莱州湾西南部海域及其毗邻河流水体营养盐的分布特征及长期变化趋势

根据2012年9月对莱州湾西南部海域及其毗邻10条河流的调查结果,以及近30年来关于莱州湾海域表层水营养盐的调查资料,报道了各条河流和近海海域的营养盐状况及该海域营养盐的长期变化趋势,结果表明:(1)10条主要调查河流的总溶解态氮(TDN)平均含量在1.82~10.66mg/L之间,其中有8条河流超过河流总氮劣五类水质标准,6条河流硝态氮(NO3-N)含量高于氨氮(NH4-N)。(2)所调查的5个近海断面中小清河口近海断面、虞河口近海断面及溢洪河口近海断面的DIN平均含量超过海水无机氮第四类水质标准;除小清河口近海断面外其余近海断面活性磷(PO4-P)含量均属一类海水水质。(3)部分断面营养盐含量在河口混合区淡水端升高,可能与咸淡水混合动力作用相关;莱州湾西部区域营养盐含量高于南部区域,南部的堤河氮、磷含量极高;原油开采活动可能是影响附近水体中营养盐含量及形态的重要因素。(4)从20世纪80年代初至90年代中期,莱州湾表层水无机氮平均含量经历了由低到高的变化,到90年代后期已属劣四类海水水质;无机磷平均含量在该时段呈降低趋势,但到90年代后期也保持在较高水平,随后又波动下降。(5)所调查的莱州湾近海区域整体处于磷限制潜在富营养状态;氮磷摩尔比(N∶P)在所考察的大部分时段内高于Redfield阈值(16),净营养盐收支呈磷减少而氮增加的总体变化趋势,近年来磷限制程度有所减缓。     

莱州湾营养盐与浮游植物多样性调查与评价研究

利用莱州湾4个航次调查的资料,分析了1989年6月、8月和2001年6月、9月莱州湾海水中营养盐浓度、Chl—a含量和浮游植物多样性的变化。研究发现这12a来莱州湾海水中总无机氮和活性磷酸盐含量在升高,而浮游植物的多样性在下降;海水中的活性磷酸盐含量是Chl—a和浮游植物多样性的主要影响因子。     

渤海春季营养盐限制的现场实验

1999年4－5月，在现场条件下对天然水体中浮游植物以外加营养盐受控培养的方式，研究和探讨春季渤海中部、莱州湾和渤海海峡3个海区的浮游植物生长的营养盐限制问题。结果表明，在莱州湾附近浮游植物生长受到显著的磷限制；尽管水体中硅酸盐浓度较历史水平大大降低，并且实验进行时硅藻为优势种，但是硅酸盐尚不成为限制因子；渤海中部不存在营养盐的限制问题，营养盐浓度和结构相对适宜；渤海海峡也不存在营养盐的限制问题，但是溶解无机氮的相对含量略低。     

渤海生态动力过程的模型研究 Ⅱ.营养盐以及叶绿素a的季节变化

利用在本系列研究第一部分中所建立的耦合的生物物理模型,模拟了渤海浮游植物生物量和营养盐含量的年度循环特征.模拟结果显示:藻类的春季水华是由经过一冬积累在水体中的营养盐导致,而水华开始的时间在浅水区明显早于深水区,对此深水区水体层化结构的形成可能起着重要作用;另一方面,河载营养盐与悬起的沉积物所释放的营养盐是诱发夏季水华的共同原因.基于模型结果,我们还发现:渤海的浮游植物动力特性就整体而言依然受无机氮限制,但是在莱州湾,磷限制特性表现得非常明显,这主要是由于每年黄河都要携带大量的无机氮进入海水,从而导致莱州湾营养盐的氮磷比已远远超过16.     

