面积年间变化负相关性不显著(R=0.46),但与SST为1—2℃时的面积呈现显著的负相关(R=0.91);年内变化关系也为一元二次多项式回归模型,CPUE随SST面积的递增先增大后减小,与SST为0—1℃时的面积相关系数最大(R=0.97)。     

双扩散在南极文森湾海域热盐结构演变中的作用

利用22头象海豹携带的CTD观测到的2012年3—4月南极文森湾中西部海域的海水温盐剖面数据,研究了双扩散效应在海水热盐演变过程中的作用。结果显示,该海域双扩散效应显著,其中"扩散对流"作用在水柱中所占比例超过50%,并普遍存在于500—800 dbar深度的深层水中;"盐指对流"作用在水柱中所占比例不超过10%,存在于300—500 dbar的中层水中;随着时间进入南极冬季,海水结冰盐析过程会使水体中重力不稳定状态加剧。"扩散对流"会产生向上的热通量和盐度通量,热通量大约在0.02—0.5 W·m~(–2),盐度通量平均在10–8 m·s~(–1)左右;"盐指对流"则会产生向下的热通量和盐度通量,平均热通量约为–0.5 W·m~(–2),平均盐度通量约为–10–8 m·s~(–1)。在结冰初期,文森湾陆架海域的海表结冰过程对低温高盐水体的产生具有补充作用,进而通过扩散对流作用使得高密度陆架水(DSW)在水体内部得到补充生长与积累。因此,双扩散作用对于该海域高密陆架水的形成有不可忽视的贡献。     

普里兹湾邻近海域大磷虾的种群结构研究

本文依据 1 989/ 1 990和 1 990 / 1 991南极夏季在普里兹湾邻近海域所获取的拖网样品 ,对大磷虾 (Euphausia superba Dana)的种群结构进行了分析。体长频数分布表明 ,种群中主要包括4个年龄组 ,即 1 + 、2 + 、3 + 、和 4+ 龄。 5 + 和 5龄以上的高龄组所含比重很小 (<3 %)。雌性临产个体 (3 DF)的体长频数分布表明 ,大磷虾的初次性成熟年龄为 3龄。生殖群体也以 3 +龄为主 ,4+龄次之。种群组成存在着明显的地区差异。普里兹湾以北海域是典型的双态分布 ,1 + 龄占有相当大比重 ;测区东西两侧以成体虾为主 ,极少有 1 + 龄虾。种群组成的年际变化也是明显的 ,特别表现在补充群体 (1 + 龄 )的强度上     

南极磷虾渔业近况与趋势分析

南极周边海域蕴藏着丰富的南极磷虾资源,其开发潜力受到世界各国的关注。为此,本研究基于南极海洋生物资源养护委员会(CCAMLR)统计数据分析了近几年南极磷虾渔业国家发展状况,并研究了南极磷虾渔业捕捞结构的变化特点。结果发现:(1)受捕捞技术及装备的限制,南极磷虾传统渔业国家——波兰、日本及乌克兰等正逐渐淡出开发行列;(2)随着挪威、中国及智利等新兴国家的加入,南极磷虾入渔船舶和渔业产量呈上升趋势;(3)南极磷虾全年均有生产,其中3—9月份渔获产量占总产量的70%—90%;(4)受综合环境因素和新的渔业管理措施影响,CCAMLR 48.1、48.2和48.3小区渔获产量年间波动变大,渔场选择难度增大;(5)传统的大规模科学调查模式已不适应该资源变化与渔业管理的要求,科学性渔业调查将成为今后南极磷虾资源调查与评估的重要补充。     