2000年夏季莱州湾主要观测要素的分布特征

在 2 0 0 0年夏季莱州湾加密大面调查资料的基础上 ,研究了莱州湾海域海水的温度、盐度、溶解氧、浊度、叶绿素、无机氮、磷酸盐和硅酸盐的分布特征 ,初步讨论了它们之间的相互关系。结果表明 ,莱州湾盐度值与以前相比有显著升高 ;叶绿素南部的高值区对应于溶解氧的低值区 ,温度的高值区 ;浊度受黄河径流的影响较大 ;无机氮西部浓度高 ,东部浓度低 ,且相差很大 ;浮游植物生长的限制因素东部与西部海域不同 ,东部为氮限制 ,而西部为磷限制。     

胶州湾营养盐的长期变化及其生态效应

依据改革开放40 a来胶州湾营养盐状况历史资料以及2018—2019年的现场调查,对胶州湾营养盐历史变化过程及其生态效应进行了系统分析。结果表明:营养盐的浓度变化大致以2008年为分界节点,在2008年前胶州湾溶解无机氮(DIN)浓度呈现持续上升趋势,而溶解无机磷(DIP)、活性硅酸盐(DSi)浓度则先略有减少后快速增加;2008年后胶州湾3种营养盐浓度均快速减少。营养盐限制状况由20世纪80年代初期的氮限制、20世纪90年代的硅限制转变为目前的磷限制。胶州湾Chl a年均质量浓度一直在3μg·L^-1上下波动但近年来则呈下降趋势,浮游动物生物量1994年后大幅度增加。分析发现,入湾营养盐通量的增加和海域面积缩小是2008年前胶州湾营养盐浓度增加的主要原因,而近十几年来胶州湾环境综合整治措施的大力实施则是氮、磷营养盐浓度减少的主要原因。2010年以前贝类养殖是控制胶州湾浮游植物生物量的主要因素,但近年来溶解无机磷浓度的减少和浮游动物生物量的增加是Chl a质量浓度呈下降趋势的主要原因。     

浮游植物生长上行效应的研究进展

归纳了海洋浮游植物生长营养盐限制的研究方法,综述了国内外关于海水中氮、磷、硅、铁等营养元素限制浮游植物生长的研究结果。在氮、磷营养元素限制时,海水中上述两个元素的浓度不仅限制了浮游植物的生长,而且还改变了浮游植物的种群结构,随着营养盐浓度的降低,浮游植物从小型向微型、微微型转变;而硅的缺乏,使浮游植物由硅藻向非硅藻转变;在大洋海域,铁的限制,甚至还影响到浮游植物对常量营养盐的吸收。铁施肥虽然促进了浮游植物的生长,降低了大气中CO2的浓度,缓解了温室效应,但同时也伴随着有毒藻类的生长以及DM S气体增加等带来的诸多问题。     

烟台四十里湾养殖水域营养盐的分布及动态变化

1997年5、8、11月及1998年3月对烟台四十里湾养殖水域营养盐的四个航次季节调查显示该水域营养盐的时空分布主要受陆源输入、养殖和自然生物活动及海流状况的影响。氮磷硅无机营养盐结构分析表明,烟台四十里湾春夏季硅限制了硅藻的生长;秋季氮为硅藻的相对限制因子,冬末春初硅是相对限制因子。     

第五节 海水中可溶性无机硅

海水巾可溶性无机硅(以下简称硅)，是海洋浮游植物所必须的营养盐之一，尤其是对硅藻类浮游植物、放射虫和硅质海绵，硅更是构成机体不可缺少的组分。在海洋浮游植物中硅藻占很大部分，硅藻繁殖时摄取硅使海水中硅的含量下降。浮游植物死亡下沉分解又释放出硅，使海水中硅的含量再生。另外放射虫也能排泄出二氧化硅，硅质死亡迅速释放二氧化硅进入海水中。总之硅的含量对于海洋生物产量具有直接和间接影响，由此可知生物活动使海水中硅的含量随季节呈现周期性变化。     

湛江湾海水富营养化水平和浮游植物多样性分析

根据2007年8月的水质调查数据,并结合历史调查资料,对湛江湾海水富营养化水平和浮游植物多样性以及相互关系进行了探讨.结果表明:湛江湾各站位营养状态指数(E)均>1,海水富营养化异常严重;氮磷比例严重失去平衡,北部海域氮磷污染比南部海域氮磷污染严重,北部海域赤潮控制因子为磷,南部海域赤潮控制因子为氮;近十年来,营养状态指数呈现不断上升趋势,原因可能是湛江湾海水无机磷含量迅速上升所至,营养状态指数水平分布呈现由北向南、由湾内向湾口逐渐减少的趋势.湛江湾浮游植物种类多样性指数(H′)变化范围为1.45～3.4,平均值2.42±0.31,均匀度变化范围为0.48～0.89,平均值为0.67±0.02,浮游植物种类多样性指数(H′)和均匀度J水平分布类似,呈现由北向南、由湾内向湾口逐渐减少的趋势,湛江湾浮游植物种类多样性差异较大;浮游植物种类多样性指数(H′)和均匀度J与营养状态指数的分布总体上成正相关关系.     

莱州湾海水中营养盐分布与富营养化的关系

根据2001年5月和9月2个航次莱州湾海区海水营养盐等的调查资料,分析了该海域海水中5项营养盐的分布特征及时空变化,评价了水质的富营养化状况。结果表明,溶解无机氮的平均浓度为9.80μmol/dm3,2个季节中溶解无机氮以NO3-N浓度为最高,平均为7.61μmol/dm3,占总无机氮的77.65%,是莱州湾海水中的无机氮主要形式;活性磷酸盐的平均浓度为0.48μmol/dm3,活性硅酸盐的平均浓度为11.31μmol/dm3。研究发现,莱州湾海水中溶解无机氮和活性磷酸盐浓度分别是12 a前的2.03倍和3.2倍。DIN∶P,Si∶P,Si∶DIN比值分别为69.5,34.2,1.4;因此,磷酸盐为限制因素。按照营养状态指数值,莱州湾海区湾顶近岸海域划分为富营养化区,秋季一旦水文气象等条件适宜有发生赤潮的可能。     

胶州湾海水营养盐的分布及潜在性富营养化研究

根据2009年5、8、10月胶州湾海区3个航次海水营养盐的调查资料,分析了该海区海水营养盐的分布特征和时空变化,利用潜在富营养化评价模式评价水质营养状况。结果表明,溶解无机氮、活性磷酸盐以及活性硅酸盐的年均含量分别为0.335、0.028和0.725 mg/L,NO3-N是DIN的主要组成部分,占溶解无机氮含量的71.6%;8月营养盐含量高于5月和10月,营养盐的空间分布从东部河口区和北部养殖区两个高含量区向湾中心和湾口呈逐步递减之势;DIN∶P,Si∶DIN和Si∶P的比值年平均分别为53.9,2.03和57.7,活性磷酸盐为限制因素,胶州湾海域处于磷中等限制-磷限制潜在性富营养化,楼山河口和李村河口为中度营养-富营养,一旦有外界磷大量输入可能发生赤潮。     

厦门湾浮游植物分布现状和水质状况评价

文章通过2015年8月航次对厦门湾周边海域浮游植物群落结构特征以及相关环境因子进行调查。结果表明:调查共鉴定浮游植物2门25属41种,其中硅藻24属39种,甲藻1属2种,浮游植物细胞密度介于4.32×105~7.79×106个/m3。浮游植物的主要趋势是从九龙江口-厦门鼓浪屿海域向同安湾以及湾外递减,鼓浪屿海域属于高密度区域,这和营养盐的变化趋势基本相同。富营养化指数(E)平均为7.12,N/P值平均为17.36,说明水体呈富营养化,且营养盐结构表现为磷限制。根据研究结果显示,厦门湾近岸水体营养盐含量较高,浮游植物含量也较高,极容易引起赤潮,因此控制含氮磷污水的流入是改善水质状况的关键。     