南极普里兹湾外海大磷虾声学映像的分布分析和生物量的初步估算

本文主要根据 1 990 /1 991年度中国南极考察队南大洋调查所获的探鱼仪的磷虾映像资料 ,经 WT- 2图像处理系统处理分析 ,结果表明 ,1 990 /1 991年度南极夏季 ,普里兹湾外海域 (6 2°- 6 9°S,6 8°- 1 0 8°E)的磷虾主要分布在 6 1°- 6 5°S,1 0 3°- 1 0 8°E海区 ,该海区的探鱼仪记录的磷虾群映像的面积占整个调查海区的 92 .3 2 %,磷虾群的分布水层主要在 3 0 - 6 0 m水层 ,在一天 2 4小时中 ,磷虾群映像面积的形心基本在 40 m层上下起伏 ,波动幅度约 1 0 m左右。在调查海区 (6 2°- 6 9°S,6 8°- 1 0 8°E)内 ,估算磷虾资源现存量为 2 2 0 0万吨 ,磷虾分布密度平均为 3 2 .5 t/km2。     

南极半岛邻近海域夏季POC分布特征及其影响因素

海水中的颗粒有机碳(POC)与生物的生命过程、初级生产力关系密切,是海洋食物链中重要的物质基础和能量来源,因此POC的分布特征可以有效反映其生物地球化学环境。利用中国第33次南极考察期间(2016年12月至2017年1月)在南极半岛邻近海域采集的海水颗粒物样品,研究POC的空间分布特征及其影响因素。结果表明,斯科舍海0—200 m的POC浓度范围为7.44—193.52μg·L~(-1),平均浓度为(48.84±35.09)μg·L~(-1);南斯科舍海岭0—200 m的POC浓度范围为9.13—62.17μg·L~(-1),平均浓度为(29.76±14.12)μg·L~(-1);鲍威尔海盆0—200 m的POC浓度范围为5.87—270.72μg·L~(-1),平均浓度为(48.57±38.92)μg·L~(-1)。表层POC高值出现在斯科舍海区和鲍威尔海盆区,而低值出现在海岭区,与叶绿素a(Chla)的变化趋势一致,与营养盐的变化趋势相反。垂向分布上,各个区域POC平均浓度随深度的增加而减少,鲍威尔海盆和斯科舍海POC最高值都出现在25 m层。分析结果表明光合浮游植物是研究海域POC的主要来源, POC的主要影响因素为温度、水团混合以及海冰环境。斯科舍海与鲍威尔海盆整体非生命POC占比高,可能是由于高磷虾生物量、海冰碎屑以及陆源输入的干扰;南斯科舍海岭整体非生命POC占比低。     

南极磷虾硒及矿质营养的初步研究

应用AFS和ICP-AES测定分析了南极磷虾和中国海虾样品中的硒和其他12种矿质元素的含量,并做了对比研究。结果显示,南极磷虾中含有丰富的人体必需元素,特别是Se、P、Mg、Zn,其中,Se含量范围为：2.48-4.15 mg/kg［均值：（3.32±0.73） mg/kg］,所采集样品硒含量为中国海虾硒含量的2-5倍。普通干燥的南极磷虾中其他矿质元素,如P的平均含量为 （14.31±0.45） mg/g,Mg为 （6.18±0.16） mg/g,Zn为（153.9±5.7） mg/kg,约为中国海虾中含量的１.5倍。此外,样品中砷含量为0.68-1.22 mg/kg,低于国标GB4810-94对海产品中砷的限量要求≤2.0 mg/kg（以无机砷计）。这些结果表明南极磷虾不仅可以作为提供硒及矿质元素的一个良好的食物来源,还可以用作饲料添加剂、食品添加剂的加工原材料。     

南极大燐虾(Euphausia Superba)氟含量分析研究

本文利用1984/85年我国首次南大洋考察带回的燐虾样品,采用氟试剂比色法,分析研究了南极大燐虾(Eunhausia Superba)的氟含量,结果表明:南极大燐虾含有很高的氟.虾壳含氟量最高,平均为4303mg/kgF;其次是头胸部,为1890mg/kaF;整体含氟量为1191mg/kgF;肌肉中最低,为370mg/kgF.雄性燐虾与雌性燐虾对氟的吸收和需求不同.冰冻贮存的大燐虾氟含量超出了美国食品药物管理局规定的二十多倍.新鲜脱壳虾肉氟含量只有60mg/kgF,是冰冻贮存燐虾肌肉氟含量的16%左右.富集氟是各种燐虾特有的生理功能,不仅南极燐虾有,其它海区的燐虾也有.