夏冬季三沙湾海水营养盐含量的时空变化特征及与环境因子的相关性

根据2012年8月和2013年1月对三沙湾海域开展的海域水质现场连续调查数据,阐述了无机氮和活性磷酸盐含量时空变化特征及其与环境因子的相关性.结果表明,三沙湾海域夏冬季无机氮含量范围分别为0.059～1.669、0.569～0.940 mg/dm^3,均值为0.582、0.676 mg/dm^3,活性磷酸盐含量范围分别为0.036～0.071、0.050～0.070 mg/dm^3,均值为0.056、0.060 mg/dm^3.无机氮和活性磷酸盐含量的高值区出现在陆源径流入海区及大量网箱养殖区,总体呈湾顶向湾口递减趋势,氮磷含量表层高于底层,冬季高于夏季,大部分海域都超过第四类海水水质标准.根据CN/CP比值评价结果显示,三沙湾大部分海域浮游植物的生长为氮限制.相关性分析表明,三沙湾海域无机氮与硝酸盐含量相关性极显著（r=0.989）,表明硝酸盐是无机氮的主要存在形态;无机氮还与盐度（r=-0.923）和温度（r=0.939）有极显著的相关性,论证了沿岸径流对三沙湾营养盐的输入有重要影响.活性磷酸盐与铵盐、亚硝酸盐含量存在显著的正相关.本次调研结果为三沙湾海域富营养化研究提供基础数据.     

东海甲藻硅藻现场生长营养盐相关参数的计算

应用生态动力学模型简化法,建立了现场船基培养实验计算营养盐半饱和常数和浮游植物细胞内营养盐比例的方法,并获得了东海甲藻和硅藻的营养盐吸收半饱和常数、营养盐氮磷比和硅氮比的取值范围及建议取值。甲藻:氮半饱和常数2.50μmol/L、磷半饱和常数0.16μmol/L、营养盐氮磷比建议取值为15.80;硅藻:氮半饱和常数3.99μmol/L、磷半饱和常数0.38μmol/L、硅半饱和常数3.35μmol/L、营养盐氮磷比20.45、营养盐硅氮比建议取值为0.49。     

渤海浮游植物群落结构时空分布及其影响因素

浮游植物群落结构的时空变化对生物地球化学循环、全球气候及渔业资源具有重要的影响。本文采用ROMS-CoSiNE高分辨率数值模拟结果,分析了渤海浮游植物生物量和群落结构的时空分布特征,讨论了浮游植物群落结构时空差异的主要影响因素。结果表明,渤海表层叶绿素浓度和甲硅藻比在冬季最低、夏季最高。叶绿素浓度呈条带状分布,甲硅藻比呈斑块状分布。冬季、春季和秋季浮游植物群落结构均以硅藻占绝对优势,夏季以硅藻和甲藻共同占优。不同因素对浮游植物群落结构的影响具有时空差异性。在辽东湾、渤海湾、莱州湾和渤海中部,各个季节浮游植物群落结构差异分别受磷酸盐、氮磷比、硅氮比、溶解无机氮的影响最大。在冬季、夏季和秋季,各个区域浮游植物群落结构差异均受溶解无机氮的影响最大,在春季则受硅氮比的影响最大。总体上,营养盐浓度及结构是浮游植物群落结构时空差异的主要影响因子。     

长江口及邻近水域氮、磷的形态特征及分布研究

根据近几年大面调查的监测资料,对长江口及邻近水域氮、磷营养盐的形态组成、时空分布及氮磷比的变动规律及其影响因素进行了分析研究。结果表明,长江口及邻近水域中硝酸盐是水体无机氮存在的主要形态,其约占总无机氮的90%,无机氮含量河口高,向东南方向愈来愈低;从该水域总磷的形态组成来看,磷营养盐主要以溶解态和颗粒态共存的形式存在,TDP略高于TPP,无机磷的平面分布与无机氮十分相似,春季无机磷含量高于夏季;N/P值变动范围大和平均值较高是该水域的主要特征,N/P值与长江径流量的大小有关系,夏季N/P值比春季高,综合分析来看,磷营养盐和光照都有可能成为该水域浮游植物生长的重要限制因子。     

莱州湾营养盐空间分布特征及年际变化趋势

基于2004-2014年期间,在莱州湾5月及8月开展的22个航次调查结果,研究了莱州湾营养盐的时空分布特征及年际变化趋势。研究发现:莱州湾溶解态无机氮(DIN)、可溶性磷酸盐(PO_4-P)、可溶性硅酸盐(SiO_3-Si)高值区主要出现在莱州湾西南近岸尤其是小清河口海域,小清河及邻近区域陆源输入是影响莱州湾营养盐空间分布的主要因素。2004-2014年莱州湾DIN中位值变化范围8.14~53.98μmol/L,尽管2004年以来莱州湾DIN浓度呈现降低的年际变化趋势,但仍然高于历史数据。硝酸盐是DIN的主要形态,贡献了DIN组成的83%,亚硝酸盐和铵盐的含量占比分别为7%和10%。莱州湾PO_4-P年际变化呈下降趋势,中位值变化范围为0.03~0.49μmol/L。SiO_3-Si中位值变化范围8.5~52.9μmol/L,8月份年际变化呈下降趋势。小清河营养盐入海通量与莱州湾营养盐含量年际波动具有较好的吻合性,是影响莱州湾营养盐年际波动的重要因素。莱州湾DIN/PO_4、SiO_3/DIN、SiO_3/PO_4中位值变化范围分别为:78.9~1112.4、0.2~2.2、40.2~442.5,其中DIN/PO_4、SiO_3/PO_4年际变化呈升高趋势,SiO_3/DIN年际变化趋势不明显。2004-2014年调查期间,莱州湾存在严重的磷限制及季节性的硅限制,营养类型由20世纪80、90年代的贫营养转变为磷限制潜在性富营养,且磷限制的程度呈加剧趋势。     

莱州湾围隔浮游生态系统氮、磷营养盐迁移-转化模型研究

通过对目前生态动力学模型的总结和综合，以生态系统中氮、磷营养盐循环为主线，建立了适用于海洋围隔浮游生态系统的多变量的营养盐迁移-转化动力学模型。该模型包括浮游植物、浮游动物、溶解无机态营养盐、溶解有机态营养盐和生物碎屑5个模块，涉及溶解无机氮、磷酸盐、溶解有机氮、溶解有机磷、浮游植物、浮游动物和生物碎屑7个状态变量。利用2002年8月末莱州湾围隔生态实验数据进行了模型的验证工作，成功地模拟了富加营养盐条件下围隔浮游生态系统中氮、磷营养盐生物化学迁移-转化过程，并通过灵敏度分析探讨了模型主要状态变量对参数改变的灵敏程度。     

2001-2002年柘林湾大量营养盐的时空分布

2001年5月—2002年5月在粤东大规模增养殖区柘林湾及湾外附近海域布设19个测站,对大量营养盐及相关的理化、生物因子进行每月一次的周年调查。结果表明,调查海域大量营养盐的平面分布呈由湾内向湾外、近岸向离岸递减的基本格局,而湾内则表现为西部高于东部的趋势。与外界水体的交换能力、周边地区的陆源排污及湾内海水增养殖业的结构是决定拓林湾营养盐平面分布格局的3个主要因素。调查海域溶解性无机氮、磷、硅的年平均值分别为25．92、1．07和37．61μmool／L,与上一周年调查相比,氮的含量略有上升,而磷、硅的含量分别下降了45．1％和37．0％。调查海区无机营养盐的周年变化基本上表现为单峰型。受2001—2002年度厄尔尼诺现象的影响,2002年春季海区的地表径流明显减少,盐度显著升高,由此造成了海区无机营养盐在这一期间的显著低值,这应是海区磷、硅含量比上一周年显著下降的主要原因。浮游植物生长的限制因子从上一周年的氮限制转变成本周年的磷限制(85．0％),可能是厄尔尼诺现象引起磷含量显著下降的原因,也可能是海区富氮趋势的表现。